电化学式氢气泵制造技术

本公开提供相比以往能够简单适当抑制氢气泵单元的阴极隔板与阴极之间的接触电阻增加的电化学式氢气泵，其具备阳极端板、阴极端板、第1固定构件、第1气体流路和至少一个氢气泵单元，氢气泵单元包含电解质膜、与电解质膜一侧主面接触的阳极、与电解质膜另一侧主面接触的阴极、在阳极上层叠的阳极隔板和在阴极上层叠的阴极隔板，使供给到阳极的含氢气体中的氢气向阴极移动并升压，阳极端板设置在位于上述层叠方向一端的阳极隔板上，阴极端板设置在位于上述层叠方向另一端的阴极隔板上，第1固定构件至少使从阴极端板到位于另一端的阴极隔板的构件不向上述层叠方向移动，第1气体流路向设置于阴极端板与阴极隔板之间的第一空间供给阴极上的氢气。

Electrochemical hydrogen pump

【技术实现步骤摘要】
电化学式氢气泵
本公开涉及电化学式氢气泵。
技术介绍
近年来，由于全球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢气作为代替化石燃料的清洁能源受到关注。氢气即使燃烧基本上也只释放水，几乎不会排出导致全球变暖的二氧化碳和氮氧化物等，因此作为清洁能源备受期待。另外，作为高效利用氢气作为燃料的装置，例如有燃料电池，在汽车用电源用途、家庭用发电用途上，燃料电池的开发和普及正在开展。在即将到来的氢气社会中，不仅需要制造氢气，还需要开发能够以高密度储存氢气、以小容量且低成本进行运输或利用的技术。特别是为了促进作为分散型能源的燃料电池的普及，需要配置氢气供给基础设施。另外，为了稳定地供给氢气，已提出对高纯度的氢气进行制造、提纯、高密度储存的各种技术方案。例如，专利文献1公开了一种高压氢气制造装置，其在利用端板夹持固体高分子电解质膜、供电体和隔板的层叠体的状态下，通过贯穿端板的紧固螺栓来固定层叠体。该高压氢气制造装置中，在高压侧的阴极供电体与低压侧的阳极供电体之间产生预定压力以上的压差时，固体高分子电解质膜和低压侧的阳极供电体会发生变形。从而使高压侧的阴极供电体与固体高分子电解质膜之间的接触电阻增加。因此，专利文献1的高压氢气制造装置设有即使固体高分子电解质膜和低压侧的阳极供电体发生变形，也能够将高压侧的阴极供电体紧密按压在固体高分子电解质膜上的碟形弹簧、线圈弹簧等按压单元。由此，能够抑制高压侧的阴极供电体与固体高分子电解质膜之间的接触电阻的增加。在先技术文献专利文献1：日本特开2006-70322号公报
技术实现思路
但是，以往的例子中，对于阴极的气体压力成为高压的情况下的阴极隔板与阴极之间的接触电阻的增加没有充分研究。本公开的一技术方案(aspect)是鉴于这样的情况而完成的，提供一种与以往相比，能够简单且适当地抑制氢气泵单元的阴极隔板与阴极之间的接触电阻的增加的电化学式氢气泵。为解决上述课题，本公开的一技术方案涉及的电化学式氢气泵，具备阳极端板、阴极端板、第1固定构件、第1气体流路和至少一个氢气泵单元，所述氢气泵单元包含电解质膜、与所述电解质膜的一侧的主面接触的阳极、与所述电解质膜的另一侧的主面接触的阴极、在所述阳极上层叠的阳极隔板、以及在所述阴极上层叠的阴极隔板，所述氢气泵单元使被供给到所述阳极的含氢气的气体中的氢气向所述阴极移动并升压，所述阳极端板设置于在所述层叠的方向上位于一端的所述阳极隔板上，所述阴极端板设置于在所述层叠的方向上位于另一端的所述阴极隔板上，所述第1固定构件用于至少使从所述阴极端板到位于所述另一端的阴极隔板之间的构件不向所述层叠的方向移动，所述第1气体流路向设置于所述阴极端板与所述阴极隔板之间的第一空间供给所述阴极上的氢气。本公开的一技术方案涉及的电化学式氢气泵，与以往相比，能够简单且适当地抑制氢气泵单元的阴极隔板与阴极之间的接触电阻的增加。附图说明图1A是表示电化学式氢气泵的一例的图。图1B是表示电化学式氢气泵的一例的图。图2A是表示第1实施方式的电化学式氢气泵的一例的图。图2B是图2A的B部分的放大图。图3A是表示第1实施方式的电化学式氢气泵的一例的图。图3B是图3A的B部分的放大图。图4是表示第1实施方式的变形例的电化学式氢气泵的一例的图。图5是表示第2实施方式的电化学式氢气泵的一例的图。图6是表示第2实施方式的变形例的电化学式氢气泵的一例的图。附图标记说明11：电解质膜12：阴极催化剂层13：阳极催化剂层14：阴极气体扩散层15：阳极气体扩散层16：阴极隔板17：阳极隔板21：绝缘体22A：阳极供电板22C：阴极供电板23A：阳极绝缘板23C：阴极绝缘板24A：阳极端板24C：阴极端板25：紧固件26：阴极气体导出路径26A：阴极气体导出路径26B：阴极气体导出配管27：阳极气体导入歧管29：阳极气体导入路径30：阳极气体导出歧管31：阳极气体导出路径32：阴极气体流路33：阳极气体流路34：阴极气体流通路径35：第1阳极气体流通路径36：第2阳极气体流通路径40：密封件42：密封件43：密封件50：阴极气体导出歧管51：阴极气体供给路径52：阴极气体供给路径60：第一空间61：第二空间70：连通流路构件100：电化学式氢气泵100A：氢气泵单元102：电压施加器AN：阳极CA：阴极具体实施方式专利文献1的高压氢气制造装置中，通过贯穿端板的紧固螺栓来固定层叠体，在层叠方向进行压缩。但是，本专利技术人进行了认真研究，结果发现由于阴极的气体压力为高压，因此阴极隔板会向与其接近的端板侧膨胀变形，与此相伴，端板也向与层叠体侧相反的方向即外侧膨胀变形。另外，上述层叠体为多个时，在多个层叠体中，位于层叠方向端部的阴极隔板会向接近的端板侧变形。与该变形相伴，端板也会与上述同样地发生变形。伴随阴极隔板的上述变形，会在阴极隔板与阴极供电体之间产生比专利文献1的0020段记载的间隙更大的间隙，为了填补该间隙，将阴极供电体与阴极隔板电连接的碟形弹簧的距离变长，碟形弹簧的电阻增加。这不限于专利文献1的高压氢气制造装置，在本申请人提出的在先申请涉及的电化学式氢气泵中也同样会发生。例如图1A所示，提出了以下述方式配设的结构：阴极气体扩散层114被收纳在阴极隔板116的凹部，并且在电解质膜111、阴极催化剂层112、阳极催化剂层113、阴极气体扩散层114和阳极气体扩散层115的层叠体500的固定之前，阴极气体扩散层114从凹部向其厚度方向伸出预定的大小Ecd。此时，如图1B所示，在层叠体500的固定时，使阴极气体扩散层114在厚度方向上以伸出量Ecd的程度发生弹性变形。在该电化学式氢气泵工作时，当层叠体500的阴极气体扩散层114的气体压力成为高压时，气体不会穿过电解质膜111，因此阳极气体扩散层115、阳极催化剂层113和电解质膜111受到高压。由此，阳极气体扩散层115、阳极催化剂层113和电解质膜111分别发生压缩变形。但是，此时阴极气体扩散层114在从通过紧固件进行压缩后的厚度T2恢复成压缩前的厚度T1的方向上发生弹性变形，由此能够适当地维持阴极催化剂层112与阴极气体扩散层114之间的接触。但是，如上所述，当阴极的气体压力成为高压时，阴极隔板116会向与其接近的未图示的端板侧(外侧)膨胀变形，因此在阴极隔板116的凹部的底面与阴极气体扩散层114之间容易产生间隙。所以为了确保阴极隔板116与阴极气体扩散层114的电接触，需要考虑到阴极隔板116的变形量，进一步增大阴极气体扩散层114的伸出量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学式氢气泵，具备阳极端板、阴极端板、第1固定构件、第1气体流路和至少一个氢气泵单元，/n所述氢气泵单元包含电解质膜、与所述电解质膜的一侧的主面接触的阳极、与所述电解质膜的另一侧的主面接触的阴极、在所述阳极上层叠的阳极隔板、以及在所述阴极上层叠的阴极隔板，所述氢气泵单元使被供给到所述阳极的含氢气的气体中的氢气向所述阴极移动并升压，/n所述阳极端板设置于在所述层叠的方向上位于一端的所述阳极隔板上，/n所述阴极端板设置于在所述层叠的方向上位于另一端的所述阴极隔板上，/n所述第1固定构件用于至少使从所述阴极端板到位于所述另一端的阴极隔板之间的构件不向所述层叠的方向移动，/n所述第1气体流路向设置于所述阴极端板与所述阴极隔板之间的第一空间供给所述阴极上的氢气。/n

【技术特征摘要】
20180614 JP 2018-1138541.一种电化学式氢气泵，具备阳极端板、阴极端板、第1固定构件、第1气体流路和至少一个氢气泵单元，
所述氢气泵单元包含电解质膜、与所述电解质膜的一侧的主面接触的阳极、与所述电解质膜的另一侧的主面接触的阴极、在所述阳极上层叠的阳极隔板、以及在所述阴极上层叠的阴极隔板，所述氢气泵单元使被供给到所述阳极的含氢气的气体中的氢气向所述阴极移动并升压，
所述阳极端板设置于在所述层叠的方向上位于一端的所述阳极隔板上，
所述阴极端板设置于在所述层叠的方向上位于另一端的所述阴极隔板上，
所述第1固定构件用于至少使从所述阴极端板到位于所述另一端的阴极隔板之间的构件不向所述层叠的方向移动，
所述第1气体流路向设置于所述阴极端板与所述阴极隔板之间的第一空间供给所述阴极上的氢气。


2.根据权利要求1所述的电化学式氢气泵，具备：
用于至少使从所述阳极端板到位于所述一端的阳极隔板之间的构件不向所述层叠的方向移动的第2固定构件；以及
向设置于所述阳极端板与所述阳极隔板之间的第二空间供给所述阴极上的氢气的第2气体流路。


3.根据权利要求2所述的电化学式氢气泵，
所述第一空间和所述第二空间设置在相对的位置上。


4.根据权利要求2或3所述的电化学式...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹈饲邦弘，川畑德彦，酒井修，胁田英延，张晋，可儿幸宗，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP