JP2024018349A - Flow passage member, electrochemical cell, and electrochemical cell apparatus - Google Patents
Flow passage member, electrochemical cell, and electrochemical cell apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024018349A JP2024018349A JP2022121635A JP2022121635A JP2024018349A JP 2024018349 A JP2024018349 A JP 2024018349A JP 2022121635 A JP2022121635 A JP 2022121635A JP 2022121635 A JP2022121635 A JP 2022121635A JP 2024018349 A JP2024018349 A JP 2024018349A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- separator
- electrode layer
- electrochemical cell
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 27
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 12
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 62
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
開示の実施形態は、流路部材、電気化学セルおよび電気化学セル装置に関する。 TECHNICAL FIELD The disclosed embodiments relate to flow path members, electrochemical cells, and electrochemical cell devices.
従来、単一の電気化学セルで水電解と発電とを可逆的に切り替える技術が提案されている。 Conventionally, technologies have been proposed that reversibly switch between water electrolysis and power generation using a single electrochemical cell.
しかしながら、従来技術では、例えば、電気化学セルの両端に位置し、素子部に流体を供給する流路部材の性能向上に改善の余地があった。 However, in the conventional technology, there is room for improvement, for example, in improving the performance of channel members located at both ends of an electrochemical cell and supplying fluid to the element section.
実施形態の一態様は、性能を向上することができる流路部材、電気化学セルおよび電気化学セル装置を提供することを目的とする。 One aspect of the embodiments aims to provide a channel member, an electrochemical cell, and an electrochemical cell device that can improve performance.
実施形態の一態様に係る流路部材は、第1ガス流路と、液体流路とを備える。前記第1ガス流路は、前記流路部材の第1面の第1部位に位置する。前記液体流路は、前記第1面において、前記第1部位を取り囲む第2部位に位置する。 A flow path member according to one aspect of the embodiment includes a first gas flow path and a liquid flow path. The first gas flow path is located at a first portion of the first surface of the flow path member. The liquid flow path is located in a second portion surrounding the first portion on the first surface.
また、本開示の電気化学セルは、電解質層、第1電極層、第2電極層、第1セパレータ、第2セパレータを備える。電解質層は、イオン伝導性を有する。第1電極層および第2電極層は、電解質層を挟んで対向する。第1セパレータは、第1電極層を挟んで電解質層の反対側に位置する。第2セパレータは、第2電極層を挟んで電解質層の反対側に位置する。第1セパレータおよび第2セパレータのうち、少なくとも一つが、上記に記載の流路部材である。 Further, the electrochemical cell of the present disclosure includes an electrolyte layer, a first electrode layer, a second electrode layer, a first separator, and a second separator. The electrolyte layer has ionic conductivity. The first electrode layer and the second electrode layer face each other with the electrolyte layer in between. The first separator is located on the opposite side of the electrolyte layer across the first electrode layer. The second separator is located on the opposite side of the electrolyte layer with the second electrode layer in between. At least one of the first separator and the second separator is the channel member described above.
また、本開示の電気化学セル装置は、上記に記載の電気化学セルを備えるセルスタックを有する。 Further, an electrochemical cell device of the present disclosure includes a cell stack including the electrochemical cell described above.
実施形態の一態様によれば、性能を向上することができる流路部材、電気化学セルおよび電気化学セル装置が提供可能となる。 According to one aspect of the embodiment, it is possible to provide a channel member, an electrochemical cell, and an electrochemical cell device that can improve performance.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する流路部材、電気化学セルおよび電気化学セル装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a channel member, an electrochemical cell, and an electrochemical cell device disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
なお、説明を分かりやすくするために、図1には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、図1に示す電気化学セル装置10と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
In order to make the explanation easier to understand, FIG. 1 shows a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z-axis with the vertically upward direction being the positive direction and the vertically downward direction being the negative direction. Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the description below. Further, the same components as those of the
また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係、比率などが異なる部分が含まれている場合がある。 Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, etc. may differ from reality. Furthermore, drawings may include portions that differ in dimensional relationships, ratios, and the like.
<実施形態>
図1は、実施形態に係る電気化学セル装置の概略を示す図である。図1に示すように、電気化学セル装置10は、複数の電気化学セル1と、エンドプレート7とを備える。電気化学セル装置10は、複数の電気化学セル1を備えるセルスタックを有する。エンドプレート7は、かかるセルスタックの両端に位置する部材である。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an electrochemical cell device according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
電気化学セル1は、素子部2と、セパレータ6とを有する。素子部2は、電解質層3と、第1電極層4と、第2電極層5とを備える。
The electrochemical cell 1 includes an
電解質層3は、イオン伝導性を有する電解質を含有する。イオン伝導性を有する電解質としては、例えば、固体高分子電解質、高分子ゲル電解質、無機固体電解質などを使用することができる。固体高分子電解質としては、例えば、プロトン(H+)伝導性を有する電解質、すなわち酸性の電解質であるナフィオン(登録商標)などのパーフルオロスルホン酸系の電解質を含有してもよい。また、電解質層3は水を含有してもよい。なお、電解質層3は緻密質であり、水素(H2)や酸素(O2)などの気体を通しにくい。電解質層3は、さらにバインダを含有してもよい。
The
第1電極層4は、例えば、酸素還元触媒および/または酸素発生触媒を含有する。酸素還元触媒は、例えば、第1電極層4に供給された酸素を還元し、水を生成する。酸素還元触媒としては、例えば、白金(Pt)を使用することができる。酸素発生触媒は、例えば、担体に担持された担持触媒であってもよい。担体は、例えば、炭素材料であってもよく、SnO2その他の導電性酸化物であってもよい。
The
酸素発生触媒は、例えば、第1電極層4に供給された水を用いて酸素を発生させる。酸素発生触媒としては、例えば、イリジウム酸化物(IrOX)を使用することができる。酸素発生触媒は、例えば、触媒粒子として単体で用いられてもよく、担体に担持された担持触媒であってもよい。担体は、例えば、炭素材料であってもよく、SnO2その他の導電性酸化物であってもよい。
The oxygen generating catalyst generates oxygen using, for example, water supplied to the
第1電極層4は、例えば、発電時にはセパレータ6から供給された酸素を還元し、水を生成する。また、第1電極層4は、例えば、水電解時には電解質層3を介して供給された水を分解し、酸素を発生させる。
For example, the
第1電極層4は、ガス透過性を有する拡散層を有してもよい。また、第1電極層4は、撥水性を有する撥水層を有してもよい。
The
第2電極層5は、例えば、水素酸化触媒および/または水素発生触媒を含有してもよい。水素酸化触媒は、例えば、第2電極層5に供給された水素を用いて水を生成する。また、水素発生触媒は、例えば、第2電極層5に供給された水を分解し、水素を発生させる。かかる水素酸化触媒および/または水素発生触媒としては、例えば、白金(Pt)を使用することができる。水素酸化触媒および/または水素発生触媒は、例えば、触媒粒子として単体で用いられてもよく、担体に担持された担持触媒であってもよい。担体は、例えば、炭素材料であってもよく、SnO2その他の導電性酸化物であってもよい。
The
第2電極層5は、例えば、発電時にはセパレータ6から供給された水素を酸化し、水を生成する。また、触媒層5bは、例えば、水電解時には電解質層3を介して供給された水を分解し、水素を発生させる。
For example, the
第2電極層5は、ガス透過性を有する拡散層を有してもよい。また、第2電極層5は、撥水性を有する撥水層を有してもよい。
The
なお、素子部2は平面視で矩形状であってもよく、円形状であってもよい。
Note that the
セパレータ6は、素子部2を挟み込むように位置している。セパレータ6は、隣り合う素子部2の間に位置している。セパレータ6は、導電性を有しており、隣り合う電気化学セル1間を電気的に接続する。セパレータ6の材料は、例えば、金属であってもよい。セパレータ6は、例えば、PtまたはAuなど、耐酸性金属で被覆されると、フェントン反応が生じにくい。
The
また、セパレータ6は、複数の流路を有する流路部材である。第1電極層4と向かい合うセパレータ6aは、例えば、第1電極層4に酸素含有ガスを供給し、または第1電極層4から酸素を回収する第1ガス流路を有している。第2電極層5と向かい合うセパレータ6bは、例えば、第2電極層5に水素ガスを供給し、または第2電極層5から水素を回収する第2ガス流路を有している。セパレータ6は、例えば、電解質層3に水を供給し、または電解質層3から水を回収する液体流路を有してもよい。
Further, the
[第1の実施形態]
図2は、第1の実施形態に係る流路部材の概略を説明する断面図である。図2に示すように、セパレータ6は、第1ガス流路60aと、液体流路60cとを備える。
[First embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically explaining the flow path member according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the
第1ガス流路60aは、第1電極層4と向かい合う第1面601の第1部位601aに位置している。第1ガス流路60aは、第1電極層4に第1ガスを供給し、または第1電極層4から第1ガスを回収する。第1ガスは、酸素を含有する。第1ガスは、例えば、空気であってもよい。
The first
液体流路60cは、第1面601において、第1ガス流路60aが位置する第1部位601aを取り囲む第2部位601bに位置する。液体流路60cは、第1電極層4と隣り合う電解質層3のうち、第1電極層4の周囲に位置する部分に向かい合っている。換言すれば、第1面601は、第1電極層4と向かい合う第1部位601aと、第1部位601aを取り囲み電解質層3と向かい合う第2部位602bとを有している。液体流路60cは、電解質層3に対して水を供給し、または電解質層3から水を回収する。また、液体流路60cは、電解質層3から回収した水を外部に排出してもよい。
The
液体流路60cには、水を含む液体20が流れている。液体20は、例えば、水であってもよく、電解液であってもよい。電解液としては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)等の塩基を含む水溶液、塩酸(HCl)、硫酸(H2SO4)等の酸を含む水溶液を使用することができる。電解液は、電解質層3が有する電解質の性質(プロトン伝導性または水酸化物イオン伝導性)に応じ、適宜選択できる。液体流路60cは、必要に応じて耐酸性または耐アルカリ性等を有していてもよい。
A liquid 20 containing water is flowing through the
このように、セパレータ6が第1ガス流路60aの周囲に液体流路60cを有することにより、例えば、特許文献1に開示された形態のように、第1電極層4に設けたスリットを通じて水を供給・回収する場合等と比較して構造が単純化され、第1ガスおよび/または水分の漏出が生じにくくなる。このため、性能を向上することができる。
As described above, since the
第1の実施形態に係るセパレータ6の構成につき、図3~図5を用いてさらに説明する。図3は、第1の実施形態に係る流路部材の概略を示す平面図である。図4は、第1の実施形態に係る流路部材の概略を示す平面図である。図5は、第1の実施形態に係る流路部材の概略を示す断面図である。
The structure of the
セパレータ6は、第1面601と第2面602とを有する。第1面601は、第1セルとしての電気化学セル1Aの第1電極層4側に配置され、第2面602は、電気化学セル1Aの隣に位置する第2セルとしての電気化学セル1Bの第2電極層5側に配置される。
セパレータ6は、厚み方向(X軸方向)に貫通する貫通孔8,9を有している。貫通孔8は、電気化学セル1がそれぞれ有する素子部2に、流路を通じてガスまたは水を供給する供給口である。貫通孔9は、素子部2から、流路を通じてガスまたは水を排出する排出口である。なお、流路は第1ガス流路60a、第2ガス流路60b、液体流路60cを含む。
The
貫通孔8は、供給口8a~8cを含む。貫通孔9は、排出口9a~9cを含む。供給口8aおよび排出口9aには、第1ガスが流れる。供給口8bおよび排出口9bには、水素を含む第2ガスが流れる。供給口8cおよび排出口9cには、水を含む液体が流れる。
Through
供給口8aおよび排出口9aは、第1ガス流路60aに接続されている。第1ガス流路60aは、流路61と流路62とを有している。流路61は、セパレータ6の内部に位置し、YZ平面に沿って延びる空間である。流路62は、第1面601に開口しているスリット状のガス流路であり、厚み方向(X軸方向)に延びて流路61に連通している。流路61,62は、図示した形状に限られない。
The
第1ガスは、供給口8aからセパレータ6の内部に位置する流路61に導入される。流路61に導入された第1ガスの一部は、流路62から第1電極層4(図5参照)に供給される。流路61に導入された第1ガスの残部および第1電極層4から回収された反応済みの第1ガスは、流路61を通じて排出口9aに排出される。
The first gas is introduced into the
供給口8cおよび排出口9cは、液体流路60cに接続されている。液体流路60cは、流路65と流路66とを有している。流路65は、セパレータ6の内部に位置し、YZ平面に沿って延びている。流路66は、平面視で流路62を環状に取り囲んでいる。また、流路66は、流路65に連通している。
The
水などの液体は、供給口8cからセパレータ6の内部に位置する流路65に導入される。流路65に導入された液体は、流路66から電解質層3(図2参照)に供給される。流路66に導入された液体の残部および電解質層3から回収された液体は、流路65を通じて排出口9cに排出される。
Liquid such as water is introduced into the
流路65および流路66は、平面視したときの幅が同じであってもよく、異なってもよい。例えば、流路66の幅を流路65の幅よりも大きくすると、例えば、電解質層3に対する水の供給を速やかに行うことができることから、性能がさらに向上する。
The
供給口8bと排出口9bは、第2ガス流路60bに接続されている。第2ガス流路60bは、流路63と流路64とを有している。流路63は、セパレータ6の内部に位置し、YZ平面に沿って延びている。流路64は、第2面602に開口しているガス流路であり、厚み方向(X軸方向)に延びて流路63に連通している。流路64は、平面視で蛇行する形状を有している。流路63,64は、図示した形状に限られない。
The
第2ガスは、供給口8bからセパレータ6の内部に位置する流路63に導入される。流路63に導入された第2ガスの一部は、流路64から第2電極層5(図5参照)に供給される。流路63に導入された第2ガスの残部および第2電極層5から回収された反応済みの第2ガスは、流路63を通じて排出口9bに排出される。
The second gas is introduced into the
なお、セパレータ6と素子部2との間は、必要に応じてシール部材等により気密または液密に封止してもよい。例えば、図3に示す流路62と流路66との間、流路66の外周部分および図4に示す流路64の外周部分を封止することにより、電気化学セル装置10の信頼性が向上する。
Note that the space between the
このように、本実施形態に係るセパレータ6は、第1ガス流路60aと、液体流路60cとを備える。第1ガス流路60aは、第1面601の第1部位601aに位置する。液体流路60cは、第1面601において、第1部位601aを取り囲む第2部位601bに位置する。これにより、性能を向上することができるセパレータ6とすることができる。
In this way, the
[第2の実施形態]
図6は、第2の実施形態に係る流路部材の概略を説明する断面図である。図6に示すように、セパレータ6は、金属部6Aと、樹脂部6Bとを有する。
[Second embodiment]
FIG. 6 is a sectional view schematically illustrating a flow path member according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the
金属部6Aは、第1電極層4に面する第1面601の第1部位601aに位置している。樹脂部6Bは、第1面601の第2部位601bなど、第1電極層4に面さない部分に位置している。第1ガス流路60aは、金属部6Aを貫通するように位置している。このように、セパレータ6は、特性の異なる2以上の部材で構成されてもよい。
The
図7は、第2の実施形態に係る流路部材の概略を示す平面図である。図8は、第2の実施形態に係る流路部材の概略を示す平面図である。図9は、第2の実施形態に係る流路部材の概略を示す断面図である。 FIG. 7 is a plan view schematically showing a flow path member according to the second embodiment. FIG. 8 is a plan view schematically showing a flow path member according to the second embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a flow path member according to the second embodiment.
図7に示すように、セパレータ6は、第1面601に、流路66の内側に位置する金属部6Aと、流路66の外側に位置する樹脂部6Bとを有している。流路66は、樹脂部6Bにより形成されてもよい。
As shown in FIG. 7, the
また、図8に示すように、セパレータ6は、第2面602にも、第1面601と同様に金属部6Aと、樹脂部6Bとを有してもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the
金属部6Aの材料は、例えば、金属であってもよい。金属部6Aは、例えば、PtまたはAuなど、耐酸性金属を表面に有すると、フェントン反応が生じにくい。
The material of the
また、樹脂部6Bの材料は、例えば、アクリル系、フッ素樹脂系といった耐酸性、耐熱性を有する樹脂であってもよい。樹脂部6Bは、導電性を有してもよく、絶縁性を有してもよい。金属部6Aが第1面601に位置する第1金属部6A1および第2面602に位置する第2金属部6A2を含み、樹脂部6Bが絶縁性を有する場合、例えば、図9に示すように第1金属部6A1および第2金属部6A2の間に貫通孔67を設け、貫通孔67の内部に、第1金属部6A1と第2金属部6A2とを電気的に接続する導体部68を位置させてもよい。これにより、隣り合う電気化学セル1間を適切に導通させることができる。導体部68は、例えば、リード線であってもよい。
Further, the material of the
このように、セパレータ6が樹脂部6Bを有することにより、例えば、電気化学セル装置10の軽量化が期待できる。また、セパレータ6の設計上の自由度が高まる。
As described above, since the
[第3の実施形態]
図10は、第3の実施形態に係る流路部材の概略を示す平面図である。図11は、第3の実施形態に係る流路部材の概略を示す平面図である。図12は、第3の実施形態に係る流路部材の概略を示す断面図である。
[Third embodiment]
FIG. 10 is a plan view schematically showing a flow path member according to the third embodiment. FIG. 11 is a plan view schematically showing a flow path member according to the third embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a flow path member according to the third embodiment.
本実施形態に係るセパレータ6は、セパレータ6の内部に位置し、YZ平面に沿って延びる流路を有さない点で上記した各実施形態に係るセパレータ6と相違する。
The
第1ガス流路60aは、第1面601に位置する流路62A(第1流路)と、第2面602に位置する流路61A(第2流路)とを有している。流路62Aと流路61Aとは、セパレータ6を厚み方向に貫通する貫通孔69(第3流路)で接続されている。
The first
なお、図12に示すように、本実施形態に係る電気化学セル装置10では、第2面602に面する第2電極層5は、第1面601に面する第1電極層4より平面視したときの面積が小さくてもよい。これにより、貫通孔69を適切に位置させやすくなる。
Note that, as shown in FIG. 12, in the
液体流路60cは、第1面601に位置し、流路66に接続される流路65Aを有している。また、第2ガス流路60bは、第2面602に位置する流路63A,64Aを有している。流路64Aは、第2電極層5に面する部位である。流路63Aは、供給口8bと流路64Aとの間、流路64Aと排出口9bとの間をそれぞれ接続している。第2ガス流路60bの第2面602に位置する部位である流路63A,64Aの面積は、第1ガス流路60aの第1電極層4に面する部位である流路62Aの面積より小さくてもよい。また、第2ガス流路60bの第2電極層5に面する部位である流路64Aの面積は、第1ガス流路60aの第1電極層4に面する部位である流路62Aの面積より小さくてもよい。
The
このように、本実施形態に係るセパレータ6によれば、セパレータ6の内部に流路を有さないため、セパレータ6の強度が向上する。また、セパレータ6の内部に流路を設ける必要がないため、セパレータ6の作製が容易になる。
In this manner, the
<流路部材の作製方法>
セパレータ6は、従来公知の方法により作製することができる。例えば、各流路は、三次元プリンタ等を用いて作製してもよい。また、セパレータ6が金属製の場合、例えば、複数の薄板を積層し、シール材等で接合してもよく、ブロックに貫通孔を開け、次いで外側のみ穴を塞ぐようにしてもよい。
<Method for manufacturing channel member>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、第1ガス流路60aに第2ガスを流通させ、第2ガス流路60bに第1ガスを流通させてもよい。かかる場合、第1ガスおよび第2ガスの流れに応じて素子部2の配置を変更するとよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit thereof. For example, the second gas may be caused to flow through the first
また、上記した各実施形態では、セパレータ6は、平面視で矩形状であるとして図示したが、これに限らず、例えば、円形状または多角形状であってもよい。
Further, in each of the embodiments described above, the
また、第2の実施形態に係るセパレータ6に、第3の実施形態に係るセパレータ6の流路構造を採用してもよい。
Further, the flow path structure of the
また、上記した各実施形態では、貫通孔8は供給口であり、貫通孔9は排出口であるとしたが、供給口と排出口と入れ替えてもよい。また、セパレータ6が複数の第1ガス流路60aおよび第2ガス流路60bを有し、これに対応するように貫通孔8,9の数を増やしてもよい。
Further, in each of the embodiments described above, the through
以上のように、(1)実施形態に係る流路部材は、第1面の第1部位に位置する第1ガス流路と、前記第1面において、第1部位を取り囲む第2部位に位置する液体流路とを備える。 As described above, (1) the flow path member according to the embodiment includes a first gas flow path located at a first portion on the first surface, and a second gas flow path located at a second portion surrounding the first portion on the first surface. and a liquid flow path.
また、(2)上記(1)に記載の流路部材は、前記第1面の反対側に位置する第2面に第2ガス流路を備えてもよい。 (2) The flow path member described in (1) above may include a second gas flow path on a second surface located on the opposite side of the first surface.
また、(3)上記(2)に記載の流路部材は、樹脂部と、前記第1部位に位置する第1金属部および前記第2面に位置する第2金属部とを有してもよい。 (3) The channel member according to (2) above may include a resin portion, a first metal portion located at the first portion, and a second metal portion located at the second surface. good.
また、(4)上記(3)に記載の流路部材は、前記第1金属部および前記第2金属部を電気的に接続する導体部を有してもよい。 (4) The channel member described in (3) above may include a conductor portion that electrically connects the first metal portion and the second metal portion.
また、(5)上記(2)~(4)に記載の前記第1ガス流路は、前記第1面に位置する第1流路と、前記第2面に位置し、前記第2ガス流路と連通しない第2流路と、前記流路部材を厚み方向に貫通し、前記第1流路と前記第2流路とを接続する第3流路とを有してもよい。 (5) The first gas flow path described in (2) to (4) above includes a first flow path located on the first surface and a second gas flow path located on the second surface. It may have a second flow path that does not communicate with the flow path, and a third flow path that penetrates the flow path member in the thickness direction and connects the first flow path and the second flow path.
また、(6)上記(5)に記載の流路部材は、平面視して、前記第2ガス流路の前記第2面に位置する部位の面積は、前記第1ガス流路の前記第1面に位置する部位の面積よりも小さくてもよい。 (6) In the flow path member according to (5) above, when viewed from above, the area of the portion located on the second surface of the second gas flow path is The area may be smaller than the area of the portion located on one surface.
また、(7)実施形態に係る電気化学セルは、イオン伝導性を有する電解質層と、該電解質層を挟んで対向する第1電極層および第2電極層と、前記第1電極層を挟んで前記電解質層の反対側に位置する第1セパレータと、前記第2電極層を挟んで前記電解質層の反対側に位置する第2セパレータとを備え、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータのうち、少なくとも一つが、上記(1)~(6)のいずれか1つに記載の流路部材であってもよい。 (7) The electrochemical cell according to the embodiment includes an electrolyte layer having ion conductivity, a first electrode layer and a second electrode layer facing each other with the electrolyte layer in between, and A first separator located on the opposite side of the electrolyte layer, and a second separator located on the opposite side of the electrolyte layer with the second electrode layer in between, the first separator and the second separator, At least one may be the channel member described in any one of (1) to (6) above.
また、(8)実施形態に係る電気化学セル装置は、上記(7)に記載の電気化学セルを備えるセルスタックを有してもよい。 Further, (8) the electrochemical cell device according to the embodiment may include a cell stack including the electrochemical cell described in (7) above.
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further advantages and modifications can be easily deduced by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of this disclosure are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various changes may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
1 電気化学セル
2 素子部
3 電解質層
4 第1電極層
5 第2電極層
6 セパレータ
7 エンドプレート
10 電気化学セル装置
1
Claims (8)
前記第1面において、前記第1部位を取り囲む第2部位に位置する液体流路と
を備える流路部材。 a first gas flow path located in a first portion of the first surface;
and a liquid flow path located at a second portion surrounding the first portion on the first surface.
請求項1に記載の流路部材。 The flow path member according to claim 1, further comprising a second gas flow path on a second surface located on the opposite side of the first surface.
前記第1部位に位置する第1金属部および前記第2面に位置する第2金属部とを有する
請求項2に記載の流路部材。 A resin part,
The channel member according to claim 2, comprising a first metal part located at the first portion and a second metal part located at the second surface.
請求項3に記載の流路部材。 The channel member according to claim 3, further comprising a conductor portion that electrically connects the first metal portion and the second metal portion.
請求項2に記載の流路部材。 The first gas flow path includes a first flow path located on the first surface, a second flow path located on the second surface that does not communicate with the second gas flow path, and a thickness of the flow path member. The flow path member according to claim 2, further comprising a third flow path that penetrates in the direction and connects the first flow path and the second flow path.
請求項5に記載の流路部材。 The area of the portion of the second gas flow path located on the second surface is smaller than the area of the portion of the first gas flow path located on the first surface in plan view. Channel member.
該電解質層を挟んで対向する第1電極層および第2電極層と、
前記第1電極層を挟んで前記電解質層の反対側に位置する第1セパレータと、
前記第2電極層を挟んで前記電解質層の反対側に位置する第2セパレータと
を備え、
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータのうち、少なくとも一つが、請求項1~6のいずれか1つに記載の流路部材である
電気化学セル。 an electrolyte layer having ionic conductivity;
a first electrode layer and a second electrode layer facing each other with the electrolyte layer in between;
a first separator located on the opposite side of the electrolyte layer with the first electrode layer in between;
a second separator located on the opposite side of the electrolyte layer with the second electrode layer in between;
An electrochemical cell, wherein at least one of the first separator and the second separator is the channel member according to any one of claims 1 to 6.
電気化学セル装置。 An electrochemical cell device comprising a cell stack comprising the electrochemical cell according to claim 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022121635A JP2024018349A (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | Flow passage member, electrochemical cell, and electrochemical cell apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022121635A JP2024018349A (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | Flow passage member, electrochemical cell, and electrochemical cell apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024018349A true JP2024018349A (en) | 2024-02-08 |
Family
ID=89807596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022121635A Pending JP2024018349A (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | Flow passage member, electrochemical cell, and electrochemical cell apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024018349A (en) |
-
2022
- 2022-07-29 JP JP2022121635A patent/JP2024018349A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5251062B2 (en) | Composite current collector plate for fuel cell and fuel cell | |
JP4750018B2 (en) | Planar fuel cell and method of manufacturing the fuel cell | |
US7201986B2 (en) | Electrochemical cells formed on pleated substrates | |
US11932953B2 (en) | Compression apparatus | |
US12100874B2 (en) | Compression apparatus | |
JP2007250297A (en) | Fuel cell | |
US20080138695A1 (en) | Fuel Cell | |
JP2008077933A (en) | Fuel cell | |
US20060068265A1 (en) | Electrochemical cell bipolar plate | |
JP6117745B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP2009503254A (en) | Electrochemical cell with a flow field member comprising a plurality of compressible layers | |
EP2330668A1 (en) | Polymer electrolyte fuel cell and fuel cell stack provided with same | |
JP4516403B2 (en) | Fuel cell | |
EP4343030A2 (en) | Water electrolyzer | |
JP2019061772A (en) | Fuel cell stack | |
JP5778056B2 (en) | Fuel cell | |
CN100466357C (en) | Fuel cell | |
JP2000058100A (en) | Electrode layered structure | |
JP2024018349A (en) | Flow passage member, electrochemical cell, and electrochemical cell apparatus | |
US7452623B2 (en) | Electrochemical cell bipolar plate with sealing feature | |
JP5694123B2 (en) | Fuel cell | |
JP2006269333A (en) | Fuel cell | |
WO2006090464A1 (en) | Solid polymer fuel cell and method for producing same | |
JP2006093119A (en) | Fuel cell, and information terminal mounting fuel cell | |
US20240141521A1 (en) | Water electrolysis cell |