JP7426597B2 - 電気化学式水素ポンプ - Google Patents
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Description
ここで、対向する位置に設けられるとは、第1空間の少なくとも一部と第2空間の少なくとも一部とが、上記積層された方向からみて重なる位置に設けられることを意味する。
[装置構成]
図2Aおよび図3Aは、第1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。図2Bは、図2AのB部の拡大図である。図3Bは、図3AのB部の拡大図である。
上記の第2固定部材は、少なくともアノード端板24Aから一方の端に位置するアノードセパレーター17までの部材について、アノードセパレーター17が積層された積層方向への移動をさせないための部材である。なお、図2Aおよび図3Aでは、アノード端板24Aから一方の端に位置するアノードセパレーター17までの部材として、アノード端板24A、アノード絶縁板23A、アノード給電板22Aおよびアノードセパレーター17が図示されているが、これらの部材に限定されない。第2固定部材は、上記の積層方向に、少なくともアノード端板24Aから一方の端に位置するアノードセパレーター17までの部材を固定することができれば、どのような構成であってもよい。例えば、第2固定部材は、図2Aおよび図3Aに示す如く、締結器25であってもよい。つまり、第2固定部材は、第1固定部材と兼用されてもよい。
以下、電気化学式水素ポンプ100の水素昇圧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に供給される水素がカソードCAにおいて昇圧される。これにより、電気化学式水素ポンプ100の水素昇圧動作が行われ、カソードCAで昇圧された水素は、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。
本実施例の電気化学式水素ポンプ100は、第一空間60が、カソードCAの主面と平行に設けられていること以外、第1実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
本実施例の電気化学式水素ポンプ100は、カソードセパレーター16の主面と平行な方向における第一空間60の開口面積が、カソードCAの主面の面積以上であること以外、第1実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。但し、このような第一空間60の開口面積は、カソードセパレーター16の主面の面積以下である。
がある。
図4は、第1実施形態の変形例の電気化学式水素ポンプの一例を示す図である。
図5は、第2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。
本実施例の電気化学式水素ポンプ100は、第一空間60と第二空間61が対向する位置に設けられていること以外、第2実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
本実施例の電気化学式水素ポンプ100は、第二空間61が、アノードAN(図2B参照)の主面と平行に設けられていること以外、第2実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。
本実施例の電気化学式水素ポンプ100は、アノードセパレーター17の主面と平行な方向における第二空間61の開口面積が、アノードAN(図2B参照)の主面の面積以上であること以外、第2実施形態の電気化学式水素ポンプ100と同様である。但し、このような第二空間61の開口面積は、アノードセパレーター17の主面の面積以下である。
図6は、第2実施形態の変形例の電気化学式水素ポンプの一例を示す図である。
12 :カソード触媒層
13 :アノード触媒層
14 :カソードガス拡散層
15 :アノードガス拡散層
16 :カソードセパレーター
17 :アノードセパレーター
21 :絶縁体
22A :アノード給電板
22C :カソード給電板
23A :アノード絶縁板
23C :カソード絶縁板
24A :アノード端板
24C :カソード端板
25 :締結器
26 :カソードガス導出経路
26A :カソードガス導出経路
26B :カソードガス導出配管
27 :アノードガス導入マニホールド
29 :アノードガス導入経路
30 :アノードガス導出マニホールド
31 :アノードガス導出経路
32 :カソードガス流路
33 :アノードガス流路
34 :カソードガス通過経路
35 :第1アノードガス通過経路
36 :第2アノードガス通過経路
40 :シール部材
42 :シール部材
43 :シール部材
50 :カソードガス導出マニホールド
51 :カソードガス供給経路
52 :カソードガス供給経路
60 :第一空間
61 :第二空間
70 :連通流路部材
100 :電気化学式水素ポンプ
100A :水素ポンプユニット
102 :電圧印加器
AN :アノード
CA :カソード
Claims (5)
- 電解質膜、前記電解質膜の一方の主面に接するアノード、前記電解質膜の他方の主面に接するカソード、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み、前記アノードに供給された水素含有ガス中の水素を前記カソードに移動させ、かつ昇圧させる、複数の水素ポンプユニットと、
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、
少なくとも前記カソード端板から前記他方の端に位置するカソードセパレーターまでの部材について、前記積層された方向への移動をさせないための固定部材と、
前記カソード端板と前記カソードセパレーターとの間に設けられた空間に前記カソード上の水素を供給するガス流路と、を備え、
前記ガス流路は、前記複数の水素ポンプユニットのそれぞれの前記カソードセパレーターに設けられたカソードガス流路から導出されたカソードガスが流入するカソードガス導出マニホールドと前記カソードガス導出マニホールドと前記空間とを連絡する連絡路とを含み、前記カソードガス流路は、前記カソードセパレーターおよび前記アノードセパレーターを介して隣り合う、前記アノードセパレーターに設けられたアノードガス流路と連通していない、電気化学式水素ポンプ。 - 前記空間は、前記カソードの主面と平行に設けられる請求項1に記載の電気化学式水素ポンプ。
- 前記カソードセパレーターの主面と平行な方向における前記空間の開口面積は、前記カソードの主面の面積以上である請求項1または2に記載の電気化学式水素ポンプ。
- 前記カソードセパレーターの主面と平行な方向における前記空間の開口面積は、前記カソードセパレーターの主面の面積以下である請求項1-3のいずれか1項に記載の電気化学式水素ポンプ。
- 前記アノードは、アノードガス拡散層を含み、
前記カソードは、カソードガス拡散層を含み、
前記アノードガス拡散層の弾性率は、前記カソードガス拡散層の弾性率よりも高い請求項1-4のいずれか1項に記載の電気化学式水素ポンプ。
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