JP7281656B1 - 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、液水を挙げることができる。
図1は、実施形態の電気化学式水素ポンプの一例を示す図である。なお、説明の便宜上、「上」および「下」を同図の如く取っている(他の図面においても同じ)。
図2は、図1のバイポーラプレートおよび水素ポンプユニットの一例を示す図である。
図5は、図1の第1圧力形成部材の一例を図1のバイポーラプレートおよび水素ポンプユニットと共に示す図である。
図8は、図1の第2圧力形成部材の一例を図1のバイポーラプレートおよび水素ポンプユニットと共に示す図である。
図11は、Oリングの内部に存在する高圧のカソードガスによってOリングの一部が隙間内にはみ出す現象の一例を示す図である。図12は、図1の第1圧力形成部材の一例を示す図である。
本実施形態の電気化学式水素ポンプ100が奏する作用効果について、以下の構造解析によって検証した。
以下の構造解析は、市販の構造解析ソフトである「Ansys Workbench(
登録商標)」により行われた。
図14Aは、構造解析で使用した2次元解析モデルの一例を示す図である。
図14Bは、構造解析による結果の一例を示す図である。図14Bには、解析領域内のメッシュにおける応力分布のコンター図が示されており、グレースケールの色が淡くなるほど、応力が高い領域である。また、第1リング部90Aおよび第2リング部90Bに対応する解析領域において、応力の計算結果の一例が数値で出力されている。
第1変形例の電気化学式水素ポンプ100は、以下に説明する第1圧力形成部材44におけるリング材190の構成以外は、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が奏する作用効果について、以下の構造解析によって検証した。
以下の構造解析は、市販の構造解析ソフトである「Ansys Workbench(
登録商標)」により行われた。
本変形例の解析モデルおよび解析条件は、実施形態の解析モデルおよび解析条件の参酌により容易に理解できるので説明を省略する。
図16は、構造解析による結果の一例を示す図である。図16には、解析領域内のメッシュにおける応力分布のコンター図が示されており、グレースケールの色が淡くなるほど、応力が高い領域である。
図17は、第2実施形態の第2変形例の電気化学式水素ポンプにおける第2圧力形成部材の一例を示す図である。
上記では、水素ポンプユニット10が積層された積層体の上下方向のそれぞれに、第1圧力形成部材44および第2圧力形成部材46がそれぞれ配置されているが、これに限定されない。積層体の上下方向のいずれか一方にのみ、圧力形成部材が配置されていてもよい。この場合、圧力形成部材が配置されていない側の端板の撓み剛性を、圧力形成部材が配置されている側の端板の撓み剛性よりも高くすることで対向可能である。
11 :流体集配部材
11A :排出口
12 :絶縁板
13 :絶縁板
14 :流体集配部材
14A :排出口
15 :カソード端板
16 :アノード端板
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
28 :枠体
29 :バイポーラプレート
29A :カソードセパレーター
29B :アノードセパレーター
30 :アノードガス流路
31 :アノードガス導入マニホールド
32 :アノードガス導出マニホールド
35 :第1カソードガス導出マニホールド
36 :第2カソードガス導出マニホールド
37 :連絡路
38 :連絡路
40 :面シール材
41 :Oリング
42 :Oリング
44 :第1圧力形成部材
44A :プレート
44B :プレート
45 :Oリング
45A :Oリング
45C :Oリング
46 :第2圧力形成部材
46A :プレート
46B :プレート
48 :封止板
50 :Oリング溝
50A :Oリング溝
50C :Oリング溝
51 :Oリング溝
52 :Oリング溝
60 :冷却流路
61 :冷却媒体導入マニホールド
62 :冷却媒体導出マニホールド
70 :連通孔
71 :連通孔
90 :リング材
90A :第1リング部
90B :第2リング部
91 :リング材
100 :電気化学式水素ポンプ
101 :端子
102 :電圧印加器
103 :端子
135 :第1カソードガス導出マニホールド
136 :第2カソードガス導出マニホールド
137 :連絡路
138 :連絡路
170 :連通孔
171 :連通孔
190 :リング材
200 :空間
230 :アノードガス流路
235 :第1カソードガス導出マニホールド
236 :第2カソードガス導出マニホールド
237 :連絡路
238 :連絡路
260 :冷却流路
270 :連通孔
271 :連通孔
AN :アノード
CA :カソード
CCM :触媒層付き膜
G :隙間
S :空間
SA :空間
SC :空間
Claims (1)
- 電解質膜、前記電解質膜の一方の主面上に設けられたアノード、前記電解質膜の他方の主面上に設けられたカソード、前記アノード上に積層されたアノードセパレーター、および前記カソード上に積層されたカソードセパレーターを含む、少なくとも1つの圧縮ユニットと、
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、
前記電圧印加器により電圧を印加することで、アノードに供給されるアノード流体から取り出されたプロトンを、電解質膜を介してカソードに移動させ、圧縮水素を生成する圧縮装置であって、
前記積層された方向において、一方の端に位置する前記アノードセパレーター上に設けられたアノード端板と、
前記積層された方向において、他方の端に位置する前記カソードセパレーター上に設けられたカソード端板と、
前記カソード端板と前記他方の端に位置するカソードセパレーターとの間、または、前記アノード端板と前記一方の端に位置するアノードセパレーターとの間に設けられた板状部材とを備え、
前記板状部材には、圧縮水素を溜めるための凹部と、前記凹部の外周を囲む溝部とが設けられ、
前記溝部には、シール材と、前記シール材の外縁に隣接し、前記シール材を囲むリング材とが設けられ、
前記溝部の外周面および前記リング材の外周面はともに、前記溝部の開口に向かって広がるように勾配が設けられている、圧縮装置。
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川崎暢之,針生栄次,石川博之,中沢孝治,岡部昌規: "差圧式高圧水電解セルの気密構造に関する研究", HONDA R&D TECHNICAL REVIEW, vol. 25, no. 2, JPN6023003079, 1 September 2013 (2013-09-01), pages 131 - 137, ISSN: 0005030518 * |
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