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公開番号2025117124
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-12
出願番号2024011820
出願日2024-01-30
発明の名称水電解セル、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 13/04 20210101AFI20250804BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】簡易な構成で、酸素発生極側に達した水素の濃度を該濃度が高まる前に低下させる水電解セルを提供する。
【解決手段】電解質膜、触媒層、及び、流体を流すセパレータを具備し、水を供給し電圧を印加することで水素と酸素とを生成する水電解セルであって、酸素発生極側のセパレータの表面のうち生成した酸素及び残余の水が流れる部位に水素と酸素との反応を促進する水素反応触媒が設けられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
電解質膜、触媒層、及び、流体を流すセパレータを具備し、水を供給し電圧を印加することで水素と酸素とを生成する水電解セルであって、
酸素発生極側の前記セパレータの表面のうち生成した酸素及び残余の前記水が流れる部位に水素と酸素との反応を促進する水素反応触媒が設けられている、
水電解セル。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
前記水素反応触媒が配置された部位には前記残余の水に乱流を発生する構造を具備する、請求項１に記載の水電解セル。
【請求項３】
前記乱流を発生する構造は、前記残余の水の排出孔に通じる領域である導出領域に設けられた溝及び／又はエンボスである、請求項２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、及び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 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水電解装置と水素タンク又は酸素タンクを接続する流体通路上に水素と酸素との混合ガスを反応させて水蒸気に変化させ、ガス水素又は酸素の濃度を低下させることが開示されている。生成された水蒸気は途中で分離するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
ＷＯ２０１９／００８７９９明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような従来技術では、水電解装置の外部に別体で反応装置が必要となり、水電解システム全体の小型化を阻害する。また、気液を分離した時に濃度の高い水素及び酸素の混合ガスが発生している虞もあり、大掛かりなガスの濃度管理が必要となる。
【０００５】
上記問題に鑑み本開示は、簡易な構成で、酸素発生極側に達した水素の濃度を該濃度が高まる前に低下させる水電解セル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】
本願は、電解質膜、触媒層、及び、流体を流すセパレータを具備し、水を供給し電圧を印加することで水素と酸素とを生成する水電解セルであって、酸素発生極側のセパレータの表面のうち生成した酸素及び残余の水が流れる部位に水素と酸素との反応を促進する水素反応触媒が設けられている、水電解セルを開示する。
【０００７】
水素反応触媒が配置された部位には残余の水に乱流を発生する構造を具備してもよい。
【０００８】
乱流を発生する構造は、残余の水の排出孔に通じる領域である導出領域に設けられた溝及び／又はエンボスとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、水電解セル内で酸素発生極側に透過した水素ガスを酸素と反応させるため、システムの酸素発生極側経路の下流側に水素ガスの濃度を低下させるための大掛かりな装置を設ける必要がなくなり、システムの小型化を図ることができる。また、水素濃度管理をし易くすることも可能となる。
【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の水電解領域１０ａにおける層構成を説明する概念図である。
図３は水電解セル１０の酸素極導出側分配領域１０ｄ、酸素極導出領域１０ｅの部位における層構成を説明する概念図である。
乱流を発生する構造である溝１４ｈの形態例を説明する図である。
乱流を発生する構造である溝１４ｈの形態例を説明する図である。
乱流を発生する構造である溝１４ｈの形態例を説明する図である。
フレーム１８の形態について説明する図である。
酸素発生極側の流体の流れの他の態様について説明する図である。
図９は水電解スタック３０の構造を説明する概念図である。
図１０は水電解スタック３０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１１は水電解セル１０の積層構造において、酸素極導出側分配領域１０ｄ、酸素極導出領域１０ｅの部位における他の形態の層構成を説明する概念図である。
【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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