JP2022519774A - 冷却機能を備える２重ガス流装置 - Google Patents

Abstract

第１の冷却プレート構造（７５ａ）と、第２の冷却プレート構造と、複数の電極プレート（７７ａ、７７ｂ）とを備え、第１の冷却プレート構造（７５ａ）、第２の冷却プレート構造、および複数の電極プレート（７７ａ、７７ｂ）がスタックされた構成に配置され、第１の冷却プレート構造（７５ａ）が、スタックの第１の端部を形成し、第２の冷却プレート構造が、スタックの第２の端部を形成し、複数の電極プレート（７７ａ、７７ｂ）が、第１の冷却プレート構造（７５ａ）と第２の冷却プレート構造との間に配置され、各電極プレート（７７ａ、７７ｂ）が、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）を貫通して延在し、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の周縁部分に沿って分布する複数の冷却チャネルを備え、各冷却チャネルが、スタック内の他の電極プレート（７７ａ、７７ｎ）の対応する冷却チャネルと位置を合わされ、第１の冷却プレート構造（７５ａ）および第２の冷却プレート構造のそれぞれに、複数の接続チャネル（８１ａ～８１ｆ）が設けられ、各接続チャネル（８１ａ～８１ｆ）が、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の冷却チャネルの隣接する対を接続するように構成され、それによって、第１の冷却プレート構造（７５ａ）が、スタックの第１の端部に冷却流体の折返し経路を形成し、第２の冷却プレート構造が、スタックの第２の端部に冷却流体の折返し経路を形成して、冷却流体が冷却チャネルの全てを通って流れることを可能にする、２重ガス流装置（７３）を提供する。【選択図】図５

Description

本開示は、電解槽およびその冷却部など、２重ガス流装置に関する。

水の電気分解は、水の分子を分解し、水素ガスおよび酸素ガスを形成するプロセスである。このプロセスは、水に沈めた２つの電極間を流れる電流の結果として生じる。

ある用途では、電気分解プロセスで発生した水素ガスおよび酸素ガスを圧縮することが望ましいことがある。従来、このガス圧縮は、ガスが電解槽システムから排出された後に行われてきた。

ごく最近になって、ガス圧縮を電気分解中に済ましてしまうことが提案されている。高圧電解槽システムの例が、米国特許出願第２００５００７２６８８（Ａ１）号明細書に開示されている。このシステムは、電解セル電解セルに水を送り込むポンプと、ポンプへ水が逆流することを防止するチェックバルブと、電解セル電解セルを備える電解槽スタックとを具備する。

電解槽内の高い圧力によって、電解槽内部に付加的熱が発生する。それによって電気抵抗率が増加し、その結果電解槽の効率に損失を生じる。

上記に鑑みて、本開示の全般的目的は、先行技術の問題点を解決または少なくとも緩和する２重ガス流装置を提供することである。

このため、本開示の第１の態様によれば、第１の冷却プレート構造と、第２の冷却プレート構造と、複数の電極プレートとを備え、第１の冷却プレート構造、第２の冷却プレート構造、および複数の電極プレートがスタックされた構成に配置され、第１の冷却プレート構造が、スタックの第１の端部を形成し、第２の冷却プレート構造が、スタックの第２の端部を形成し、複数の電極プレートが、第１の冷却プレート構造と第２の冷却プレート構造との間に配置され、各電極プレートが、電極プレートを貫通して延在し、電極プレートの周縁部分に沿って分布する複数の冷却チャネルを備え、電極プレートの各冷却チャネルが、スタック内の他の電極プレートの対応する冷却チャネルと位置を合わされ、第１の冷却プレート構造および第２の冷却プレート構造のそれぞれに、複数の接続チャネルが設けられ、各接続チャネルが、電極プレートの冷却チャネルの隣接する対を接続するように構成され、それによって、第１の冷却プレート構造が、スタックの第１の端部に冷却流体の折返し経路を形成し、第２の冷却プレート構造が、スタックの第２の端部に冷却流体の折返し経路を形成して、冷却流体が冷却チャネルの全てを通って流れることを可能にする、２重ガス流装置が提供される。

一実施形態によれば、第１の冷却プレート構造および第２の冷却プレート構造が、誘電性材料から製作される。

一実施形態によれば、誘電性材料が、熱伝導性ポリマー、セラミック、酸化アルミニウム、および酸化ベリリウムの１つを含む。

一実施形態によれば、電極プレートが１つ置きにアノード電極プレートであり、残りの電極プレートがカソード電極プレートである。

一実施形態によれば、２重ガス流装置が、高圧用途用の電解槽スタックである。

一実施形態によれば、隣接する電極プレートの各対が、電解セル電解セルを形成する。

一実施形態によれば、第１の冷却プレート構造が、電極プレートの冷却チャネルの第１の冷却チャネルに接続されている冷却流体入口チャネルと、電極プレートの冷却チャネルの第２の冷却チャネルに接続されている冷却流体出口チャネルとを有する。

一実施形態によれば、電極プレートは、ヒートフィンが設けられた外周面を有する。

本開示の第２の態様によれば、第１の主流体チャネルが設けられた第１の冷却流体対向面を有し、その第１の主流体チャネルが、第１の主流体チャネルに沿って延在する複数の第１のフィンを備える、第１の冷却プレートであって、第１のフィンが、第１の主流体チャネルの外側の第１の冷却流体対向面の、第１の底面に対する高さより低い、第１の主流体チャネルの第１の底面に対する最大上面高さを有する、第１の冷却プレートと、第２の主流体チャネルが設けられた第２の冷却流体対向面を有し、その第２の主流体チャネルが、第２の主流体チャネルに沿って延在する複数の第２のフィンを備える、第２の冷却プレートであって、第２のフィンが、第２の主流体チャネルの外側の第２の冷却流体対向面の、第２の底面に対する高さより低い、第２の主流体チャネルの第２の底面に対する最大面高さを有し、第１の冷却プレートと第２の冷却プレートとが、第１の冷却流体対向面が第２の冷却流体対向面に当接するように配置され、第１の主流体チャネルが、第２の主流体チャネルと鏡映関係にあり、それにより、第１の主流体チャネルと第２の主流体チャネルとによって、第１のフィンと第２のフィンとが互いに離隔配置される冷却チャネルが形成される、第２の冷却プレートと、冷却チャネルへ冷却流体を供給するように構成された流体入口および冷却チャネルから冷却流体を排出するように構成された流体出口とを具備する冷却プレート構造が提供される。

冷却チャネルの外側の２つの冷却流体対向面の高さが、第１および第２のフィンの最大高さより高いことによって、第１のフィンと第２のフィンとの間に空間または空隙が形成され、その空間または空隙は、２つの冷却流体対向面が互いに当接することによって、冷却プレート構造に加わる圧力に左右されずに一定に保つことができる。

フィンおよびフィン間の空間または空隙は、流体が冷却チャネル内を流れるための２つの態様を可能にする。すなわち、１）隣接する第１のフィン同士または隣接する第２のフィン同士間の狭いフィンチャネル内、および２）それほど狭くない単一のチャネルを形成する第１のフィンの端部と第２のフィン端部との間の空間内である。したがって、冷却流体を流体入口から流体出口まで冷却チャネル内で流すことを可能にするために、より小さい圧力、したがってより少ないエネルギーしか必要でなくなり得、他方、第１のフィンおよび第２のフィンによって、より効率的な冷却に向けて、より大きい冷却面が提供される。

さらに、冷却流体に何らかの異物混入がある場合、その空隙が無いと、時間経過と共に異物が堆積し、狭いフィンチャネルをブロックし得る。フィンチャネルがどこかでブロックされると、そのブロックされたチャネルを通る流体の流れが全く無くなるので、そのフィンチャネルの残りの部分が働かなくなることも意味する。空間／空隙によって、主要な流れチャネルになる空間／空隙内の流体の流れが、フィンチャネル内より多くなり、堆積によるブロックの危険性が減少する。

冷却プレート構造は、冷却流体としてガスまたは液体を用いて機能させることができる。

冷却プレート構造は、高圧用途向けの電解槽スタック用とすることができる。

一実施形態によれば、第１のフィンおよび第２のフィンは、冷却チャネルの全長の大部分に亘って延在する。第１のフィンおよび第２のフィンは、たとえば、流体入口から流体出口まで冷却チャネルの全行程に延在し得る。

一実施形態は、流体入口と流体出口との間に延在する複数の上記冷却チャネルを備える。

一実施形態によれば、第１のフィンは互いに平行に延在する。

第１のフィンは、たとえば、第１の主流体チャネルの外形と平行に延在し得、または、第１の主流体チャネルの内部で、正弦波形など、うねりもしくは波状の形状を有し得る。

一実施形態によれば、第２のフィンは互いに平行に延在する。

第２のフィンは、たとえば、第２の主流体チャネルの外形と平行に延在し得、または、第２の主流体チャネルの内部で、正弦波形など、うねりもしくは波状の形状を有し得る。

一実施形態によれば、第１のフィンは、第２のフィンと鏡映関係にある。したがって、第１のフィンは、冷却チャネル内での全長に亘って、第２のフィンと位置が合い得る。したがって、各第１のフィンが、対応する第２のフィンと位置が合い得る。

一実施形態は、冷却チャネルを封止するように構成された封止部材を備える。

一実施形態によれば、第１の冷却プレートは、第１の主流体チャネルの両側に第１の主流体チャネルの外郭線に沿う第１の封止部材溝を有し、第２の冷却プレートは、第２の主流体チャネルの両側に第２の主流体チャネルの外郭線に沿う第２の封止部材溝を有し、封止部材が、第１の封止部材溝および第２の封止部材溝の中に配置されて、冷却チャネルを封止する。この点に関して、第１の封止部材が、一組の向かい合う第１の封止部材溝と第２の封止部材溝との中に配置され、第２の封止部材が、もう一組の向かい合う第１の封止部材溝と第２の封止部材溝との中に配置される。

一実施形態によれば、封止部材は、第１の冷却流体対向面が第２の冷却流体対向面に当接するように、第１の封止部材溝の深さおよび第２の封止溝の深さに対して寸法設定されている。

一実施形態によれば、第１の冷却プレートおよび第２の冷却プレートは、誘電性材料から製作される。

一実施形態によれば、誘電性材料は、熱伝導性ポリマー、セラミック、酸化アルミニウム、および酸化ベリリウムの１つを含む。

一実施形態によれば、冷却入口および冷却出口が、冷却プレート構造の両端部に配置される。

本開示の第３の態様によれば、複数の電解セルと、第１の態様による複数の冷却プレートアセンブリとを備える高圧用途用の電解槽スタックが提供され、冷却プレートアセンブリは、電解セルと交互に配置される。

一実施形態によれば、各冷却プレート構造は、電解セルの水素チャネルに接続される水素ガスチャネルと、電解セルの酸素チャネルに接続される酸素ガスチャネルとを有する。

一実施形態によれば、各冷却プレート構造は、電解セルの第１の水チャネルに接続される第１の水チャネルと、電解セルの第２の水チャネルに接続される第２の水チャネルとを有する。

一般に、特許請求の範囲に使用される全ての用語は、ここに明確に別途定義されない限り、当技術分野でのそれら用語の通常の意味に則って理解されたい。「単数の要素、装置、構成要素、手段、工程など」への言及は、それにこだわらずに、別途明確に言及されない限り、要素、装置、構成要素、手段、工程などの少なくとも１つの事例に言及しているものと理解されたい。ここに開示されるいかなる方法の工程も、明確に言及されない限り、開示された順序そのもので実施する必要はない。

次いで、本構想の実施例が、添付図面を参照して、例として説明される。

第１の冷却プレートと第２の冷却プレートとに分離されている冷却プレート構造の例の概略前面図である。 図１ａの領域Ｒの拡大概略図である。 線Ａ－Ａに沿った冷却プレート構造の概略断面図である。 高圧電解槽システムの例の概略図である。 電極プレートの例の概略前面図である。 ２重ガス流装置の第１の側からの概略透視図である。 第１の側とは反対の第２の側からの、図５の２重ガス流装置の概略透視図である。 図５の２重ガス流装置の電極プレートの例の概略前面図である。

図１ａは、冷却プレート構造１の例を示す。冷却プレート構造１は、有利には、高圧用途に使用することができる。冷却プレート構造１は、第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂを備える。

第１の冷却プレート１ａは、第１の冷却流体対向面３ａを有する。第１の冷却流体対向面３ａには、第１の主流体チャネル５ａが設けられる。例示された第１の冷却プレート１ａには、複数の上記第１の主流体チャネル５ａが設けられている。

各第１の主流体チャネル５ａは、第１の封止部材溝４ａ、６ａが側方に配置されている。

第２の冷却プレート１ｂは、第２の冷却流体対向面３ｂを有する。第２の冷却流体対向面３ｂには、第２の主流体チャネル５ｂが設けられる。例示された第２の冷却プレート１ｂには、複数の上記第２の主流体チャネル５ｂが設けられている。

各第２の主流体チャネル５ｂは、第２の封止部材溝４ｂ、６ｂが側方に配置されている。

第１の冷却プレート１ａと第２の冷却プレート１ｂとは、互いに組み合わされるように構成され、第１の冷却流体対向面３ａが第２の冷却流体対向面３ｂと向かい合い当接する。

各対応する第１の主冷却チャネル５ａと第２の主冷却チャネル５ｂとは、鏡映関係にあり、したがって位置が合う。すなわち、これらチャネル５ａ、５ｂは同一のパターンを形成し、その結果、第１の冷却プレート１ａが第２の冷却プレート１ｂと組み合わされると、向かい合う第１の主冷却チャネル５ａと第２の主冷却チャネル５ｂとの間にそれぞれの流体チャネルが形成される。

第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂのそれぞれは、流体入口７および流体出口９を有する。流体入口７および流体出口９は、向かい合う第１の主冷却チャネル５ａと第２の主冷却チャネル５ｂとによって形成される流体チャネルに対する、冷却プレート構造１の流体入口および流体出口を形成する。この点に関して、全ての第１の主流体チャネル５ａは、第１の冷却プレート１ａの流体入口７と流体出口９との間に延在する。したがって、全ての第１の主流体チャネル５ａは、流体入口７ａおよび流体出口９ａと流体連通または流体接続されている。全ての第２の主流体チャネル５ｂは、第２の冷却プレート１ｂの流体入口７と流体出口９との間に延在する。したがって、全ての第２の主流体チャネル５ｂは、流体入口７および流体出口９と流体連通または流体接続されている。

第１の冷却プレート１ａの流体入口７は、第１の冷却プレート１ａを貫通して延在する貫通開口であり得る。第１の冷却プレート１ａの流体出口９は、第１の冷却プレート１ａを貫通して延在する貫通開口であり得る。流体入口７および流体出口９は、第１の主冷却チャネル５ａを第１の冷却流体対向面３ａに沿って長く延在させることを可能にするために、第１の冷却プレート１ａの周辺領域において、第１の冷却プレート１ａの両側、両端部または両角部領域に配置され得る。

第２の冷却プレート１ｂの流体入口７は、第２の冷却プレート１ｂを貫通して延在する貫通開口であり得る。第２の冷却プレート１ｂの流体出口９は、第２の冷却プレート１ｂを貫通して延在する貫通開口であり得る。流体入口７および流体出口９は、第２の主冷却チャネル５ｂを第２の冷却流体対向面３ｂに沿って長く延在させることを可能にするために、第２の冷却プレート１ｂの周辺領域において、第２の冷却プレート１ｂの両側、両端部または両角部領域に配置され得る。

第１の冷却プレート１ａと第２の冷却プレート１ｂとの流体入口７は、位置が合わされ、それによって、冷却プレート構造１の流体入口を形成する。第１の冷却プレート１ａと第２の冷却プレート１ｂとの流体出口９は、位置が合わされ、それによって、冷却プレート構造１の流体出口を形成する。

第１の冷却プレート１ａには、第１のガスチャネル１１ａおよび第２のガスチャネル１３ａが設けられる。これらガスチャネルは、第１の主流体チャネル５ａとは封止され、したがって、第１の主流体チャネル５ａとは流体連通していない。第１のガスチャネル１１ａおよび第２のガスチャネル１３ａは、第１の冷却プレート１ａを貫通して延在し、したがって、第１の主流体チャネル５ａの延在方向の長手方向延在に対して垂直な長手方向に延在する。

第２の冷却プレート１ｂには、第３のガスチャネル１１ｂおよび第４のガスチャネル１３ｂが設けられる。これらガスチャネルは、第２の主チャネル５ｂとは封止され、したがって、第２の主流体チャネル５ｂとは流体連通していない。第３のガスチャネル１１ｂおよび第４のガスチャネル１３ｂは、第２の冷却プレート１ｂを貫通して延在し、したがって、第２の主流体チャネル５ｂの延在方向の長手方向延在に対して垂直な長手方向に延在する。

第１のガスチャネル１１ａは、第３のガスチャネル１１ｂと位置が合わされている。第２のガスチャネル１３ａは、第４のガスチャネル１３ｂと位置が合わされている。この点に関して、同じ第１のガス流が、第１のガスチャネル１１を通って流れ、同じ第２のガス流が、第２のガスチャネル１１ｂおよび第４のガスチャネル１３ｂを通って流れる。

第１のガスチャネル１１ａと第３のガスチャネル１１ｂとは、冷却プレート構造１の酸素ガスチャネルを形成し、第２のガスチャネル１１ｂと第４のガスチャネル１３ｂとは、冷却プレート構造１の水素ガスチャネルを形成する。

第１の冷却プレート１ａには、第１の水チャネル１５ａおよび第２の水チャネル１７ａが設けられる。これら水チャネルは、第１の主チャネル５ａとは封止され、したがって、第１の主流体チャネル５ａとは流体連通していない。第１の水チャネル１５ａおよび第２の水チャネル１７ａは、第１の冷却プレート１ａを第１の冷却プレート１ａの厚さ方向に貫通して延在する。

第２の冷却プレート１ｂには、第１の水チャネル１５ｂおよび第２の水チャネル１７ｂが設けられる。これら水チャネルは、第２の主チャネル５ｂとは封止され、したがって、第２の主流体チャネル５ｂとは流体連通していない。第１の水チャネル１５ｂおよび第２の水チャネル１７ｂは、第２の冷却プレート１ｂを第２の冷却プレート１ｂの厚さ方向に貫通して延在する。

第１の冷却プレート１ａの第１の水チャネル１５ａは、第２の冷却プレート１ｂの第１の水チャネル１５ｂと位置が合わされ、それによって、冷却プレート構造１の第１の水チャネルを形成する。第１の冷却プレート１ａの第２の水チャネル１７ａは、第２の冷却プレート１ｂの第２の水チャネル１７ｂと位置が合わされ、それによって、冷却プレート構造１の第２の水チャネルを形成する。この点に関して、第１の水流が、第１の水チャネル１５および１５ｂを通って流れることができ、第２の水流が、第２の水チャネル１７ａおよび１７ｂを通って流れることができる。

第１の水チャネル１５ａ、１５ｂは、中央チャネル部分と、中央チャネル部分と比較して細い、対向して配置された２つの側方フィン部１６とを有する。第２の水チャネル１７ａ、１７ｂは、中央チャネル部分と、中央チャネル部分と比較して細い、対向して配置された２つの側方フィン部１６とを有する。第１のガスチャネル１１ａ、第２のガスチャネル１３ａ、第３のガスチャネル１１ｂ、および第４のガスチャネル１３ｂもまた、図１に示すように、この構成を有し得る。

第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂは、好ましくは、誘電性材料から製作される。その誘電性材料は、好ましくは、良好な熱伝導特性を有する。誘電性材料は、たとえば、熱伝導性ポリマー、セラミック、酸化アルミニウム、または酸化ベリリウムから成り、または構成される。誘電性材料の代替として、第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂは、たとえば、銅、アルミニウム、または良好な熱伝導特性を有する他の任意の金属など、金属から製作することもできる。冷却プレートアセンブリが、電位差を伴い、良好な通電能力を有する流体／液体を伴う用途に使用される場合、冷却プレート構造は、誘電性材料から製作されることが好ましい。

以下に詳細に述べるように、冷却プレート構造１は、第１の主流体チャネル５ａおよび第２の主流体チャネル５ｂを封止するように構成された封止部材をさらに備え、その結果、これらチャネルを流れる流体は、どの隣接するチャネルにも漏洩しない。

ここで、図２ａに移ると、図１の領域Ｒの詳細図が示される。この詳細図は、隣接する２つの第１の主流体チャネル５ａを示す。図２ａの左側の第１の主流体チャネル５ａには、第１の封止部材溝４ａおよび６ａが側方に配置され、右側の第１の主流体チャネル５ａには、第１の封止部材溝６ａおよび８ａが側方に配置される。それぞれの封止部材１９ａ～２３ａが、第１の封止部材溝４ａ、６ａ、および８ａ内に配置される。

第２の冷却プレート１ｂは、第２の封止部材溝に関して、第１の冷却プレート１ａと同じ構造を有し得る。

封止部材１９ａ～２３ａは、弾性を持ち得る。封止部材１９ａ～２３ａは、たとえば、ゴムまたはポリマーから製作することができる。

各第１の主流体チャネル５ａには、複数の第１のフィン２９が設けられる。第１の主流体チャネル５ａの第１のフィン２９は、その第１の主流体チャネル５ａに沿って延在する。本例では、第１のフィン２９は、それら第１のフィンがその中に設けられている第１の主チャネル５ａの長手方向延在部と平行に延在する。第１のフィン２９は、流体入口７から流体出口９まで、第１の主チャネル５ａの全長に沿って延在し得る。

図２ｂを参照すると、第１の冷却プレート１ａと第２の冷却プレート１ｂが互いに組み合わされたときの線Ａ－Ａに沿った、冷却プレート構造１の断面図である。

各第２の主流体チャネル５ａには、複数の第２のフィン３１が設けられる。第２の主流体チャネル５ｂの第２のフィン３１は、その第２の主流体チャネル５ｂに沿って延在する。本例では、第２のフィン３１は、それら第２のフィンがその中に設けられている第２の主チャネル５ｂの長手方向延在部と平行に延在する。第２のフィン３１は、流体入口７から流体出口９まで、第２の主チャネル５ｂの全長に沿って延在し得る。

流体チャネル２０が、第１の主流体チャネル５ａによって、封止部材１９ａと２１ａとの間に形成され、もう１つの流体チャネル２０が、封止部材２１ａと２３ａとの間に形成される。

冷却チャネル２０の第１のフィン２９と第２のフィン３１とは、流体チャネル２０に沿って延在するとき、互いに鏡映関係であり得る。このため、冷却チャネルの対応する第１のフィン２９と第２のフィン３１とは、それらフィンの延在全体に亘って位置が揃い得る。

第１のフィン２９は、それらフィンがその中に設けられている第１の主流体チャネル５ａの第１の底面２２ａに対して最大上面高さｄを有し、その高さｄは、第１の主流体チャネル５ａの外側の第１の冷却流体対向面３ａの、第１の底面２２ａに対する高さＤより低い。この点に関して、第１のフィン２９の上縁部での第１の冷却プレート１ａの厚さｔは、第１の冷却流体対向面３ａでの第１の冷却プレート１ａの厚さＴより薄い。

第２のフィン３１は、それらフィンがその中に設けられている第２の主流体チャネル５ｂの第２の底面２２ｂに対して最大上面高さｄを有し、その高さｄは、第２の主流体チャネル５ｂの外側の第２の冷却流体対向面３ｂの、第２の底面２２ｂに対する高さＤより低い。この点に関して、第２のフィン３１の上縁部での第２の冷却プレート１ｂの厚さは、第１の冷却流体対向面３ａでの第２の冷却プレート１ｂの厚さより薄い。

第１のフィン２９および第２のフィン３１の、相対的に低い最大上面または縁部の高さによって、冷却チャネルにおいて、第１のフィン２９と、第１のフィン２９に向かい合う第２のフィン３１との間に、空隙Ｇが形成される。

第１の封止部材溝４ａ、６ａ、８ａ、第２の封止部材溝４ｂ、６ｂ、および封止部材１９ａ～２３ａは、第１の冷却プレート１ａと第２の冷却プレート１ｂとが互いに組み合わされたときに、第１の冷却流体対向面３ａと第２の冷却流体対向面３ｂとが互いに当接するように、寸法設定され得る。したがって、空隙Ｇの大きさは、冷却プレート構造１に加えられる圧力に左右されない。空隙Ｇの大きさは、厚さｔおよびＴのみによって決定される。

第１の冷却プレート１ａと第２の冷却プレート１ｂとは、好ましくは誘電性材料から製作されたスクリューなどの締結具を用いて、互いに組み合わすことができる。第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂは、また、たとえば溶接してそれらプレートを結合するなど、加熱工程を施すこともできる。

図３は、高圧電解槽システム３３の例を示す。高圧電解槽システム３３は、電解槽スタック３５を備える。電解槽スタック２５は、複数の電極プレート３７ａおよび３７ｂならびに複数の冷却プレート１を備える。電極プレートの各隣接対、カソードおよびアノードは、電解セルを形成する。したがって、各電極プレート３７ａおよび３７ｂは、カソードまたはアノードのどちらかとして作動させられる。冷却プレートアセンブリ１は、電解セルと交互に配置される。このために、冷却プレート構造１は、電解セルの各対の間に配置される。

各電極プレート３７ａおよび３７ｂは、内側フレームおよび外側フレームを備えるフレーム構造を有し、それによって、内側フレームの内部に空間が形成される。電極プレート３７ａと３７ｂとが積層されると、水で充満されるように構成される電気分解チャンバが、隣接する空間同士によって形成される。

電解槽スタック３５は、複数の薄膜をさらに備える。電解セルを形成する電極プレート２７ａおよび２７ｂの各対は、薄膜によって分離され、その結果、各カソードが水素チャンバを形成し、各アノードが酸素チャンバを形成する。酸素チャンバと水素チャンバとが一体になって電気分解チャンバを形成する。薄膜は、水素ガスおよび酸素ガスが、電気分解チャンバ内で電極プレート３７ａと３７ｂとの間で移動するのを防止するように構成される。

電解槽スタック３５は、電解槽スタック３５の第１の端部を形成する第１の端部プレート３９ａと、電解槽スタック３５の第２の端部を形成する第２の端部プレート３９ｂとを備える。電解セルおよび冷却プレートアセンブリ１が、第１の端部プレート３９ａと第２の端部プレート３９ｂとの間に配置される。

第１の端部プレート３９ａには、水が電気分解チャンバに流入するのを可能にするように構成された２つの水入口４１ａが設けられる。高圧電解槽システム３３は、それぞれの水入口４１ａ、４１ｂにチェックバルブ機能を持たせるように構成された各水入口４１ａ、４１ｂに１つずつの２つの水入口バルブ４３と、ポンプＰと、ポンプ制御部４５とをさらに備える。

ポンプＰは、水入口４１ａ、４１ｂを通して電解槽スタック３５に水を送り込むように構成される。ポンプ制御部４５は、ポンプＰを制御するように構成される。たとえば、ポンプ制御部４５は、１時間ごとに１回など、ほんの時々ポンプＰを作動させるように構成することができる。したがって、ポンプ制御部４５は時間機能を使用することができる。このように、ポンプＰは、電解槽スタック３５内を水位一杯につぎ足すことができ、したがって、電解槽スタック３５は、たとえば１時間に１回、水で完全に満たすことができる。あるいは、ポンプ制御部４５を用いてポンプＰを作動させるのに、別のタイムフレームを使用することもできる。ほんの時々ポンプＰを作動させることによって、高圧電解槽システム３３を作動させる際のエネルギーを節約することができる。別の代替形態として、高圧電解槽システムが、電解槽スタック内の水位を検出する１つまたは複数のセンサを備え得、ポンプ制御部４５が、１つまたは複数のセンサによって検出された水位に基づいてポンプを制御するように構成することができる。さらに別の代替形態として、ポンプＰが常時作動してもよい。

電解槽スタック３５は、酸素ガス出口４６ａおよび水素ガス出口４６ｂをさらに備える。高圧電解槽システム３３は、また、酸素ガス出口４６ａおよび水素ガス出口４６ｂに接続された、酸素ガス流と水素ガス流との圧力を等しくする圧力補整システムを備え得る。

高圧電解槽システム３３は、チェックバルブであり得るガス出口バルブ４７ａ、４７ｂをさらに備え得る。ガス出口バルブ４７ａ、４７ｂは、電解槽スタック３５から酸素ガス出口４６ａおよび水素ガス出口４６ｂを通って流れ出る水素ガスおよび酸素ガスのガス流量をある一定値に制限することを可能にするように構成することができる。

酸素ガス出口４６ａは、圧縮酸素ガスを貯蔵する酸素ガス圧力容器４９に接続することができ、水素ガス出口４６ｂは、圧縮水素ガスを貯蔵する水素ガス圧力容器５１に接続することができる。

図４は、電極プレート３７ａまたは３７ｂの例を示す。例示された電極プレートは、内側フレーム５３および外側フレーム５５を有する。内側フレーム５３は、好ましくは、良好な導電特性を有する金属、たとえば銅やアルミニウムから製作される。したがって、内側フレーム５３は、内側金属フレームであり得る。外側フレーム５５は、熱伝導性ポリマーから製作され得る。したがって、外側フレーム５５は、外側熱伝導性ポリマーフレームであり得る。外側フレーム５５は、内側フレーム５３を保持する。外側フレーム５５は、たとえば、射出成型を用いて製作することができる。このために、製造に際し、内側フレームは、射出成型金型の内部に配置され得、熱伝導性ポリマーが型枠に注入されて、外側フレーム５５を形成する。

電極プレート３７ａ、３７ｂは、内側フレーム５３の対向側面間、したがってまた外側フレーム５５の対向側面間に延在する電極要素５６をさらに備える。内側フレーム５３は、電極要素５６が延在する領域に空間５７を画成する。この空間５７は、電極プレートがアノードとして働く場合には酸素チャンバ、電極プレートがカソードとして働く場合には水素チャンバである。電極プレート３７ａ、３７ｂは、内側フレーム５３を介して電極要素５６に接続される端子５９を有し、その端子５９は、電源に接続されるように構成される。

外側フレーム５５には、酸素チャネル６１および水素チャネル６３が設けられる。これら２つのチャネル６１および６３の１つのみが、空間５７と流体連通するように構成される。電極プレートがアノードとして働く場合には、酸素チャネル６１のみが空間５７と流体連通し、電極プレートがカソードとして働く場合には、水素チャネル６３のみが空間５７と流体連通する。電極プレート３７ａと３７ｂとは、それらプレートの間で空間５７を遮蔽する薄膜と共に配置されるので、電極プレート１つ置きに、すなわちアノード毎に、酸素チャネル６１内の酸素ガス流に寄与し、電極プレート１つ置きに、すなわちカソード毎に、水素チャネル６３内の水素ガス流に寄与する。

薄膜に加えて、電解槽スタック３５は、複数の電気絶縁封止部材を備え得、それぞれの電気絶縁封止部材が、隣接する２つの電極プレート３７ａと３７ｂとの間に挟まれて、電極プレート３７ａと３７ｂとの間の電気絶縁および封止を行う。

冷却プレートアセンブリ１の酸素ガスチャネル１１ａ、１１ｂは、電極プレート３７ａ、３７ｂの酸素チャネル６１に接続される。したがって、酸素ガスチャネル１１ａ、１１ｂは、酸素チャネル６１と位置が合わされる。冷却プレートアセンブリ１の水素ガスチャネル１３ａ、１３ｂは、電極プレート３７ａ、３７ｂの水素チャネル６３に接続される。したがって、水素ガスチャネル１３ａ、１３ｂは、水素チャネル６３と位置が合わされる。

各電極プレート３７ａ、３７ｂには、冷却流体入口６５および冷却流体出口６７が設けられ得る。冷却流体入口６５は、冷却プレートアセンブリ１の流体入口７と位置が合うように構成された貫通開口である。冷却流体出口５７は、冷却プレートアセンブリ１の流体出口９と位置が合うように構成された貫通開口である。

第１の端部プレート３９ａには、電極プレート３７ａ、３７ｂの冷却流体入口６５および冷却プレートアセンブリ１の流体入口７に接続される冷却流体入口が設けられ得る。第２の端部プレート３９ｂには、電極プレート３７ａ、３７ｂの冷却流体出口６７および冷却プレートアセンブリ１の流体出口９に接続される第１の冷却流体出口が設けられ得る。第２の端部プレート３９には、また、冷却プレートアセンブリ１の冷却チャネルを通って流れなかった冷却流体を電解槽スタック３５から排出するために、電極プレート３７ａ、３７ｂの冷却流体入口６５および冷却プレートアセンブリ１の流体入口７に接続された第２の冷却流体出口が設けられ得る。

各電極プレート３７ａ、３７ｂは、２つの水チャネル６９および７１をさらに備え得る。２つの水チャネルの第１の水チャネル６９は、水入口４１ａ、４１ｂの１つに接続することができ、２つの水チャネルの第２の水チャネル７１は、水入口４１ａ、４１ｂの他の１つに接続することができる。アノードとして作用する電極プレート３７ａに関しては、第１の水チャネル６９が、第１の水チャネル６９から空間５７へ延在するチャネルを用いて、空間５７と流体連通するが、第２の水チャネル７１はそれをしない。カソードとして作用する電極プレート４７ｂに関しては、第２の水チャネル７１が、第２の水チャネル７１から空間５７へ延在するチャネルを用いて、空間５７と流体連通するが、第１の水チャネル６９はそれをしない。これは、アノードが、それら独自の水供給源を有し、カソードが、それら独自の水供給源を有することを意味する。これは、酸素チャンバと水素チャンバとの間の相互汚染の危険性を低減する。

第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂの第１の水チャネル１５ａ、１５ｂによって形成される、冷却プレートアセンブリ１の第１の水チャネルは、それぞれ、電極プレート３７ａ、３７ｂの第１の水チャネル６９へ接続される。冷却プレートアセンブリ１の第１の水チャネルは、電極プレート３７ａ、３７ｂの第１の水チャネル６９と位置が合わされる。

第１の冷却プレート１ａおよび第２の冷却プレート１ｂの第２の水チャネル１７ａ、１７ｂによって形成される、冷却プレートアセンブリ１の第２の水チャネルは、それぞれ、電極プレート３７ａ、３７ｂの第２の水チャネル７１へ接続される。冷却プレートアセンブリ１の第２の水チャネルは、電極プレート３７ａ、３７ｂの第２の水チャネル７１と位置が合わされる。

それによって、全ての電極プレート３７ａ、３７ｂを通して、電解槽スタック３５全体に水を流すことができる。

第１の水チャネル６９は、中央チャネル部分と、中央チャネル部分と比較して細い、対向して配置された２つの側方フィン部６９ａとを有する。第２の水チャネル７１は、中央チャネル部分と、中央チャネル部分と比較して細い、対向して配置された２つの側方フィン部７１ａとを有する。これは、同じまたは実質的に同じ水圧が、第１の水チャネル６９および第２の水チャネル７１が電解槽スタック３５の中を延在するとき、それら水チャネルの全長に亘って得られる効果をもたらす。一変形形態によれば、酸素チャネル６１および水素チャネル６３もやはりこの構成を有し得る。

図５は、２重ガス流装置７３の例の透視図を示す。以下に、２重ガス流装置７３が、高圧用途用の電解槽スタックによって例示される。

２重ガス流装置７３は、第１の冷却プレート構造または装置７５ａおよび、図６に示される、第２の冷却プレート構造または装置７５ｂを備える。２重ガス流装置７３は、複数の電極プレート７７ａ、７７ｂをさらに備える。第１の冷却プレート構造７５ａ、電極プレート７７ａ、７７ｂ、および第２の電極プレート装置７５ｂは、積層構成に配置される。第１の冷却プレート構造７５ａは、スタックの第１の端部を形成し、第２の冷却プレート構造７５ｂは、スタックの第２の端部を形成する。電極プレート７７ａおよび７７ｂは、第１の冷却プレート構造７５ａと第２の冷却プレート構造７５ｂとの間に配置される。

第１の冷却プレート構造７５ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂのそれぞれは、第１の冷却プレート構造７５ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの周縁部分それぞれに沿って分布する複数の貫通開口８０を備え得る。貫通開口８０は、第１の冷却プレート構造７５ａ、第２の冷却プレート構造７５ｂ、および複数の電極プレート７７ａおよび７７ｂを積層構成に保持するために、コンプレッションロッドなどの締結部材を受け入れるように構成される。

第１の冷却プレート構造７５ａは、冷却流体入口７９ａおよび冷却流体出口７９ｂを有する。冷却流体入口７９ａおよび冷却流体出口７９ｂのそれぞれは、第１の冷却プレート構造７５ａを貫通して延在する貫通開口であり得る。冷却流体入口７９ａおよび冷却流体出口７９ｂは、第１の冷却プレート構造７５ａの周縁部分に設けられ得る。

一例によれば、冷却流体入口７９ａおよび冷却流体出口７９ｂには、それぞれ、半径方向内方へ延出する複数のフィンを設けることができる。

第１の冷却プレート構造７５ａは、複数の接続チャネル８１ａ～８１ｆをさらに備える。接続チャネル８１ａ～８１ｆは、第１の冷却プレート構造７５ａの周縁部分に沿って分布する。

一例によれば、接続チャネル８１ａ～８１ｆには、内部ヒートフィンが設けられ得る。

ここでは、第１の冷却プレート構造７５ａの周縁部分によって、第１の冷却プレート構造７５ａを廻って、第１の冷却プレート構造７５ａの周縁方向に延在する、冷却プレート構造７５ａの縁部領域が全般的に意味される。したがって、周縁部分または縁部領域は、外側境界または外周、すなわち第１の冷却プレート構造７５ａの前面と裏面との間に延在する側面または面に沿っていない。縁部領域は、第１の冷却プレート構造７５ａの前面または裏面にある。これは、同様に、第２の冷却プレート構造７５ｂならびに電極プレート７７ａおよび７７ｂにも適用される。

接続チャネルは、たとえば、第１の冷却プレート構造７５ａによって画成される面内で真直ぐに延在してもよく、湾曲してもよい。たとえば、一部の接続チャネルは真直ぐに延在し得、一部の接続チャネルは湾曲して延在し得る。たとえば、一部の接続チャネルは、第１の冷却プレート構造７５ａの周縁部分にやはり配置される隣接する貫通開口８０を避けるために、湾曲させられ得る。

第１の冷却プレート構造７５ａは、単一の冷却プレートまたは互いに向かい合う２つの冷却プレートから成り得る。

第１の冷却プレート構造７５ａは、第１の冷却プレート構造７５ａを貫通して延在する第１のガスチャネル８４ａおよび第２のガスチャネル８４ｂを有する。第１のガスチャネル８４ａは、酸素ガスチャネルであり得、第２のガスチャネル８４ｂは、水素ガスチャネルであり得る。

第１の冷却プレート構造７５ａは、第１の冷却プレート構造７５ａを貫通して延在する第１の水チャネル８６ａおよび第２の水チャネル８６ｂを有する。第１の水チャネル８６ａおよび第２の水チャネル８６ｂは、２重ガス流装置７３が正規の使用状態にあるとき、第１のガスチャネル８４ａおよび第２のガスチャネル８４ｂの垂直方向下方に配置される。

図６は、第２の冷却プレート構造７５ｂを表す２重ガス流装置７３の透視図を示す。

第２の冷却プレート構造７５ｂは、複数の接続チャネル８８ａ～８８ｇを備える。接続チャネル８８ａ～８８ｇは、第２の冷却プレート構造７５ｂの周縁部分に沿って分布する。接続チャネル８８ａ～８８ｇは、たとえば、第２の冷却プレート構造７５ｂによって画成される面内で真直ぐに延在してもよく、湾曲してもよい。たとえば、一部の接続チャネルは真直ぐに延在し得、一部の接続チャネルは湾曲して延在し得る。たとえば、一部の接続チャネルは、第２の冷却プレート構造７５ｂの周縁部分にやはり配置される隣接する貫通開口８０を避けるために、湾曲させられ得る。

接続チャネル８８ａ～８８ｇには、一例によれば、内部ヒートフィンが設けられ得る。

第２の冷却プレート構造７５ｂは、単一の冷却プレートまたは互いに向かい合う２つの冷却プレートから成り得る。

第２の冷却プレート構造７５ｂは、第２の冷却プレート構造７５ｂを貫通して延在する第３のガスチャネル９０ａおよび第４のガスチャネル９０ｂを有する。第３のガスチャネル９０ａは、酸素ガスチャネルであり得、第４のガスチャネル９０ｂは、水素ガスチャネルであり得る。

第３のガスチャネル９０ａは、第１のガスチャネル８４ａと位置を合わせて配置され、第４のガスチャネル９０ｂは、第１の冷却プレート構造７５ａの第２のガスチャネル８４ｂと位置を合わせて配置される。

第２の冷却プレート構造７５ｂは、第２の冷却プレート構造７５ｂを貫通して延在する第３の水チャネル９２ａおよび第４の水チャネル９２ｂを有する。第３の水チャネル９２ａおよび第４の水チャネル９２ｂは、２重ガス流装置７３が正規の使用状態にあるとき、第３のガスチャネル９０ａおよび第４のガスチャネル９０ｂの垂直方向下方に配置される。

第３の水チャネル９２ａは、第１の水チャネル８６ａと位置を合わせて配置され、第４の水チャネル９２ｂは、第２の水チャネル８６ｂと位置を合わせて配置される。

第１の冷却プレート構造７５ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの外周または外側境界面には、ヒートフィンを設けることができる。

第１の冷却プレート構造７５ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂのそれぞれは、たとえば、熱伝導性ポリマー、セラミック、サファイア、酸化アルミニウム、または酸化ベリリウムなどの誘電性材料、あるいは良好な熱伝導特性を有する他の任意の不活性誘電性材料から製作され得る。

図７は、電極プレート７７ａの例の前面図を示す。例示された電極プレート７７ａは、フレーム９４有する。フレーム９４は、たとえば、銅やアルミニウムなどの内側金属構造を備え得る。内側金属構造は、熱伝導性ポリマーによってコーティングすることができる。

フレーム９４には、電極プレート７７ａの周縁部分に沿って分布する複数の貫通開口９６が設けられる。貫通開口９６は、第１の冷却プレート構造７５ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの対応する貫通開口８０と位置が合うように構成される。電極プレート７７ａの貫通開口９６は、第１の冷却プレート構造７５ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂをやはり貫通して延在するそれぞれの締結部材を受け入れるように構成される。

フレーム９４は、フレーム９４の内面の対向側面間に延在する複数の電極要素９８を備える内側空間９８を画成する。各電極要素９８は、コイルおよび真直ぐな電線から成り得る。

電極プレート７７ａは、酸素チャネル１００および水素チャネル１０２を備える。酸素チャネル１００は、第１の冷却プレート構造７５ａの第１のガスチャネル８４ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの第３のガスチャネル９０ａと位置を合わされ、接続される。水素チャネル１０２は、第１の冷却プレート構造７５ａの第２のガスチャネル８４ｂおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの第４のガスチャネル９０ｂと位置を合わされ、接続される。例示された電極プレート７７ａでは、水素チャネル１０２が、内側空間９８に接続される。したがって、水素チャネル１０２が、内側空間９８と流体連通する。酸素チャネル１０２は、内側空間９８に接続されない。

電極プレート７７ａは、２つの水チャネル１０４および１０６をさらに備える。水チャネル１０４は、第１の冷却プレート構造７５ａの第１の水チャネル８６ａおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの第３の水チャネル９２ａと位置を合わされ、接続される。水チャネル１０６は、第１の冷却プレート構造７５ａの第２の水チャネル８６ｂおよび第２の冷却プレート構造７５ｂの第４の水チャネル９２ｂと位置を合わされ、接続される。例示された電極プレート７７ａでは、水チャネル１０４が、内側空間９８に接続される。したがって、水チャネル１０４が、内側空間９８と流体連通する。水チャネル１０６は、内側空間９８に接続されない。

例示された電極プレート７７ａはカソードである。電極プレート７７ｂはアノードである。電極プレート７７ｂは、電極プレート７７ｂの酸素チャネルが水素チャネルに代わって内側空間に接続され、他方の水チャネルが内側空間に接続される以外は、電極プレート７７ａと同様である。２重ガス流装置７３は、スタック内に交互に配置された複数の電極プレート７７ａと複数の電極プレート７７ｂとを備える。隣接する電極プレート７７ａと７７ｂとの対は、電解セルを形成する。

電極プレート７７ａには、電極プレート７７ａを貫通して延在する複数の冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎが設けられる。冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎは、電極プレート７７ａの周縁部分に沿って分布する。隣接する冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎの各対は、第１の冷却プレート構造７５ａのそれぞれの接続チャネル８１ａ～８１ｆと位置を合わされ、接続される。たとえば、冷却チャネル１０８ａおよび１０８ｂは、図７に示された電極プレート７７ａの面が第１の冷却プレート構造７５ａの方へ向けられていると見なせば、第１の冷却プレート構造７５ａの接続チャネル８１ａに接続される。隣接する冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎの各対は、第２の冷却プレート構造７５ｂのそれぞれの接続チャネル８８ａ～８８ｇと位置を合わされ、接続される。たとえば、冷却チャネル１０８ａおよび１０８ｎは、図７に示された電極プレート７７ａの面の方向について上記と同じと見なして、第２の冷却プレート構造７５ｂの接続チャネル８８ｇに接続される。したがって、第１の冷却プレート構造７５ａのある接続チャネルに接続される対を形成する冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎは、第２の冷却プレート構造７５ｂの接続チャネルに接続される対を必ずしも形成しない。各接続チャネル８１ａ～８１ｆおよび８８ａ～８８ｇは、隣接する２つの冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎを全体的に接続する。

使用時に、以下の冷却流体循環を、例示された２重ガス流装置７３によって得ることができる。冷却流体、通常、水などの液体が、第１の冷却プレート構造７５ａの冷却流体入口チャネル７９ａを通ってスタックに入り、第１の冷却プレート構造７５ａと第２の冷却プレート構造７５ｂとの間に配置された全ての電極プレート７７ａおよび７７ｂの冷却チャネル１０８ｎを通って流れた後、第２の冷却プレート構造７５ｂに達する。冷却流体は、第２の冷却プレート構造７５ｂの接続チャネル８８ｇに流れ込み、その接続チャネル８８ｇが、電極プレート７７ａおよび７７ｂの冷却チャネル１０８ａに冷却流体を導き入れ、その冷却チャネル１０８ａを通って、冷却流体は第１の冷却プレート構造７５ａへ流れ戻り、接続チャネル８１ａに流入し、その接続チャネル８１ａが、冷却流体を冷却チャネル１０８ｂに導き入れる。冷却流体は、電極プレート７７ａおよび７７ｂを通って第２の冷却プレート構造７５ｂへ流れ、接続チャネル８８ｆに流れ込み、その接続チャネル８８ｆが、冷却流体を冷却チャネル１０８ｃに導き入れ、その冷却チャネル１０８ｃを通って、冷却流体は、第１の冷却プレート構造７５ａへ流れ、以後同様に続く。このようにして、冷却流体は、全ての冷却チャネル１０８ａ～１０８ｎ、および全ての接続チャネル８１ａ～８１ｆおよび８８ａ～８８ｇを通って、スタック全体の中を循環する。したがって、冷却流体は、スタックの周縁に沿って、本例では反時計方向に流れた後、冷却流体出口チャネル７９ｂに達し、そこで冷却流体はスタックから出る。このようにして、スタックの効率的な冷却を行うことができる。

第１の冷却プレート構造７５ａの接続チャネルと隣接する電極プレート７７ａまたは７７ｂとの間に封止部材を配置して、第１の冷却プレート構造７５ａと隣接する電極プレート７７ａ、７７ｂとの間で流体封止を行うことができる。第２の冷却プレート構造７５ｂの接続チャネルと隣接する電極プレート７７ａまたは７７ｂとの間に封止部材を配置して、第２の冷却プレート構造７５ｂと隣接する電極プレート７７ａ、７７ｂとの間で流体封止を行うことができる。

本構想が、主として、いくつかの実施形態を参照して上記に説明されてきた。しかしながら、当業者には容易に理解されるように、上記に開示された実施形態以外の実施形態が、添付特許請求の範囲によって定義される構想の範囲内で、同様に可能である。

Claims (8)

1. 第１の冷却プレート構造（７５ａ）と、
   第２の冷却プレート構造（７５ｂ）と、
   複数の電極プレート（７７ａ、７７ｂ）と
   を備え、
   第１の冷却プレート構造（７５ａ）、第２の冷却プレート構造（７５ｂ）、および複数の電極プレート（７７ａ、７７ｂ）がスタックされた構成に配置され、第１の冷却プレート構造（７５ａ）が、スタックの第１の端部を形成し、第２の冷却プレート構造（７５ｂ）が、スタックの第２の端部を形成し、複数の電極プレート（７７ａ、７７ｂ）が、第１の冷却プレート構造（７５ａ）と第２の冷却プレート構造（７５ｂ）との間に配置され、
   各電極プレート（７７ａ、７７ｂ）が、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）を貫通して延在し、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の周縁部分に沿って分布する複数の冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）を備え、各冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）が、スタック内の他の電極プレート（７７ａ、７７ｎ）の対応する冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）と位置を合わされ、
   第１の冷却プレート構造（７５ａ）および第２の冷却プレート構造（７５ｂ）のそれぞれに、複数の接続チャネル（８１ａ～８１ｆ、８８ａ～８８ｇ）が設けられ、各接続チャネル（８１ａ～８１ｆ、８８ａ～８８ｇ）が、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）の隣接する対を接続するように構成され、それによって、第１の冷却プレート構造（７５ａ）が、スタックの第１の端部に冷却流体の折返し経路を形成し、第２の冷却プレート構造（７５ｂ）が、スタックの第２の端部に冷却流体の折返し経路を形成して、冷却流体が冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）の全てを通って流れることを可能にする、
   ２重ガス流装置（７３）。
2. 第１の冷却プレート構造（７５ａ）および第２の冷却プレート構造（７５ｂ）が、誘電性材料から製作されている、請求項１に記載の２重ガス流装置（７３）。
3. 誘電性材料が、熱伝導性ポリマー、セラミック、酸化アルミニウム、および酸化ベリリウムの１つを含む、請求項２に記載の２重ガス流装置（７３）。
4. 電極プレート（７７ｂ）が１つ置きにアノード電極プレートであり、残りの電極プレート（７７ａ）がカソード電極プレートである、請求項１から３のいずれか一項に記載の２重ガス流装置（７３）。
5. ２重ガス流装置（７３）が、高圧用途用の電解槽スタックである、請求項１から４のいずれか一項に記載の２重ガス流装置（７３）。
6. 隣接する電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の各対が、電解セルを形成する、請求項５に記載の２重ガス流装置（７３）。
7. 第１の冷却プレート構造が、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）の第１の冷却チャネル（１０８ｎ）に接続されている冷却流体入口チャネル（７９ａ）と、電極プレート（７７ａ、７７ｂ）の冷却チャネル（１０８ａ～１０８ｎ）の第２の冷却チャネル（１０８ｍ）に接続されている冷却流体出口チャネル（７９ｂ）とを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の２重ガス流装置（７３）。
8. 電極プレート（７７ａ、７７ｂ）が、ヒートフィンが設けられた外周面を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の２重ガス流装置（７３）。

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