水电解装置制造方法及图纸

本公开涉及水电解装置。压差式高压水电解装置(10)具有用于向阳极供给水的流路形成构件(46)。在流路形成构件(46)形成有：水接收部(50a)，其用于接收从外部供给的水；分配路(50b)，其对流入水接收部(50a)内的水进行分配；集聚路(50e)，其供剩余供给部分的水流入；以及水排出部(50f)，其接收该集聚路(50e)内的水并排出到外部。分配路(50b)和集聚路(50e)的位置相对于密封构件(72)与从外方围绕该密封构件(72)的耐压构件(74)的相向位置偏移。

Water electrolysis unit

【技术实现步骤摘要】
水电解装置
本专利技术涉及一种对水进行电解来产生氧气和氢气的水电解装置。
技术介绍
水电解装置已知为对水进行电解来产生氢气(和氧气)的装置，所得到的氢气例如被供给到燃料电池而作为燃料气体使用。更具体地说，水电解装置具有电解质膜-电极结构体，该电解质膜-电极结构体在由固体高分子形成的电解质膜的一面形成有阳极电极催化剂层，在另一面形成有阴极电极催化剂层。电解质膜-电极结构体被分别配设于阳极电极催化剂层和阴极电极催化剂层的外方的供电体夹持。当经由供电体向电解质膜-电极结构体供给电力时，在阳极电极催化剂层对水进行电解，由此生成氢离子(质子)和氧气。其中的质子透过电解质膜移动到阴极电极催化剂层，与电子结合变为氢气。另一方面，在阳极电极催化剂层生成的氧气与剩余的水一起从水电解装置被排出。在此，存在获得的在阴极电极催化剂层产生的氢气为与在阳极电极催化剂层生成的氧气相比高压的氢气的情况。这种水电解装置已知为压差式高压水电解装置。在压差式高压水电解装置中，由于阴极侧的内压变大，因此在阴极侧设置用于防止氢气泄漏的密封构件(例如O型圈)以及从密封构件的外方围绕密封构件的耐压构件。如日本特开2016-89229号公报所记载的那样，在水电解装置中还包括形成有用于将从外部供给的水输送到阳极电极催化剂层的流通路的流通路形成构件(在日本特开2016-89229号公报中被称为“水板构件”)。流通路具有用于接收水的水接收部、用于将水向阳极电极催化剂层供给的供给路、以及用于将剩余供给部分中未分解的水排出的水排出部，在水接收部与供给路、供给路与水排出部之间插入圆弧形状的分配路、集聚路。专利技术内容本专利技术的主要目的在于提供一种即使在因产生高压的氢气而使密封构件对耐压构件、电解质膜的挤压力(日文：押圧力)变大的情况下也能够避免电解质膜等发生较大的挠曲的水电解装置。根据本专利技术的一个实施方式，提供一种水电解装置，具有：阳极侧隔板；阴极侧隔板；电解质膜-电极结构体，其是通过在电解质膜设置阳极电极催化剂层和阴极电极催化剂层而构成的，位于所述阳极侧隔板与所述阴极侧隔板之间；阳极供电体，其对所述阳极电极催化剂层施加电力；阴极供电体，其对所述阴极电极催化剂层施加电力；密封构件，其被所述阴极侧隔板与所述电解质膜-电极结构体夹持，围绕所述阴极电极催化剂层；以及耐压构件，其从外方围绕所述密封构件，其中，该水电解装置还具有流路形成构件，该流路形成构件形成有：水接收部，其用于接收水；多个供给路，所述多个供给路各自分别地向阳极电极催化剂层供给所述水；分配路，其与所述水接收部和所述多个供给路相连，将所述水分配至多个供给路；水排出部，其用于排出未分解的水；以及集聚路，其与所述多个供给路和所述水排出部相连，使所述未分解的水集聚，在观察所述水电解装置的相对于由所述阳极侧隔板与所述阴极侧隔板夹持所述电解质膜-电极结构体的夹持方向正交的剖面时，所述分配路和所述集聚路位于从所述密封构件的偏移的位置。即，在该结构中，分配路和集聚路位于不与密封构件重叠的位置。换言之，流路形成构件的一端面相对于密封构件重叠。因而，在密封构件被以高压产生的氢气从内周侧施压并因此被挤压于耐压构件和电解质膜时，该电解质膜被流路形成构件支承。因而，即使氢气为高压，电解质膜、流路形成构件也不容易发生较大的弹性变形(挠曲)。因此，能够避免耐压构件与电解质膜之间的接触表面压力(日文：接触面圧)降低。因而，能够抑制受到氢气的施压而被挤压于耐压构件的密封构件进入耐压构件与电解质膜之间的间隙、换言之钻入(突出到)耐压构件与电解质膜之间。由此，能够防止如破坏气密性那样的密封构件损伤。分配路和集聚路例如只要设为比密封构件与耐压构件相向的位置靠外方即可。在该情况下，能够有效地抑制挠曲。优选的是，分配路和集聚路位于比电解质膜-电极结构体的外周端部靠外方的位置。这是因为通过该结构能够进一步抑制电解质膜-电极结构体发生挠曲。优选的是，分配路和集聚路呈圆弧形状。通过设为这样的形状，能够大致均等地且以足够的量对阳极(阳极供电体和阳极电极催化剂层)整体供给水。根据本专利技术，将形成于流路形成构件并作为使要电解的水流通的流通路的一部分的分配路和集聚路设为不与对阴极(阴极供电体和阴极电极催化剂层)进行密封的密封构件重叠的偏移位置。因此，由于流路形成构件对电解质膜进行支承，因此在密封构件从内周侧被施压而被挤压于耐压构件和电解质膜时，电解质膜、流路形成构件不容易发生较大的弹性变形(挠曲)。其结果，能够避免耐压构件与电解质膜之间的接触表面压力降低。因而，能够抑制受到氢气的施压的密封构件进入(突出到)耐压构件与电解质膜之间的间隙。由此，能够防止密封构件损伤。根据参照附图所作的对以下的实施方式进行的说明，容易理解所述目的、特征以及优点。附图说明图1是本专利技术的实施方式所涉及的压差式高压水电解装置(水电解装置)的概要整体立体图。图2是构成图1的压差式高压水电解装置的高压水电解单体的分解立体图。图3是图2中的III-III线箭头方向的剖视图。图4是构成高压水电解单体的水流路构件(流路形成构件)的概要仰视图。图5是示出图3中大O型圈从内周壁侧被施压而压缩后的状态的主要部分放大剖视图。图6是示出在将分配路和集聚路配置为与作为密封构件的大O型圈同耐压构件的相向位置重叠的高压水电解单体中，大O型圈(密封构件)从内周壁侧被施压而压缩后的状态的主要部分放大剖视图。具体实施方式下面，关于本专利技术所涉及的水电解装置，列举优选的实施方式并参照附图详细地进行说明。图1是本实施方式所涉及的压差式高压水电解装置10(水电解装置)的概要整体立体图。该压差式高压水电解装置10具备将多个高压水电解单体12层叠而成的层叠体14。此外，在图1中，将高压水电解单体12沿着铅垂方向(箭头符号A方向)进行层叠，但是也可以沿着水平方向(箭头符号B方向)进行层叠。像这样，在本实施方式中，将各结构组成部分相互叠加的方向定义为层叠方向。在层叠体14的层叠方向的一端(上端)，从下方朝向上方依序配设均呈大致圆盘形状的端子板16a、绝缘板18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向的另一端(下端)也同样地，从上方朝向下方依序配设均呈大致圆盘形状的端子板16b、绝缘板18b以及端板20b。关于压差式高压水电解装置10，借助在箭头A方向延伸的四根联杆22来将端板20a、20b之间拉紧保持为一体，在层叠方向紧固连接。此外，压差式高压水电解装置10也可以采用以下结构：利用包括端板20a、20b作为端板的箱状壳体(未图示)来保持为一体。另外，压差式高压水电解装置10作为整体具有大致圆柱体形状，但是能够设定为立方体形状等各种形状。在端子板16a、16b的侧部，向外方突出设置端子部24a、24b。端子部24a、24b经由导线26a、26b来与电解电源28电连接。如图2和图3所示，高压水电解单体12具备大致圆盘形的电解质膜-电极结构体30以及夹持该电解质膜-电极结构体30的阳极侧隔板32和阴极侧隔板34。由阳极侧隔板32和阴极侧隔板34夹持电解质膜-电极结构体30的夹持方向为A方向(层叠方向)。在阳极侧隔板32与阴极侧隔板34之间配置呈大致圆环形的树脂框构件36。在树脂框构件36的中空内部收容电解质膜-电极结构体30等。在树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电解装置(10)，具有：阳极侧隔板(32)；阴极侧隔板(34)；电解质膜‑电极结构体(30)，其是在电解质膜(40)设置阳极电极催化剂层(42a)和阴极电极催化剂层(44a)而构成的，位于所述阳极侧隔板(32)与所述阴极侧隔板(34)之间；阳极供电体(42)，其对所述阳极电极催化剂层(42a)施加电力；阴极供电体(44)，其对所述阴极电极催化剂层(44a)施加电力；密封构件(72)，其被所述阴极侧隔板(34)与所述电解质膜‑电极结构体(30)夹持，围绕所述阴极电极催化剂层(44a)；以及耐压构件(74)，其从外方围绕所述密封构件(72)，其中，该水电解装置(10)的特征在于，还具有流路形成构件，该流路形成构件形成有：水接收部(50a)，其用于接收水；多个供给路(50c、50d)，所述多个供给路各自分别地向阳极电极催化剂层(42a)供给所述水；分配路(50b)，其与所述水接收部(50a)和所述多个供给路(50c、50d)相连，将所述水分配至所述多个供给路(50c、50d)；水排出部(50f)，其用于排出未分解的水；以及集聚路(50e)，其与所述多个供给路(50c、50d)和所述水排出部(50f)相连，使所述未分解的水集聚，在观察所述水电解装置(10)的相对于由所述阳极侧隔板(32)与所述阴极侧隔板(34)夹持所述电解质膜‑电极结构体(30)的夹持方向正交的剖面时，所述分配路(50b)和所述集聚路(50e)位于从所述密封构件(72)偏移的位置。...

【技术特征摘要】
2018.01.16 JP 2018-0047131.一种水电解装置(10)，具有：阳极侧隔板(32)；阴极侧隔板(34)；电解质膜-电极结构体(30)，其是在电解质膜(40)设置阳极电极催化剂层(42a)和阴极电极催化剂层(44a)而构成的，位于所述阳极侧隔板(32)与所述阴极侧隔板(34)之间；阳极供电体(42)，其对所述阳极电极催化剂层(42a)施加电力；阴极供电体(44)，其对所述阴极电极催化剂层(44a)施加电力；密封构件(72)，其被所述阴极侧隔板(34)与所述电解质膜-电极结构体(30)夹持，围绕所述阴极电极催化剂层(44a)；以及耐压构件(74)，其从外方围绕所述密封构件(72)，其中，该水电解装置(10)的特征在于，还具有流路形成构件，该流路形成构件形成有：水接收部(50a)，其用于接收水；多个供给路(50c、50d)，所述多个供给路各自分别地向阳极电极催化剂层(42a)供给所述水；分配路(50b)，其与所述水接收部(50a...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本和裕，小林干哉，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP