[发明专利]水电解装置

说明书

本发明涉及水电解装置(10)，其具有密封阴极侧的密封构件(72)和从外方围绕该密封构件(72)的耐压构件(74)。在耐压构件(74)的、面对电解质膜‑电极结构体(30)的第一端面和面对阴极侧隔板(34)的第二端面设置凹凸(90、92)。从而，耐压构件(74)的两端面经由凹凸(90、92)中的凸(92)的前端面分别与绝缘体(94)、阴极侧隔板(34)抵接。

技术领域

本发明涉及一种对水进行电解来产生氧气和氢气的水电解装置。

背景技术

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，可能存在与在阳极电极催化剂层生成的氧气相比在阴极电极催化剂层产生的氢气为高压的情况。在该水电解装置中，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)以及从外方围绕密封构件的耐压构件。

另外，如日本专利第6091012号公报所示的那样，还存在设置用于避免电解质膜发生损伤的绝缘性增强构件的情况。该情况下，绝缘性增强构件由薄膜形成，并且与耐压构件接合。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的主要目的在于提供能够更有效地避免电解质膜、密封构件发生破损的水电解装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个实施方式，提供水电解装置，该水电解装置具有：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来构成的，位于阳极侧隔板与阴极侧隔板之间；密封构件，其被阴极侧隔板与电解质膜-电极结构体夹持，并且围绕阴极电极催化剂层；耐压构件，其从外方围绕密封构件，其中，在耐压构件的、面对电解质膜-电极结构体的第一端面和面对阴极侧隔板的第二端面形成凹凸，所述水电解装置还具有被插入在耐压构件与电解质膜-电极结构体之间的绝缘体。

即，在本发明中，以使耐压构件的第一端面和第二端面成为规定的表面粗糙度的方式进行粗糙化。因此，第一端面相对于绝缘体不是面接触，而是仅经由凸部的前端以多个点接触的方式抵接。第二端面也同样地，相对于阴极侧隔板以多个点接触的方式抵接。从而，在绝缘体与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间形成若干的间隙(clearance)。

当在密封构件的内周侧的阴极处产生高压的氢气时，密封构件的外周侧(耐压构件)为正常压力，因此透过了密封构件的内部的氢气、透过了电解质膜的氢气可能会进入绝缘体与耐压构件的第一端面之间、第二端面与阴极侧隔板之间。但是，在本发明中，如上述那样在该部位形成有间隙。因此，在停止生成氢气后对阴极进行脱压时，进入到间隙的氢气能够被迅速地排出。

其结果，能够防止高压的氢气滞留在绝缘体与第一端面之间、第二端面与阴极侧隔板之间，因此能够避免在密封构件的内周侧与外周侧产生压差。从而，能够避免如下情况：因该压差引起密封构件挤入(日文：噛み込む)绝缘体与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间，或密封构件被向电解质膜-电极结构体侧推压而在密封构件与电解质膜-电极结构体之间形成间隙。由此，能够有效地避免电解质膜、密封构件发生损伤。