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公開番号2023165110
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-15
出願番号2022075752
出願日2022-05-02
発明の名称水電解スタック
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C25B 9/77 20210101AFI20231108BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】気液分離できる水電解スタックを提供する。
【解決手段】固体高分子電解質膜を挟んで一方側に配置された酸素発生極及び他方側に配置された水素発生極を有する水電解するための単位要素である水電解セルが複数積層されてなる水電解スタックであって、水電解セルには酸素発生極側に配置され水を供給する水供給流路を具備する酸素極セパレータ、及び、水素発生極側には発生した水素を流す水素流路を具備する水素極セパレータを備え、隣り合う水電解セルで、一方の水電解セルの水素極セパレータと他方の水電解セルの酸素極セパレータとが隣接しており、水素極セパレータと酸素極セパレータとの間にセパレータ間流路が形成され、セパレータ間流路は水素発生極と開口により連通している。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
固体高分子電解質膜を挟んで一方側に配置された酸素発生極及び他方側に配置された水素発生極を有する水電解するための単位要素である水電解セルが複数積層されてなる水電解スタックであって、
前記水電解セルには前記酸素発生極側に配置され水を供給する水供給流路を具備する酸素極セパレータ、及び、前記水素発生極側には発生した水素を流す水素流路を具備する水素極セパレータを備え、
隣り合う前記水電解セルで、一方の前記水電解セルの前記水素極セパレータと他方の前記水電解セルの前記酸素極セパレータとが隣接しており、
前記水素極セパレータと前記酸素極セパレータとの間にセパレータ間流路が形成され、
前記セパレータ間流路は前記水素発生極と開口により連通している、
水電解スタック。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
前記水素極セパレータ、及び、前記酸素極セパレータは、いずれも凹凸が繰り返される形状を有しており、前記水素極セパレータの凸部と前記酸素極セパレータの凸部とが重なることにより、前記水素極セパレータの凹部と前記酸素極セパレータの凹部との間に前記セパレータ間流路が形成されている、請求項１に記載の水電解スタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は水電解セルが積層された水電解スタックに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電解槽を電解システムの上段に設け、下段には電解液を電解槽に供給・循環する循環タンクを設け、循環タンクを電解液の回収用タンクとして併用し、電解液を循環タンクから電解槽に供給する供給マニホールドを電解槽の底面より下方に位置するよう設置し、供給マニホールドを電解液の回収用マニホールドとして併用し、電解槽の運転を停止したとき、電解槽内の全ての電解液をポンプを使用せずに、自重により回収することを特徴とする電解システムが開示されている。
特許文献２にはセパレータで水素ガスから分離された水をドレインラップを通じて排出させ得るように構成した水素・酸素発生装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－２０４６９８号公報
特開２０１５－５９２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２等の従来技術では、水電解により水素ガスを得る際に、水素発生媒体から流出した流体は気液混合であるため、外部に気液分離器を配置する必要があった。
【０００５】
上記問題に鑑み本開示は、飽和蒸気による水分以外を気液分離できる水電解スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、水素発生極側において流出する水素と随伴水とをセパレータ部分で分離することに着目した。具体的には隣り合う水電解セルのうち、水素発生極（カソード）セパレータと酸素発生極（アノード）セパレータとの間に流路（セパレータ間流路）を設け、水素発生極（カソード）側とセパレータ間流路とを開口で連通させる。これによりセパレータ間流路に随伴水を導き気液を分離することを考えた。
【０００７】
本願は、固体高分子電解質膜を挟んで一方側に配置された酸素発生極及び他方側に配置された水素発生極を有する水電解するための単位要素である水電解セルが複数積層されてなる水電解スタックであって、水電解セルには酸素発生極側に配置され水を供給する水供給流路を具備する酸素極セパレータ、及び、水素発生極側には発生した水素を流す水素流路を具備する水素極セパレータを備え、隣り合う水電解セルで、一方の水電解セルの水素極セパレータと他方の水電解セルの酸素極セパレータとが隣接しており、水素極セパレータと酸素極セパレータとの間にセパレータ間流路が形成され、セパレータ間流路は水素発生極と開口により連通している、水電解スタックを開示する。
【０００８】
水素極セパレータ、及び、酸素極セパレータは、いずれも凹凸が繰り返される形状を有しており、水素極セパレータの凸部と酸素極セパレータの凸部とが重なることにより、水素極セパレータの凹部と酸素極セパレータの凹部との間にセパレータ間流路が形成されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、隣り合う水電解セルの酸素発生極側のセパレータと水素発生極側のセパレータとの間に形成された流路で気液分離でき、水電解スタック内で気液分離をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は水電解セル１０を平面視した図である。
図２は水電解セル１０の水電解部１０ａにおける層構成を説明する概念図である。
図３は水電解スタック２０の構造を説明する概念図である。
図４は水電解スタック２０における水電解セル１０の積層構造を説明する図である。
図５は図４の一部を拡大して表した図である。
図６は開口１７ｄの形態が異なる例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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