JP6928921B1 - 圧縮装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の圧縮装置のアノード流体は、様々な種類のガス、液体が想定される。例えば、圧縮装置が電気化学式水素ポンプである場合、アノード流体として、水素含有ガスを挙げることができる。また、例えば、圧縮装置が水電解装置である場合、アノード流体として、液体の水を挙げることができる。
図1は、第1実施形態の電気化学式水素ポンプの一例を示す斜視図である。
以下、電気化学式水素ポンプ100の各部材の組立方法の一例について、図5を参照しながら説明する。上記のとおり、電気化学式水素ポンプ100の各部材の組立は、図2に示された上方の部材から下方の部材の順番に行われる。
以下、電気化学式水素ポンプ100の水素圧縮動作の一例について、図面を参照しながら説明する。
カソード:2H++2e−→H2(高圧) ・・・(2)
このようにして、電気化学式水素ポンプ100では、電圧印加器102で電圧を印加することで、アノードANに供給される水素含有ガス中の水素がカソードCAにおいて圧縮される。これにより、電気化学式水素ポンプ100の水素圧縮動作が行われ、カソードCAで圧縮された水素は、例えば、図示しない水素貯蔵器に一時的に貯蔵される。また、水素貯蔵器で貯蔵された水素は、適時に、水素需要体に供給される。なお、水素需要体として、例えば、水素を用いて発電する燃料電池などを挙げることができる。
第2実施形態の電気化学式水素ポンプ100は、以下に説明する枠体28、面シール材40、Oリング41およびOリング42の構成以外は、第1実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
本変形例の電気化学式水素ポンプ100は、カソードセパレーター27およびアノードセパレーター26の間に枠体28が設けられていないこと以外は、第2実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
第3実施形態の電気化学式水素ポンプ100は、以下に説明する耐圧材90および耐圧材91がそれぞれ、Oリング41およびOリング42のそれぞれの外周に設けられること以外は、第2実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
本変形例の電気化学式水素ポンプ100は、カソードセパレーター27およびアノードセパレーター26の間に枠体28が設けられていないこと以外は、第3実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
図11は、第4実施形態の電気化学式水素ポンプにおける積層体の一例を示す図である。
10A :水素ポンプユニット
10B :水素ポンプユニット
11 :給電板
12 :給電板
13 :絶縁板
14 :絶縁板
15 :端板
16 :端板
17 :締結器
21 :電解質膜
22 :カソード給電体
23 :カソード触媒層
24 :アノード触媒層
25 :アノード給電体
26 :アノードセパレーター
27 :カソードセパレーター
28 :枠体
29 :バイポーラプレート
30 :アノードガス導入マニホールド
31 :アノードガス導出マニホールド
32A :第1連絡路
32B :第2連絡路
33 :アノードガス流路
35 :第1カソードガス導出マニホールド
35A :マニホールド孔
35B :マニホールド孔
36 :第2カソードガス導出マニホールド
36A :マニホールド孔
36B :マニホールド孔
40 :面シール材
41 :Oリング
42 :Oリング
43 :Oリング
44 :Oリング
45 :Oリング
46 :Oリング
47 :Oリング
50 :Oリング溝
51 :Oリング溝
52 :Oリング溝
53 :Oリング溝
54 :Oリング溝
56 :Oリング溝
57 :Oリング溝
80 :連通経路
81 :連通経路
90 :耐圧材
91 :耐圧材
100 :電気化学式水素ポンプ
100A :積層体
102 :電圧印加器
AN :アノード
CA :カソード
CCM :触媒層付き膜
L :距離
S1 :絶縁空間
S2 :絶縁空間
Claims (8)
- 電解質膜と、
前記電解質膜の一方の主面に設けられたアノードと、
前記電解質膜の他方の主面に設けられたカソードと、
前記アノード上に設けられたアノードセパレーターと、
前記カソード上に設けられたカソードセパレーターと、
前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加する電圧印加器とを備え、
前記電圧印加器が前記電圧を印加することで、前記アノードに供給されたアノード流体から取り出されたプロトンを、前記電解質膜を介してカソードに移動させ、圧縮された水素を生成する圧縮装置であって、
前記カソードセパレーターは、前記カソード側の主面上に、当該主面の前記カソードに対向する領域を囲む第1のOリング溝が設けられ、
前記第1のOリング溝に保持される第1のOリングと、前記アノードセパレーターのアノード側の主面のうち、前記アノードに対向する領域の外周面上に設けられた、面シール材と、を備える圧縮装置。 - 前記アノードは、前記電解質膜の一方の主面の一部に設けられ、前記カソードは、前記電解質膜の他方の主面の一部に設けられ、前記第1のOリング溝は、前記電解質膜の前記カソード側の主面のうち、前記カソードが設けられていない領域に面しており、
前記面シール材は、前記電解質膜の前記アノード側の主面のうち、前記アノードが設けられていない領域に面している、請求項1に記載の圧縮装置。 - 前記電解質膜の外周を囲む枠体を備え、
前記面シール材は、前記電解質膜の前記アノード側の主面のうち、前記アノードが設けられていない領域、および前記枠体の前記アノード側の主面に面している請求項2に記載の圧縮装置。 - 前記アノードセパレーターは、前記アノード流体または前記圧縮された水素が流れる第1のマニホールド孔が設けられ、
前記面シール材は、前記アノードセパレーターのアノード側の主面のうち、前記第1のマニホールド孔の外周面上にも設けられ、
前記カソードセパレーターは、前記アノード流体または前記圧縮された水素が流れる第2のマニホールド孔と、前記第2のマニホールド孔を囲む第2のOリング溝とが設けられ、
前記第2のOリング溝に保持される第2のOリングを備える請求項1または2に記載の圧縮装置。 - 前記カソードセパレーターは、前記アノード流体または前記圧縮された水素が流れる第2のマニホールド孔と、前記第2のマニホールド孔を囲む第2のOリング溝とが設けられ、前記枠体は、前記第2のマニホールド孔と連通する第1の貫通孔が設けられ、
前記第2のOリング溝に保持される第2のOリングを備え、
前記第2のOリングは、前記枠体に当接している請求項3に記載の圧縮装置。 - 前記アノードセパレーターおよび前記カソードセパレーターが接合されることで一体化されている請求項1−5のいずれか1項に記載の圧縮装置。
- 前記アノードセパレーターおよび前記カソードセパレーターが別体であり、前記アノードセパレーターは、前記アノード流体または前記圧縮された水素が流れる第1のマニホールド孔が設けられ、前記アノードセパレーターの前記アノード側と反対側の主面に、前記第1のマニホールド孔を囲む第3のOリング溝が設けられ、前記第3のOリング溝に保持される第3のOリングを備える請求項1−3、5のいずれか1項に記載の圧縮装置。
- 前記アノードセパレーターは、前記アノード流体または前記圧縮された水素が流れる第1のマニホールド孔が設けられ、
前記面シール材は、前記アノードセパレーターのアノード側の主面のうち、前記第1のマニホールド孔の外周面上にも設けられ、
前記カソードセパレーターは、前記アノード流体または前記圧縮された水素が流れる第2のマニホールド孔と、前記第2のマニホールド孔を囲む第2のOリング溝とが設けられ、
前記枠体には、前記第1のマニホールド孔と連通する第1の貫通孔と、前記第2のマニホールド孔と連通する第2の貫通孔とが設けられ、
前記第2のOリング溝に保持される第2のOリングを備える請求項3に記載の圧縮装置。
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