[实用新型]水电解装置

说明书

本实用新型提供一种水电解装置，所述水电解装置即便在因从电解质膜起阴极电极催化剂层侧与阳极电极催化剂层侧的差压增大，而导致施加至电解质膜中的负荷已增大的情况下，也可以有效地避免电解质膜的损伤。水电解装置(10)包括在电解质膜(40)的一侧的面上设置有阳极电极催化剂层(42a)、且在另一侧的面上设置有阴极电极催化剂层(44a)的电解质膜·电极结构体(30)。电解质膜(40)具有质子型的离子交换基，与由阳极电极催化剂层(42a)及阴极电极催化剂层(44a)覆盖的包覆部(40a)相比，从阳极电极催化剂层(42a)及阴极电极催化剂层(44a)中露出的露出部(40b)的离子交换容量小。

技术领域

本实用新型涉及一种将水电解来产生氧气与氢气，获得比氧气高压的氢气的水电解装置。

背景技术

作为将水电解来产生氢气及氧气的水电解装置，已知有使用包含固体高分子的电解质膜者。在电解质膜的一侧的面上设置阳极电极催化剂层，且在另一侧的面上设置阴极电极催化剂层，由此构成电解质膜·电极结构体。在电解质膜·电极结构体的阳极电极催化剂层侧层叠阳极供电体及阳极隔板，且在阴极电极催化剂层侧层叠阴极供电体及阴极隔板，由此构成水电解单元。

在包括将多个所述水电解单元层叠而成的层叠体的水电解装置中，通过水的电解，从电解质膜朝阳极电极催化剂层侧产生氧气，并且朝阴极电极催化剂层侧产生氢气。此时，电解质膜发挥朝阴极电极催化剂层中传导阳极电极催化剂层中产生的质子、或将阳极电极催化剂层侧与阴极电极催化剂层侧密封且电绝缘等作用。

当将以所述方式产生的氢气以经压缩的状态储存在高压罐内时，若利用机械式的压缩机等压缩氢气，则为了所述压缩而消耗多余的电力。因此，例如在专利文献1中提出有一种不使用机械式的压缩机等而获得比大气压升压的氢气的差压式高压水电解装置。

在此种水电解装置中，沿着层叠体的层叠方向而贯穿形成有用于将各水电解单元中产生的氢气朝此水电解装置的外部排出的氢气连通孔。在限制了氢气从所述氢气连通孔中的排出的状态下，进行水的电解反应，由此可从各水电解单元的电解质膜起使阴极电极催化剂层侧比阳极电极催化剂层侧升压，而获得高压的氢气。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2016-47946号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

近年来，储存在高压罐中的氢气的高压化等不断发展，因此对于通过水电解装置所获得的氢气，也要求谋求进一步的高压化。在此情况下，从电解质膜起阴极电极催化剂层侧与阳极电极催化剂层侧的差压增大，因此必须以可承受此差压的方式设计水电解装置中的各构成元件。

本实用新型是与此种技术相关联而形成者，其目的在于提供一种水电解装置，所述水电解装置即便在因从电解质膜起阴极电极催化剂层侧与阳极电极催化剂层侧的差压增大，而导致施加至电解质膜中的负荷已增大的情况下，也可以有效地避免电解质膜的损伤。

[解决问题的技术手段]

为了达成所述目的，本实用新型是一种包括水电解单元的水电解装置，所述水电解单元具有：电解质膜·电极结构体，在电解质膜的一侧的面上设置有阳极电极催化剂层、且在另一侧的面上设置有阴极电极催化剂层；阳极隔板，经由阳极供电体而层叠在所述阳极电极催化剂层上；以及阴极隔板，经由阴极供电体而层叠在所述阴极电极催化剂层上；且通过水的电解，以与从所述电解质膜朝所述阳极电极催化剂层侧产生的氧气相比变成高压的方式，从所述电解质膜朝所述阴极电极催化剂层侧产生氢气，所述电解质膜具有质子型的离子交换基，与由所述阳极电极催化剂层及所述阴极电极催化剂层覆盖的包覆部相比，从所述阳极电极催化剂层及所述阴极电极催化剂层中露出的露出部的离子交换容量小。

另外，此处的离子交换容量是为了可交换1摩尔的质子而需要的干燥状态的电解质膜的重量的倒数。