压缩装置的制作方法

本公开涉及压缩装置。

背景技术：

1、近年来，由于地球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢作为代替化石燃料的清洁替代能源而受到关注。氢即使燃烧也基本只生成水，不会排出成为全球变暖原因的二氧化碳，并且也几乎不会排出氮氧化物等，因此作为清洁能源而备受期待。另外，作为将氢作为燃料高效率地利用的装置有燃料电池，面向汽车用电源、家庭用自发电的开发和普及正在进行。

2、例如，作为燃料电池车的燃料而使用的氢，一般以压缩到几十mpa的高压状态储藏在车内的氢罐中。这样的高压的氢一般通过机械式的压缩装置压缩低压(常压)的氢而得到。

3、但是，在即将到来的氢社会中，除了制造氢之外，还要求开发能够高密度地储藏氢、以小容量且低成本地输送或利用氢的技术。特别是，为了促进燃料电池的普及，需要完善氢供给基础设施，为了稳定地供给氢，提出了制造、精制、高密度储存高纯度的氢的各种方案。

4、例如，非专利文献1中提出了一种压差式高压水电解装置(以下称为水电解装置)，其通过水电解进行氢和氧的分离，经由电解质膜从低压的氢生成高压的氢。

5、为了通过电解水产生氢和氧，水电解装置配设有固体高分子电解质膜、设置在固体高分子电解质膜两面的阳极催化剂层和阴极催化剂层、以及设置在这些催化剂层两侧的阳极供电体和阴极供电体。另外，将包含阴极催化剂层和阴极供电体的阴极、电解质膜、以及包含阳极催化剂层和阳极供电体的阳极的层叠体称为膜-电极接合体(以下称为mea：membrane electrode assembly)。

6、并且，非专利文献1的水电解单元由mea、阳极隔板和树脂框以及阴极隔板构成，所述阳极隔板和树脂框保持mea，并具备用于水的供给、剩余水的排出和氧的流通的常压流路，所述阴极隔板具备用于高压的氢排出的高压气体流路。

7、另外，在水电解装置中，根据在阴极生成的高压的氢量，层叠多个水电解单元，在层叠体的层叠方向两端设置用于施加电压的端子，由此能够在水电解单元中流过电流的同时，向阳极供电体供给水。于是，在mea的阳极侧，水通过电解而生成质子。质子通过透过电解质膜而向阴极侧移动，在阴极供电体与电子再结合，由此生成高压的氢。并且，氢经由设置在阴极隔板上的高压气体流路而从水电解装置排出。另一方面，在阳极侧，在阳极生成的氧与剩余的水一起经由设置在阳极隔板和树脂框上的常压流路而从水电解装置排出。

8、在此，在水电解装置中，由于对通过水电解得到的氢进行压缩，因此阴极供电体侧的氢气压力成为高压。由此，有可能导致隔板等发生变形，从而增加构成水电解单元的各构件间的接触电阻。

9、因此，非专利文献1提出了在水电解装置中，使用紧固构件(螺栓)，通过端板(两端板)使包含多个水电解单元的层叠体密合的结构。另外，在上端的端板和与层叠体的上端对应的隔板之间存在密闭空间，向该密闭空间导入高压的氢。并且，在该密闭空间中设置有弹性体(弹簧)。

10、根据以上的结构，即使由于水电解单元中的高压气体，使隔板等向外侧膨胀变形的应力作用在这些构件上，也能够通过弹性体的反作用力和密闭空间的高压氢气压力来抑制上述变形。

11、专利文献1中提出了一种电化学式氢泵，其向阳极供给低压的含氢气体，通过电化学方式仅使质子透过电解质膜，从而在阴极精制高压的氢。另外，电化学式氢泵的电化学单元的结构，除了阳极流体为含氢气体以外，与非专利文献1的水电解单元的结构相同，因此省略说明。

12、专利文献1中也与上述同样地，当由于阴极供电体侧的氢气压力成为高压而使隔板等变形时，构成电化学单元的各构件间的接触电阻可能增加。因此，在专利文献1中，通过向上下端的端板(两端板)与相邻的隔板之间的空间导入在阴极生成的高压的氢来抑制上述变形。

13、在先技术文献

14、专利文献1：日本特开2019-218624号公报

15、非专利文献1：“关于压差式高压水电解单元的气密结构的研究”本田技研工业株式会社honda r&d technical review vol.25no.2(oct 2013)

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、作为一个例子，本公开的课题在于提供一种压缩装置，其与以往相比，能够改善将用于积存压缩氢的凹部密封的密封件的密封性。

3、用于解决课题的手段

4、为解决上述课题，本公开的一个技术方案(aspect)涉及的压缩装置，具备电压施加器和至少一个压缩单元，所述至少一个压缩单元包含电解质膜、设置在所述电解质膜的一侧的主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一侧的主面上的阴极、层叠在所述阳极上的阳极隔板、以及层叠在所述阴极上的阴极隔板，所述电压施加器对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述压缩装置通过由所述电压施加器施加电压，使从被供给到阳极的阳极流体中取出的质子经由电解质膜移动到阴极，生成压缩氢，所述压缩装置具备阳极端板、阴极端板和板状构件，所述阳极端板设置在所述层叠方向上位于一端的所述阳极隔板上，所述阴极端板设置在所述层叠方向上位于另一端的所述阴极隔板上，所述板状构件设置在所述阴极端板与位于所述另一端的阴极隔板之间、或所述阳极端板与位于所述一端的阳极隔板之间，所述板状构件设有用于积存压缩氢的凹部和包围所述凹部外周的槽部，所述槽部设有密封件和与所述密封件的外缘邻接并包围所述密封件的环部件，所述槽部的外周面和所述环部件的外周面均以向所述槽部的开口扩展的方式设有坡度。

5、发明的效果

6、本公开的一个技术方案涉及的压缩装置，能够起到与以往相比可改善将用于积存压缩氢的凹部密封的密封件的密封性的效果。

技术特征：

1.一种压缩装置，具备电压施加器和至少一个压缩单元，

技术总结一种生成压缩氢的压缩装置，具备至少一个压缩单元，所述至少一个压缩单元包含电解质膜、设置在所述电解质膜的一侧的主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一侧的主面上的阴极、层叠在所述阳极上的阳极隔板、以及层叠在所述阴极上的阴极隔板，所述压缩装置具备阳极端板、阴极端板和板状构件，所述阳极端板设置在所述层叠方向上位于一端的所述阳极隔板上，所述阴极端板设置在位于另一端的所述阴极隔板上，所述板状构件设置在所述阴极端板与位于所述另一端的阴极隔板之间、或所述阳极端板与位于所述一端的阳极隔板之间，所述板状构件设有用于积存压缩氢的凹部和包围所述凹部外周的槽部，所述槽部设有密封件和与所述密封件的外缘邻接并包围所述密封件的环部件，所述槽部的外周面和所述环部件的外周面均以向所述槽部的开口扩展的方式设有坡度。技术研发人员：中植贵之,酒井修,喜多洋三,可儿幸宗受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社技术研发日：技术公布日：2024/8/16