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公開番号2024063300
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-13
出願番号2022171109
出願日2022-10-26
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 9/00 20210101AFI20240502BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】耐圧性を向上させ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、アノード側多孔質流路と、膜電極接合体と、カソード側多孔質流路と、をこの順に有し、前記水電解セルは、前記アノード側多孔質流路の前記膜電極接合体側とは反対側、及び、前記カソード側多孔質流路の前記膜電極接合体側とは反対側の内の少なくともいずれか一方の側にセパレータを有し、前記膜電極接合体は、前記アノード側多孔質流路側から順にアノード触媒層と、電解質膜と、カソード触媒層と、を有し、前記アノード側多孔質流路の面方向の面積は、平面視において前記カソード側多孔質流路の面方向の面積よりも大きい、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、アノード側多孔質流路と、膜電極接合体と、カソード側多孔質流路と、をこの順に有し、
前記水電解セルは、前記アノード側多孔質流路の前記膜電極接合体側とは反対側、及び、前記カソード側多孔質流路の前記膜電極接合体側とは反対側の内の少なくともいずれか一方の側にセパレータを有し、
前記膜電極接合体は、前記アノード側多孔質流路側から順にアノード触媒層と、電解質膜と、カソード触媒層と、を有し、
前記アノード側多孔質流路の面方向の面積は、平面視において前記カソード側多孔質流路の面方向の面積よりも大きい、水電解セル。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記水電解セルは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域にアノード側供給孔と、カソード側供給孔と、アノード側排出孔と、カソード側排出孔と、を有し、
前記アノード側多孔質流路は、前記アノード側供給孔と前記アノード側排出孔とを接続し、
前記カソード側多孔質流路は、前記カソード側供給孔と前記カソード側排出孔とを接続する、請求項１に記載の水電解セル。
【請求項３】
前記アノード側多孔質流路と前記カソード側多孔質流路のそれぞれの多孔質流路は、金属多孔質部材で構成される、請求項１に記載の水電解セル。
【請求項４】
前記アノード側多孔質流路と前記アノード触媒層との間には、アノード側ガス拡散層が配置され、
前記アノード側多孔質流路の面方向の面積は、前記アノード側ガス拡散層の面方向の面積よりも大きく、
前記カソード側多孔質流路と前記カソード触媒層との間には、カソード側ガス拡散層が配置され、
前記カソード側多孔質流路の面方向の面積は、前記カソード側ガス拡散層の面方向の面積よりも小さく、
前記アノード側ガス拡散層の面方向の面積は、前記カソード側ガス拡散層の面方向の面積よりも大きく、且つ、平面視において前記アノード側ガス拡散層の縁部が、全周に渡って、前記カソード側ガス拡散層の縁部よりも外側に位置している、請求項１に記載の水電解セル。
【請求項５】
前記水電解セルは、前記アノード側多孔質流路を収容する第１開口部を有する第１フレームと、前記膜電極接合体を収容する第２開口部を有する第２フレームと、前記カソード側多孔質流路を収容する第３開口部を有する第３フレームと、を有し、
前記第１フレームは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域に第１アノード側供給孔と、第１カソード側供給孔と、第１アノード側排出孔と、第１カソード側排出孔と、を有し、
前記第２フレームは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域に第２アノード側供給孔と、第２カソード側供給孔と、第２アノード側排出孔と、第２カソード側排出孔と、を有し、
前記第３フレームは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域に第３アノード側供給孔と、第３カソード側供給孔と、第３アノード側排出孔と、第３カソード側排出孔と、を有し、
前記アノード側多孔質流路は、平面視において前記第１フレームの前記第１アノード側供給孔と前記第１アノード側排出孔とを接続し、
前記カソード側多孔質流路は、平面視において前記第３フレームの前記第３カソード側供給孔と前記第３カソード側排出孔とを接続する、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 2,100 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、酸素側集電体を水素側集電体よりも大きくすることで、水素側集電体側から酸素側集電体側に正の圧力がかかったとしても、その圧力はすべて固体高分子電解質膜を介して、酸素側集電体の面で受け止めることができる技術が開示されている。
特許文献２では、多孔質導電体で構成されるアノード給電体及び多孔質導電体で構成されるカソード給電体により電解質膜を挟持する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１１７１４０号公報
特開２０１７－２１０６４６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では、集電体よりも外側に配置される部材に対する耐圧手段の記載がなく、集電体よりも外側に配置された部材で集電体を支えることができなければ、集電体の変形の恐れがあ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、耐圧性を向上させ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、アノード側多孔質流路と、膜電極接合体と、カソード側多孔質流路と、をこの順に有し、
前記水電解セルは、前記アノード側多孔質流路の前記膜電極接合体側とは反対側、及び、前記カソード側多孔質流路の前記膜電極接合体側とは反対側の内の少なくともいずれか一方の側にセパレータを有し、
前記膜電極接合体は、前記アノード側多孔質流路側から順にアノード触媒層と、電解質膜と、カソード触媒層と、を有し、
前記アノード側多孔質流路の面方向の面積は、平面視において前記カソード側多孔質流路の面方向の面積よりも大きい、水電解セルを提供する。
【０００７】
本開示の水電解セルにおいては、前記水電解セルは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域にアノード側供給孔と、カソード側供給孔と、アノード側排出孔と、カソード側排出孔と、を有し、
前記アノード側多孔質流路は、前記アノード側供給孔と前記アノード側排出孔とを接続し、
前記カソード側多孔質流路は、前記カソード側供給孔と前記カソード側排出孔とを接続してもよい。
【０００８】
本開示の水電解セルにおいては、前記アノード側多孔質流路と前記カソード側多孔質流路のそれぞれの多孔質流路は、金属多孔質部材で構成されてもよい。
【０００９】
本開示の水電解セルにおいては、前記アノード側多孔質流路と前記アノード触媒層との間には、アノード側ガス拡散層が配置され、
前記アノード側多孔質流路の面方向の面積は、前記アノード側ガス拡散層の面方向の面積よりも大きく、
前記カソード側多孔質流路と前記カソード触媒層との間には、カソード側ガス拡散層が配置され、
前記カソード側多孔質流路の面方向の面積は、前記カソード側ガス拡散層の面方向の面積よりも小さく、
前記アノード側ガス拡散層の面方向の面積は、前記カソード側ガス拡散層の面方向の面積よりも大きく、且つ、平面視において前記アノード側ガス拡散層の縁部が、全周に渡って、前記カソード側ガス拡散層の縁部よりも外側に位置していてもよい。
【００１０】
本開示の水電解セルにおいては、前記水電解セルは、前記アノード側多孔質流路を収容する第１開口部を有する第１フレームと、前記膜電極接合体を収容する第２開口部を有する第２フレームと、前記カソード側多孔質流路を収容する第３開口部を有する第３フレームと、を有し、
前記第１フレームは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域に第１アノード側供給孔と、第１カソード側供給孔と、第１アノード側排出孔と、第１カソード側排出孔と、を有し、
前記第２フレームは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域に第２アノード側供給孔と、第２カソード側供給孔と、第２アノード側排出孔と、第２カソード側排出孔と、を有し、
前記第３フレームは、平面視において面方向の端部且つ前記膜電極接合体が存在しない領域に第３アノード側供給孔と、第３カソード側供給孔と、第３アノード側排出孔と、第３カソード側排出孔と、を有し、
前記アノード側多孔質流路は、平面視において前記第１フレームの前記第１アノード側供給孔と前記第１アノード側排出孔とを接続し、
前記カソード側多孔質流路は、平面視において前記第３フレームの前記第３カソード側供給孔と前記第３カソード側排出孔とを接続してもよい。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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