水电解装置制造方法及图纸

本公开涉及水电解装置。水电解装置(10)具备：密封构件(72)，其将阴极侧密封；以及耐压构件(74)，其从外方围绕该密封构件(72)。耐压构件(74)具有突出部(82)，该突出部(82)以指向密封构件(72)的方式突出到与密封构件(72)相向的内周壁侧，包括膜抵接面(86)和密封件抵接面(88)，该膜抵接面(86)与电解质膜(40)抵接，被在阴极电极催化剂层(44a)产生的氢气施压的密封构件(72)与该密封件抵接面(88)抵接。

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
水电解装置作为对水进行电解来产生氢气(以及氧气)的装置而众所周知，所得到的氢气例如被供给到燃料电池来用作燃料气体。进一步具体来讲，水电解装置具有在由固体高分子形成的电解质膜的一面形成阳极电极催化剂层、在另一面形成阴极电极催化剂层而成的电解质膜-电极结构体。电解质膜-电极结构体被在阳极电极催化剂层以及阴极电极催化剂层的外方分别配设的供电体夹在中间。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，水被电解，由此生成氢离子(质子)和氧气。其中的质子透过电解质膜后移动到阴极电极催化剂层，与电子结合后变化为氢气。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排出。这里，存在获得的在阴极电极催化剂层产生的氢气的压力比在阳极电极催化剂层生成的氧气高的情况。作为这种水电解装置，如日本特开2016-89229号公报所记载的那样，已知压差式高压水电解装置。在压差式高压水电解装置中，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)以及从其外方围绕密封构件的耐压构件。
技术实现思路
氢气的压力作用于密封构件。近来，要求以较大的高压得到氢气，但是存在以下担忧：当过度的高压作用于密封构件时，该密封构件损伤。在该情况下，难以得到充分的密封能力。本专利技术的主要目的在于提供一种能够消除密封构件发生损伤的担忧的水电解装置。本专利技术的另一目的在于提供一种能够得到充分的密封能力的水电解装置。根据本专利技术的一个实施方式，提供一种水电解装置，该水电解装置具备：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；密封构件，其插入在所述阴极侧隔板与所述电解质膜-电极结构体之间，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，所述耐压构件具有突出部，该突出部以指向所述密封构件的方式突出到与所述密封构件相向的部位，该突出部包括膜抵接面和密封件抵接面，所述膜抵接面与所述电解质膜抵接，被在所述阴极电极催化剂层产生的氢气施压的所述密封构件与所述密封件抵接面抵接。在该情况下，承受所生成的氢气施压的密封构件强力地挤压外周侧的耐压构件的密封件抵接面。这时，密封构件被推压向耐压构件的密封件抵接面，另一方面，随着耐压构件的密封件抵接面被挤压，耐压构件的膜抵接面被推压向电解质膜。这是由于对密封件抵接面的挤压力被分散到膜抵接面。通过该推压，电解质膜与耐压构件彼此紧密接合。因此，密封构件填入电解质膜侧而溢出的情况显著减少。当停止生成氢气时，原本承受施压而被压缩的密封构件伸长来要恢复至原来的形状。如上所述那样密封构件不会填入电解质膜侧，因此能够有效地防止在密封构件的形状恢复时该密封构件破损。即，密封构件发生损伤的担忧被消除，并且能够得到充分的密封能力。而且，电解质膜被膜抵接面推压，因此该电解质不容易发生位置偏移。作为其结果，能够抑制随着氢气的生成和停止生成的压力变动而电解质膜产生褶皱。由于这样的理由，也能够抑制电解质膜发生损伤。也可以在耐压构件设置与所述突出部不同的另一突出部(第二突出部)。该另一突出部只要设为如下即可：该另一突出部具有与阴极侧隔板抵接的隔板抵接面，并且与所述突出部共有密封件抵接面。在该情况下，在突出部与另一突出部之间形成将密封件抵接面设为内表面的凹部。即，凹部为供密封构件的一部分进入来进行收容的收容部。在该情况下，密封构件的挤压力还被分散到隔板抵接面侧。从而，避免力集中于电解质膜与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间，因此进一步使密封构件难以进入电解质膜与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间。因此，能够进一步有效地避免密封构件发生损伤。优选的是，凹部的内表面弯曲形成为圆弧状。在该情况下，承受来自氢气的施压的密封构件以其外周壁沿着凹部的内表面的方式压缩变形。因此，密封构件的挤压力容易遍及耐压构件的整个厚度方向地分散。优选的是，密封构件是剖面呈圆形的密封构件，并且凹部的最深部的曲率半径比密封构件的剖面的曲率半径大。由此，特别是突出部的、膜抵接面与密封件抵接面的交叉角度变小。作为其结果，密封构件被突出部引导而容易进入凹部。因此，进一步使密封构件难以进入电解质膜与耐压构件之间。还有，优选的是，将凹部的开口宽度设定得比密封构件的剖面的直径大。这是由于，在该情况下，进一步使承受氢气施压的密封构件容易进入凹部内。优选的是，在设置另一突出部的情况下，使隔板抵接面与密封件抵接面的交叉角度处于超过0°且小于45°的范围内。在该情况下，密封构件也不容易进入耐压构件与阴极侧隔板之间。同样地，当使突出部的、膜抵接面与密封件抵接面的交叉角度也超过0°且小于45°时，进一步使密封构件难以进入电解质膜与耐压构件之间。根据本专利技术，设置从外方将密封阴极的密封构件围绕的耐压构件的突出部，该突出部以指向密封构件的方式突出到与密封构件相向的部位(内周壁)，该突出部包括膜抵接面和密封件抵接面，该膜抵接面与电解质膜抵接，被在阴极电极催化剂层产生的氢气挤压的密封构件与该密封件抵接面抵接。从而，当密封构件随着承受所生成的氢气施压而挤压密封件抵接面时，其挤压力分散到膜抵接面。从而，膜抵接面被推压向电解质膜。因此，防止密封构件进入电解质膜与耐压构件之间、换言之防止密封构件卡住，因此在停止生成氢气而阴极侧脱压时，原本被压缩的密封构件伸长(恢复为原来的形状)是容易的。由此，密封构件发生损伤的担忧被消除，并且能够得到充分的密封能力。根据参照附图来进行的以下实施方式的说明，可以容易地理解上述的目的、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是高压水电解单体的主要部分放大剖视图。图5是表示与图4相比大O型圈(密封构件)从内周壁侧被施压而压缩的状态的主要部分放大剖视图。图6是表示使用没有形成突出部和凹部的耐压构件时的、大O型圈从内周壁侧被施压而压缩的状态的主要部分放大剖视图。图7是使用设置有与第一突出部(突出部)相比突出量小的第二突出部(另一突出部)的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。图8是使用设置有密封件抵接面与隔板抵接面的交叉角度设定为直角的第二突出部的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。图9是使用突出部的上端位于耐压构件在厚度方向的大致中央的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。图10是使用突出部的上端与耐压构件的上端一致的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。具体实施方式下面，对于本专利技术所涉及的水电解装置，列举优选的实施方式，参照附图来详细说明。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具备层叠多个高压水电解单体12而成的层叠体14。此外，在图1中，沿着铅垂方向(箭头符号A方向)层叠高压水电解单体12，但是也可以沿着水平方向(箭头符号B方向)层叠高压水电解单体12。在层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电解装置(10)，具备：阳极侧隔板(32)；阴极侧隔板(34)；电解质膜‑电极结构体(30)，其是通过在电解质膜(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；密封构件(72)，其插入在所述阴极侧隔板(34)与所述电解质膜‑电极结构体(30)之间，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)，所述水电解装置(10)的特征在于，所述耐压构件(74)具有突出部(82)，该突出部(82)以指向所述密封构件(72)的方式突出到与所述密封构件(72)相向的部位，该突出部(82)包括膜抵接面(86)和密封件抵接面(88)，所述膜抵接面(86)与所述电解质膜(40)抵接，被在所述阴极电极催化剂层(44a)产生的氢气施压的所述密封构件(72)与所述密封件抵接面(88)抵接。

【技术特征摘要】
2018.01.17 JP 2018-0052601.一种水电解装置(10)，具备：阳极侧隔板(32)；阴极侧隔板(34)；电解质膜-电极结构体(30)，其是通过在电解质膜(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；密封构件(72)，其插入在所述阴极侧隔板(34)与所述电解质膜-电极结构体(30)之间，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)，所述水电解装置(10)的特征在于，所述耐压构件(74)具有突出部(82)，该突出部(82)以指向所述密封构件(72)的方式突出到与所述密封构件(72)相向的部位，该突出部(82)包括膜抵接面(86)和密封件抵接面(88)，所述膜抵接面(86)与所述电解质膜(40)抵接，被在所述阴极电极催化剂层(44a)产生的氢气施压的所述密封构件(72)与所述密封件抵接面(88)抵接。2.根据权利要求1所述的水电解装置(10)，其特征在于，所述耐压构件(74)还具有另一突...

【专利技术属性】
技术研发人员：满田直树，
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