[发明专利]氢气制造装置

说明书

本公开的氢气制造装置具有：气体供给部，该气体供给部供给包含氢气的第1含氢气体；第1电化学装置，该第1电化学装置具有使第1含氢气体流入的第1阳极侧入口和使氢气的浓度比第1含氢气体的氢气的浓度高的第2含氢气体流出的第1阴极侧出口；以及第2电化学装置，该第2电化学装置具有使第2含氢气体流入的第2阳极侧入口和使氢气的浓度比第2含氢气体的氢气的浓度高的第3含氢气体流出的第2阴极侧出口。该氢气制造装置构成为，第2阴极侧出口的第3含氢气体的压力值相对于第2阳极侧入口的第2含氢气体的压力值之比高于第1阴极侧出口的第2含氢气体的压力值相对于第1阳极侧入口的第1含氢气体的压力值之比。

技术领域

本公开涉及一种利用电化学的反应由含氢气体制造高纯度且高压的氢气的氢气制造装置。

背景技术

专利文献1公开了一种从含氢气体使氢气纯化、压缩而提供的电化学装置。该电化学装置具有配置于阳极与阴极之间的电解质膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2016－530188号公报

发明内容

本公开提供一种在电解质膜－电极接合体中能够兼顾较高的机械劣化耐性和较高的化学劣化耐性的高耐久的氢气制造装置。

本公开的氢气制造装置具有：气体供给部，其供给包含氢气的第1含氢气体；第1电化学装置，其具有第1电解质膜－电极接合体、第1阳极隔离件以及第1阴极隔离件；以及第2电化学装置，其具有第2电解质膜－电极接合体、第2阳极隔离件以及第2阴极隔离件。

第1电解质膜－电极接合体具有第1电解质膜、配置于第1电解质膜的一个主面并且发生使第1含氢气体所含有的氢气离解为氢离子和电子的氧化反应的第1阳极以及配置于第1电解质膜的另一个主面并且发生使电子和透过第1电解质膜的氢离子结合而生成氢气的还原反应的第1阴极。

第1阳极隔离件具有在与第1阳极抵接的面形成为供第1含氢气体流动的第1阳极流路和在第1阳极流路的上游使第1含氢气体流入的第1阳极侧入口。

第1阴极隔离件具有在与第1阴极抵接的面形成的第1阴极流路和使氢气的浓度比第1含氢气体的氢气的浓度高的第2含氢气体从第1阴极流路流出的第1阴极侧出口。

第2电解质膜－电极接合体具有第2电解质膜、配置于第2电解质膜的一个主面并且发生使第2含氢气体所含有的氢气离解为氢离子和电子的氧化反应的第2阳极以及配置于第2电解质膜的另一个主面并且发生使电子和透过第2电解质膜的氢离子结合而生成氢气的还原反应的第2阴极。

第2阳极隔离件具有在与第2阳极抵接的面形成为供第2含氢气体流动的第2阳极流路和在第2阳极流路的上游使第2含氢气体流入的第2阳极侧入口。

第2阴极隔离件具有在与第2阴极抵接的面形成的第2阴极流路和使氢气的浓度比第2含氢气体的氢气的浓度高的第3含氢气体从第2阴极流路流出的第2阴极侧出口。

氢气制造装置构成为，第2阴极侧出口的第3含氢气体的压力值相对于第2阳极侧入口的第2含氢气体的压力值之比高于第1阴极侧出口的第2含氢气体的压力值相对于第1阳极侧入口的第1含氢气体的压力值之比。

本公开的氢气制造装置构成为，利用第1电化学装置精制即纯化、升压即压缩的含氢气体利用第2电化学装置进一步精制即纯化、升压即压缩，

与下游的第2电化学装置相比，上游的第1电化学装置的阳极与阴极的压力差较小。因此，抑制电解质膜－电极接合体的机械劣化。因此，上游的第1电化学装置的设计能够专门抑制电解质膜－电极接合体的化学劣化，即能够优先相对于化学劣化的性能。