压缩装置制造方法及图纸

压缩装置具备：电解质膜；阳极催化剂层，与电解质膜的一方的主面相接；阴极催化剂层，与电解质膜的另一方的主面相接；阳极扩散层，设置在阳极催化剂层上，包括碳多孔体片；阴极气体扩散层，设置在阴极催化剂层上；阳极支承体，设置在阳极气体扩散层上，包括具有多个通气孔的金属片；阳极分隔件，设置在阳极支承体上，在该阳极支承体侧的主面具备供阳极流体流动的流体流路；及电压施加器，向阳极催化剂层与阴极催化剂层之间施加电压。压缩装置通过电压施加器施加上述电压，使从供给到阳极催化剂层的阳极流体取出的质子经由电解质膜而向阴极催化剂层移动，生成被压缩了的氢。金属片的弯曲强度比碳多孔体片的弯曲强度高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压缩装置
本公开涉及压缩装置。
技术介绍
近年来，由于地球温暖化等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢作为代替化石燃料的清洁替代能源而备受关注。氢即使燃烧也基本上仅释放出水，而不排放成为地球温暖化的原因的二氧化碳，并且也几乎不排放氮氧化物等，所以期待将其作为清洁能源。另外，作为将氢作为燃料高效率地加以利用的装置，例如有燃料电池，其面向汽车用电源、面向家庭用自家发电的开发及普及正在推进。在即将到来的氢社会中，除了制造氢以外，还要求开发能够以高密度存储氢且以小容量和低成本运输或利用氢的技术。尤其是，为了促进成为分散型能源的燃料电池的普及，需要配备供氢基础设施。另外，为了稳定地供给氢，进行了制造、提纯、高密度地存储高纯度氢的各种研究。例如，在专利文献1中公开了：在进行氢升压的电化学式氢泵中，阳极气体扩散层由碳纤维这一具有弹性及导电性的材料形成。另外，在专利文献2中公开了：在进行氢升压的电化学式氢泵中，阳极气体扩散层由金属多孔体构成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2008-518387号公报专利文献2：日本特开2019-157190号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本公开的课题在于，作为一例，提供一种与以往相比能够减轻阳极扩散层的碳多孔体片的损伤的压缩装置。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，本公开的一方案(aspect)的压缩装置具备：电解质膜；阳极催化剂层，其与电解质膜的一方的主面相接；阴极催化剂层，其与电解质膜的另一方的主面相接；阳极扩散层，其设置在阳极催化剂层上，包括碳多孔体片；阴极气体扩散层，其设置在阴极催化剂层上；阳极支承体，其设置在阳极扩散层上，包括具有多个通气孔的金属片；阳极分隔件，其设置在阳极支承体上，在阳极支承体侧的主面具备供阳极流体流动的流体流路；以及电压施加器，其向所述阳极催化剂层与所述阴极催化剂层之间施加电压，通过所述电压施加器施加所述电压，使从供给到所述阳极催化剂层的阳极流体取出的质子经由所述电解质膜而向所述阴极催化剂层移动，生成被压缩的氢，金属片的弯曲强度比碳多孔体片的弯曲强度高。专利技术效果本公开的一方案的压缩装置具有与以往相比能够减轻阳极扩散层的碳多孔体片的损伤的效果。附图说明图1A是示出第1实施方式的电化学式氢泵的一例的图。图1B是图1A的电化学式氢泵的B部的放大图。图2A是示出第1实施方式的电化学式氢泵的一例的图。图2B是图2A的电化学式氢泵的B部的放大图。图3是示出第1实施方式的第2实施例的电化学式氢泵中的阳极支承体及阳极分隔件的一例的图。图4是示出构造解析模拟的解析模型的一例的图。图5A是用于说明关于实施例的解析模型向阳极气体扩散层施加外力(压缩力)时的作用于通气孔处的阳极气体扩散层的最大拉伸应力的图。图5B是用于说明关于比较例的解析模型向阳极气体扩散层施加外力(压缩力)时的作用于阳极气体流路处的阳极气体扩散层的最大拉伸应力的图。图6是示出第1实施方式的第4实施例的电化学式氢泵的一例的图。图7是示出第3实施方式的电化学式氢泵中的阳极支承体及阳极分隔件的一例的图。具体实施方式在专利文献2所公开的电化学式氢泵中，对阳极气体扩散层使用了金属多孔体，但为了在高的酸性环境下确保耐蚀性，阳极气体扩散层容易成为高成本。在专利文献1所公开的电化学式氢泵中，由于阳极扩散层是由碳纤维形成的碳多孔体，所以阳极扩散层与使用金属多孔体的情况相比，能够以低成本确保耐蚀性。然而，本专利技术人进行了研究，结果发现了：在专利文献1所公开的电化学式氢泵中存在以下的问题。具体而言，发现了：包括碳多孔体的阳极扩散层有可能因在电化学式氢泵的氢升压运转时产生的阴极电极与阳极电极之间的差压(高压)而损伤。例如，阳极扩散层有可能因上述的差压而在设置于阳极分隔件的气体流路处断裂。因此，本专利技术人想到了以下的本公开的一方案。即，本公开的第1方案的压缩装置具备：电解质膜；阳极催化剂层，其与电解质膜的一方的主面相接；阴极催化剂层，其与电解质膜的另一方的主面相接；阳极扩散层，其设置在阳极催化剂层上，包括碳多孔体片；阴极气体扩散层，其设置在阴极催化剂层上；阳极支承体，其设置在阳极扩散层上，包括具有多个通气孔的金属片；阳极分隔件，其设置在阳极支承体上，在阳极支承体侧的主面具备供阳极流体流动的流体流路；以及电压施加器，其向阳极催化剂层与阴极催化剂层之间施加电压，通过电压施加器施加上述的电压，使从供给到阳极催化剂层的阳极流体取出的质子经由电解质膜而向阴极催化剂层移动，生成被压缩的氢，金属片的弯曲强度比碳多孔体片的弯曲强度高。根据上述结构，本方案的压缩装置与以往相比能够减轻阳极扩散层的碳多孔体片的损伤。例如，在假设在阳极扩散层与阳极分隔件之间不设置阳极支承体的情况下，阳极扩散层有可能因在压缩装置的氢升压运转时产生的阴极电极与阳极电极之间的差压而在设置于阳极分隔件的流体流路处断裂。相对于此，本方案的压缩装置，在阳极扩散层与阳极分隔件之间设置阳极支承体的情况下，通过使阳极支承体的金属片的弯曲强度比碳多孔体片的弯曲强度高，能够降低阳极扩散层的碳多孔体片因上述的差压而损伤的可能性。另外，在碳多孔体片中，在以往的金属多孔体中确认到的锐利的部分比较少。由此，本方案的压缩装置，即使这样的碳多孔体片被电解质膜按压，也能够与以往的金属多孔体相比降低对电解质膜造成损伤的可能性。而且，包括金属片的阳极支承体设置在阳极扩散层的一对主面中的与阳极催化剂层侧的主面相反一侧的主面上。阳极催化剂层侧的主面是与阳极催化剂层的界面，因此处于高的酸性环境下，但相反侧的主面从阳极催化剂层离开，因此不处于高的酸性环境下。因此，包括金属片的阳极支承体不被要求高的耐蚀性，因此能够设为低成本。本公开的第2方案的压缩装置，根据第1方案的压缩装置，可以是，阳极支承体的厚度方向的透气度比碳多孔体片的厚度方向的透气度大。阳极支承体的厚度方向的透气度越大，则越容易确保从阳极扩散层向阳极催化剂层的阳极流体的扩散性。也就是说，本方案的压缩装置在阳极扩散层与阳极分隔件之间设置了阳极支承体的情况下，与阳极支承体的厚度方向的透气度为碳多孔体片的厚度方向的透气度以下的情况相比，能够恰当地抑制压缩装置的效率降低。本公开的第3方案的压缩装置，根据第1方案或第2方案的压缩装置，可以是，多个通气孔的一部分从流体流路的边缘上跨越。在假设阳极支承体的金属片的通气孔不从设置于阳极分隔件的流体流路的边缘上跨越而存在于构成流体流路的肋部上的情况下，不从该通气孔向阳极扩散层供给阳极流体。相反地，在金属片的通气孔从上述的流体流路的边缘上跨越时，从该通气孔向阳极扩散层供给阳极流体。由此，本方案的压缩装置，通过多个通气孔的一部分从流体流路的边缘上跨越，与该通气孔的一部分不从流体流路的边缘上跨越而存在于构成流体流路的肋部上的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩装置，具备：/n电解质膜；/n阳极催化剂层，其与所述电解质膜的一方的主面相接；/n阴极催化剂层，其与所述电解质膜的另一方的主面相接；/n阳极扩散层，其设置在所述阳极催化剂层上，包括碳多孔体片；/n阴极气体扩散层，其设置在所述阴极催化剂层上；/n阳极支承体，其设置在所述阳极扩散层上，包括具有多个通气孔的金属片；/n阳极分隔件，其设置在所述阳极支承体上，在该阳极支承体侧的主面具备供阳极流体流动的流体流路；以及/n电压施加器，其向所述阳极催化剂层与所述阴极催化剂层之间施加电压，/n通过所述电压施加器施加所述电压，使从供给到所述阳极催化剂层的阳极流体取出的质子经由所述电解质膜而向所述阴极催化剂层移动，生成被压缩了的氢，/n所述金属片的弯曲强度比所述碳多孔体片的弯曲强度高。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20191126 JP 2019-212864;20201001 JP 2020-1666871.一种压缩装置，具备：
电解质膜；
阳极催化剂层，其与所述电解质膜的一方的主面相接；
阴极催化剂层，其与所述电解质膜的另一方的主面相接；
阳极扩散层，其设置在所述阳极催化剂层上，包括碳多孔体片；
阴极气体扩散层，其设置在所述阴极催化剂层上；
阳极支承体，其设置在所述阳极扩散层上，包括具有多个通气孔的金属片；
阳极分隔件，其设置在所述阳极支承体上，在该阳极支承体侧的主面具备供阳极流体流动的流体流路；以及
电压施加器，其向所述阳极催化剂层与所述阴极催化剂层之间施加电压，
通过所述电压施加器施加所述电压，使从供给到所述阳极催化剂层的阳极流体取出的质子经由所述电解质膜而向所述阴极催化剂层移动，生成被压缩了的氢，
所述金属片的弯曲强度比所述碳多孔体片的弯曲强度高。


2.根据权利要求1所述的压缩装置，
所述阳极支承体的厚度方向的...

【专利技术属性】
技术研发人员：中植贵之，嘉久和孝，喜多洋三，
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