JP6928922B1 - 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。
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1実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
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。
本実施形態の電気化学式水素ポンプ100は、以下に説明するアノードガス導入マニホールド30およびアノードガス導出マニホールド31のシール構成以外は、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3実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
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
30A :マニホールド孔
30B :マニホールド孔
31 :アノードガス導出マニホールド
31A :マニホールド孔
31B :マニホールド孔
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
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
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 (6)
- 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、前記アノード上に供給されたアノード流体から取り出されたプロトンが、前記電解質膜を介して前記カソード上に移動し、かつ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、前記圧縮された水素が流れる第1のマニホールド孔と、前記第1のマニホールド孔を囲む第1のOリング溝とが設けられ、
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、
前記第1のOリングは、前記アノードセパレーターの前記アノード側の主面に当接しており、前記面シール材は、前記アノードセパレーターの前記アノード側の主面のうち、第1のOリングが当接している領域の外周面上にも設けられている、圧縮装置。 - 前記電解質膜の外周及び第1のOリング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及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1に記載の圧縮装置。 - 前記第1のOリングの外周に設けられ、前記第1のOリング溝に保持される、前記圧縮された水素に対する耐圧材を備え、
前記耐圧材は、前記アノードセパレーターの前記アノード側の主面に当接しており、前記面シール材は、前記アノードセパレーターの前記アノード側の主面のうち、前記耐圧材が当接している領域の外周面上に設けられている、請求項1に記載の圧縮装置。 - 前記電解質膜の外周及び前記耐圧材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及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3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、
前記第2のOリングは、前記アノードセパレーターの前記アノード側の主面に当接しておらず、前記面シール材の前記アノード側の主面に当接している、請求項1または3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リングと、前記電解質膜の外周を囲む枠体と、を備え、
前記第2のOリングは、前記アノードセパレーターの前記アノード側の主面に当接しておらず、前記枠体の前記カソード側の主面に当接している、請求項2または4に記載の圧縮装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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---|---|---|---|---|
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6235168B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-05-22 | Capital Controls Ltd. | Membrane-supporting frame assembly for an electrolytic cell |
JP2015086454A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 本田技研工業株式会社 | 差圧式高圧水電解装置 |
JP2015530696A (ja) * | 2012-07-24 | 2015-10-15 | ヌヴェラ・フュエル・セルズ・インコーポレーテッド | 高差圧電気化学セルで使用するためのフロー構造の配置 |
JP2017218668A (ja) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学式水素ポンプ |
JP2019096468A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 株式会社東芝 | 電気化学セルスタック、燃料電池および水素発生装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5208338B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2013-06-12 | 本田技研工業株式会社 | 電解質膜・電極構造体及び燃料電池セル |
CA2589979C (en) * | 2004-12-07 | 2020-08-25 | Stuart Energy Systems Corporation | Electrolyser and process and apparatus for separating a gas-liquid mixture generated therein |
JP4796639B2 (ja) * | 2009-02-26 | 2011-10-19 | 本田技研工業株式会社 | 電気化学装置 |
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CA2999482A1 (en) * | 2015-09-21 | 2017-03-30 | Nuvera Fuel Cells, LLC | Bipolar plate with force concentrator pattern |
JP6887100B2 (ja) * | 2016-12-26 | 2021-06-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 膜電極接合体および電気化学式水素ポンプ |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6235168B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-05-22 | Capital Controls Ltd. | Membrane-supporting frame assembly for an electrolytic cell |
JP2015530696A (ja) * | 2012-07-24 | 2015-10-15 | ヌヴェラ・フュエル・セルズ・インコーポレーテッド | 高差圧電気化学セルで使用するためのフロー構造の配置 |
JP2015086454A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 本田技研工業株式会社 | 差圧式高圧水電解装置 |
JP2017218668A (ja) * | 2016-06-06 | 2017-12-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電気化学式水素ポンプ |
JP2019096468A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 株式会社東芝 | 電気化学セルスタック、燃料電池および水素発生装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023100583A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 圧縮装置 |
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