JP6549686B2 - 水電解装置 - Google Patents

Description

本発明は、水を電気分解して水素を発生させる水電解装置に関する。

水を電気分解して水素（及び酸素）を発生させる水電解装置として、固体高分子からなる電解質膜を用いるものが知られている。具体的には、電解質膜の両面に電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、該電解質膜・電極構造体の両側に給電体及びセパレータが設けられて水電解セルが構成される。この水電解セルが複数積層されることで水電解装置が構成される。

この種の水電解装置では、カソード側の電極触媒層で発生させた水素の流路として水素連通孔が形成されている。水素連通孔と、酸素を発生させるアノード側の電極触媒層や給電体等との間はシール部材によってシールされている。このシール部材が収容される収容室は水素連通孔と連通することになるため、水素が流入して昇圧した水素連通孔を減圧（脱圧）する際、収容室内も減圧される。この減圧時に、シール部材が損傷することを抑制しつつ、収容室から水素連通孔に水素を円滑に流通させるべく、例えば、特許文献１では、水素連通孔と収容室との間に多孔質性の材料からなる多孔質部材を介在させ、この多孔質部材の細孔を介して、水素連通孔と収容室とを連通させることが提案されている。

特開２０１６−８９２２０号公報

本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、多孔質性の材料に代えて、該多孔質性の材料より簡便に得ることができる経済的な材料を用いたとしても、水素連通孔の減圧時に、シール部材の損傷を抑制しつつ、収容室のガスを水素連通孔へと円滑に流通させることが可能な水電解装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、電解質膜を挟んで積層されるアノードセパレータ及びカソードセパレータと、前記アノードセパレータと前記電解質膜との間に介在するアノード給電体と、前記電解質膜と前記カソードセパレータとの間に介在するカソード給電体と、を備え、水を電気分解することで、前記カソード給電体側に水素を発生させる水電解装置であって、前記アノードセパレータと前記電解質膜と前記カソードセパレータとの積層方向に沿って貫通形成され、前記水素を流通させる水素連通孔と、前記アノード給電体と前記水素連通孔との間に配置される連通孔体と、をさらに備え、前記連通孔体は、前記水素連通孔に臨む内側部材と、前記内側部材と前記アノード給電体の間に配置される外側部材と、を有し、前記外側部材の前記内側部材に臨む側には、該外側部材と前記内側部材との間に介在して前記水素連通孔と前記アノード給電体側とをシールするシール部材を収容する収容室と、前記内側部材に前記シール部材を介さずに対向する対向面とが設けられ、前記内側部材に、一端の開口部が前記対向面に臨み且つ他端の開口部が前記水素連通孔に臨むように形成された貫通孔を介して、前記収容室と前記水素連通孔とが連通することを特徴とする。

この水電解装置では、例えば、水素連通孔を減圧（脱圧）した場合に、収容室内の水素等のガスは、外側部材の対向面と内側部材との間から、内側部材に形成された貫通孔を介して水素連通孔へと導かれる。貫通孔の一端の開口部は、対向面に臨み、シール部材に臨むことが回避されている。このため、貫通孔がシール部材によって閉塞されることを回避できる。また、シール部材の一部が貫通孔の内部に進入するように変形したり、貫通孔の開口部の周縁等に押圧されたりして、シール部材に局所的に大きな応力が生じることを抑制できる。

従って、この水電解装置によれば、内側部材を多孔質性の材料から構成するか否かに関わらず、水素連通孔の減圧時に、シール部材の損傷を抑制しつつ、収容室のガスを水素連通孔へと円滑に流通させることができる。つまり、例えば、ガス不透過性の材料や、多孔質性の材料よりもガス透過性が小さい材料等のように、多孔質性の材料よりも簡便に得ることができる経済的な材料から内側部材を構成しても、上記の作用効果を良好に得ることができる。

上記の水電解装置において、前記貫通孔の前記一端の開口部は、前記積層方向の長さが、前記対向面の前記積層方向の長さより小さいことが好ましい。この場合、貫通孔の一端の開口部と収容室とを、前記積層方向に離間させることができる。これによって、水素連通孔の減圧時に、シール部材が貫通孔を閉塞することや、シール部材に局所的に大きな応力が生じることをより確実に回避できる。

上記の水電解装置において、前記収容室の前記積層方向の長さは、該収容室に収容された前記シール部材が前記積層方向に圧縮された状態で維持されるように設定され、前記貫通孔は、その延在方向に直交する断面が円形であり、前記貫通孔の直径は、前記収容室の前記積層方向の長さよりも小さいことが好ましい。収容室の前記積層方向の長さが上記のように設定されることで、シール部材のシール性を良好に発揮することが可能になる。また、このように設定した収容室の前記積層方向の長さよりも貫通孔の直径を小さくして、該貫通孔を通過するガスの流量を調整することで、上記の作用効果を一層良好に得ることが可能になる。

上記の水電解装置において、前記対向面と前記内側部材とは、前記貫通孔の直径よりも小さい距離離間することが好ましい。この場合、シール部材が、対向面と内側部材との間を閉塞することを抑制しつつ、該対向面と内側部材との間を介して収容室のガスを貫通孔の一端の開口部へと良好に導くことができる。その結果、上記の作用効果を一層良好に得ることが可能になる。

上記の水電解装置において、前記内側部材に対して前記貫通孔は、前記水素連通孔の周方向に間隔をおいて複数形成されることが好ましい。この場合、水素連通孔の減圧時に、複数の貫通孔を介して収容室から水素連通孔に流通するガスの流量を容易に適切な大きさに調整することができるため、上記の作用効果を一層良好に得ることが可能になる。

上記の水電解装置において、前記内側部材は樹脂からなることが好ましい。この場合、内側部材をより簡単且つ経済的な構成とすることが可能になる。

本発明の水電解装置によれば、水素連通孔の減圧時に、シール部材の損傷を抑制しつつ、収容室のガスを水素連通孔へと円滑に流通させることができる。

本発明の実施形態に係る水電解装置の斜視説明図である。 図１の水電解装置を構成する水電解セルの分解斜視説明図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図３の連通孔体の要部拡大図である。

本発明に係る水電解装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

本実施形態では、図１に示すように、水電解装置１０が、水の電気分解によりアノード側に酸素を製造する一方、カソード側に前記酸素よりも高圧な水素を製造する差圧式高圧水電解装置である場合を例に挙げて説明するが、特にこれに限定されるものではない。

水電解装置１０は、複数の水電解セル１２が鉛直方向（矢印Ａ方向）又は水平方向（矢印Ｂ方向）に積層された積層体１４を備える。積層体１４の積層方向一端（上端）には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８ａ及びエンドプレート２０ａが、上方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端（下端）には、同様にターミナルプレート１６ｂ、絶縁プレート１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが、下方に向かって、順次、配設される。

水電解装置１０は、押圧機構、例えば、矢印Ａ方向に延在する４本のタイロッド２２を介して円盤状のエンドプレート２０ａ、２０ｂ間が一体的に締め付け保持され、積層方向に締結される。なお、水電解装置１０は、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板として含む箱状ケーシング（図示せず）により一体的に保持される構成を採用してもよい。また、水電解装置１０は、全体として略円柱体形状を有しているが、立方体形状等の種々の形状に設定可能である。

ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの側部には、端子部２４ａ、２４ｂが外方に突出して設けられる。端子部２４ａ、２４ｂは、配線２６ａ、２６ｂを介して電解電源２８に電気的に接続される。

図２及び図３に示すように、水電解セル１２は、略円盤状の電解質膜・電極構造体３０と、該電解質膜・電極構造体３０を挟持するアノードセパレータ３２及びカソードセパレータ３４とを備える。アノードセパレータ３２とカソードセパレータ３４との間には、電解質膜・電極構造体３０を囲繞するように樹脂枠部材３６が配置される。

樹脂枠部材３６は、略リング形状であるとともに、該樹脂枠部材３６の両面には、シール部材３７ａ、３７ｂが設けられる。樹脂枠部材３６の径方向一端には、積層方向（矢印Ａ方向）に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔３８ａが設けられる。樹脂枠部材３６の径方向他端には、反応により生成された酸素及び未反応の水（混合流体）を排出するための水排出連通孔３８ｂが設けられる。

図１に示すように、積層方向最下位に配置される樹脂枠部材３６の側部には、水供給連通孔３８ａ（図３参照）に連通する水供給口３９ａが接続される。積層方向最上位に配置される樹脂枠部材３６の側部には、水排出連通孔３８ｂ（図３参照）に連通する水排出口３９ｂが接続される。

水電解セル１２の中央部には、電解領域の略中央を積層方向に沿って貫通する水素連通孔３８ｃが設けられる（図２〜図４参照）。水素連通孔３８ｃは、反応により生成された高圧な水素（生成された酸素よりも高圧な水素、例えば、１ＭＰａ〜８０ＭＰａ）を排出する。

アノードセパレータ３２及びカソードセパレータ３４は、略円盤状であるとともに、例えば、カーボン部材等で構成される。アノードセパレータ３２及びカソードセパレータ３４は、その他、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形してもよい。あるいは、切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成してもよい。

電解質膜・電極構造体３０は、略リング形状の固体高分子電解質膜（電解質膜）４０を備える。電解質膜４０は、リング形状を有する電解用のアノード給電体４２及びカソード給電体４４により挟持される。電解質膜４０は、例えば、炭化水素（ＨＣ）系の膜又はフッ素系の膜により構成される。

電解質膜４０は、略中央部に水素連通孔３８ｃが形成される。電解質膜４０の一方の面には、リング形状を有するアノード電極触媒層４２ａが設けられる。電解質膜４０の他方の面には、リング形状を有するカソード電極触媒層４４ａが形成される。アノード電極触媒層４２ａは、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用するとともに、カソード電極触媒層４４ａは、例えば、白金触媒を使用する。

アノード給電体４２及びカソード給電体４４は、例えば、球状アトマイズチタン粉末の焼結体（多孔質導電体）により構成される。アノード給電体４２及びカソード給電体４４は、研削加工後にエッチング処理される平滑表面部を設けるとともに、空隙率が１０％〜５０％、より好ましくは、２０％〜４０％の範囲内に設定される。アノード給電体４２の外周縁部には、枠部４２ｅが嵌め込まれる。枠部４２ｅは、アノード給電体４２よりも緻密に構成する。なお、アノード給電体４２の外周部を緻密に構成することにより、該外周部を枠部４２ｅとすることもできる。

アノードセパレータ３２は、アノード給電体４２が収容されるアノード室４５ａｎを形成する。カソードセパレータ３４は、カソード給電体４４が収容されるカソード室４５ｃａを形成する。

アノードセパレータ３２とアノード給電体４２との間（アノード室４５ａｎ）には、水流路部材４６が介装されるとともに、該アノード給電体４２とアノード電極触媒層４２ａとの間には、保護シート部材４８が介装される。図２に示すように、水流路部材４６は、略円盤状を有し、その外周部には、互いに径方向に対向する入口突起部４６ａ及び出口突起部４６ｂが形成される。

入口突起部４６ａには、水供給連通孔３８ａに連通する供給連結路５０ａが形成されるとともに、該供給連結路５０ａは、水流路５０ｂに連通する（図３参照）。水流路５０ｂには、複数個の孔部５０ｃが連通しており、該孔部５０ｃは、アノード給電体４２に向かって開口する。出口突起部４６ｂには、水流路５０ｂに連通する排出連結路５０ｄが形成され、該排出連結路５０ｄは、水排出連通孔３８ｂに連通する。

保護シート部材４８は、内周がアノード給電体４２及びカソード給電体４４の内周よりも内方に配置されるとともに、外周位置が電解質膜４０、アノード給電体４２及び水流路部材４６の外周位置と同一位置に設定される。保護シート部材４８は、アノード電極触媒層４２ａの積層方向に対向する範囲（電解領域）に設けられる複数の貫通孔４８ａを有する。保護シート部材４８は、電解領域の外方に枠部４８ｂを有する。枠部４８ｂには、例えば、長方形状の孔部（図示せず）が形成される。

図３及び図４に示すように、積層方向におけるアノードセパレータ３２と電解質膜４０との間には、水素連通孔３８ｃを囲繞する略円筒状の連通孔体５２が配置される。なお、以下では、水流路部材４６と、アノード給電体４２と、保護シート部材４８とをアノード側部材５３と総称することとする。この場合、連通孔体５２は、水素連通孔３８ｃの径方向において、該水素連通孔３８ｃとアノード側部材５３との間に配置される。

連通孔体５２は、水素連通孔３８ｃに臨み且つ樹脂からなる内側部材５４と、該内側部材５４とアノード側部材５３との間に配置される外側部材５５とを有する。内側部材５４の樹脂材料について、耐久性や経済的な観点から好適な例としては、ガラスエポキシ等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等が挙げられるが、特にこれには限定されず、水素連通孔３８ｃに満たされた水素の圧力に耐え得るものであればよい。なお、内側部材５４は、ガス不透過性又は多孔質性の部材よりも小さいガス透過性を示すように構成されてもよい。

本実施形態では、内側部材５４には、水素連通孔３８ｃの周方向に間隔をおいて、貫通孔５４ａが４個設けられている。これらの貫通孔５４ａは、水素連通孔３８ｃの径方向に沿って延在し、その延在方向に直交する断面がそれぞれ円形状となっている。

外側部材５５の内側部材５４に臨む側には、収容室５５ａ、５５ｂと、対向面５５ｃが設けられる。収容室５５ａ、５５ｂは、外側部材５５の軸方向（積層方向）の両端をリング状に切り欠いて形成され、水素連通孔３８ｃを周回するシール部材（Ｏリング）５６ａ、５６ｂが配置される。これによって、水素連通孔３８ｃと、アノード室４５ａｎ（アノード給電体４２側）とがシールされている。図４に示すように、収容室５５ａ、５５ｂの積層方向の長さ（シールギャップ）Ｌ１は、シール部材５６ａ、５６ｂが積層方向に圧縮された状態で維持され、且つ貫通孔５４ａの直径Ｌ２よりも大きくなるように設定されている。

対向面５５ｃは、積層方向における収容室５５ａ、５５ｂ同士の間に設けられ、シール部材５６ａ、５６ｂを介さずに内側部材５４に対向する。図４に示すように、対向面５５ｃと内側部材５４との間には、貫通孔５４ａの直径Ｌ２よりも小さい間隔Ｌ３が形成されている。内側部材５４に設けられた複数の貫通孔５４ａのそれぞれは、一端の開口部５７ａが対向面５５ｃに臨み、且つ他端の開口部５７ｂが水素連通孔３８ｃに臨む。また、対向面５５ｃの積層方向の長さＬ４は、貫通孔５４ａの一端の開口部５７ａの直径（本実施形態では貫通孔５４ａの直径Ｌ２と同じ）より大きい。

図２及び図３に示すように、外側部材５５のアノード側部材５３に臨む側には、電解質膜４０に対向する端面に、保護シート部材４８が配置される溝部５５ｓが形成される。

カソード室４５ｃａには、カソード給電体４４及び該カソード給電体４４を電解質膜４０に押圧する荷重付与機構５８が配置される。荷重付与機構５８は、弾性部材、例えば、板ばね６０を備えるとともに、該板ばね６０は、金属製の板ばねホルダ（シム部材）６２を介してカソード給電体４４に荷重を付与する。なお、弾性部材としては、板ばね６０の他、皿ばねやコイルスプリング等を使用することができる。

カソード給電体４４と板ばねホルダ６２との間には、導電シート６６が配置される。導電シート６６は、例えば、チタン、ＳＵＳ又は鉄等の金属シートにより構成されるとともに、リング形状を有し、カソード給電体４４と略同一の直径に設定される。

カソード給電体４４の中央部には、導電シート６６と電解質膜４０との間に位置する絶縁部材として、例えば、樹脂シート６８が配置される。樹脂シート６８は、カソード給電体４４の内周面に嵌合する。樹脂シート６８は、カソード給電体４４と略同一の厚さに設定される。樹脂シート６８としては、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やポリイミドフィルム等が使用される。

樹脂シート６８とカソードセパレータ３４との間には、筒部材７０が配置される。筒部材７０は、円筒形状を有し、中央部に水素連通孔３８ｃが形成される。筒部材７０の軸方向一端には、カソード室４５ｃａと水素連通孔３８ｃとを連通する水素排出通路７１が形成される。

カソード室４５ｃａには、カソード給電体４４、板ばねホルダ６２及び導電シート６６の外周を周回してシール部材（Ｏリング）７２が配置される。シール部材７２の外周には、耐圧部材７４が配置される。耐圧部材７４は、略リング形状を有するとともに、外周部が樹脂枠部材３６の内周部に嵌合する。

基本的には上記のように構成される水電解装置１０の動作について、以下に説明する。

図１に示すように、水供給口３９ａから水電解装置１０の水供給連通孔３８ａ（図２参照）に水が供給されるとともに、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの端子部２４ａ、２４ｂに電解電源２８を介して電圧が付与される。このため、図３に示すように、各水電解セル１２では、水供給連通孔３８ａから供給連結路５０ａを通って水流路部材４６の水流路５０ｂに水が供給される。水は、複数個の孔部５０ｃからアノード給電体４２に供給され、前記アノード給電体４２内に移動する。

従って、水は、アノード電極触媒層４２ａで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、電解質膜４０を透過してカソード電極触媒層４４ａ側に移動し、電子と結合して水素が得られる。

このため、カソード給電体４４の内部の水素流路に沿って水素が流動し、該水素は、水素排出通路７１から水素連通孔３８ｃに排出される。水素は、水供給連通孔３８ａよりも高圧に維持された状態で、水素連通孔３８ｃを流れて水電解装置１０の外部に取り出し可能となる。一方、反応により生成した酸素と未反応の水とは、水排出連通孔３８ｂから水排出口３９ｂを介して水電解装置１０の外部に排出される。

次いで、水電解装置１０の運転が停止される際、常圧側のアノード室４５ａｎと高圧側のカソード室４５ｃａとの差圧を解消させるために、該カソード室４５ｃａに減圧（脱圧）処理が施される。

この場合、本実施形態では、図４に一点鎖線の矢印で示すように、収容室５５ａ、５５ｂ内の水素は、外側部材５５の対向面５５ｃと内側部材５４との間から、内側部材５４に形成された貫通孔５４ａを介して水素連通孔３８ｃへと導かれる。貫通孔５４ａの一端の開口部５７ａは、対向面５５ｃに臨み、シール部材５６ａ、５６ｂに臨むことが回避されている。このため、貫通孔５４ａがシール部材５６ａ、５６ｂによって閉塞されることを回避できる。また、シール部材５６ａ、５６ｂの一部が貫通孔５４ａの内部に進入するように変形したり、貫通孔５４ａの開口部５７ａの周縁等に押圧されたりして、シール部材５６ａ、５６ｂに局所的に大きな応力が生じることを抑制できる。

従って、この水電解装置１０によれば、内側部材５４を多孔質性の材料から構成するか否かに関わらず、水素連通孔３８ｃの減圧時に、シール部材５６ａ、５６ｂの損傷を抑制しつつ、収容室５５ａ、５５ｂのガスを水素連通孔３８ｃへと円滑に流通させることができるという作用効果が得られる。つまり、例えば、ガス不透過性の材料や、多孔質性の材料よりもガス透過性が小さい材料等のように、多孔質性の材料よりも簡便に得ることができる経済的な材料から内側部材５４を構成しても、上記の作用効果を良好に得ることができる。

上記の通り、この水電解装置１０では、貫通孔５４ａの一端の開口部５７ａの積層方向の長さＬ２が、対向面５５ｃの積層方向の長さＬ１より小さい。これによって、貫通孔５４ａの一端の開口部５７ａと収容室５５ａ、５５ｂとを、積層方向に離間させることができるため、水素連通孔３８ｃの減圧時に、シール部材５６ａ、５６ｂが貫通孔５４ａを閉塞することや、シール部材５６ａ、５６ｂに局所的に大きな応力が生じることをより確実に回避できる。

上記の通り、この水電解装置１０では、収容室５５ａ、５５ｂの積層方向の長さＬ１が、該収容室５５ａ、５５ｂに収容されたシール部材５６ａ、５６ｂが積層方向に圧縮された状態で維持されるように設定されるため、シール部材５６ａ、５６ｂのシール性を良好に発揮することが可能になる。また、このように設定した収容室５５ａ、５５ｂの積層方向の長さＬ１よりも貫通孔５４ａの直径Ｌ２を小さくして、該貫通孔５４ａを通過するガスの流量を調整することにより、上記の作用効果を一層良好に得ることが可能になる。

上記の通り、この水電解装置１０では、対向面５５ｃと内側部材５４とが、貫通孔５４ａの直径Ｌ２よりも小さい間隔Ｌ３をおいて対向することとした。これによって、シール部材５６ａ、５６ｂが、対向面５５ｃと内側部材５４との間を閉塞することを抑制しつつ、該対向面５５ｃと内側部材５４との間を介して収容室５５ａ、５５ｂのガスを貫通孔５４ａの一端の開口部５７ａへと良好に導くことができる。その結果、上記の作用効果を一層良好に得ることが可能になる。

上記の通り、この水電解装置１０では、貫通孔５４ａが水素連通孔３８ｃの周方向に間隔をおいて複数形成されるため、水素連通孔３８ｃの減圧時に、複数の貫通孔５４ａを介して収容室５５ａ、５５ｂから水素連通孔３８ｃに流通するガスの流量を容易に適切な大きさに調整して、上記の作用効果を一層良好に得ることが可能になる。

上記の通り、この水電解装置１０では、内側部材５４が樹脂からなることとしたため、内側部材５４をより簡単且つ経済的な構成とすることが可能になる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態に係る水電解装置１０では、貫通孔５４ａの延在方向が水素連通孔３８ｃの径方向（矢印Ｂ方向）に沿うこととしたが、特にこれに限定されるものではなく、貫通孔５４ａの延在方向は水素連通孔３８ｃの径方向に対して傾斜していてもよいし、延在方向の途中で屈曲していてもよい。また、貫通孔５４ａの延在方向に直交する断面の形状も特に円形状に限定されるものではない。

上記の実施形態に係る水電解装置１０では、貫通孔５４ａの直径Ｌ２を、収容室５５ａ、５５ｂの積層方向の長さＬ１よりも小さくしたが、貫通孔５４ａの直径Ｌ２は、該貫通孔５４ａを通過するガスの流量が適切な値となるように適宜調整することができる。内側部材５４に対して形成する貫通孔５４ａの個数も４個に限定されず、１個又は４個以外の複数個としてもよい。対向面５５ｃと内側部材５４との間隔Ｌ３も、該対向面５５ｃと内側部材５４との間を介して収容室５５ａ、５５ｂのガスを貫通孔５４ａの一端の開口部５７ａへと良好に導くことが可能となるように、適宜調整することができる。

上記の実施形態に係る水電解装置１０では、内側部材５４の軸方向の一端面（上端面）が電解質膜４０に当接し、他端面（下端面）がアノードセパレータ３２に当接することとした。しかしながら、内側部材５４は、複数個の水電解セル１２の水素連通孔３８ｃを一体に囲繞するように、積層方向の長さが、複数個の水電解セル１２の積層方向の長さと略等しくなるように設けられてもよい。この場合、水電解セル１２は、アノードセパレータ３２とカソードセパレータ３４との間に、水素連通孔３８ｃと同心上に且つ水素連通孔３８ｃよりも大径な孔部（不図示）が一体に設けられ、該孔部に内側部材５４が挿入される。

水電解装置１０では、樹脂に限らず、内側部材５４をどのような材料から構成した場合であっても、水素連通孔３８ｃの減圧時に、シール部材５６ａ、５６ｂの損傷を抑制しつつ、収容室５５ａ、５５ｂのガスを水素連通孔３８ｃへと円滑に流通させることができる。

１０…水電解装置 １２…水電解セル
１４…積層体 ３０…電解質膜・電極構造体
３２…アノードセパレータ ３４…カソードセパレータ
３８ｃ…水素連通孔 ４０…電解質膜
４２…アノード給電体 ４２ａ…アノード電極触媒層
４４…カソード給電体 ４４ａ…カソード電極触媒層
５２…連通孔体 ５４…内側部材
５４ａ…貫通孔 ５５…外側部材
５５ａ、５５ｂ…収容室 ５５ｃ…対向面
５６ａ、５６ｂ…シール部材 ５７ａ、５７ｂ…開口部

Claims (6)

1. 電解質膜を挟んで積層されるアノードセパレータ及びカソードセパレータと、前記アノードセパレータと前記電解質膜との間に介在するアノード給電体と、前記電解質膜と前記カソードセパレータとの間に介在するカソード給電体と、を備え、水を電気分解することで、前記カソード給電体側に水素を発生させる水電解装置であって、
   前記アノードセパレータと前記電解質膜と前記カソードセパレータとの積層方向に沿って貫通形成され、前記水素を流通させる水素連通孔と、
   前記アノード給電体と前記水素連通孔との間に配置される連通孔体と、
   をさらに備え、
   前記連通孔体は、前記水素連通孔に臨む内側部材と、前記内側部材と前記アノード給電体の間に配置される外側部材と、を有し、
   前記外側部材の前記内側部材に臨む側には、該外側部材と前記内側部材との間に介在して前記水素連通孔と前記アノード給電体側とをシールするシール部材を収容する収容室と、前記内側部材に前記シール部材を介さずに対向する対向面とが設けられ、
   前記内側部材に、一端の開口部が前記対向面に臨み且つ他端の開口部が前記水素連通孔に臨むように形成された貫通孔を介して、前記収容室と前記水素連通孔とが連通することを特徴とする水電解装置。
2. 請求項１記載の水電解装置において、
   前記貫通孔の前記一端の開口部は、前記積層方向の長さが、前記対向面の前記積層方向の長さより小さいことを特徴とする水電解装置。
3. 請求項１又は２記載の水電解装置において、
   前記収容室の前記積層方向の長さは、該収容室に収容された前記シール部材が前記積層方向に圧縮された状態で維持されるように設定され、
   前記貫通孔は、その延在方向に直交する断面が円形であり、
   前記貫通孔の直径は、前記収容室の前記積層方向の長さよりも小さいことを特徴とする水電解装置。
4. 請求項３記載の水電解装置において、
   前記対向面と前記内側部材とは、前記貫通孔の直径よりも小さい距離離間することを特徴とする水電解装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の水電解装置において、
   前記内側部材に対して前記貫通孔は、前記水素連通孔の周方向に間隔をおいて複数形成されることを特徴とする水電解装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の水電解装置において、
   前記内側部材は樹脂からなることを特徴とする水電解装置。

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