WO2021140779A1 - 圧縮装置 - Google Patents

圧縮装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021140779A1
WO2021140779A1 PCT/JP2020/044135 JP2020044135W WO2021140779A1 WO 2021140779 A1 WO2021140779 A1 WO 2021140779A1 JP 2020044135 W JP2020044135 W JP 2020044135W WO 2021140779 A1 WO2021140779 A1 WO 2021140779A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
anode
ring
cathode
separator
main surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/044135
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
嘉久和　孝
洋三 喜多
酒井　修
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to CN202080006084.3A priority Critical patent/CN113383113A/zh
Priority to EP20897643.1A priority patent/EP4089205A4/en
Priority to JP2021511675A priority patent/JP6928922B1/ja
Priority to US17/345,210 priority patent/US20210305607A1/en
Publication of WO2021140779A1 publication Critical patent/WO2021140779A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0681—Reactant purification by the use of electrochemical cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/05—Pressure cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60—Constructional parts of cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/326—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • This disclosure relates to a compression device.
  • hydrogen used as fuel for a fuel cell vehicle is generally stored in a hydrogen tank in the vehicle in a high pressure state compressed to several tens of MPa.
  • Such high-pressure hydrogen is generally obtained by compressing low-pressure (normal pressure) hydrogen with a mechanical compression device.
  • Patent Document 1 proposes an electrochemical hydrogen pump that purifies and boosts hydrogen in a hydrogen-containing gas by applying a desired voltage between an anode and a cathode arranged across an electrolyte membrane.
  • a desired voltage between an anode and a cathode arranged across an electrolyte membrane has been done.
  • the laminate of the cathode, the electrolyte membrane and the anode is referred to as a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as MEA: Membrane Electrode Assembly).
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • the hydrogen-containing gas supplied to the anode may contain impurities.
  • the hydrogen-containing gas may be a hydrogen gas secondarily generated from a steel mill or the like, or a reformed gas obtained by reforming a city gas.
  • Patent Document 2 proposes a differential pressure type water electrolysis device in which low-pressure hydrogen generated by electrolysis of water is boosted by using MEA.
  • the compression device of one aspect of the present disclosure is provided on the electrolyte membrane, the anode provided on one main surface of the electrolyte membrane, and the other main surface of the electrolyte membrane.
  • the anode, the anode separator provided on the anode, the cathode separator provided on the cathode, and the voltage applyer for applying a voltage between the anode and the cathode are provided, and the voltage is applied.
  • the device applies the voltage, protons taken out from the anode fluid supplied on the anode move onto the cathode via the electrolyte membrane, and in a compression device that produces compressed hydrogen.
  • the cathode separator is provided with a first manifold hole and a first O-ring groove surrounding the first manifold hole, and the first O-ring is held in the first O-ring groove.
  • a surface sealing material provided on the outer periphery of the region of the main surface of the anode separator on the anode side facing the anode, and the first O-ring is the main surface of the anode separator on the anode side. The surface sealing material is in contact with the surface, and the surface sealing material is not provided on the region of the main surface of the anode separator on the anode side where the first O-ring is in contact.
  • the compression device of one aspect of the present disclosure can achieve the effect that the cost of the device can be reduced as compared with the conventional case while appropriately maintaining the sealing property of the region where high-pressure hydrogen exists.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an electrochemical hydrogen pump according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the AA portion of FIG. 2 as viewed from above.
  • FIG. 4 is a perspective view of the BB portion of FIG. 2 as viewed from below.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of each member of the electrochemical hydrogen pump 100 of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a laminated body in an electrochemical hydrogen pump according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an electrochemical hydrogen pump according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a phenomenon in which a part of the O-ring protrudes into the gap due to the high-pressure hydrogen existing inside the O-ring.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a laminated body in an electrochemical hydrogen pump according to a modified example of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a laminated body in an electrochemical hydrogen pump according to a modified example of the third embodiment.
  • An electrochemical hydrogen pump generally includes a stack in which a plurality of MEAs (cells) are laminated. In each cell, each of the pair of separators sandwiches the cell's anode and cathode from the outside.
  • the separator provided on the anode is an anode separator
  • the separator provided on the cathode is a cathode separator.
  • an appropriate sealing member is provided so that high-pressure hydrogen flowing through the cathode and low-pressure hydrogen-containing gas flowing through the anode do not leak to the outside.
  • a sealing member for example, O-rings provided on both main surfaces of the separator are often used. At this time, the O-ring is generally provided on both main surfaces of the anode separator and the cathode separator. Then, this may be a factor of increasing the cost of assembling and processing the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the processing cost of the separator is higher than that of processing the O-ring grooves on only one main surface of the separator.
  • the compression device of the first aspect of the present disclosure is provided on the anode, the anode provided on one main surface of the electrolyte membrane, the cathode provided on the other main surface of the electrolyte membrane, and the anode. It is provided with an anode separator, a cathode separator provided on the cathode, and a voltage applyer for applying a voltage between the anode and the cathode, and the voltage applyer applies the above voltage to supply the anode on the anode.
  • a compressor in which protons taken out from the anodic fluid are transferred onto the cathode via an electrolyte membrane and generate compressed hydrogen.
  • the cathode separator has a first manifold hole and a first manifold hole.
  • a first O-ring groove surrounding the manifold hole is provided, and the first O-ring held in the first O-ring groove and the outer periphery of the region of the anode separator on the anode side of the main surface facing the anode are provided.
  • the first O-ring is in contact with the main surface on the anode side of the anode separator, and the surface sealing material is the first of the main surfaces on the anode side of the anode separator. It is not provided on the area where the O-ring of the above is in contact.
  • the compression device of this embodiment can reduce the cost of the device more than before while appropriately maintaining the sealing property of the region where high-pressure hydrogen is present.
  • the first manifold hole can be appropriately sealed by the first O-ring that abuts both the cathode separator and the anode separator.
  • the compression device of the second aspect of the present disclosure includes a frame body surrounding the outer periphery of the electrolyte membrane in the compression device of the first aspect, and the surface sealing material is provided with an anode among the main surfaces on the anode side of the electrolyte membrane. It faces the non-existing region and the main surface of the frame on the anode side, and the frame may not be provided in the region where the first O-ring is arranged.
  • the compressor of this embodiment can appropriately seal the first manifold hole with a first O-ring that abuts both the cathode separator and the anode separator.
  • the compression device of the third aspect of the present disclosure includes a pressure-resistant material provided on the outer periphery of the first O-ring and held in the first O-ring groove in the compression device of the first aspect, and the pressure-resistant material is an anode. It is in contact with the main surface of the separator on the anode side, and the surface sealing material may not be provided on the region of the main surface of the anode separator on the anode side where the pressure resistant material is in contact.
  • a gap may be generated between the cathode separator and the anode separator and the surface sealing material. ..
  • a pressure-resistant material is not provided on the outer periphery of the first O-ring, a part of the first O-ring is separated by the high-pressure gas existing inside the first O-ring. There is a possibility that it will stick out inside. Then, the first O-ring may be damaged, and the sealing function of the first O-ring may be deteriorated.
  • the compression device of this embodiment by providing a pressure-resistant material on the outer periphery of the first O-ring, it is suppressed that the first O-ring protrudes into the above-mentioned gap, and as a result, the first O-ring It is possible to reduce the damage to the ring.
  • the compression device of the fourth aspect of the present disclosure includes a frame body surrounding the outer periphery of the electrolyte membrane in the compression device of the third aspect, and the surface sealing material is provided with an anode among the main surfaces on the anode side of the electrolyte membrane. It faces the non-existing region and the main surface of the frame on the anode side, and the frame may not be provided in the region where the first O-ring and the pressure-resistant material are arranged.
  • the first manifold hole is sealed by the first O-ring that abuts both the cathode separator and the anode separator, between the cathode separator and the frame, between the anode separator and the surface sealant, and the surface.
  • a gap may occur between the sealing material and the frame.
  • a pressure-resistant material is not provided on the outer periphery of the first O-ring, a part of the first O-ring is separated by the high-pressure gas existing inside the first O-ring. There is a possibility that it will stick out inside. Then, the first O-ring may be damaged, and the sealing function of the first O-ring may be deteriorated.
  • the compression device of this embodiment by providing a pressure-resistant material on the outer periphery of the first O-ring, it is suppressed that the first O-ring protrudes into the above-mentioned gap, and as a result, the first O-ring It is possible to reduce the damage to the ring.
  • the compression device is the compression device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the cathode separator is a second manifold hole and a second O-ring surrounding the second manifold hole. A groove is provided and a second O-ring is provided which is held in the second O-ring groove, and the second O-ring may not be in contact with the main surface of the anode separator on the anode side.
  • the second O-ring may be in contact with the main surface of the surface sealing material on the anode side in the compression device of the fifth aspect.
  • the surface sealing material is sandwiched between the surface sealing material and the anode separator in which the low-pressure anode fluid is present without providing an O-ring, so that the surface sealing material is sandwiched between such members.
  • the cost of assembly and processing can be reduced.
  • the compression device of the seventh aspect of the present disclosure includes a frame body surrounding the outer periphery of the electrolyte membrane in the compression device of the fifth aspect, and the second O-ring is in contact with the main surface of the frame body on the cathode side. May be good.
  • the surface sealing material is sandwiched between the frame and the surface sealing material and between the surface sealing material and the anode separator in which the low pressure anode fluid is present, without providing an O-ring.
  • the cost of assembly and processing can be reduced as compared with the case where the O-ring is provided between such members.
  • the compression device of the eighth aspect of the present disclosure is any one of the compression devices of the fifth to seventh aspects, and the anode fluid may flow through the second manifold hole.
  • the compression device of the eighth aspect of the present disclosure is any one of the compression devices of the first to seventh aspects, and the compressed hydrogen may flow through the first manifold hole.
  • anode fluid of the above compression device various types of gases and liquids are assumed.
  • hydrogen-containing gas can be mentioned as the anode fluid.
  • water electrolyzer liquid water can be mentioned as the anode fluid.
  • the configuration of the electrochemical hydrogen pump which is an example of the compression device, the assembly method and operation of each member will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an electrochemical hydrogen pump according to the first embodiment.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 includes a laminated body 100A (stack) in which a plurality of MEAs (cells) are laminated.
  • each of the pair of separators sandwiches the anode and cathode of the cell from the outside.
  • the separator in contact with the anode is a conductive plate-shaped member for supplying the hydrogen-containing gas to the anode.
  • This plate-shaped member includes a gas flow path through which hydrogen-containing gas supplied to the anode flows.
  • the separator in contact with the cathode is a conductive plate-shaped member for discharging hydrogen (H2) from the cathode to the outside.
  • This plate-shaped member includes a communication path for connecting the cathode and the outside.
  • the gas flow path of the anode separator may be provided separately from the separator, but it is common to process the groove of the gas flow path on the surface of the separator into, for example, a serpentine shape.
  • the above-mentioned separator for mechanically fixing the cell and electrically connecting the adjacent cells in series with each other is arranged.
  • Cells and separators are alternately stacked, and about 10 to 200 cells are laminated, and the laminated body 100A (stack) is laminated from both sides via a pair of feeding plates 11 and 12 and a pair of insulating plates 13 and 14.
  • a general laminated fastening structure is such that the end plates 15 and 16 are sandwiched between the pair of end plates 15 and 16 and both end plates 15 and 16 are fastened with a plurality of fasteners 17.
  • a groove-shaped connecting path is branched from an appropriate conduit in each of the anode separators, and the connecting path is formed. It is necessary to configure the downstream end of the anode separator to be connected to the end of each gas flow path.
  • Such a pipeline is called an anode manifold, and the anode manifold is composed of a series of through holes provided at appropriate positions in each member of the laminated body 100A.
  • each of the cathode separators in order to discharge high-pressure hydrogen from each cathode of the cathode separator, it is necessary to configure each of the cathode separators so that an appropriate pipeline and the above communication path are connected.
  • a pipeline is called a cathode manifold, and the cathode manifold is composed of a series of through holes provided at appropriate positions of each member of the laminated body 100A.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the first embodiment.
  • FIG. 2 in a plan view of the electrochemical hydrogen pump 100 of FIG. 1, the center of the laminated body 100A and the center of the first cathode gas lead-out manifold 35 and the second cathode gas lead-out manifold 36 through which high-pressure hydrogen (H2) flows.
  • a vertical cross section of the laminated body 100A including a straight line passing through is shown, and for convenience of explanation, "upper” and “lower” are taken as shown in the figure (the same applies to other cross-sectional surfaces).
  • FIG. 3 is a perspective view of the AA portion of FIG. 2 as viewed from above.
  • FIG. 3 for convenience of explanation, the figure which cut 1/4 of the disk-shaped laminated body is shown.
  • FIG. 4 is a perspective view of the BB portion of FIG. 2 as viewed from below. Note that FIG. 4 shows a diagram in which the MEA is omitted for convenience of explanation.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of each member of the electrochemical hydrogen pump 100 of FIG. Since the assembly of each member of the electrochemical hydrogen pump 100 is performed in the order of the upper member shown in FIG. 2 to the lower member, in FIG. 5, each member shown in FIG. 2 is assembled from below. The perspective view seen is shown.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 includes at least one hydrogen pump unit 10.
  • a plurality of stages of hydrogen pump units 10 are laminated on the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the number of hydrogen pump units 10 is not limited to this. That is, the number of hydrogen pump units 10 can be set to an appropriate number based on operating conditions such as the amount of hydrogen compressed by the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the anode separator 26 and the cathode separator 27 are integrated in each of the hydrogen pump units 10 of the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment.
  • the bipolar plate (bipolar plate) 29 functions as the anode separator 26 of the hydrogen pump unit 10A and also as the cathode separator 27 of the hydrogen pump unit 10B.
  • the number of parts of the electrochemical hydrogen pump 100 can be reduced.
  • the number of separators can be reduced, and the sealing member (for example, O-ring) provided between the separators can be eliminated.
  • the bonding of the anode separator 26 and the cathode separator 27 may have any configuration.
  • the anode separator 26 and the cathode separator 27 can be joined by various methods such as diffusion joining, mechanical joining such as bolt fastening, bonding, and welding.
  • a heat medium for adjusting the temperature of the electrochemical hydrogen pump 100 flows through one or both of the joining surfaces of the cathode separator 27 and the anode separator 26.
  • a flow path groove (not shown) may be provided.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment can improve the efficiency of the assembly work by reducing the number of parts. Further, in the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment, for example, when the anode separator 26 and the cathode separator 27 are integrated by diffusion bonding, the voids at the joints disappear, so that the contact resistance between the two is eliminated. Can be reduced.
  • anode separator 26 and the cathode separator 27 may be formed separately.
  • the hydrogen pump unit 10 includes an electrolyte membrane 21, an anode AN, a cathode CA, a cathode separator 27, an anode separator 26, a frame body 28, and a surface sealing material 40. Then, in the hydrogen pump unit 10, an electrolyte membrane 21, an anode catalyst layer 24, a cathode catalyst layer 23, an anode feeder 25, a cathode feeder 22, an anode separator 26 and a cathode separator 27 are laminated.
  • the anode AN is provided on one main surface of the electrolyte membrane 21.
  • the anode AN is an electrode including an anode catalyst layer 24 and an anode feeder 25.
  • the cathode CA is provided on the other main surface of the electrolyte membrane 21.
  • the cathode CA is an electrode including a cathode catalyst layer 23 and a cathode feeding body 22.
  • a membrane CCM Catalyst Coated Membrane
  • a catalyst layer in which the cathode catalyst layer 23 and the anode catalyst layer 24 are integrally bonded to the electrolyte membrane 21 may be used.
  • a membrane CCM Catalyst Coated Membrane
  • the anode feeder layer 24 and the cathode catalyst layer 23 of the film CCM with a catalyst layer are each provided with the anode feeder 25 and the cathode feeder 22, respectively.
  • the electrolyte membrane 21 is sandwiched between the anode AN and the cathode CA.
  • the electrolyte membrane 21 is a polymer membrane having proton conductivity.
  • the electrolyte membrane 21 may have any structure as long as it has proton conductivity.
  • examples of the electrolyte membrane 21 include, but are not limited to, a fluorine-based polymer electrolyte membrane and a hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane.
  • Nafion registered trademark, manufactured by DuPont
  • Aciplex registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Corporation
  • the like can be used as the electrolyte membrane 21.
  • the anode catalyst layer 24 is provided so as to be in contact with one main surface of the electrolyte membrane 21.
  • the anode catalyst layer 24 includes, but is not limited to, platinum as the catalyst metal.
  • the cathode catalyst layer 23 is provided so as to be in contact with the other main surface of the electrolyte membrane 21.
  • the cathode catalyst layer 23 includes, for example, platinum as the catalyst metal, but is not limited thereto.
  • Examples of the catalyst carrier of the cathode catalyst layer 23 and the anode catalyst layer 24 include, but are not limited to, carbon black, carbon particles such as graphite, and conductive oxide particles.
  • the cathode catalyst layer 23 and the anode catalyst layer 24 fine particles of the catalyst metal are supported on the catalyst carrier in a highly dispersed manner. Further, in order to increase the electrode reaction field, a proton-conducting ionomer component is generally added to the cathode catalyst layer 23 and the anode catalyst layer 24.
  • the cathode feeding body 22 is provided on the cathode catalyst layer 23. Further, the cathode feeding body 22 is made of a porous material and has conductivity and gas diffusivity. Further, it is desirable that the cathode feeding body 22 has elasticity so as to appropriately follow the displacement and deformation of the constituent members generated by the differential pressure between the cathode CA and the anode AN during the operation of the electrochemical hydrogen pump 100.
  • a member made of carbon fiber is used as the cathode feeding body 22.
  • a porous carbon fiber sheet such as carbon paper, carbon cloth, or carbon felt may be used. It is not necessary to use a carbon fiber sheet as the base material of the cathode feeding body 22.
  • a sintered body of metal fibers made of titanium, a titanium alloy, stainless steel, or the like, a sintered body of metal particles made of these materials, or the like may be used.
  • the anode feeder 25 is provided on the anode catalyst layer 24. Further, the anode feeder 25 is made of a porous material and has conductivity and gas diffusibility. Further, it is desirable that the anode feeding body 25 has high rigidity capable of suppressing displacement and deformation of the constituent members generated by the differential pressure between the cathode CA and the anode AN during the operation of the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the base material of the anode feeder 25 for example, a fiber sintered body made of titanium, a titanium alloy, stainless steel, carbon, etc., a powder sintered body, an expanded metal, a metal mesh, a punching metal, etc. May be used.
  • the anode separator 26 is a member provided on the anode AN.
  • the cathode separator 27 is a member provided on the cathode CA.
  • the anode feeder 25 is in contact with the region (central portion) of the anode separator 26 facing the anode AN on the anode AN side.
  • a recess is provided in the central portion of the cathode separator 27, and the cathode feeding body 22 is housed in the recess.
  • the above-mentioned anode separator 26 and cathode separator 27 may be made of, for example, a metal sheet such as titanium, stainless steel, or gold, but the present invention is not limited thereto.
  • the base material of the anode separator 26 and the cathode separator 27 may be made of carbon or a resin having a metal film formed on the surface thereof.
  • SUS316L is excellent in properties such as acid resistance and hydrogen embrittlement resistance among various types of stainless steel.
  • the hydrogen pump unit 10 is formed by sandwiching the above MEA between the cathode separator 27 and the anode separator 26.
  • a pair of end plates 15 and 16 provided on both ends in the stacking direction and a pair of end plates 15 and 16 in the hydrogen pump unit 10 are fastened in the stacking direction.
  • the fastener 17 and the fastener 17 to be used are provided.
  • the fastener 17 may have any configuration as long as the plurality of stages of the hydrogen pump unit 10 and the pair of end plates 15 and 16 can be fastened in the stacking direction.
  • examples of the fastener 17 include bolts and nuts with disc springs.
  • the multi-stage hydrogen pump unit 10 is appropriately held in the laminated state by the fastening pressure of the fastener 17 in the above-mentioned stacking direction. Then, the sealing property of the sealing member (O-ring, surface sealing material 40) is appropriately exhibited between the members of the hydrogen pump unit 10, and the contact resistance between the members is reduced.
  • a first cathode gas derivation path (not shown) is provided at an appropriate position on the end plate 16 of FIG.
  • the first cathode gas derivation path may be composed of, for example, a pipe through which high-pressure hydrogen supplied to the cathode CA flows.
  • the first cathode gas lead-out path communicates with the tubular first cathode gas lead-out manifold 35 (FIG. 2).
  • the first cathode gas lead-out manifold 35 is composed of a series of through holes provided in each member of the hydrogen pump unit 10.
  • a communication path 80 (dotted line in FIGS. 2 and 3) for communicating the inside of the recess of the cathode separator 27 and the first cathode gas lead-out manifold 35 is provided at an appropriate position of the cathode separator 27.
  • the high-pressure hydrogen of the cathode CA is discharged to the first cathode gas lead-out path outside the electrochemical hydrogen pump 100 via the communication path 80 and the first cathode gas lead-out manifold 35. Will be done.
  • a second cathode gas lead-out path (not shown) is provided at an appropriate position on the end plate 15 in FIG.
  • the second cathode gas derivation path may be composed of, for example, a pipe through which high-pressure hydrogen supplied to the cathode CA flows.
  • the second cathode gas lead-out path communicates with the tubular second cathode gas lead-out manifold 36 (FIG. 2).
  • the second cathode gas lead-out manifold 36 is composed of a series of through holes provided in each member of the hydrogen pump unit 10. Further, a communication path 81 (dotted line in FIGS. 2 and 3) for communicating the inside of the recess of the cathode separator 27 and the second cathode gas lead-out manifold 36 is provided at an appropriate position of the cathode separator 27.
  • the high-pressure hydrogen of the cathode CA is discharged to the second cathode gas lead-out path outside the electrochemical hydrogen pump 100 via the communication path 81 and the second cathode gas lead-out manifold 36. Will be done.
  • an anode gas introduction manifold 30 and an anode gas lead-out manifold 31 composed of a series of through holes of each member of the hydrogen pump unit 10 are provided.
  • a serpentine-shaped anode gas flow path 33 is provided in a region (central portion) of the anode separator 26 facing the anode AN on the anode AN side in a plan view. Further, each of both ends of the anode gas flow path 33 communicates with each of the anode gas introduction manifold 30 and the anode gas lead-out manifold 31 via the first communication path 32A and the second communication path 32B, respectively.
  • the hydrogen-containing gas supplied from the outside of the electrochemical hydrogen pump 100 to the anode gas introduction manifold 30 passes through the respective first connecting paths 32A of the hydrogen pump unit 10 as shown by the dotted line in FIG. It is distributed to each of the ten. Then, while the distributed hydrogen-containing gas passes through the anode gas flow path 33, the hydrogen-containing gas is supplied from the anode feeder 25 to the anode catalyst layer 24. Further, the hydrogen-containing gas that has passed through each of the anode gas flow paths 33 of the hydrogen pump unit 10 is supplied to the anode gas lead-out manifold 31 through each of the second connecting paths 32B as shown by the dotted line in FIG. Will be merged. Then, the merged hydrogen-containing gas is guided to the outside of the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the cathode separator 27 is provided with an O-ring groove 50 on the main surface on the cathode CA side, which surrounds a region of the main surface facing the cathode CA, and is provided with an O-ring. 45 is held in the O-ring groove 50. That is, the O-ring 45 is arranged in the O-ring groove 50 provided on the main surface of the bipolar plate 29 on the cathode CA side.
  • the O-ring groove 50 faces a region of the main surface of the electrolyte membrane 21 on the cathode CA side where the cathode CA is not provided.
  • the electrolyte membrane 21 is provided wide so as to straddle the side wall of the recess in which the cathode CA is housed, and the O-ring 45 is provided so as to abut the wide portion of the electrolyte membrane 21. ..
  • a fluororubber-based O-ring can be used from the viewpoint of acid resistance and hydrogen embrittlement resistance, but the O-ring is not limited to this.
  • the frame body 28 is a member provided so as to surround the outer periphery of the electrolyte membrane 21.
  • the base material of the frame body 28 include, but are not limited to, fluororubber from the viewpoint of acid resistance and hydrogen embrittlement resistance.
  • the insulating frame 28 makes it possible to form a structure in which the cathode separator 27 and the anode separator 26 in the hydrogen pump unit 10 are less likely to be appropriately short-circuited.
  • the surface sealing material 40 is provided on the outer periphery of the region of the anode separator 26 on the main surface of the anode AN side facing the anode AN.
  • the surface sealing material 40 faces the region where the anode AN is not provided and the main surface of the frame body 28 on the anode AN side of the main surface of the electrolyte membrane 21 on the anode AN side.
  • the electrolyte membrane 21 is provided wide so as to straddle the outer peripheral end of the anode AN, and the main surface of the surface sealing material 40, the wide portion of the electrolyte membrane 21, and the main surface of the frame body 28 are formed. Are in contact.
  • the base material of the surface sealing material 40 include, but are not limited to, fluororubber and fluororesin from the viewpoint of acid resistance and hydrogen embrittlement resistance.
  • the insulating surface sealing material 40 can be configured to prevent a short circuit between the cathode separator 27 and the anode separator 26 in the hydrogen pump unit 10 appropriately.
  • the electrolyte membrane 21 and the frame body 28 are formed as separate bodies, but both may be integrated. Further, it is not necessary to provide such a frame body 28.
  • the surface sealing material 40 can be used to prevent a short circuit between the cathode separator 27 and the anode separator 26 in the hydrogen pump unit 10 without providing the frame body 28.
  • the anode separator 26 is provided with a manifold hole 35A.
  • the manifold hole 35A corresponds to a through hole of the anode separator 26 which constitutes a part of the first cathode gas lead-out manifold 35. That is, high-pressure hydrogen compressed by the cathode CA flows through the manifold hole 35A.
  • the surface sealing material 40 and the frame body 28 are provided with through holes (manifold holes) that communicate with the manifold holes 35A. The surface sealing material 40 surrounds the manifold hole 35A.
  • the anode separator 26 is provided with a manifold hole 36A.
  • the manifold hole 36A corresponds to a through hole of the anode separator 26 which constitutes a part of the second cathode gas lead-out manifold 36. That is, high-pressure hydrogen compressed by the cathode CA flows through the manifold hole 36A.
  • the surface sealing material 40 and the frame body 28 are provided with through holes (manifold holes) communicating with the manifold holes 36A. The surface sealing material 40 surrounds the manifold hole 36A.
  • the cathode separator 27 is provided with a manifold hole 35B and an O-ring groove 51 surrounding the manifold hole 35B.
  • the O-ring 41 is held in the O-ring groove 51. That is, the O-ring 41 is arranged in the O-ring groove 51 provided on the main surface of the bipolar plate 29 on the frame body 28 side.
  • the manifold hole 35B corresponds to a through hole of the cathode separator 27 which constitutes a part of the first cathode gas lead-out manifold 35. That is, high-pressure hydrogen compressed by the cathode CA flows through the manifold hole 35B.
  • the manifold hole 35B is an example of the first manifold hole of the present disclosure.
  • the cathode separator 27 is provided with a manifold hole 36B and an O-ring groove 52 surrounding the manifold hole 36B.
  • the O-ring 42 is held in the O-ring groove 52. That is, the O-ring 42 is arranged in the O-ring groove 52 provided on the main surface of the bipolar plate 29 on the frame body 28 side.
  • the manifold hole 36B corresponds to a through hole of the cathode separator 27 which constitutes a part of the second cathode gas lead-out manifold 36. That is, high-pressure hydrogen compressed by the cathode CA flows through the manifold hole 36B.
  • the manifold hole 36B is an example of the first manifold hole of the present disclosure.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are in contact with the main surface of the anode separator 26 on the anode AN side, respectively. That is, the O-ring 41 and the O-ring 42 are in contact with both the cathode separator 27 and the anode separator 26, which correspond to the bipolar plates 29 on both sides, respectively.
  • the surface sealing material 40 is not provided on the region of the main surface of the anode separator 26 on the anode AN side where the O-ring 41 and the O-ring 42 are in contact with each other. Further, the frame body 28 is not provided in the area where the O-ring 41 and the O-ring 42 are arranged.
  • the frame body 28 is provided with through holes so that the outer shapes of the pair of through holes (circular openings) are the same as the outer shapes of the O-ring groove 51 and the O-ring groove 51. It is formed. Further, the surface sealing material 40 is formed with through holes so that the outer shapes of the pair of through holes (circular openings) are the same as the outer shapes of the O-ring groove 51 and the O-ring groove 51. ing. Then, the cylindrical space composed of the through holes provided in the frame body 28 and the surface sealing material 40 accommodates the O-ring 41, and the inside of the O-ring 41 provided in the cylindrical space leads out the first cathode gas. It constitutes a part of the manifold 35.
  • the cylindrical space composed of the through holes provided in the frame body 28 and the surface sealing material 40 accommodates the O-ring 42, and the inside of the O-ring 42 provided in the cylindrical space leads out the second cathode gas. It constitutes a part of the manifold 36.
  • the surface sealing material 40 has a manifold hole (manifold holes 35A, 36A) and an O-ring (O-ring 41) in the outer periphery of the region of the anode separator 26 on the main surface of the anode AN side facing the anode. , 42) is provided on the area other than the area where the abutting surface is in contact with, but is not limited to this.
  • the surface sealing material 40 may be provided on at least the inside of the first manifold and on a region other than the region where the O-ring abuts, in the outer circumference.
  • an insulating space S1 and an insulating space S2 corresponding to the thicknesses of the frame body 28 and the surface sealing material 40 exist, respectively.
  • a JISP standard O-ring (diameter 1.9 mm) is used, and the distance L between the insulating space S1 and the insulating space S2 is about 0.6 mm.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 may be compressed to a diameter of about 1.4 mm when the laminated body 100A is fastened.
  • the dimensions of the O-ring and the distance L between the insulating space S1 and the insulating space S2 are examples and are not limited to this example.
  • the gas seals of the anode gas introduction manifold 30 and the anode gas lead-out manifold 31 are the frame body 28 and the surface of the O-ring 43 and the O-ring 44 (see FIG. 4), respectively. This is done with the sealing material 40. That is, as shown in FIG. 4, the cathode separator 27 is provided with an O-ring groove 53 and an O-ring groove 54 surrounding each of the anode gas introduction manifold 30 and the anode gas lead-out manifold 31, respectively, and the O-ring 43 and O-ring are described above. The ring 44 is held in each of the O-ring groove 53 and the O-ring groove 54, respectively.
  • the seal configuration of the anode gas introduction manifold 30 and the anode gas lead-out manifold 31 will be described in detail in the third embodiment.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 includes a voltage adapter 102.
  • the voltage applyer 102 is a device that applies a voltage between the anode AN and the cathode CA. Specifically, the high potential of the voltage applyer 102 is applied to the anode AN, and the low potential of the voltage applyer 102 is applied to the cathode CA.
  • the voltage applyer 102 may have any configuration as long as a voltage can be applied between the anode AN and the cathode CA.
  • the voltage applyer 102 may be a device that adjusts the voltage applied between the anode AN and the cathode CA.
  • the voltage applyer 102 includes a DC / DC converter when connected to a DC power source such as a battery, a solar cell, or a fuel cell, and AC when connected to an AC power source such as a commercial power source. It is equipped with a / DC converter.
  • the voltage applied between the anode AN and the cathode CA and the current flowing between the anode AN and the cathode CA are set so that the electric power supplied to the hydrogen pump unit 10 becomes a predetermined set value. It may be a regulated power supply.
  • the terminal on the low potential side of the voltage applyer 102 is connected to the power supply plate 11, and the terminal on the high potential side of the voltage applyer 102 is connected to the power supply plate 12.
  • the feeding plate 11 is in electrical contact with the cathode separator 27 located at one end in the stacking direction, and the feeding plate 12 is electrically in contact with the anode separator 26 located at the other end in the stacking direction. Is in contact with.
  • the protons taken out from the hydrogen-containing gas supplied to the anode AN by the voltage applyer 102 applying the above voltage are transferred to the cathode CA via the electrolyte membrane 21.
  • the protons taken out from the hydrogen-containing gas supplied to the anode AN by the voltage applyer 102 applying the above voltage are transferred to the cathode CA via the electrolyte membrane 21.
  • the hydrogen supply system adjusts the dew point of a mixed gas in which a highly humidified hydrogen-containing gas discharged from the anode AN and a low-humidified hydrogen-containing gas supplied from an external hydrogen supply source are mixed.
  • a dew point adjuster for example, a humidifier
  • the hydrogen-containing gas of the external hydrogen supply source may be generated by, for example, a water electrolyzer.
  • the hydrogen supply system includes, for example, a temperature detector that detects the temperature of the electrochemical hydrogen pump 100, a hydrogen reservoir that temporarily stores hydrogen discharged from the cathode CA of the electrochemical hydrogen pump 100, and a hydrogen reservoir.
  • a pressure detector or the like for detecting the hydrogen gas pressure inside may be provided.
  • the configuration of the above-mentioned electrochemical hydrogen pump 100 and various devices (not shown) in the hydrogen supply system are examples and are not limited to this example.
  • a dead-end structure may be adopted in which all the hydrogen in the hydrogen-containing gas supplied to the anode AN through the anode gas introduction manifold 30 is compressed by the cathode CA without providing the anode gas lead-out manifold 31.
  • a bipolar plate 29 is placed on a work table (not shown) so that the main surface of the cathode separator 27 is on the upper side.
  • the O-ring 41, the O-ring 42, the O-ring 42, the O-ring 44 and the O-ring 45 are formed in the O-ring groove 51, the O-ring groove 52, the O-ring groove 53, the O-ring groove 54 and the O-ring groove 50, respectively.
  • the cathode feeding body 22 is housed in a recess provided in the central portion of the cathode separator 27.
  • the bipolar plate 29 is positioned so that the position of the through hole provided in the frame body 28 and the position of the through hole provided in the bipolar plate 29 are aligned with each other of the frame body 28 and the membrane CCM with the catalyst layer. It is placed on the outer peripheral portion of the and on the cathode feeding body 22 respectively.
  • the opening provided in the central portion of the frame body 28 serves as a storage space for the electrolyte membrane 21 of the membrane CCM with a catalyst layer.
  • the opening provided in the central portion of the surface sealing material 40 serves as a storage space for the anode feeding body 25.
  • the cathode separator 27 is positioned on the surface sealing material 40 and the anode feeding body 25 so that the positions of the through holes provided in the surface sealing material 40 and the positions of the through holes provided in the bipolar plate 29 match.
  • the bipolar plate 29 is placed so that the main surface of the surface is on the upper side.
  • the bipolar plate 29 is turned upside down so that the main surface of the anode separator 26 is on the upper side, so that the laminate 100A of FIG. 2A is assembled. (Stack) is obtained. At this time, no O-ring is provided on the outer surface of the bipolar plate 29 located at the end of the laminated body 100A, and the O-ring inside the laminated body 100A is formed by each member of the electrochemical hydrogen pump 100. It is held so that it will not fall or shift.
  • the laminate 100A is sandwiched between a pair of end plates 15 and 16 via a pair of feeding plates 11 and 12 and a pair of insulating plates 13 and 14 from both sides, and both end plates 15 and 16 are tightened by a plurality of fasteners 17. This completes the assembly work of the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the following operations may be performed by, for example, a controller arithmetic circuit (not shown) reading a control program from the controller storage circuit. However, it is not always essential to perform the following operations on the controller. The operator may perform some of the operations.
  • a low-pressure hydrogen-containing gas is supplied to the anode AN of the electrochemical hydrogen pump 100, and the voltage of the voltage adapter 102 is supplied to the electrochemical hydrogen pump 100.
  • hydrogen (H2) generated by the cathode CA can be compressed by increasing the pressure loss of the hydrogen derivation path using a flow rate regulator (not shown).
  • the flow rate regulator include a back pressure valve and a regulating valve provided in the hydrogen derivation path.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment can reduce the cost of the apparatus as compared with the conventional case while appropriately maintaining the sealing property of the region where high-pressure hydrogen exists.
  • the surface sealing material 40 is sandwiched between the members in the region where the low-pressure anode fluid exists without providing the O-ring, so that the surface sealing material 40 is sandwiched between the members. Compared with the case where the O-ring is provided, the cost of assembly and processing can be reduced.
  • an O-ring groove is formed only on the main surface of the bipolar plate 29 on the cathode separator 27 side, and this main surface is formed.
  • the O-ring is arranged only in the O-ring groove processed into the above.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment can reduce the processing cost of the separator as compared with the case where the O-ring grooves are processed on both sides of the bipolar plate 29.
  • the separator is made of a metal such as titanium or stainless steel whose surface is plated or coated, forming O-ring grooves on both main surfaces of the separator by cutting increases the cost of cutting the separator.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment can alleviate such inconvenience by the above configuration.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment can reduce the assembly cost of the laminated body 100A as compared with the case where the O-rings are arranged on both sides of the bipolar plate 29.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment since the O-ring 45 is held so as to surround the cathode CA in the O-ring groove 50 provided in the cathode separator 27, the cathode CA in which high-pressure hydrogen exists can be used. It can be properly sealed with an O-ring 45. Specifically, the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment appropriately seals the cathode CA in which high-pressure hydrogen is present with an O-ring 45 that abuts both the O-ring groove 50 of the cathode separator 27 and the electrolyte membrane 21. can do.
  • the O-ring groove 50 faces the main surface of the electrolyte membrane 21 on the cathode CA side, the O-ring 45 penetrates into the electrolyte membrane 21 and the surface sealing material 40. It can be configured not to. Then, it is possible to appropriately suppress the mixing of the hydrogen-containing gas present in the anode AN and the hydrogen present in the cathode CA, for example, through the intrusion portion of the O-ring 45.
  • the first cathode gas lead-out manifold 35 and the second cathode gas lead-out manifold 36 are attached to both the cathode separator 27 and the anode separator 26 corresponding to the bipolar plates 29 on both sides, respectively.
  • Each of the abutting O-ring 41 and O-ring 42 can be appropriately sealed.
  • the cathode separator 27 has an O-ring groove 51 and an O-ring groove 52 that surround the manifold hole 35B and the manifold hole 36B (see the enlarged view of FIG. 2), respectively.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are held in the O-ring groove 51 and the O-ring groove 52, respectively. Therefore, the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment has at least the manifold hole 35B of the first cathode gas lead-out manifold 35 through which high-pressure hydrogen flows and the second cathode gas lead-out manifold 36 through which high-pressure hydrogen flows.
  • the manifold holes 36B can be appropriately sealed by the O-ring 41 and the O-ring 42, respectively.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment has a manifold hole 35A and a manifold hole 36A provided in the anode separator 26 that communicate with each of the manifold hole 35B and the manifold hole 36B provided in the cathode separator 27 (FIG. 2).
  • Each perimeter of (see enlarged view) is sealed with an O-ring 41 and an O-ring 42, respectively.
  • the high-pressure hydrogen flowing through each of the manifold hole 35A and the manifold hole 36A provided in the anode separator 26 is appropriately sealed at each of the O-ring 41 and the O-ring 42.
  • the surface sealing material 40 is used.
  • the portion of the first cathode gas outlet manifold 35 composed of the provided through holes and the portion of the first cathode gas outlet manifold 35 composed of the through holes provided in the frame body 28 are appropriate for the O-ring 41. Is sealed to.
  • the through holes provided in the surface sealing material 40 are used.
  • the portion of the second cathode gas lead-out manifold 36 formed and the portion of the second cathode gas lead-out manifold 36 formed of the through hole provided in the frame body 28 are appropriately sealed by the O-ring 42.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are not provided with the surface sealing material 40 and the frame body 28, respectively, and the manifold hole 35A and the manifold provided in the anode separator 26 are provided. It penetrates into the surface sealing material 40 and the frame body 28 through the respective peripheral regions of the holes 36A. Therefore, the O-ring 41 and the O-ring 42 have a function as positioning members for the surface sealing material 40 and the frame body 28 when each member of the electrochemical hydrogen pump 100 is assembled.
  • the space between the cathode separator 27 and the anode separator 26 in the hydrogen pump unit 10 is provided by the insulating frame 28, the surface sealing material 40, and the insulating space S1 and the insulating space S2. Can be configured so that it is difficult to short-circuit.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification is the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of the first embodiment except that the frame 28 is not provided between the cathode separator 27 and the anode separator 26.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the modified example of the first embodiment.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are in contact with the main surface of the anode separator 26 on the anode AN side, respectively. That is, the O-ring 41 and the O-ring 42 are in contact with both the cathode separator 27 and the anode separator 26, which correspond to the bipolar plates 29 on both sides, respectively.
  • the surface sealing material 40 is provided on the main surface of the anode separator 26 on the anode AN side, where the O-ring 41 and the O-ring 42 are in contact with each other. Not.
  • each of the O-ring 41 and the O-ring 42 between the cathode separator 27 and the anode separator 26 there are an insulating space S1 and an insulating space S2 corresponding to the thickness of the surface sealing material 40, respectively.
  • both the cathode separator 27 and the anode separator 26 corresponding to the bipolar plates 29 on both sides of the first cathode gas lead-out manifold 35 and the second cathode gas lead-out manifold 36, respectively.
  • Each of the O-ring 41 and the O-ring 42 that abuts on the O-ring 42 can be appropriately sealed.
  • the cathode separator 27 has an O-ring groove 51 and an O-ring groove 52 that surround the manifold hole 35B and the manifold hole 36B (see the enlarged view of FIG. 2), respectively.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are held in the O-ring groove 51 and the O-ring groove 52, respectively. Therefore, the electrochemical hydrogen pump 100 of the present modification has at least the manifold hole 35B of the first cathode gas lead-out manifold 35 through which high-pressure hydrogen flows and the second cathode gas lead-out manifold 36 through which high-pressure hydrogen flows.
  • the manifold holes 36B can be appropriately sealed by the O-ring 41 and the O-ring 42, respectively.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification has a manifold hole 35A and a manifold hole 36A provided in the anode separator 26 communicating with each of the manifold hole 35B and the manifold hole 36B provided in the cathode separator 27 (FIG. 2).
  • Each perimeter of (see enlarged view) is sealed with an O-ring 41 and an O-ring 42, respectively.
  • the high-pressure hydrogen flowing through each of the manifold hole 35A and the manifold hole 36A provided in the anode separator 26 is appropriately sealed at each of the O-ring 41 and the O-ring 42.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present modification as shown in FIG. 6, even when the surface sealing material 40 is provided between the cathode separator 27 and the anode separator 26, the penetration provided in the surface sealing material 40 is provided.
  • the portion of the first cathode gas lead-out manifold 35 composed of the holes is appropriately sealed by the O-ring 41.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification is composed of through holes provided in the surface sealing material 40 even when the surface sealing material 40 is provided between the cathode separator 27 and the anode separator 26.
  • the portion of the two-cathode gas lead-out manifold 36 is properly sealed with an O-ring 42.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are not provided with the surface sealing material 40, respectively, and the manifold holes 35A and the manifold holes 36A provided in the anode separator 26 are provided, respectively. It penetrates into the surface sealing material 40 through the area around the surface sealing material 40. Therefore, the O-ring 41 and the O-ring 42 have a function as positioning members for the surface sealing material 40 when each member of the electrochemical hydrogen pump 100 is assembled.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification is configured so that the surface sealing material 40 and the insulating space S1 and the insulating space S2 make it difficult to short-circuit between the cathode separator 27 and the anode separator 26 in the hydrogen pump unit 10. Can be done.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification may be the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of the first embodiment except for the above features.
  • the electricity of the first embodiment is provided except that the pressure resistant material 90 and the pressure resistant material 91 described below are provided on the outer periphery of each of the O-ring 41 and the O-ring 42, respectively. It is the same as the chemical hydrogen pump 100.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the second embodiment.
  • the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 are provided on the outer periphery of each of the O-ring 41 and the O-ring 42, respectively, and the O-ring groove 51 and the O-ring are provided. It is held in each of the grooves 52.
  • the cathode separator 27 (bipolar plate 29), the frame body 28, and the surface sealing material 40 are the outer wall of the O-ring groove 51, the side surface of the through hole provided in the frame body 28, and the surface sealing material. It is laminated so that the side surface of the through hole provided in 40 does not shift in position. Then, the ring-shaped pressure-resistant material 90 is inserted into the cylindrical space composed of these through holes so as to come into contact with each side surface of the through holes. Further, the cathode separator 27 (bipolar plate 29), the frame body 28 and the surface sealing material 40 are provided on the outer wall of the O-ring groove 52, the side surface of the through hole provided in the frame body 28, and the surface sealing material 40.
  • the ring-shaped pressure-resistant material 91 is inserted into the cylindrical space composed of these through holes so as to come into contact with each side surface of the through holes.
  • Examples of the base material of the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 include, but are not limited to, fluororesin from the viewpoint of acid resistance and hydrogen embrittlement resistance.
  • the anode separator 26 and the surface seal are provided between the cathode separator 27 and the frame body 28.
  • a gap may be generated between the material 40 and the surface sealing material 40 and the frame body 28.
  • the pressure-resistant material 90 is not provided on the outer periphery of the O-ring 41, as shown in FIG. 8, for example, if a gap is generated between the surface sealing material 40 and the frame body 28, the O-ring is formed. A part of 41 may protrude into this gap due to the high-pressure hydrogen existing inside the O-ring 41. Then, the O-ring 41 may be damaged, and the sealing function of the O-ring 41 may be deteriorated.
  • the sealing function of the O-ring 42 may be deteriorated due to the damage of the O-ring 42 as described above.
  • the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 are provided on the outer periphery of each of the O-ring 41 and the O-ring 42, so that the O-ring 41 and the O-ring 42 are described above. It is possible to prevent the O-ring 41 and the O-ring 42 from being damaged as a result of suppressing the protrusion into the gap between the two.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment has a function as a positioning member when the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 are assembled for each member of the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the bipolar plate 29 is simply inserted into each of the pair of through holes provided in the frame body 28 by inserting the pressure resistant material 90 and the pressure resistant material 91, respectively.
  • the frame body 28 can be easily aligned.
  • the surface sealing material 40 is placed on the frame body 28, the surface sealing material 40 and the pressure insulating material 91 are simply inserted into the pair of through holes provided in the surface sealing material 40, respectively.
  • the frame body 28 can be easily aligned.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment may be the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of either the first embodiment or the modified example of the first embodiment except for the above features.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification is the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of the second embodiment except that the frame 28 is not provided between the cathode separator 27 and the anode separator 26.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the modified example of the second embodiment.
  • the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 are provided on the outer periphery of each of the O-ring 41 and the O-ring 42, respectively, and the O-ring groove 51 and the O-ring are provided. It is held in each of the grooves 52.
  • the cathode separator 27 (bipolar plate 29) and the surface sealing material 40 are laminated so that the outer wall of the O-ring groove 51 and the side surface of the through hole provided in the surface sealing material 40 are not misaligned.
  • the ring-shaped pressure-resistant material 90 is inserted into the cylindrical hole formed by these side surfaces so as to come into contact with the above side surfaces.
  • the cathode separator 27 (bipolar plate 29) and the surface sealing material 40 are laminated so that the outer wall of the O-ring groove 52 and the side surface of the through hole provided in the surface sealing material 40 are not misaligned.
  • the ring-shaped pressure-resistant material 91 is inserted into the cylindrical hole formed by these side surfaces so as to come into contact with the above side surfaces.
  • the O-ring 41 that abuts on both the cathode separator 27 and the anode separator 26, between the cathode separator 27 and the anode separator 26 and the surface sealing material 40. May cause gaps.
  • the pressure-resistant material 90 is not provided on the outer periphery of the O-ring 41, a part of the O-ring 41 may protrude into the gap due to the high-pressure hydrogen existing inside the O-ring 41. is there. Then, the O-ring 41 may be damaged, and the sealing function of the O-ring 41 may be deteriorated.
  • the sealing function of the O-ring 42 may be deteriorated due to the damage of the O-ring 42 as described above.
  • the O-ring 41 and the O-ring 42 are formed by providing the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 on the outer periphery of each of the O-ring 41 and the O-ring 42, respectively. It is possible to prevent the O-ring 41 and the O-ring 42 from being damaged as a result of suppressing the protrusion into the gap between the two.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification has a function as a positioning member when the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 are assembled for each member of the electrochemical hydrogen pump 100. Specifically, when the surface sealing material 40 is placed on the bipolar plate 29, the pressure-resistant material 90 and the pressure-resistant material 91 are simply inserted into the pair of through holes provided in the surface-sealing material 40, respectively. The 29 and the surface sealing material 40 can be easily aligned.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modified example may be the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of any of the first embodiment, the modified example of the second embodiment, and the second embodiment except for the above features.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment is the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of the first embodiment except for the seal configuration of the anode gas introduction manifold 30 and the anode gas lead-out manifold 31 described below.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a laminated body in the electrochemical hydrogen pump of the third embodiment.
  • FIG. 10 in a plan view of the electrochemical hydrogen pump 100 of FIG. 1, it passes through the center of the laminate 100A and the center of the anode gas introduction manifold 30 through which the low-pressure hydrogen-containing gas flows and the anode gas lead-out manifold 31.
  • a vertical cross section of the laminate 100A including a straight line is shown.
  • FIG. 10 shows a diagram in which the anode gas flow path 33, the first connecting path 32A, and the second connecting path 32B (see FIG. 3) are omitted for convenience of explanation.
  • an anode gas introduction path (not shown) is provided at an appropriate position on the end plate 15 of FIG.
  • the anode gas introduction path may be composed of, for example, a pipe through which a low-pressure hydrogen-containing gas flows.
  • the anode gas introduction path communicates with the tubular anode gas introduction manifold 30 (FIG. 10).
  • the anode gas introduction manifold 30 is composed of a series of through holes provided in each member of the hydrogen pump unit 10. The flow of the hydrogen-containing gas distributed from the anode gas introduction manifold 30 to each of the hydrogen pump units 10 will be omitted because it has been described in the first embodiment.
  • an anode gas lead-out path (not shown) is provided at an appropriate position on the end plate 16 in FIG.
  • the anode gas lead-out path may be composed of, for example, a pipe through which a low-pressure hydrogen-containing gas flows.
  • the anode gas lead-out path communicates with the tubular anode gas lead-out manifold 31 (FIG. 10).
  • the anode gas lead-out manifold 31 is composed of a series of through holes provided in each member of the hydrogen pump unit 10. The flow of the hydrogen-containing gas that joins the anode gas lead-out manifold 31 from each of the hydrogen pump units 10 will be omitted because it has been described in the first embodiment.
  • the anode separator 26 is provided with a manifold hole 30A.
  • the manifold hole 30A corresponds to a through hole of the anode separator 26 which constitutes a part of the anode gas introduction manifold 30. That is, the low-pressure hydrogen-containing gas supplied to the anode AN flows through the manifold hole 30A.
  • the surface sealing material 40 and the frame body 28 are provided with through holes (manifold holes) communicating with the manifold holes 30A. The surface sealing material 40 surrounds the manifold hole 30A.
  • the anode separator 26 is provided with a manifold hole 31A.
  • the manifold hole 31A corresponds to a through hole of the anode separator 26 which constitutes a part of the anode gas lead-out manifold 31. That is, the low-pressure hydrogen-containing gas that has passed through the anode AN flows through the manifold hole 31A.
  • the surface sealing material 40 and the frame body 28 are provided with through holes (manifold holes) communicating with the manifold holes 36A. The surface sealing material 40 surrounds the manifold hole 31A.
  • the cathode separator 27 is provided with a manifold hole 30B and an O-ring groove 53 surrounding the manifold hole 30B.
  • the O-ring 43 is held in the O-ring groove 53. That is, the O-ring 43 is arranged in the O-ring groove 53 provided on the main surface of the bipolar plate 29 on the frame body 28 side.
  • the manifold hole 30B corresponds to a through hole of the cathode separator 27 which forms a part of the anode gas introduction manifold 30. That is, the low-pressure hydrogen-containing gas supplied to the anode AN flows through the manifold hole 30B.
  • the manifold hole 30B is an example of the second manifold hole.
  • the cathode separator 27 is provided with a manifold hole 31B and an O-ring groove 54 surrounding the manifold hole 31B.
  • the O-ring 44 is held in the O-ring groove 54. That is, the O-ring 44 is arranged in the O-ring groove 54 provided on the main surface of the bipolar plate 29 on the frame body 28 side.
  • the manifold hole 31B corresponds to a through hole of the cathode separator 27 which constitutes a part of the anode gas lead-out manifold 31. That is, the low-pressure hydrogen-containing gas that has passed through the anode AN flows through the manifold hole 31B.
  • the manifold hole 31B is an example of the second manifold hole.
  • the O-ring 43 and the O-ring 44 are not in contact with the main surface of the anode separator 26 on the anode AN side, respectively. Specifically, the O-ring 43 and the O-ring 44 are in contact with the main surface of the frame body 28 on the cathode CA side, respectively.
  • no O-ring is provided between the frame body 28 and the surface sealing material 40, and between the surface sealing material 40 and the anode separator 26, through which low-pressure hydrogen-containing gas flows.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of the present embodiment is the electrochemical hydrogen pump 100 of any one of the first embodiment, the modified example of the first embodiment, the second embodiment and the modified example of the second embodiment, except for the above features. May be similar to.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification is the same as the electrochemical hydrogen pump 100 of the third embodiment except that the frame 28 is not provided between the cathode separator 27 and the anode separator 26.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a laminated body in an electrochemical hydrogen pump of a modified example of the third embodiment.
  • the O-ring 43 and the O-ring 44 are not in contact with the main surface of the anode separator 26 on the anode AN side, respectively. Specifically, the O-ring 43 and the O-ring 44 are in contact with the main surface of the surface sealing material 40 on the anode AN side, respectively.
  • the surface sealing material 40 through which the low-pressure hydrogen-containing gas flows and the anode separator 26 are sandwiched between the surface sealing material 40 and the anode separator 26 without providing an O-ring.
  • the cost of assembly and processing can be reduced.
  • the electrochemical hydrogen pump 100 of this modification is any one of the first embodiment, the first embodiment modification, the second embodiment, the second embodiment modification example, and the third embodiment, except for the above features. It may be the same as the electrochemical hydrogen pump 100.
  • the first embodiment, the modified example of the first embodiment, the second embodiment, the modified example of the second embodiment, and the modified examples of the third embodiment and the third embodiment are mutually exclusive unless the other party is excluded from each other. You can combine them.
  • the seal structure of the electrochemical hydrogen pump 100 can be applied to other compression devices such as a water electrolyzer.
  • One aspect of the present disclosure can be used for a compression device that can reduce the cost of the device as compared with the conventional one while appropriately maintaining the sealing property of the region where high-pressure hydrogen exists.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本開示の圧縮装置は、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、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前記アノードに対向する領域の外周上に設けられた、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上には設けられていない。

Description

圧縮装置
　本開示は圧縮装置に関する。
　近年、地球の温暖化などの環境問題、石油資源の枯渇などのエネルギー問題から、化石燃料に代わるクリーンな代替エネルギー源として水素が注目されている。水素は燃焼しても基本的に水しか排出せず、地球温暖化の原因となる二酸化炭素が排出されず、かつ窒素酸化物などもほとんど排出されないので、クリーンエネルギーとして期待されている。また、水素を燃料として高効率に利用する装置としては燃料電池があり、自動車用電源向け、家庭用自家発電向けに開発および普及が進んでいる。
　例えば、燃料電池車の燃料として使用される水素は、一般的に、数十ＭＰａに圧縮された高圧状態で車内の水素タンクに貯蔵される。そして、このような高圧の水素は、一般的に、低圧（常圧）の水素を機械式の圧縮装置によって圧縮することで得られる。
　ところで、来るべき水素社会では、水素を製造することに加えて、水素を高密度で貯蔵し、小容量かつ低コストで輸送または利用し得る技術開発が求められている。特に、燃料電池の普及促進には水素供給インフラを整備する必要があり、水素を安定的に供給するために、高純度の水素を製造、精製、高密度貯蔵する様々な提案が行われている。
　そこで、例えば、特許文献１では、電解質膜を挟んで配されたアノードおよびカソード間に所望の電圧を印加することによって、水素含有ガス中の水素の精製および昇圧が行われる電気化学式水素ポンプが提案されている。なお、カソード、電解質膜およびアノードの積層体を膜－電極接合体（以下、ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）という。このとき、アノードに供給される水素含有ガスは、不純物が混入していてもよい。例えば、水素含有ガスは、製鉄工場などからの副次生成の水素ガスでもよいし、都市ガスを改質した改質ガスでもよい。
　また、例えば、特許文献２では、水の電気電解で発生した低圧の水素がＭＥＡを用いて昇圧される差圧式の水電解装置が提案されている。
特開２０１５－１１７１３９号公報 特許第６１２９８０９号公報
　本開示は、一例として、高圧の水素が存在する領域のシール性を適切に維持しながら、従来に比べて装置のコストを低減し得る圧縮装置を提供することを課題とする。
　上記の課題を解決するため、本開示の一態様(aspect)の圧縮装置は、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、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前記アノードに対向する領域の外周上に設けられた、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上には設けられていない。
　本開示の一態様の圧縮装置は、高圧の水素が存在する領域のシール性を適切に維持しながら、従来に比べて装置のコストを低減し得るという効果を奏することができる。
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。 図２は、第１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。 図３は、図２のＡ－Ａ部を上方から見た斜視図である。 図４は、図２のＢ－Ｂ部を下方から見た斜視図である。 図５は、図２の電気化学式水素ポンプ１００の各部材を分解した斜視図である。 図６は、第１実施形態の変形例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。 図７は、第２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。 図８は、Ｏリングの内部に存在する高圧の水素によって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９は、第２実施形態の変形例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。 図１０は、第３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。 図１１は、第３実施形態の変形例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。
　上記の圧縮装置の一例である電気化学式水素ポンプについて、装置の低コスト化のための検討が行われ、以下の知見が得られた。
　電気化学式水素ポンプは、一般的に、複数のＭＥＡ（セル）を積層した積層体（スタック）を備える。各セルでは、一対のセパレーターのそれぞれが、セルのアノードおよびカソードのそれぞれを外側から挟んでいる。ここで、アノード上に設けられたセパレーターは、アノードセパレーターであり、カソード上に設けられたセパレーターは、カソードセパレーターである。また、電気化学式水素ポンプでは、カソードを流れる高圧の水素、および、アノードを流れる低圧の水素含有ガスなどが外部に漏れないように、適宜のシール部材が設けられる。このようなシール部材は、例えば、セパレーターの両主面に設けられたＯリングなどが使用されることが多い。このとき、Ｏリングは、一般的に、アノードセパレーターおよびカソードセパレーターの両主面に設けられている。そして、このことが、電気化学式水素ポンプ１００の組立および加工のコストアップの要因となり得る場合がある。
　具体的には、セパレーターの両主面にＯリング溝を加工する必要があるので、セパレーターの一方の主面のみにＯリング溝を加工する場合に比べて、セパレーターの加工コストが上がる。
　なお、以上の問題は、例えば、特許文献２に開示された差圧式の水電解装置などにおいても同様に発生すると考えられる。つまり、水電解装置においては、カソードを流れる高圧の水素、およびアノードを流れる低圧の水が外部に漏れないように、適宜のシール部材を設ける必要がある。
　また、セパレーターの両主面に加工されたＯリング溝にＯリングを配置する場合、電気化学式水素ポンプの組立時には、Ｏリングの落下または位置ずれなどが起きないように注意する必要がある。
　例えば、セパレーターの一方の主面に加工されたＯリング溝内にＯリングを配置したまま、セパレーターの他方の主面に加工されたＯリング溝内にＯリングを配置するには、セパレーターを裏返す必要がある。このとき、前者のＯリング溝内のＯリングの落下または位置ずれなどが起きないように、例えば、Ｏリングを仮止めする必要がある。すると、電気化学式水素ポンプの組立時の工数が増えるので、電気化学式水素ポンプの組立コストが上がる。
　なお、以上の問題は、例えば、特許文献２に開示された差圧式の水電解装置などにおいても同様に発生すると考えられる。つまり、水電解装置のＭＥＡおよびセパレーターを積層する際には、これらの部材間には流体（水、ガス）の漏れ抑制のためのＯリングが、各部材の両主面に配置される可能性がある。
　ところで、電気化学式水素ポンプの高圧の水素が存在する領域の部材間は、高い気密性が必要とされる。よって、かかる部材間を適切にシールするには、シール信頼性が高いＯリングを設けることが有効である。
　これに対して、本開示者らは、低圧のアノード流体（水素含有ガス、水など）が存在する領域の部材間は、Ｏリングを設けずに、面シール材を挟むことが組立および加工のコストダウンにおいて有効であると判断して、以下の本開示の一態様に想到した。
　すなわち、本開示の第１態様の圧縮装置は、電解質膜と、電解質膜の一方の主面に設けられたアノードと、電解質膜の他方の主面に設けられたカソードと、アノード上に設けられたアノードセパレーターと、カソード上に設けられたカソードセパレーターと、アノードとカソードとの間に電圧を印加する電圧印加器とを備え、電圧印加器が上記の電圧を印加することで、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、電解質膜を介して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、カソードセパレーターは、第１のマニホールド孔と、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、第１のＯリング溝に保持される第１のＯリングと、アノードセパレーターのアノード側の主面のアノードに対向する領域の外周上に設けられた、面シール材とを備え、第１のＯリングは、アノードセパレーターのアノード側の主面に当接しており、面シール材は、アノードセパレーターの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上には設けられていない。
　かかる構成によると、本態様の圧縮装置は、高圧の水素が存在する領域のシール性を適切に維持しながら、装置のコストを従来よりも低減し得る。
　具体的には、本態様の圧縮装置は、低圧のアノード流体が存在する領域の部材間は、Ｏリングを設けずに面シール材を挟むことで、このような部材間にＯリングを設ける場合に比べて、組立および加工のコストダウンを図ることができる。
　また、本態様の圧縮装置は、第１のマニホールド孔を、カソードセパレーターおよびアノードセパレーターの両方に当接する第１のＯリングで適切にシールすることができる。
　本開示の第２態様の圧縮装置は、第１態様の圧縮装置において、電解質膜の外周を囲む枠体を備え、面シール材は、電解質膜のアノード側の主面のうち、アノードが設けられていない領域、および枠体のアノード側の主面に面しており、枠体は、第１のＯリングが配設されている領域には設けられていなくてもよい。
　かかる構成によると、本態様の圧縮装置は、第１のマニホールド孔を、カソードセパレーターおよびアノードセパレーターの両方に当接する第１のＯリングで適切にシールすることができる。
　本開示の第３態様の圧縮装置は、第１態様の圧縮装置において、第１のＯリングの外周に設けられ、第１のＯリング溝に保持される耐圧材を備え、耐圧材は、アノードセパレーターのアノード側の主面に当接しており、面シール材は、アノードセパレーターのアノード側の主面のうち、耐圧材が当接している領域上には設けられていなくてもよい。
　カソードセパレーターおよびアノードセパレーターの両方に当接する第１のＯリングで第１のマニホールド孔がシールされる際に、カソードセパレーターおよびアノードセパレーターと面シール材との間には、隙間が発生する場合がある。この場合、仮に、第１のＯリングの外周に耐圧材が設けられていないときは、第１のＯリングの一部が、第１のＯリングの内部に存在する高圧ガスによって、上記の隙間内に、はみ出す可能性がある。すると、第１のＯリングが破損することで、第１のＯリングのシール機能が低下する可能性がある。
　これに対して、本態様の圧縮装置は、第１のＯリングの外周に耐圧材を設けることで、第１のＯリングが上記の隙間にはみ出すことが抑制され、その結果、第１のＯリングが破損することを軽減することができる。
　本開示の第４態様の圧縮装置は、第３態様の圧縮装置において、電解質膜の外周を囲む枠体を備え、面シール材は、電解質膜のアノード側の主面のうち、アノードが設けられていない領域、および枠体のアノード側の主面に面しており、枠体は、第１のＯリングおよび耐圧材が配設されている領域には設けられていなくてもよい。
　カソードセパレーターおよびアノードセパレーターの両方に当接する第１のＯリングで第１のマニホールド孔がシールされる際に、カソードセパレーターと枠体との間、アノードセパレーターと面シール材との間、および、面シール材と枠体との間には、隙間が発生する場合がある。この場合、仮に、第１のＯリングの外周に耐圧材が設けられていないときは、第１のＯリングの一部が、第１のＯリングの内部に存在する高圧ガスによって、上記の隙間内に、はみ出す可能性がある。すると、第１のＯリングが破損することで、第１のＯリングのシール機能が低下する可能性がある。
　これに対して、本態様の圧縮装置は、第１のＯリングの外周に耐圧材を設けることで、第１のＯリングが上記の隙間にはみ出すことが抑制され、その結果、第１のＯリングが破損することを軽減することができる。
　本開示の第５態様の圧縮装置は、第１態様から第４態様のいずれか一つの圧縮装置において、カソードセパレーターは、第２のマニホールド孔と、第２のマニホールド孔を囲む第２のＯリング溝が設けられ、第２のＯリング溝に保持される第２のＯリングを備え、第２のＯリングは、アノードセパレーターのアノード側の主面に当接していなくてもよい。
　本開示の第６態様の圧縮装置は、第５態様の圧縮装置において、第２のＯリングは、面シール材のアノード側の主面に当接していてもよい。
　以上の構成によると、本態様の圧縮装置は、低圧のアノード流体が存在する面シール材およびアノードセパレーター間は、Ｏリングを設けずに面シール材を挟むことで、このような部材間にＯリングを設ける場合に比べて、組立および加工のコストダウンを図ることができる。
　本開示の第７態様の圧縮装置は、第５態様の圧縮装置において、電解質膜の外周を囲む枠体を備え、第２のＯリングは、枠体のカソード側の主面に当接していてもよい。
　かかる構成によると、本態様の圧縮装置は、低圧のアノード流体が存在する、枠体および面シール材間、および、面シール材およびアノードセパレーター間は、Ｏリングを設けずに面シール材を挟むことで、このような部材間にＯリングを設ける場合に比べて、組立および加工のコストダウンを図ることができる。
　本開示の第８態様の圧縮装置は、第５態様から第７態様のいずれか一つの圧縮装置において、第２のマニホールド孔は、アノード流体が流れていてもよい。
　本開示の第８態様の圧縮装置は、第１態様から第７態様のいずれか一つの圧縮装置において、第１のマニホールド孔は、圧縮された水素が流れていてもよい。
　以下、添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも上記の各態様の一例を示すものである。よって、以下で示される形状、材料、構成要素、および、構成要素の配置位置および接続形態などは、あくまで一例であり、請求項に記載されていない限り、上記の各態様を限定するものではない。また、以下の構成要素のうち、上記の各態様の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比などについては正確な表示ではない場合がある。
　（第１実施形態）
　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。
　そこで、以下の実施形態では、アノード流体が水素含有ガスである場合において、圧縮装置の一例である電気化学式水素ポンプの構成、各部材の組立方法および動作について説明する。
　［装置構成］
　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。
　図１に示すように、電気化学式水素ポンプ１００は、複数のＭＥＡ（セル）を積層した積層体１００Ａ（スタック）を備える。
　各セルでは、一対のセパレーターのそれぞれが、セルのアノードおよびカソードのそれぞれを外側から挟んでいる。この場合、アノードに接触するセパレーターは、アノードに水素含有ガスを供給するための導電性の板状の部材である。この板状の部材は、アノードに供給する水素含有ガスが流れるガス流路を備える。カソードに接触するセパレーターは、カソードから水素（Ｈ２）を外部に排出するための導電性の板状の部材である。この板状の部材は、カソードと外部とを連結するための連通経路を備える。なお、アノードセパレーターのガス流路は、セパレーターと別に設けることもできるが、セパレーターの表面にガス流路の溝を、例えば、サーペンタイン状に加工することが一般的である。
　そして、セルの外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接するセル同士を互いに電気的に直列に接続するための上記のセパレーターが配置されている。
　セルとセパレーターを交互に重ねて、セルを１０～２００個程度、積層して、その積層体１００Ａ（スタック）を両側から、一対の給電板１１、１２および一対の絶縁板１３、１４を介して一対の端板１５、１６で挟み、両端板１５、１６を複数の締結器１７で締め付けるのが一般的な積層締結構造である。
　なお、この場合、アノードセパレーターのそれぞれのサーペンタイン状のガス流路に適量の水素含有ガスを供給するには、アノードセパレーターのそれぞれにおいて、適宜の管路から溝状の連絡路を分岐させ、連絡路の下流端が、アノードセパレーターのそれぞれのガス流路の端部と連結するように構成する必要がある。このような管路のことをアノードマニホールドといい、このアノードマニホールドは、積層体１００Ａの各部材のそれぞれの適所に設けられた貫通孔の連なりにより構成されている。
　また、カソードセパレーターのそれぞれのカソードから高圧の水素を排出するには、カソードセパレーターのそれぞれにおいて、適宜の管路と上記の連通経路とが連結するように構成する必要がある。このような管路のことをカソードマニホールドといい、このカソードマニホールドは、積層体１００Ａの各部材のそれぞれの適所に設けられた貫通孔の連なりにより構成されている。
　以下、積層体１００Ａの構成の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。
　図２は、第１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。図２には、図１の電気化学式水素ポンプ１００の平面視において、積層体１００Ａの中心と、高圧の水素（Ｈ２）が流れる第１カソードガス導出マニホールド３５および第２カソードガス導出マニホールド３６の中心と、を通過する直線を含む積層体１００Ａの垂直断面が示されており、説明の便宜上、「上」および「下」が同図の如く取られている（他の断面面についても同じ）。
　図３は、図２のＡ－Ａ部を上方から見た斜視図である。なお、図３には、説明の便宜上、円盤状の積層体の１／４をカットした図が示されている。
　図４は、図２のＢ－Ｂ部を下方から見た斜視図である。なお、図４には、説明の便宜上、ＭＥＡを省略した図が示されている。
　図５は、図２の電気化学式水素ポンプ１００の各部材を分解した斜視図である。なお、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ので、図５には、図２に示された各部材を下方から見た斜視図が示されている。
　図２に示すように、電気化学式水素ポンプ１００は、少なくとも一つの水素ポンプユニット１０を備える。
　なお、電気化学式水素ポンプ１００には、複数段の水素ポンプユニット１０が積層されている。例えば、図２では、４段の水素ポンプユニット１０が積層されているが、水素ポンプユニット１０の個数はこれに限定されない。つまり、水素ポンプユニット１０の個数は、電気化学式水素ポンプ１００が圧縮する水素量などの運転条件をもとに適宜の数に設定することができる。
　ここで、図２に示す例では、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００の水素ポンプユニット１０のそれぞれにおいて、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７は一体化されている。具体的には、バイポーラプレート（双極板）２９が、水素ポンプユニット１０Ａのアノードセパレーター２６として機能するとともに、水素ポンプユニット１０Ｂのカソードセパレーター２７として機能する。すると、電気化学式水素ポンプ１００の部品点数を削減することができる。例えば、セパレーターの個数を削減できるとともに、セパレーター間に設けられたシール部材（例えば、Ｏリング）を無くすことができる。
　アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７の接合は、どのような構成であってもよい。例えば、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７は、拡散接合、ボルト締結などの機械的な接合、接着、溶接などの様々な手法で接合することができる。また、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７を接合する前には、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の接合面の一方、または、両方に、電気化学式水素ポンプ１００の温度を調整するための熱媒体が流れる流路溝（図示せず）を設けてもよい。
　以上により、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、部品点数を削減することで、組立作業の効率化を図ることができる。また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、例えば、アノードセパレーター２６とカソードセパレーター２７とが拡散接合で一体化されることで、互いの接合部の空隙が消失するので、両者間の接触抵抗を低減することができる。
　ただし、図示を省略するが、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７は、別体で構成されていてもよい。
　水素ポンプユニット１０は、電解質膜２１と、アノードＡＮと、カソードＣＡと、カソードセパレーター２７と、アノードセパレーター２６と、枠体２８と、面シール材４０と、を備える。そして、水素ポンプユニット１０において、電解質膜２１、アノード触媒層２４、カソード触媒層２３、アノード給電体２５、カソード給電体２２、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７が積層されている。
　アノードＡＮは、電解質膜２１の一方の主面上に設けられている。アノードＡＮは、アノード触媒層２４と、アノード給電体２５とを含む電極である。
　カソードＣＡは、電解質膜２１の他方の主面上に設けられている。カソードＣＡは、カソード触媒層２３と、カソード給電体２２とを含む電極である。
　ここで、一般的に、電気化学式水素ポンプ１００では、カソード触媒層２３およびアノード触媒層２４が電解質膜２１に一体的に接合された触媒層付き膜ＣＣＭ（Catalyst Coated Membrane）が使用されることが多い。
　そこで、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、触媒層付き膜ＣＣＭのアノード触媒層２４およびカソード触媒層２３のそれぞれに、上記のアノード給電体２５およびカソード給電体２２がそれぞれ設けられている。
　以上により、電解質膜２１は、アノードＡＮとカソードＣＡとによって挟持されている。
　電解質膜２１は、プロトン伝導性を備える高分子膜である。電解質膜２１は、プロトン伝導性を備えていれば、どのような構成であってもよい。例えば、電解質膜２１として、フッ素系高分子電解質膜、炭化水素系高分子電解質膜を挙げることができるが、これらに限定されない。具体的には、例えば、電解質膜２１として、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標、デュポン社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標、旭化成株式会社製）などを用いることができる。
　アノード触媒層２４は、電解質膜２１の一方の主面に接するように設けられている。アノード触媒層２４は、触媒金属として、例えば、白金を含むが、これに限定されない。
　カソード触媒層２３は、電解質膜２１の他方の主面に接するように設けられている。カソード触媒層２３は、触媒金属として、例えば、白金を含むが、これに限定されない。
　カソード触媒層２３およびアノード触媒層２４の触媒担体としては、例えば、カーボンブラック、黒鉛などのカーボン粒子、導電性の酸化物粒子などが挙げられるが、これらに限定されない。
　なお、カソード触媒層２３およびアノード触媒層２４では、触媒金属の微粒子が、触媒担体に高分散に担持されている。また、これらのカソード触媒層２３およびアノード触媒層２４中には、電極反応場を大きくするために、プロトン伝導性のイオノマー成分を加えることが一般的である。
　カソード給電体２２は、カソード触媒層２３上に設けられている。また、カソード給電体２２は、多孔性材料で構成され、導電性およびガス拡散性を備える。さらに、カソード給電体２２は、電気化学式水素ポンプ１００の動作時にカソードＣＡおよびアノードＡＮ間の差圧で発生する構成部材の変位、変形に適切に追従するような弾性を備える方が望ましい。なお、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、カソード給電体２２として、カーボン繊維で構成した部材が用いられている。例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンフェルトなどの多孔性のカーボン繊維シートでもよい。なお、カソード給電体２２の基材として、カーボン繊維シートを用いなくもよい。例えば、カソード給電体２２の基材として、チタン、チタン合金、ステンレススチールなどを素材とする金属繊維の焼結体、これらを素材とする金属粒子の焼結体などを用いてもよい。
　アノード給電体２５は、アノード触媒層２４上に設けられている。また、アノード給電体２５は、多孔性材料で構成され、導電性およびガス拡散性を備える。さらに、アノード給電体２５は、電気化学式水素ポンプ１００の動作時にカソードＣＡおよびアノードＡＮ間の差圧で発生する構成部材の変位、変形を抑制可能な高剛性であることが望ましい。
　具体的には、アノード給電体２５の基材として、例えば、チタン、チタン合金、ステンレススチール、カーボンなどを素材とした繊維焼結体、粉体焼結体、エキスパンドメタル、金属メッシュ、パンチングメタルなどを用いてもよい。
　アノードセパレーター２６は、アノードＡＮ上に設けられた部材である。カソードセパレーター２７は、カソードＣＡ上に設けられた部材である。具体的には、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側のアノードＡＮに対向する領域（中央部）には、アノード給電体２５が接触している。また、カソードセパレーター２７の中央部には凹部が設けられ、この凹部内に、カソード給電体２２が収容されている。
　以上のアノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７は、例えば、チタン、ステンレス、金などの金属シートで構成されていてもよいが、これに限定されない。例えば、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７の基材は、カーボン、または、表面に金属膜が形成され樹脂などで構成されていてもよい。なお、アノードセパレーター２６およびカソードセパレーター２７をステンレスで構成する場合、ＳＵＳ３１６Ｌは、様々な種類のステンレスの中で、耐酸性および耐水素脆性などの特性に優れている。
　このようにして、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で上記のＭＥＡを挟むことにより、水素ポンプユニット１０が形成されている。
　図１に示すように、電気化学式水素ポンプ１００は、水素ポンプユニット１０における、積層方向の両端上に設けられた一対の端板１５、１６と、一対の端板１５、１６を積層方向に締結する締結器１７と、を備える。
　締結器１７は、複数段の水素ポンプユニット１０および一対の端板１５、１６を積層方向に締結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、締結器１７として、ボルトおよび皿ばね付きナットなどを挙げることができる。
　これにより、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、複数段の水素ポンプユニット１０が、上記の積層方向において、締結器１７の締結圧により積層状態で適切に保持される。すると、水素ポンプユニット１０の各部材間でシール部材（Ｏリング、面シール材４０）のシール性が適切に発揮されるとともに、各部材間の接触抵抗が低減する。
　ここで、図１の端板１６の適所には、第１カソードガス導出経路（図示せず）が設けられている。第１カソードガス導出経路は、例えば、カソードＣＡに供給される高圧の水素が流通する配管で構成されていてもよい。
　そして、第１カソードガス導出経路は、筒状の第１カソードガス導出マニホールド３５（図２）に連通している。なお、第１カソードガス導出マニホールド３５は、水素ポンプユニット１０の各部材に設けられた貫通孔の連なりによって構成されている。また、カソードセパレーター２７の適所には、カソードセパレーター２７の凹部内と第１カソードガス導出マニホールド３５とを連通する連通経路８０（図２および図３の点線）が設けられている。これにより、電気化学式水素ポンプ１００の動作時に、カソードＣＡの高圧の水素が、連通経路８０および第１カソードガス導出マニホールド３５を介して、電気化学式水素ポンプ１００外の第１カソードガス導出経路に排出される。
　また、図１の端板１５の適所には、第２カソードガス導出経路（図示せず）が設けられている。第２カソードガス導出経路は、例えば、カソードＣＡに供給される高圧の水素が流通する配管で構成されていてもよい。
　そして、第２カソードガス導出経路は、筒状の第２カソードガス導出マニホールド３６（図２）に連通している。なお、第２カソードガス導出マニホールド３６は、水素ポンプユニット１０の各部材に設けられた貫通孔の連なりによって構成されている。また、カソードセパレーター２７の適所には、カソードセパレーター２７の凹部内と第２カソードガス導出マニホールド３６とを連通する連通経路８１（図２および図３の点線）が設けられている。これにより、電気化学式水素ポンプ１００の動作時に、カソードＣＡの高圧の水素が、連通経路８１および第２カソードガス導出マニホールド３６を介して、電気化学式水素ポンプ１００外の第２カソードガス導出経路に排出される。
　また、図３に示すように、水素ポンプユニット１０の各部材の貫通孔の連なりで構成され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が設けられている。そして、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側のアノードＡＮに対向する領域（中央部）には、平面視において、サーペンタイン状のアノードガス流路３３が設けられている。また、アノードガス流路３３の両端のそれぞれが、第１連絡路３２Ａおよび第２連絡路３２Ｂのそれぞれを介して、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のそれぞれと連通している。
　以上により、電気化学式水素ポンプ１００外からアノードガス導入マニホールド３０に供給された水素含有ガスは、図３の点線で示すように、水素ポンプユニット１０のそれぞれの第１連絡路３２Ａを通じて、水素ポンプユニット１０のそれぞれに分配される。そして、分配された水素含有ガスがアノードガス流路３３を通過する間に、アノード給電体２５からアノード触媒層２４に水素含有ガスが供給される。また、水素ポンプユニット１０のそれぞれのアノードガス流路３３を通過した水素含有ガスが、図３の点線で示すように、第２連絡路３２Ｂのそれぞれを通じてアノードガス導出マニホールド３１に供給され、ここで合流される。そして、合流された水素含有ガスが、電気化学式水素ポンプ１００外に導かれる。
　図２、図４および図５に示すように、カソードセパレーター２７には、カソードＣＡ側の主面上に、当該主面のカソードＣＡに対向する領域を囲むＯリング溝５０が設けられ、Ｏリング４５が、Ｏリング溝５０に保持されている。つまり、Ｏリング４５は、バイポーラプレート２９のカソードＣＡ側の主面に設けられたＯリング溝５０内に配置されている。
　また、Ｏリング溝５０は、電解質膜２１のカソードＣＡ側の主面のうち、カソードＣＡが設けられていない領域に面している。図２に示す例では、電解質膜２１は、カソードＣＡが収容された凹部の側壁を跨ぐように幅広に設けられ、Ｏリング４５は、電解質膜２１の幅広部に当接するように設けられている。Ｏリング４５（他のＯリングも同じ）として、例えば、耐酸性および耐水素脆性の視点からフッ素ゴム系のＯリングを用いることができるが、これに限定されない。
　図２および図５に示すように、枠体２８は、電解質膜２１の外周を囲むように設けられた部材である。枠体２８の基材として、例えば、耐酸性および耐水素脆性の視点からフッ素ゴムなどを挙げることができるが、これに限定されない。なお、絶縁性の枠体２８により、水素ポンプユニット１０内における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間を適切に短絡しにくく構成することができる。
　図２および図５に示すように、面シール材４０は、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面のアノードＡＮに対向する領域の外周上に設けられている。
　また、面シール材４０は、電解質膜２１のアノードＡＮ側の主面のうち、アノードＡＮが設けられていない領域、および枠体２８のアノードＡＮ側の主面に面している。図２に示す例では、電解質膜２１は、アノードＡＮの外周端を跨ぐように幅広に設けられ、面シール材４０の主面と、電解質膜２１の幅広部と枠体２８の主面とが接触している。面シール材４０の基材として、例えば、耐酸性および耐水素脆性の視点からフッ素ゴム、フッ素樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されない。なお、絶縁性の面シール材４０により、水素ポンプユニット１０内における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間を適切に短絡しにくく構成することができる。
　本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００においては、電解質膜２１と枠体２８とを別体で構成しているが、両者を一体化してもよい。また、このような枠体２８を設けなくてもよい。例えば、水素ポンプユニット１０内における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間は、枠体２８を設けなくても、面シール材４０で短絡しにくく構成することが可能である。
　図２の拡大図で示すように、アノードセパレーター２６には、マニホールド孔３５Ａが設けられている。なお、マニホールド孔３５Ａは、第１カソードガス導出マニホールド３５の一部を構成する、アノードセパレーター２６の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３５Ａは、カソードＣＡで圧縮された高圧の水素が流れている。また、面シール材４０および枠体２８は、マニホールド孔３５Ａと連通する貫通孔（マニホールド孔）が設けられている。面シール材４０は、マニホールド孔３５Ａを囲んでいる。
　また、アノードセパレーター２６には、マニホールド孔３６Ａが設けられている。なお、マニホールド孔３６Ａは、第２カソードガス導出マニホールド３６の一部を構成する、アノードセパレーター２６の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３６Ａは、カソードＣＡで圧縮された高圧の水素が流れている。また、面シール材４０および枠体２８は、マニホールド孔３６Ａと連通する貫通孔（マニホールド孔）が設けられている。面シール材４０は、マニホールド孔３６Ａを囲んでいる。
　図２の拡大図、図４および図５で示すように、カソードセパレーター２７には、マニホールド孔３５Ｂと、このマニホールド孔３５Ｂを囲むＯリング溝５１が設けられている。そして、Ｏリング４１が、Ｏリング溝５１に保持されている。つまり、Ｏリング４１は、バイポーラプレート２９の枠体２８側の主面に設けられたＯリング溝５１内に配置されている。なお、マニホールド孔３５Ｂは、第１カソードガス導出マニホールド３５の一部を構成する、カソードセパレーター２７の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３５Ｂは、カソードＣＡで圧縮された高圧の水素が流れている。マニホールド孔３５Ｂは、本開示の第１のマニホールド孔の一例である。
　また、カソードセパレーター２７には、マニホールド孔３６Ｂと、マニホールド孔３６Ｂを囲むＯリング溝５２が設けられている。そして、Ｏリング４２が、Ｏリング溝５２に保持されている。つまり、Ｏリング４２は、バイポーラプレート２９の枠体２８側の主面に設けられたＯリング溝５２内に配置されている。なお、マニホールド孔３６Ｂは、第２カソードガス導出マニホールド３６の一部を構成する、カソードセパレーター２７の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３６Ｂは、カソードＣＡで圧縮された高圧の水素が流れている。マニホールド孔３６Ｂは、本開示の第１のマニホールド孔の一例である。
　ここで、図２に示すように、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、Ｏリング４１およびＯリング４２はそれぞれ、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面に当接している。つまり、Ｏリング４１およびＯリング４２はそれぞれ、両隣のバイポーラプレート２９に対応する、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の両方に当接している。
　そして、面シール材４０は、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面のうち、Ｏリング４１およびＯリング４２が当接している領域上には設けられていない。また、枠体２８は、Ｏリング４１およびＯリング４２が配設されている領域には設けられていない。
　具体的には、枠体２８には、一対の貫通孔（円形の開口部）のそれぞれの外形が、Ｏリング溝５１およびＯリング溝５１のそれぞれの外形と同じになるように、貫通孔が形成されている。また、面シール材４０には、一対の貫通孔（円形の開口部）のそれぞれの外形が、Ｏリング溝５１およびＯリング溝５１のそれぞれの外形と同じになるように、貫通孔が形成されている。そして、枠体２８および面シール材４０に設けられた貫通孔で構成される円柱空間が、Ｏリング４１を収容するとともに、円柱空間に設けられたＯリング４１の内部が、第１カソードガス導出マニホールド３５の一部を構成する。また、枠体２８および面シール材４０に設けられた貫通孔で構成される円柱空間が、Ｏリング４２を収容するとともに、円柱空間に設けられたＯリング４２の内部が、第２カソードガス導出マニホールド３６の一部を構成する。図２に示す例では、面シール材４０は、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面のアノードに対向する領域の外周のうち、マニホールド孔（マニホールド孔３５Ａ、３６Ａ）及びＯリング（Ｏリング４１、４２）が当接する領域を除く領域上に設けられているが、これに限定されない。面シール材４０は、上記外周のうち、少なくとも第１のマニホールドの内側かつＯリングが当接する領域を除く領域上に設けられていてもよい。
　つまり、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の間における、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれの内部には、枠体２８および面シール材４０の厚みに相当する絶縁空間Ｓ１および絶縁空間Ｓ２がそれぞれ存在する。図２に示す例では、ＪＩＳＰ 規格のＯリング（直径が１．９ｍｍ）が使用されており、絶縁空間Ｓ１および絶縁空間Ｓ２の距離Ｌが約０．６ｍｍ程度である。このとき、Ｏリング４１およびＯリング４２は、積層体１００Ａを締結する際に、直径が約１．４ｍｍ程度に圧縮されてもよい。なお、このようなＯリングの寸法および絶縁空間Ｓ１および絶縁空間Ｓ２の距離Ｌなどは例示であって、本例に限定されない。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、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のガスシールはそれぞれ、Ｏリング４３およびＯリング４４（図４参照）のそれぞれ、枠体２８および面シール材４０で行われる。つまり、カソードセパレーター２７には、図４に示す如く、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のそれぞれを囲むＯリング溝５３およびＯリング溝５４がそれぞれ設けられ、上記のＯリング４３およびＯリング４４はそれぞれ、これらのＯリング溝５３およびＯリング溝５４のそれぞれに保持されている。なお、このような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のシール構成については、第３実施形態で詳しく説明する。
　図１に示すように、電気化学式水素ポンプ１００は、電圧印加器１０２を備える。
　電圧印加器１０２は、アノードＡＮとカソードＣＡとの間に電圧を印加する装置である。具体的には、電圧印加器１０２の高電位が、アノードＡＮに印加され、電圧印加器１０２の低電位が、カソードＣＡに印加されている。電圧印加器１０２は、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に電圧を印加できれば、どのような構成であってもよい。例えば、電圧印加器１０２は、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に印加する電圧を調整する装置であってもよい。このとき、電圧印加器１０２は、バッテリ、太陽電池、燃料電池などの直流電源と接続されているときは、ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、商用電源などの交流電源と接続されているときは、ＡＣ／ＤＣコンバータを備える。
　また、電圧印加器１０２は、例えば、水素ポンプユニット１０に供給する電力が所定の設定値となるように、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に印加される電圧、アノードＡＮおよびカソードＣＡ間に流れる電流が調整される電力型電源であってもよい。
　なお、図１に示す例では、電圧印加器１０２の低電位側の端子が、給電板１１に接続され、電圧印加器１０２の高電位側の端子が、給電板１２に接続されている。給電板１１は、上記の積層方向において一方の端に位置するカソードセパレーター２７と電気的に接触しており、給電板１２は、上記の積層方向において他方の端に位置するアノードセパレーター２６と電気的に接触している。
　このようにして、電気化学式水素ポンプ１００は、電圧印加器１０２が上記の電圧を印加することで、アノードＡＮに供給された水素含有ガスから取り出されたプロトンを、電解質膜２１を介してカソードＣＡに移動させ、圧縮された水素を生成する。
　図示を省略するが、上記の電気化学式水素ポンプ１００を備える水素供給システムを構築することもできる。この場合、水素供給システムの水素供給動作において必要となる機器は適宜、設けられる。
　例えば、水素供給システムには、アノードＡＮから排出される高加湿状態の水素含有ガスと、外部の水素供給源から供給される低加湿状態の水素含有ガスとが混合された混合ガスの露点を調整する露点調整器（例えば、加湿器）が設けられていてもよい。このとき、外部の水素供給源の水素含有ガスは、例えば、水電解装置で生成されてもよい。
　また、水素供給システムには、例えば、電気化学式水素ポンプ１００の温度を検出する温度検出器、電気化学式水素ポンプ１００のカソードＣＡから排出された水素を一時的に貯蔵する水素貯蔵器、水素貯蔵器内の水素ガス圧を検出する圧力検出器などが設けられていてもよい。
　なお、上記の電気化学式水素ポンプ１００の構成、および、水素供給システムにおける図示しない様々な機器は例示であって、本例に限定されない。
　例えば、アノードガス導出マニホールド３１を設けずに、アノードガス導入マニホールド３０を通してアノードＡＮに供給する水素含有ガス中の水素を全てカソードＣＡで圧縮するデッドエンド構造が採用されてもよい。
　［電気化学式水素ポンプの各部材の組立方法］
　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。
　まず、作業台（図示せず）上に、カソードセパレーター２７の主面が上側になるように、バイポーラプレート２９を置く。
　次に、Ｏリング４１、Ｏリング４２、Ｏリング４２、Ｏリング４４およびＯリング４５がそれぞれ、Ｏリング溝５１、Ｏリング溝５２、Ｏリング溝５３、Ｏリング溝５４およびＯリング溝５０に配置されるとともに、カソード給電体２２が、カソードセパレーター２７の中央部に設けられた凹部内に収容される。
　次に、枠体２８および触媒層付き膜ＣＣＭをそれぞれ、枠体２８に設けられた貫通孔の位置およびバイポーラプレート２９に設けられた貫通孔の位置が合うように位置決めを行いながら、バイポーラプレート２９の外周部およびカソード給電体２２上のそれぞれに置く。なお、このとき、枠体２８の中央部に設けられた開口部が、触媒層付き膜ＣＣＭの電解質膜２１の収容スペースになる。
　次に、面シール材４０およびアノード給電体２５をそれぞれ、面シール材４０に設けられた貫通孔の位置と枠体２８に設けられた貫通孔の位置とが合うように位置決めを行いながら、枠体２８および触媒層付き膜ＣＣＭ上のそれぞれに置く。なお、このとき、面シール材４０の中央部に設けられた開口部が、アノード給電体２５の収容スペースになる。
　次に、面シール材４０およびアノード給電体２５上、面シール材４０に設けられた貫通孔の位置およびバイポーラプレート２９に設けられた貫通孔の位置が合うように位置決めを行いながら、カソードセパレーター２７の主面が上側になるように、バイポーラプレート２９を置く。
　そして、電気化学式水素ポンプ１００で必要となる水素ポンプユニット１０の個数分、以上の組立作業を繰り返すことになる。
　このようにして、電気化学式水素ポンプ１００の各部材の組立が行われた組立品は、アノードセパレーター２６の主面が上側になるように、バイポーラプレート２９を裏返すことで、図２の積層体１００Ａ（スタック）が得られる。なお、このとき、積層体１００Ａの端部に位置するバイポーラプレート２９の外面には、Ｏリングが設けられておらず、積層体１００Ａの内部のＯリングは、電気化学式水素ポンプ１００の各部材によって落下および位置ずれが生じないように保持されている。
　その後、積層体１００Ａを両側から、一対の給電板１１、１２および一対の絶縁板１３、１４を介して一対の端板１５、１６で挟み、両端板１５、１６を複数の締結器１７で締め付けることで、電気化学式水素ポンプ１００の組立作業が完了する。
　［動作］
　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。
　以下の動作は、例えば、図示しない制御器の演算回路が、制御器の記憶回路から制御プログラムを読み出すことにより行われてもよい。ただし、以下の動作を制御器で行うことは、必ずしも必須ではない。操作者が、その一部の動作を行ってもよい。
　まず、電気化学式水素ポンプ１００のアノードＡＮに低圧の水素含有ガスが供給されるとともに、電圧印加器１０２の電圧が電気化学式水素ポンプ１００に給電される。
　すると、アノードＡＮのアノード触媒層２４において、酸化反応で水素分子がプロトンと電子とに分離する（式（１））。プロトンは電解質膜２１内を伝導してカソード触媒層２３に移動する。電子は電圧印加器１０２を通じてカソード触媒層２３に移動する。
　そして、カソード触媒層２３において、還元反応で水素分子が再び生成される（式（２））。なお、プロトンが電解質膜２１中を伝導する際に、所定水量の水が、電気浸透水としてアノードＡＮからカソードＣＡにプロトンと同伴して移動することが知られている。
　このとき、図示しない流量調整器を用いて、水素導出経路の圧損を増加させることにより、カソードＣＡで生成された水素（Ｈ２）を圧縮することができる。なお、流量調整器として、例えば、水素導出経路に設けられた背圧弁、調整弁などを挙げることができる。
　　　アノード：Ｈ２（低圧）→２Ｈ＋＋２ｅ－　　　・・・（１）
　　　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。
　以上のとおり、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、高圧の水素が存在する領域のシール性を適切に維持しながら、装置のコストを従来よりも低減し得る。
　具体的には、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、低圧のアノード流体が存在する領域の部材間は、Ｏリングを設けずに面シール材４０を挟むことで、このような部材間にＯリングを設ける場合に比べて、組立および加工のコストダウンを図ることができる。
　この点について、さらに詳述すると、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、図２に示す如く、バイポーラプレート２９のカソードセパレーター２７側の主面にのみ、Ｏリング溝が加工され、この主面に加工されたＯリング溝にのみ、Ｏリングが配置されている。
　よって、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、バイポーラプレート２９の両面にＯリング溝を加工する場合に比べて、セパレーターの加工コストを低減することができる。
　例えば、セパレーターを、表面にメッキまたはコーティングが施されたチタン、ステンレスなどの金属で構成する場合、セパレーターの両主面にＯリング溝を切削で形成することで、セパレーターの切削加工のコストが上がるが、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、上記の構成により、このような不都合を軽減することができる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、バイポーラプレート２９の両面にＯリングを配置する場合に比べて、積層体１００Ａの組立コストを低減することができる。
　例えば、バイポーラプレートの一方の主面に加工されたＯリング溝内にＯリングを配置したまま、バイポーラプレートの他方の主面に加工されたＯリング溝内にＯリングを配置するには、バイポーラプレートを裏返す必要がある。このとき、前者のＯリング溝内のＯリングの落下または位置ずれなどが起きないように、例えば、Ｏリングを仮止めする必要がある。すると、積層体１００Ａの組立時の工数が増えるので、積層体１００Ａの組立コストが上がるが、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、上記の構成により、このような不都合を軽減することができる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、カソードセパレーター２７に設けられたＯリング溝５０にカソードＣＡを囲むようにＯリング４５が保持されているので、高圧の水素が存在するカソードＣＡをＯリング４５で適切にシールすることができる。具体的には、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、高圧の水素が存在するカソードＣＡを、カソードセパレーター２７のＯリング溝５０および電解質膜２１の両方に当接するＯリング４５で適切にシールすることができる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、Ｏリング溝５０が電解質膜２１のカソードＣＡ側の主面に面しているので、Ｏリング４５が電解質膜２１および面シール材４０内に貫入しないように構成することができる。すると、アノードＡＮに存在する水素含有ガスとカソードＣＡに存在する水素とが、例えば、Ｏリング４５の上記貫入の部分を通じて混合することを適切に抑制することができる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、第１カソードガス導出マニホールド３５および第２カソードガス導出マニホールド３６をそれぞれ、両隣のバイポーラプレート２９に対応する、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の両方に当接するＯリング４１およびＯリング４２のそれぞれで適切にシールすることができる。
　具体的には、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、カソードセパレーター２７には、マニホールド孔３５Ｂおよびマニホールド孔３６Ｂ（図２の拡大図参照）をそれぞれ囲むＯリング溝５１およびＯリング溝５２がそれぞれ設けられ、Ｏリング溝５１およびＯリング溝５２のそれぞれにＯリング４１およびＯリング４２がそれぞれ保持されている。よって、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、少なくとも、高圧の水素が流れる第１カソードガス導出マニホールド３５のうちのマニホールド孔３５Ｂ、および高圧の水素が流れる第２カソードガス導出マニホールド３６のうちのマニホールド孔３６Ｂをそれぞれ、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれで適切にシールすることができる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、カソードセパレーター２７に設けられたマニホールド孔３５Ｂおよびマニホールド孔３６Ｂのそれぞれと連通する、アノードセパレーター２６に設けられたマニホールド孔３５Ａおよびマニホールド孔３６Ａ（図２の拡大図参照）のそれぞれの周囲が、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれでシールされる。これにより、アノードセパレーター２６に設けられた上記マニホールド孔３５Ａおよびマニホールド孔３６Ａのそれぞれを流れる高圧の水素が、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれで適切にシールされる。
　さらに、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、図２に示す如く、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の間に面シール材４０および枠体２８を設ける場合であっても、面シール材４０に設けられた貫通孔で構成される第１カソードガス導出マニホールド３５の部分、および、枠体２８に設けられた貫通孔で構成される第１カソードガス導出マニホールド３５の部分が、Ｏリング４１で適切にシールされる。また、本実施形態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の間に面シール材４０および枠体２８を設ける場合であっても、面シール材４０に設けられた貫通孔で構成される第２カソードガス導出マニホールド３６の部分、および、枠体２８に設けられた貫通孔で構成される第２カソードガス導出マニホールド３６の部分が、Ｏリング４２で適切にシールされる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、Ｏリング４１およびＯリング４２がそれぞれ、面シール材４０および枠体２８が設けられてない、アノードセパレーター２６に設けられた上記マニホールド孔３５Ａおよびマニホールド孔３６Ａのそれぞれの周囲の領域を介して面シール材４０および枠体２８内に貫入している。よって、Ｏリング４１およびＯリング４２は、電気化学式水素ポンプ１００の各部材の組立が行われる際の面シール材４０および枠体２８の位置決め部材としての機能を備える。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、絶縁性の枠体２８、面シール材４０、および、絶縁空間Ｓ１および絶縁空間Ｓ２により、水素ポンプユニット１０内における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間を短絡しにくく構成することができる。
　（変形例）
　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。
　図６は、第１実施形態の変形例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。
　図６に示すように、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００では、Ｏリング４１およびＯリング４２はそれぞれ、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面に当接している。つまり、Ｏリング４１およびＯリング４２はそれぞれ、両隣のバイポーラプレート２９に対応する、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の両方に当接している。
　また、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００では、面シール材４０は、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面のうち、Ｏリング４１およびＯリング４２が当接している領域上には設けられていない。
　ここで、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の間における、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれの内部には、面シール材４０の厚みに相当する絶縁空間Ｓ１および絶縁空間Ｓ２がそれぞれ存在する。
　以上により、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、第１カソードガス導出マニホールド３５および第２カソードガス導出マニホールド３６をそれぞれ、両隣のバイポーラプレート２９に対応する、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の両方に当接するＯリング４１およびＯリング４２のそれぞれで適切にシールすることができる。
　具体的には、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には、マニホールド孔３５Ｂおよびマニホールド孔３６Ｂ（図２の拡大図参照）をそれぞれ囲むＯリング溝５１およびＯリング溝５２がそれぞれ設けられ、Ｏリング溝５１およびＯリング溝５２のそれぞれにＯリング４１およびＯリング４２がそれぞれ保持されている。よって、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、少なくとも、高圧の水素が流れる第１カソードガス導出マニホールド３５のうちのマニホールド孔３５Ｂ、および高圧の水素が流れる第２カソードガス導出マニホールド３６のうちのマニホールド孔３６Ｂをそれぞれ、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれで適切にシールすることができる。
　また、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に設けられたマニホールド孔３５Ｂおよびマニホールド孔３６Ｂのそれぞれと連通する、アノードセパレーター２６に設けられたマニホールド孔３５Ａおよびマニホールド孔３６Ａ（図２の拡大図参照）のそれぞれの周囲が、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれでシールされる。これにより、アノードセパレーター２６に設けられた上記マニホールド孔３５Ａおよびマニホールド孔３６Ａのそれぞれを流れる高圧の水素が、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれで適切にシールされる。
　さらに、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、図６に示す如く、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の間に面シール材４０を設ける場合であっても、面シール材４０に設けられた貫通孔で構成される第１カソードガス導出マニホールド３５の部分が、Ｏリング４１で適切にシールされる。また、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の間に面シール材４０を設ける場合であっても、面シール材４０に設けられた貫通孔で構成される第２カソードガス導出マニホールド３６の部分が、Ｏリング４２で適切にシールされる。
　また、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、Ｏリング４１およびＯリング４２がそれぞれ、面シール材４０が設けられてない、アノードセパレーター２６に設けられた上記マニホールド孔３５Ａおよびマニホールド孔３６Ａのそれぞれの周囲の領域を介して面シール材４０内に貫入している。よって、Ｏリング４１およびＯリング４２は、電気化学式水素ポンプ１００の各部材の組立が行われる際の面シール材４０の位置決め部材としての機能を備える。
　また、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、面シール材４０、および、絶縁空間Ｓ１および絶縁空間Ｓ２により、水素ポンプユニット１０内における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間を短絡しにくく構成することができる。
　本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、上記特徴以外は、第１実施形態の電気化学式水素ポンプ１００と同様であってもよい。
　（第２実施形態）
　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。
　図７は、第２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。
　図７に示すように、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、耐圧材９０および耐圧材９１はそれぞれ、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、Ｏリング溝５１およびＯリング溝５２のそれぞれに保持されている。
　図７に示す例では、カソードセパレーター２７（バイポーラプレート２９）、枠体２８および面シール材４０は、Ｏリング溝５１の外壁と、枠体２８に設けられた貫通孔の側面と、面シール材４０に設けられた貫通孔の側面とが位置ずれしないように積層されている。そして、リング状の耐圧材９０が、貫通孔のそれぞれの側面と接触するように、これらの貫通孔で構成される円柱空間の内部に挿入されている。また、カソードセパレーター２７（バイポーラプレート２９）、枠体２８および面シール材４０は、Ｏリング溝５２の外壁と、枠体２８に設けられた貫通孔の側面と、面シール材４０に設けられた貫通孔の側面とが位置ずれしないように積層されている。そして、リング状の耐圧材９１が、貫通孔のそれぞれの側面と接触するように、これらの貫通孔で構成される円柱空間の内部に挿入されている。なお、耐圧材９０および耐圧材９１の基材として、例えば、耐酸性および耐水素脆性の視点からフッ素樹脂などを挙げることができるが、これに限定されない。
　ここで、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の両方に当接するＯリング４１で第１カソードガス導出マニホールド３５がシールされる際に、カソードセパレーター２７と枠体２８との間、アノードセパレーター２６と面シール材４０との間、面シール材４０と枠体２８との間には、隙間が発生する場合がある。この場合、仮に、耐圧材９０が、Ｏリング４１の外周に設けられていないときは、図８に示す如く、例えば、面シール材４０と枠体２８との間に隙間が発生すると、Ｏリング４１の一部が、Ｏリング４１の内部に存在する高圧の水素によって、この隙間内に、はみ出す可能性がある。すると、Ｏリング４１が破損することで、Ｏリング４１のシール機能が低下する可能性がある。
　なお、Ｏリング４２についても、上記と同様に、Ｏリング４２が破損することで、Ｏリング４２のシール機能が低下する可能性がある。
　これに対して、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれの外周に耐圧材９０および耐圧材９１をそれぞれ設けることで、Ｏリング４１およびＯリング４２が上記の隙間にはみ出すことが抑制され、その結果、Ｏリング４１およびＯリング４２が破損することを軽減することができる。
　また、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、耐圧材９０および耐圧材９１が、電気化学式水素ポンプ１００の各部材の組立が行われる際の位置決め部材としての機能を備える。具体的には、バイポーラプレート２９上に、枠体２８を置くとき、枠体２８に設けられた一対の貫通孔のそれぞれに、耐圧材９０および耐圧材９１をそれぞれ挿入するだけで、バイポーラプレート２９および枠体２８を容易に位置合わせことができる。また、枠体２８上に、面シール材４０を置くとき、面シール材４０に設けられた一対の貫通孔のそれぞれに耐圧材９０および耐圧材９１をそれぞれ挿入するだけで、面シール材４０および枠体２８を容易に位置合わせことができる。
　本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、上記特徴以外は、第１実施形態または第１実施形態の変形例のいずれかの電気化学式水素ポンプ１００と同様であってもよい。
　（変形例）
　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。
　図９は、第２実施形態の変形例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。
　図９に示すように、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００では、耐圧材９０および耐圧材９１はそれぞれ、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、Ｏリング溝５１およびＯリング溝５２のそれぞれに保持されている。
　図９に示す例では、カソードセパレーター２７（バイポーラプレート２９）および面シール材４０は、Ｏリング溝５１の外壁と、面シール材４０に設けられた貫通孔の側面とが位置ずれしないように積層されている。そして、リング状の耐圧材９０が、上記の側面と接触するように、これらの側面で構成される円柱孔の内部に挿入されている。また、カソードセパレーター２７（バイポーラプレート２９）および面シール材４０は、Ｏリング溝５２の外壁と、面シール材４０に設けられた貫通孔の側面とが位置ずれしないように積層されている。そして、リング状の耐圧材９１が、上記の側面と接触するように、これらの側面で構成される円柱孔の内部に挿入されている。
　ここで、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の両方に当接するＯリング４１で第１カソードガス導出マニホールド３５がシールされる際に、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と、面シール材４０との間には、隙間が発生する場合がある。この場合、仮に、耐圧材９０をＯリング４１の外周に設けないときは、Ｏリング４１の一部が、Ｏリング４１の内部に存在する高圧の水素によって、この隙間内に、はみ出す可能性がある。すると、Ｏリング４１が破損することで、Ｏリング４１のシール機能が低下する可能性がある。
　なお、Ｏリング４２についても、上記と同様に、Ｏリング４２が破損することで、Ｏリング４２のシール機能が低下する可能性がある。
　これに対して、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、Ｏリング４１およびＯリング４２のそれぞれの外周に耐圧材９０および耐圧材９１をそれぞれ設けることで、Ｏリング４１およびＯリング４２が上記の隙間にはみ出すことが抑制され、その結果、Ｏリング４１およびＯリング４２が破損することを軽減することができる。
　また、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、耐圧材９０および耐圧材９１が、電気化学式水素ポンプ１００の各部材の組立が行われる際の位置決め部材としての機能を備える。具体的には、バイポーラプレート２９上に、面シール材４０を置くとき、面シール材４０に設けられた一対の貫通孔のそれぞれに耐圧材９０および耐圧材９１をそれぞれ挿入するだけで、バイポーラプレート２９および面シール材４０を容易に位置合わせことができる。
　本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、上記特徴以外は、第１実施形態、第２実施形態の変形例および第２実施形態のいずれかの電気化学式水素ポンプ１００と同様であってもよい。
　（第３実施形態）
　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。
　図１０は、第３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。図１０には、図１の電気化学式水素ポンプ１００の平面視において、積層体１００Ａの中心と、低圧の水素含有ガスが流れ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の中心と、を通過する直線を含む積層体１００Ａの垂直断面が示されている。なお、図１０には、説明の便宜上、アノードガス流路３３、第１連絡路３２Ａおよび第２連絡路３２Ｂ（図３参照）を省略した図が示されている。
　ここで、図１の端板１５の適所には、アノードガス導入経路（図示せず）が設けられている。アノードガス導入経路は、例えば、低圧の水素含有ガスが流通する配管で構成されていてもよい。
　そして、アノードガス導入経路は、筒状のアノードガス導入マニホールド３０（図１０）に連通している。なお、アノードガス導入マニホールド３０は、水素ポンプユニット１０の各部材に設けられた貫通孔の連なりによって構成されている。なお、アノードガス導入マニホールド３０から水素ポンプユニット１０のそれぞれに分配される水素含有ガスの流れは、第１実施形態で説明したので省略する。
　また、図１の端板１６の適所には、アノードガス導出経路（図示せず）が設けられている。アノードガス導出経路は、例えば、低圧の水素含有ガスが流通する配管で構成されていてもよい。
　そして、アノードガス導出経路は、筒状のアノードガス導出マニホールド３１（図１０）に連通している。なお、アノードガス導出マニホールド３１は、水素ポンプユニット１０の各部材に設けられた貫通孔の連なりによって構成されている。なお、水素ポンプユニット１０のそれぞれからアノードガス導出マニホールド３１に合流する水素含有ガスの流れは、第１実施形態で説明したので省略する。
　図１０の拡大図で示すように、アノードセパレーター２６には、マニホールド孔３０Ａが設けられている。なお、マニホールド孔３０Ａは、アノードガス導入マニホールド３０の一部を構成する、アノードセパレーター２６の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３０Ａは、アノードＡＮに供給される低圧の水素含有ガスが流れている。また、面シール材４０および枠体２８は、マニホールド孔３０Ａと連通する貫通孔（マニホールド孔）が設けられている。面シール材４０は、マニホールド孔３０Ａを囲んでいる。
　また、アノードセパレーター２６には、マニホールド孔３１Ａが設けられている。なお、マニホールド孔３１Ａは、アノードガス導出マニホールド３１の一部を構成する、アノードセパレーター２６の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３１Ａは、アノードＡＮを通過した低圧の水素含有ガスが流れている。また、面シール材４０および枠体２８は、マニホールド孔３６Ａと連通する貫通孔（マニホールド孔）が設けられている。面シール材４０は、マニホールド孔３１Ａを囲んでいる。
　図１０の拡大図、図４および図５で示すように、カソードセパレーター２７には、マニホールド孔３０Ｂと、このマニホールド孔３０Ｂを囲むＯリング溝５３が設けられている。そして、Ｏリング４３が、Ｏリング溝５３に保持されている。つまり、Ｏリング４３は、バイポーラプレート２９の枠体２８側の主面に設けられたＯリング溝５３内に配置されている。なお、マニホールド孔３０Ｂは、アノードガス導入マニホールド３０の一部を構成する、カソードセパレーター２７の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３０Ｂは、アノードＡＮに供給される低圧の水素含有ガスが流れている。マニホールド孔３０Ｂは、第２のマニホールド孔の一例である。
　また、カソードセパレーター２７には、マニホールド孔３１Ｂと、マニホールド孔３１Ｂを囲むＯリング溝５４が設けられている。そして、Ｏリング４４が、Ｏリング溝５４に保持されている。つまり、Ｏリング４４は、バイポーラプレート２９の枠体２８側の主面に設けられたＯリング溝５４内に配置されている。なお、マニホールド孔３１Ｂは、アノードガス導出マニホールド３１の一部を構成する、カソードセパレーター２７の貫通孔に相当する。つまり、マニホールド孔３１Ｂは、アノードＡＮを通過した低圧の水素含有ガスが流れている。マニホールド孔３１Ｂは、第２のマニホールド孔の一例である。
　ここで、図１０に示すように、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００では、Ｏリング４３およびＯリング４４はそれぞれ、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面に当接していない。具体的には、Ｏリング４３およびＯリング４４はそれぞれ、枠体２８のカソードＣＡ側の主面に当接している。
　以上により、本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、低圧の水素含有ガスが流れる、枠体２８および面シール材４０間、および、面シール材４０およびアノードセパレーター２６間は、Ｏリングを設けずに面シール材４０を挟むことで、このような部材間にＯリングを設ける場合に比べて、組立および加工のコストダウンを図ることができる。
　本実施形態の電気化学式水素ポンプ１００は、上記特徴以外は、第１実施形態、第１実施形態の変形例、第２実施形態および第２実施形態の変形例のいずれかの電気化学式水素ポンプ１００と同様であってもよい。
　（変形例）
　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３実施形態の変形例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。
　図１１に示すように、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００では、Ｏリング４３およびＯリング４４はそれぞれ、アノードセパレーター２６のアノードＡＮ側の主面に当接していない。具体的には、Ｏリング４３およびＯリング４４はそれぞれ、面シール材４０のアノードＡＮ側の主面に当接している。
　以上により、本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、低圧の水素含有ガスが流れる面シール材４０およびアノードセパレーター２６間は、Ｏリングを設けずに面シール材４０を挟むことで、このような部材間にＯリングを設ける場合に比べて、組立および加工のコストダウンを図ることができる。
　本変形例の電気化学式水素ポンプ１００は、上記特徴以外は、第１実施形態、第１実施形態の変形例、第２実施形態、第２実施形態の変形例および第３実施形態のいずれかの電気化学式水素ポンプ１００と同様であってもよい。
　なお、第１実施形態、第１実施形態の変形例、第２実施形態、第２実施形態の変形例、第３実施形態および第３実施形態の変形例は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせても構わない。
　また、上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更することができる。
　例えば、電気化学式水素ポンプ１００のシール構造は、水電解装置などの他の圧縮装置にも適用することができる。
　本開示の一態様は、高圧の水素が存在する領域のシール性を適切に維持しながら、従来に比べて装置のコストを低減し得る圧縮装置に利用することができる。
１０　　　：水素ポンプユニット
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 (9)

  1. 　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、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前記アノードに対向する領域の外周上に設けられた、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上には設けられていない、圧縮装置。
  2. 　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及び前記枠体の前記アノード側の主面に面しており、前記枠体は、前記第１のＯリングが配設されている領域には設けられていない、請求項１記載の圧縮装置。
  3. 　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、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上には設けられていない、請求項１に記載の圧縮装置。
  4. 　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及び前記枠体の前記アノード側の主面に面しており、前記枠体は、前記第１のＯリング及び前記耐圧材が配設されている領域には設けられていない、請求項３に記載の圧縮装置。
  5. 　前記カソードセパレーターは、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いない、請求項１－４のいずれか１項に記載の圧縮装置。
  6. 　前記第２のＯリングは、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５に記載の圧縮装置。
  7. 　前記電解質膜の外周を囲む枠体を備え、
    　前記第２のＯリングは、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５に記載の圧縮装置。
  8. 　前記第２のマニホールド孔は、前記アノード流体が流れる、請求項５－７のいずれか１項に記載の圧縮装置。
  9. 　前記第１のマニホールド孔は、前記圧縮された水素が流れる、請求項１－７のいずれか１項に記載の圧縮装置。
PCT/JP2020/044135 2020-01-08 2020-11-27 圧縮装置 WO2021140779A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080006084.3A CN113383113A (zh) 2020-01-08 2020-11-27 压缩装置
EP20897643.1A EP4089205A4 (en) 2020-01-08 2020-11-27 COMPRESSION DEVICE
JP2021511675A JP6928922B1 (ja) 2020-01-08 2020-11-27 圧縮装置
US17/345,210 US20210305607A1 (en) 2020-01-08 2021-06-11 Compression apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-001665 2020-01-08
JP2020001665 2020-01-08

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/345,210 Continuation US20210305607A1 (en) 2020-01-08 2021-06-11 Compression apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021140779A1 true WO2021140779A1 (ja) 2021-07-15

Family

ID=76787937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/044135 WO2021140779A1 (ja) 2020-01-08 2020-11-27 圧縮装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210305607A1 (ja)
EP (1) EP4089205A4 (ja)
JP (1) JP6928922B1 (ja)
CN (1) CN113383113A (ja)
WO (1) WO2021140779A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113383112A (zh) * 2020-01-08 2021-09-10 松下知识产权经营株式会社 压缩装置
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

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JP2015117139A (ja) 2013-12-16 2015-06-25 国立大学法人山梨大学 水素精製昇圧システム及びその運転方法
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
JP6129809B2 (ja) 2014-11-06 2017-05-17 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

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
JP7220368B2 (ja) * 2017-12-01 2023-02-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素供給システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JP2015117139A (ja) 2013-12-16 2015-06-25 国立大学法人山梨大学 水素精製昇圧システム及びその運転方法
JP6129809B2 (ja) 2014-11-06 2017-05-17 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4089205A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN113383113A (zh) 2021-09-10
EP4089205A4 (en) 2023-07-26
US20210305607A1 (en) 2021-09-30
JP6928922B1 (ja) 2021-09-01
EP4089205A1 (en) 2022-11-16
JPWO2021140779A1 (ja) 2021-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7426597B2 (ja) 電気化学式水素ポンプ
JP6928921B1 (ja) 圧縮装置
JP6928922B1 (ja) 圧縮装置
JP2020007634A (ja) 電気化学式水素ポンプ
JP2023139143A (ja) 電気化学式水素ポンプ
WO2022102193A1 (ja) 圧縮装置
WO2021140778A1 (ja) 圧縮装置
WO2021215088A1 (ja) 圧縮装置
JP6979636B1 (ja) 圧縮装置
JP7281646B1 (ja) 圧縮装置
WO2022064818A1 (ja) 圧縮装置
WO2023100583A1 (ja) 圧縮装置
JP7345104B1 (ja) 圧縮装置
US20240060190A1 (en) Electrochemical cell for hydrogen pump and compression apparatus
JP7122548B1 (ja) 圧縮装置
JP7016035B1 (ja) 圧縮装置
JP6998556B1 (ja) 電気化学式水素ポンプ用アノードセパレータおよび電気化学式水素ポンプ
WO2022064817A1 (ja) 電気化学式水素ポンプ用アノードセパレータおよび電気化学式水素ポンプ
JP2022178797A (ja) 圧縮装置
CN118140010A (zh) 压缩装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021511675

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20897643

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020897643

Country of ref document: EP

Effective date: 20220808