电化学式氢泵制造技术

本发明专利技术提供一种电化学式氢泵。电化学式氢泵(10)的电化学电池(12)具有第1流路部件(42)和第2流路部件(44)，该第1流路部件(42)具有氢气流路(66)；该第2流路部件(44)具有水路(84)。第1流路部件(42)位于阳极电极(52)与阳极隔板(38)之间。第2流路部件(44)位于阳极电极(52)与第1流路部件(42)之间。第1多孔部件(110)位于第1流路部件(42)与第2流路部件(44)之间。第2多孔部件(114)位于第2流路部件(44)与阳极电极(52)之间。据此，能够有效地抑制电解质膜的干燥。干燥。干燥。

【技术实现步骤摘要】
电化学式氢泵


[0001]本专利技术涉及一种电化学式氢泵。

技术介绍

[0002]例如，在日本专利技术专利公开公报特开2016
‑
89220号中公开一种将水电解而产生高压的氢的压差式高压水电解装置。压差式高压水电解装置具有电化学电池。电化学电池具有膜电极组件、阳极隔板和阴极隔板。膜电极组件包含电解质膜、配设于电解质膜的一面的阳极电极和配设于电解质膜的另一面的阴极电极。膜电极组件被配置于阳极隔板与阴极隔板之间。
[0003]这种电化学电池也被用作电化学式氢泵。在电化学式氢泵中，氢气被供给至阳极电极。氢气中的氢离子(质子)经由电解质膜向阴极电极移动。在该阴极电极中产生高压的氢气。

技术实现思路

[0004]在电化学式氢泵中，为了防止电阻的增大，需要使电解质膜含有一定程度的水分。因此，通过起泡器等加湿装置添加了水分(水蒸气)的氢气通过配管被导入电化学式氢泵。然而，当在配管中流通的氢气中的水分在配管上结露时，会使电解质膜容易干燥。
[0005]本专利技术的目的在于，解决上述的技术问题。
[0006]本专利技术的一方案为一种电化学式氢泵，具有电化学电池，该电化学电池具有包含能够传导氢离子的电解质膜和对所述电解质膜进行夹持的阳极电极及阴极电极的膜电极组件、以及配设于所述膜电极组件的两侧的阳极隔板和阴极隔板，所述电化学式氢泵对供给至所述阳极电极的氢气以电化学方式进行升压，使所述阴极电极产生压力比所述氢气高的氢气，其特征在于，所述电化学电池具有第1流路部件、第2流路部件、第1多孔部件和第2多孔部件，其中，所述第1流路部件具有位于所述阳极电极与所述阳极隔板之间，用于将所述氢气导向所述阳极电极的氢气流路；所述第2流路部件具有位于所述阳极电极与所述第1流路部件之间，用于加湿所述氢气并且冷却所述电解质膜的液态水流通的水路；所述第1多孔部件位于所述第1流路部件与所述第2流路部件之间；所述第2多孔部件位于所述第2流路部件与所述阳极电极之间，所述第1多孔部件允许所述氢气从所述氢气流路向所述水路流通的同时阻止所述液态水的流通，所述第2多孔部件允许所述氢气和水蒸气从所述水路流通的同时阻止所述液态水的流通。
[0007]根据本专利技术，供给至电化学电池的氢气流路的氢气通过第1多孔部件导入水路，被在水路中流通的液态水加湿。加湿后的氢气(含有水蒸气的氢气)通过第2多孔部件被导向阳极电极，从而加湿电解质膜。即，氢气在电化学电池的内部被加湿。因此，能够抑制由于在电化学式氢泵的外侧的配管上的结露(水分不足)导致的电解质膜的干燥。
[0008]另外，能够通过水路的液态水冷却在电化学电池运转过程中发热的电解质膜。因此，能够抑制使电解质膜的温度过度变高而该电解质膜干燥的情况。而且，由于电解质膜的
温度越高，液态水的温度越上升而使蒸发量(水蒸气量)变多，因此能够有效地抑制电解质膜的干燥。
[0009]上述的目的、特征和优点根据参照附图说明的以下的实施方式的说明应容易地理解。
附图说明
[0010]图1是本专利技术的一实施方式所涉及的电化学式氢泵的概略结构图。图2是从层叠方向观察图1的电化学式氢泵的俯视说明图。图3是电化学式氢泵的电化学电池的局部省略剖视图。图4是图3的电化学电池的局部省略立体分解图。
具体实施方式
[0011]如图1和图2所示，本专利技术的一实施方式所涉及的电化学式氢泵10是将从未图示的氢罐等通过外部配管供给的低压的氢气以电化学方式升压为高压的氢气的升压装置。
[0012]电化学式氢泵10具有电池层叠体14、第1端板16a和第2端板16b。电池层叠体14在厚度方向上层叠有多层电化学电池12。第1端板16a位于电池层叠体14的一端。第2端板16b位于电池层叠体14的另一端。第1端板16a和第2端板16b通过未图示的多个螺栓进行紧固。由此，通过第1端板16a和第2端板16b对电池层叠体14施加紧固载荷。在电池层叠体14上连接有用于向各电化学电池12供电的未图示的电源装置。
[0013]从多个电化学电池12的层叠方向进行观察，电池层叠体14、第1端板16a和第2端板16b形成为圆形(参照图2)。在电池层叠体14的侧方设置有氢气入口部20a、氢气出口部20b、水入口部22a和水出口部22b。
[0014]氢气入口部20a具有氢气入口端口24a和氢气分配流路26a。氢气被从未图示的外部配管向氢气入口端口24a导入。氢气分配流路26a将从氢气入口端口24a导入的氢气分配至各电化学电池12。氢气出口部20b具有氢气汇流流路26b和氢气出口端口24b。向氢气汇流流路26b导出各电化学电池12的氢气(未反应的氢气)。氢气出口端口24b将氢气汇流流路26b的氢气向未图示的外部配管导出。氢气入口部20a位于从氢气出口部20b沿电池层叠体14的周向偏移180
°
的位置。
[0015]水入口部22a具有水入口端口28a和水分配流路30a。液态水被从未图示的外部配管向水入口端口28a导入。水分配流路30a将从水入口端口28a导入的液态水分配至各电化学电池12。水出口部22b具有水汇流流路30b和水出口端口28b。向水汇流流路30b导出在各电化学电池12中流通的液态水。水出口端口28b将水汇流流路30b的液态水向未图示的外部配管导出。水入口部22a位于从水出口部22b沿电池层叠体14的周向偏移180
°
的位置。具体而言，氢气入口部20a、氢气出口部20b、水入口部22a和水出口部22b以位于分别沿电池层叠体14的周向偏移90
°
的位置的方式配置(参照图2)。
[0016]各电化学电池12的中央部具有用于使各电化学电池12所产生的高压的氢气导出的氢气连通孔32(参照图1)。第2端板16b的中央部具有与氢气连通孔32连通的导出端口34。
[0017]如图3所示，电化学电池12具有膜电极组件(下面，称为MEA36)、阳极隔板38、阴极隔板40、第1流路部件42、第2流路部件44、第1中间部件46和第2中间部件48。MEA36具有电解
质膜50、阳极电极52和阴极电极54。阳极电极52配置于电解质膜50的一面50a。阴极电极54配置于电解质膜50的另一面50b。MEA36对供给至阳极电极52的氢气以电化学方式升压，使阴极电极54产生高压的氢气。
[0018]电解质膜50能够传导氢离子(质子)。电解质膜50例如为固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如为含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜50被阳极电极52和阴极电极54夹持。电解质膜50可以为氟类电解质或者HC(烃)类电解质。
[0019]阳极电极52具有阳极电极催化剂层56和阳极供电体58。阳极电极催化剂层56与电解质膜50的一面50a接合。阳极供电体58被层叠于阳极电极催化剂层56。阳极电极催化剂层56例如包含担载有铂等催化剂粒子的碳多孔体。阳极供电体58兼作用于向阳极电极催化剂层56供给氢气的气体扩散层。
[0020]阴极电极5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学式氢泵，具有电化学电池，该电化学电池具有膜电极组件和阳极隔板及阴极隔板，其中，所述膜电极组件包含能够传导氢离子的电解质膜以及对所述电解质膜进行夹持的阳极电极和阴极电极；所述阳极隔板和所述阴极隔板配设于所述膜电极组件的两侧，所述电化学式氢泵对供给至所述阳极电极的氢气以电化学方式进行升压，使所述阴极电极产生压力比所述氢气高的氢气，其特征在于，所述电化学电池具有第1流路部件、第2流路部件、第1多孔部件和第2多孔部件，其中，所述第1流路部件具有位于所述阳极电极与所述阳极隔板之间，用于将所述氢气导向所述阳极电极的氢气流路；所述第2流路部件具有位于所述阳极电极与所述第1流路部件之间，用于加湿所述氢气并且冷却所述电解质膜的液态水流通的水路；所述第1多孔部件位于所述第1流路部件与所述第2流路部件之间；所述第2多孔部件位于所述第2流路部件与所述阳极电极之间，所述第1多孔部件允许所述氢气从所述氢气流路向所述水路...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杉将司，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：