JP2022179943A - 電気化学セル、セル運転システム及びセル運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記の電気化学セル、セル運転システム及びセル運転方法では、第2空孔に発生する負圧によって、電気化学セルの外側部から内側部に滞留水が流れ込み、層間等における面内で水分が均一化される。この結果、上記の電気化学セル、セル運転システム及びセル運転方法は、電解質膜の乾燥に起因する水素の輸送性能及びエネルギー効率が低下することを抑制することができる。
第1空孔80及び第1連通孔84を通じて、層間等に滞留する滞留水を供給流路70に吸い出す力が高められる。したがって、滞留水の除去効率が高められる。
電気化学セル(24)は、アノード給電体(62)は、供給流路(70)に向かって断面積が大きくなる第1空孔(80)が形成された内側部(74)と、内側部(74)より外側に位置し、電解質膜(60)に向かって断面積が大きくなる第2空孔(82)が形成された外側部(76)と、を有する。
一方、第2空孔(82)に負圧が発生しても、第2空孔(82)及び第2連通孔(86)を通じて供給流路(70)に滞留水が吸い出されることが制限される。このため、滞留水は、電気化学セル(24)の外側部(76)から内側部(74)に流れ込む。したがって、層間等における面内で水分が均一化され、電解質膜(60)の乾燥が抑制される。この結果、電気化学セル(24)は、乾燥に起因する水素の輸送性能及びエネルギー効率が低下することを抑制することができる。
これにより、電気化学セル(24)では、供給流路(70)を流れる流体の流量の増加に応じて第1連通孔(84)にも負圧が発生し易くなる。このため、第1空孔(80)及び第1連通孔(84)を通じて、電気化学セル(24)のアノード側に滞留する滞留水を供給流路(70)に吸い出す力が高められる。したがって、滞留水の除去効率が高められる。
また、電気化学セル(24)では、滞留水が、電気化学セル(24)の外側部(76)から内側部(74)に流れ込み易くなる。したがって、層間等における面内の水分の均一化が高められる。
これにより、電気化学セル(24)では、第1空孔(80)及び第1連通孔(84)を通じて、電気化学セル(24)のアノード側に滞留する滞留水を供給流路(70)に吸い出す力が高められる。したがって、滞留水の除去効率が高められる。
また、電気化学セル(24)では、滞留水が、電気化学セル(24)の外側部(76)から内側部(74)に流れ込み易くなる。したがって、層間等における面内の水分の均一化が高められる。
このセル運転システム(10)は、第1空孔(80)に負圧を発生させて、電気化学セル(24)のアノード側に滞留する滞留水を、第1空孔(80)を通じて供給流路(70)に吸い出すことができる。この結果、セル運転システム(10)は、滞留水に起因する水素の輸送性能及びエネルギー効率が低下することを抑制することができる。
また、セル運転システム(10)は、第2空孔(82)に負圧を発生させて、滞留水を、電気化学セル(24)の外側部(76)から内側部(74)に流れ込ませ、層間等における面内で水分を均一化させることができる。この結果、セル運転システム(10)は、電解質膜(60)の乾燥に起因する水素の輸送性能及びエネルギー効率が低下することを抑制することができる。
これにより、排出流路(34)での発生流体の圧力が高まり、電気化学セル(24)がアノード側に押さえ付けられる。したがって、セル運転システム(10)は、電気化学セル(24)のアノード側に滞留する滞留水を押し出して供給流路(70)に排出させることができ、この結果、滞留水の除去効率を高めることができる。
このセル運転方法は、第1空孔(80)に負圧を発生させて、電気化学セル(24)のアノード側に滞留する滞留水を、第1空孔(80)を通じて供給流路(70)に吸い出すことができる。この結果、セル運転方法は、滞留水に起因する水素の輸送性能及びエネルギー効率が低下することを抑制することができる。
また、セル運転方法は、第2空孔(82)に負圧を発生させて、滞留水を、電気化学セル(24)の外側部(76)から内側部(74)に流れ込ませ、層間等における面内で水分を均一化させることができる。この結果、セル運転方法は、電解質膜(60)の乾燥に起因する水素の輸送性能及びエネルギー効率が低下することを抑制することができる。
これにより、排出流路(34)での発生流体の圧力が高まり、電気化学セル(24)がアノード側に押さえ付けられる。したがって、セル運転方法は、電気化学セル(24)のアノード側に滞留する滞留水を押し出して供給流路(70)に排出させることができ、この結果、滞留水の除去効率を高めることができる。
14:セル装置 16電源装置
18:制御装置 24:電気化学セル
34:排出流路 36:圧力調整弁
52:第1セパレータ 54:第2セパレータ
60:電解質膜 62:アノード給電体
64:アノード触媒層 66:カソード給電体
68:カソード触媒層 70:供給流路
72:排出流路部 74:内側部
76:外側部 80:第1空孔
82:第2空孔 84:第1連通孔
86:第2連通孔 88:センサ
Claims (9)
- 電解質膜と、
前記電解質膜の一方の面側に積層されるアノード給電体と、
前記電解質膜の他方の面側に積層されるカソード給電体と、
前記アノード給電体における前記電解質膜側とは逆の面側に配置され、前記アノード給電体に供給するための流体が流れる供給流路と、
を備える電気化学セルであって、
前記アノード給電体は、前記供給流路に向かって断面積が大きくなる第1空孔が形成された内側部と、前記内側部より外側に位置し、前記電解質膜に向かって断面積が大きくなる第2空孔が形成された外側部と、を有する、電気化学セル。 - 請求項1に記載の電気化学セルであって、
前記電解質膜と前記アノード給電体との間に介在し、前記第1空孔と連通する第1連通孔と、前記第2空孔と連通する第2連通孔とが形成されるアノード触媒層を備え、
前記第1連通孔は、前記供給流路に向かって連続して断面積が大きくなり、
前記第2連通孔は、前記電解質膜に向かって連続して断面積が大きくなる、電気化学セル。 - 請求項2に記載の電気化学セルであって、
前記第1空孔の内壁と前記第1連通孔の内壁とは連続し、前記第2空孔の内壁と前記第2連通孔の内壁とは連続する、電気化学セル。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の電気化学セルと、
前記電気化学セルに前記流体を供給する流体供給装置と、
前記アノード給電体と前記カソード給電体との間に電圧を印加する電源装置と、
前記アノード給電体と前記カソード給電体との間の電気状態を検出するセンサと、
前記電気状態を示す値が所定の閾値を超える場合に、前記電圧の印加を停止するように前記電源装置を制御し、かつ、前記供給流路を流れる前記流体の流量が増加するように前記流体供給装置を制御する制御装置と、
を備えるセル運転システム。 - 請求項4に記載のセル運転システムであって、
電気化学反応により発生した発生流体が流れる排出流路上に設けられ、前記発生流体の圧力を調整する圧力調整弁を備え、
前記制御装置は、前記値が前記閾値を超える場合に、前記圧力調整弁の開度が小さくなるように前記圧力調整弁を制御した後、前記電源装置及び前記流体供給装置を制御する、セル運転システム。 - 請求項4又は5に記載のセル運転システムであって、
前記流体は、水素ガスである、セル運転システム。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の電気化学セルを運転するセル運転方法であって、
前記アノード給電体と前記カソード給電体との間に電圧を印加し、前記アノード給電体と前記カソード給電体との間の電気状態を示す値が所定の閾値を超える場合に、前記電圧の印加を停止させ、かつ、前記供給流路を流れる流体の流量を増加させる、セル運転方法。 - 請求項7に記載のセル運転方法であって、
前記値が前記閾値を超える場合に、電気化学反応により発生した発生流体が流れる排出流路上に設けられた圧力調整弁の開度を小さくした後、前記電圧の印加を停止させ、かつ、前記供給流路を流れる流体の流量を増加させる、セル運転方法。 - 請求項7又は8に記載のセル運転方法であって、
前記流体は、水素ガスである、セル運転方法。
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