[發明專利]氫氣制造裝置

在審

• 申請號: 202080004522.2
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN113474488A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 山內將樹;安本榮一;尾關正高
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: C25B9/23
• 分類號: C25B9/23;C25B1/04;C25B11/054;C25B11/055;C25B11/091;C25B11/032;C25B11/053;C25B15/023
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本公開的氫氣制造裝置具有：氣體供給部，該氣體供給部供給包含氫氣的第1含氫氣體；第1電化學裝置，該第1電化學裝置具有使第1含氫氣體流入的第1陽極側入口和使氫氣的濃度比第1含氫氣體的氫氣的濃度高的第2含氫氣體流出的第1陰極側出口；以及第2電化學裝置，該第2電化學裝置具有使第2含氫氣體流入的第2陽極側入口和使氫氣的濃度比第2含氫氣體的氫氣的濃度高的第3含氫氣體流出的第2陰極側出口。該氫氣制造裝置構成為，第2陰極側出口的第3含氫氣體的壓力值相對于第2陽極側入口的第2含氫氣體的壓力值之比高于第1陰極側出口的第2含氫氣體的壓力值相對于第1陽極側入口的第1含氫氣體的壓力值之比。

技術領域

本公開涉及一種利用電化學的反應由含氫氣體制造高純度且高壓的氫氣的氫氣制造裝置。

背景技術

專利文獻1公開了一種從含氫氣體使氫氣純化、壓縮而提供的電化學裝置。該電化學裝置具有配置于陽極與陰極之間的電解質膜。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2016－530188號公報

發明內容

本公開提供一種在電解質膜－電極接合體中能夠兼顧較高的機械劣化耐性和較高的化學劣化耐性的高耐久的氫氣制造裝置。

本公開的氫氣制造裝置具有：氣體供給部，其供給包含氫氣的第1含氫氣體；第1電化學裝置，其具有第1電解質膜－電極接合體、第1陽極隔離件以及第1陰極隔離件；以及第2電化學裝置，其具有第2電解質膜－電極接合體、第2陽極隔離件以及第2陰極隔離件。

第1電解質膜－電極接合體具有第1電解質膜、配置于第1電解質膜的一個主面并且發生使第1含氫氣體所含有的氫氣離解為氫離子和電子的氧化反應的第1陽極以及配置于第1電解質膜的另一個主面并且發生使電子和透過第1電解質膜的氫離子結合而生成氫氣的還原反應的第1陰極。

第1陽極隔離件具有在與第1陽極抵接的面形成為供第1含氫氣體流動的第1陽極流路和在第1陽極流路的上游使第1含氫氣體流入的第1陽極側入口。

第1陰極隔離件具有在與第1陰極抵接的面形成的第1陰極流路和使氫氣的濃度比第1含氫氣體的氫氣的濃度高的第2含氫氣體從第1陰極流路流出的第1陰極側出口。

第2電解質膜－電極接合體具有第2電解質膜、配置于第2電解質膜的一個主面并且發生使第2含氫氣體所含有的氫氣離解為氫離子和電子的氧化反應的第2陽極以及配置于第2電解質膜的另一個主面并且發生使電子和透過第2電解質膜的氫離子結合而生成氫氣的還原反應的第2陰極。

第2陽極隔離件具有在與第2陽極抵接的面形成為供第2含氫氣體流動的第2陽極流路和在第2陽極流路的上游使第2含氫氣體流入的第2陽極側入口。

第2陰極隔離件具有在與第2陰極抵接的面形成的第2陰極流路和使氫氣的濃度比第2含氫氣體的氫氣的濃度高的第3含氫氣體從第2陰極流路流出的第2陰極側出口。

氫氣制造裝置構成為，第2陰極側出口的第3含氫氣體的壓力值相對于第2陽極側入口的第2含氫氣體的壓力值之比高于第1陰極側出口的第2含氫氣體的壓力值相對于第1陽極側入口的第1含氫氣體的壓力值之比。

本公開的氫氣制造裝置構成為，利用第1電化學裝置精制即純化、升壓即壓縮的含氫氣體利用第2電化學裝置進一步精制即純化、升壓即壓縮，

與下游的第2電化學裝置相比，上游的第1電化學裝置的陽極與陰極的壓力差較小。因此，抑制電解質膜－電極接合體的機械劣化。因此，上游的第1電化學裝置的設計能夠專門抑制電解質膜－電極接合體的化學劣化，即能夠優先相對于化學劣化的性能。