[發明專利]電化學式氫氣泵和電化學式氫氣泵的運行方法

在審

• 申請號: 201910268901.1
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN110387556A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 張晉;脅田英延;岡市敦雄
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C25B1/10;C25B15/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;李照明

本公開提供電化學式氫氣泵和電化學式氫氣泵的運行方法。該電化學式氫氣泵具備電池單元、電壓施加器、冷卻器和控制器，電池單元包含陰極、陽極、以及具備一對主面的質子傳導性電解質膜，陰極設置在質子傳導性電解質膜的一側主面，陽極設置在質子傳導性電解質膜的另一側主面，電壓施加器用于對陽極與陰極之間施加電壓，冷卻器用于冷卻電池單元，當陰極上的陰極氣體流路的壓力上升時，控制器控制冷卻器，使電池單元的單位時間的冷卻量增加。

技術領域

本公開涉及電化學式氫氣泵和電化學式氫氣泵的運行方法。

背景技術

近年來，由于全球變暖等環境問題、石油資源枯竭等能源問題，氫氣作為代替化石燃料的清潔能源受到關注。氫氣即使燃燒也只是釋放水，幾乎不會排出導致全球變暖的二氧化碳和氮氧化物，因此作為清潔能源備受期待。另外，作為高效利用氫氣作為燃料的裝置，例如有燃料電池，在汽車用電源用途、家庭用自發電用途上，燃料電池的開發和普及正在開展。

在即將到來的氫氣社會中，不僅需要制造氫氣，還需要開發能夠以高密度儲存氫氣、以小容量且低成本進行運輸或利用的技術。特別是為了促進作為分散型能源的燃料電池的普及，需要配置氫氣供給基礎設施。

因此，為了利用氫氣供給基礎設施穩定地供給氫氣，已提出將高純度的氫氣進行純化和升壓的各種方案。

例如，專利文獻1公開了一種氫氣純化升壓系統，其在陽極與陰極之間設置電解質膜，對這些陽極與陰極之間施加電壓，由此進行氫氣的純化和升壓。再者，將陽極、電解質膜和陰極的層疊結構體稱為膜-電極接合體(以下有時簡稱為MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。

在這樣的氫氣純化升壓系統中，相對于陰極側的高氣壓導致的擠壓，電解質膜和陽極供電體變形，由此有可能在陰極供電體與電解質膜和陽極供電體之間使接觸電阻增加。

因此，專利文獻2中提出一種擠壓結構，其具備針對電解質膜和陽極供電體的變形，使陰極供電體與電解質膜密合的碟形彈簧或線圈彈簧。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2015-117139號公報

專利文獻2：日本特開2006-70322號公報

發明內容

然而，一直以來期望高效利用氫氣能源，因此電化學式氫氣泵的氫氣壓縮工作的效率提高至關重要。

在此，以往的例子中，從電化學式氫氣泵的催化劑層與供電體之間的電接觸的觀點出發對提高氫氣壓縮工作的效率進行了研究，但并沒有從確保電化學式氫氣泵的氫氣的擴散性的觀點出發對提高氫氣壓縮工作的效率進行研究。

本公開的一技術方案(aspect)是鑒于這樣的情況而完成的，提供與以往相比能夠提高氫氣壓縮工作的效率的電化學式氫氣泵和電化學式氫氣泵的運行方法。

為解決上述課題，本公開的一技術方案涉及的電化學式氫氣泵，具備電池單元、電壓施加器、冷卻器和控制器，所述電池單元包含陰極、陽極、以及具備一對主面的質子傳導性電解質膜，所述陰極設置在所述質子傳導性電解質膜的一側主面，所述陽極設置在所述質子傳導性電解質膜的另一側主面，所述電壓施加器對所述陽極與所述陰極之間施加電壓，所述冷卻器用于冷卻所述電池單元，當所述陰極上的陰極氣體流路的壓力上升時，所述控制器控制所述冷卻器，使所述電池單元的單位時間的冷卻量增加。

另外，本公開的一技術方式涉及的電化學式氫氣泵的運行方法，具備以下步驟：對陰極與陽極之間施加電壓，向所述陰極供給升壓了的氫氣的步驟，所述陰極設置在具備一對主面的質子傳導性電解質膜的一側主面，所述陽極設置在所述質子傳導性電解質膜的另一側主面；和當所述陰極上的陰極氣體流路的壓力上升時，使冷卻器的單位時間的冷卻量增加的步驟，所述冷卻器用于冷卻包含所述質子傳導性電解質膜、所述陽極和所述陰極的電池單元。