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公開番号2024062492
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-10
出願番号2022170344
出願日2022-10-25
発明の名称水電解セル
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 11/032 20210101AFI20240501BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】電解質膜の破断の発生を抑制することができる水電解セルを提供する。
【解決手段】水電解セルであって、前記水電解セルは、電解質膜と、2つの触媒層と、2つのマイクロポーラス層と、2つのガス拡散層と、2つのセパレータと、を有し、前記電解質膜は、2つの前記触媒層により挟持され、各前記マイクロポーラス層は、各前記触媒層の前記電解質膜側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、各前記ガス拡散層は、各前記マイクロポーラス層の前記触媒層側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、各前記セパレータは、各前記ガス拡散層の前記マイクロポーラス層側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、前記水電解セルは、酸素極及び水素極の内の一方の面積がもう一方の面積よりも小さく、各前記マイクロポーラス層と各前記触媒層との接着強度が、各前記ガス拡散層と各前記マイクロポーラス層との接着強度よりも高い、水電解セル。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水電解セルであって、
前記水電解セルは、電解質膜と、２つの触媒層と、２つのマイクロポーラス層と、２つのガス拡散層と、２つのセパレータと、を有し、
前記電解質膜は、２つの前記触媒層により挟持され、
各前記マイクロポーラス層は、各前記触媒層の前記電解質膜側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、
各前記ガス拡散層は、各前記マイクロポーラス層の前記触媒層側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、
各前記セパレータは、各前記ガス拡散層の前記マイクロポーラス層側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、
前記水電解セルは、酸素極及び水素極の内の一方の面積がもう一方の面積よりも小さく、
各前記マイクロポーラス層と各前記触媒層との接着強度が、各前記ガス拡散層と各前記マイクロポーラス層との接着強度よりも高い、水電解セル。
続きを表示（約 60 文字）【請求項２】
各前記ガス拡散層の気孔径が１０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１に記載の水電解セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水電解セルに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
水電解装置については、様々な研究がなされている。
例えば特許文献１では、積層方向に沿って電解質膜と絶縁性補強部材とが重なる部位は、接着剤により接合されていることを特徴とする差圧式高圧水電解装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－２０３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水電解により生成した水素を昇圧するために、水電解セル内の水素極の圧力を、酸素極の圧力よりも高くするニーズがある。しかしながら、電極部の端部に段付き構造を有する水電解セルにおいて、水電解セルの長期運転中に、水素極と酸素極の圧力差で電解質膜が屈曲し、電解質膜が破断しやすくなり、リークが発生するという問題がある。
【０００５】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電解質膜の破断の発生を抑制することができる水電解セルを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示においては、水電解セルであって、
前記水電解セルは、電解質膜と、２つの触媒層と、２つのマイクロポーラス層と、２つのガス拡散層と、２つのセパレータと、を有し、
前記電解質膜は、２つの前記触媒層により挟持され、
各前記マイクロポーラス層は、各前記触媒層の前記電解質膜側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、
各前記ガス拡散層は、各前記マイクロポーラス層の前記触媒層側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、
各前記セパレータは、各前記ガス拡散層の前記マイクロポーラス層側とは反対側の面に隣接してそれぞれ配置され、
前記水電解セルは、酸素極及び水素極の内の一方の面積がもう一方の面積よりも小さく、
各前記マイクロポーラス層と各前記触媒層との接着強度が、各前記ガス拡散層と各前記マイクロポーラス層との接着強度よりも高い、水電解セルを提供する。
【０００７】
本開示においては、各前記ガス拡散層の気孔径が１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の水電解セルは、電解質膜の破断の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の水電解セルの一部の一例を示す部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本開示の実施に必要な事柄（例えば、本開示を特徴付けない水電解セルの一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、数値範囲における上限値と下限値は任意の組み合わせを採用できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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