(57)【要約】【課題】固体高分子電解質膜の使用量を可及的に削減することができ、簡単且つ経済的に構成することを可能にする。【解決手段】高圧水電解装置１０は、平膜部材４０と、前記平膜部材４０を挟持するアノード給電体４２及びカソード給電体４４と、アノード側セパレータ３４と、カソード側セパレータ３６と、前記カソード給電体４４を囲繞して配置されるシール部材６６とを備える。平膜部材４０は、アノード給電体４２及びカソード給電体４４の電解領域を覆い且つ外周縁部にシール部材６６が接触する固体高分子電解質膜４６と、前記シール部材６６との接触部よりも外周側に配置される弾性部材４８とを有する。【選択図】図３
2014065927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解し、酸素と前記酸素よりも高圧な水素とを発生させる高圧水電解装置であって、
平膜部材と、
前記平膜部材を挟持するアノード給電体及びカソード給電体と、
前記アノード給電体に対向して配置され、水が供給されるとともに、前記水を電気分解して酸素が発生されるアノード側セパレータと、
前記カソード給電体に対向して配置され、前記水を電気分解して前記酸素よりも高圧な水素が発生されるカソード側セパレータと、
前記カソード給電体を囲繞して配置されるシール部材と、
を備え、
前記平膜部材は、前記アノード給電体及び前記カソード給電体の電解領域を覆い且つ外周縁部に前記シール部材が接触する固体高分子電解質膜と、
前記シール部材との接触部よりも外周側に配置され、シール機能を有する弾性部材と、
を有することを特徴とする高圧水電解装置。
【請求項２】
請求項１記載の高圧水電解装置において、前記平膜部材は、前記固体高分子電解質膜の厚さが、前記弾性部材の厚さよりも大きくなるように設定されることを特徴とする高圧水電解装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の高圧水電解装置において、前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータは、前記固体高分子電解質膜に接触する部分にのみ耐酸性層が形成されることを特徴とする高圧水電解装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧水電解装置において、前記アノード側セパレータ、前記平膜部材及び前記カソード側セパレータの積層方向に貫通して、前記水を供給する水供給連通孔、電解後の前記水を排出する水排出連通孔及び高圧な前記水素を排出する水素排出連通孔を設け、
前記水供給連通孔及び前記水排出連通孔は、前記弾性部材を貫通する一方、
前記水素排出連通孔は、前記アノード給電体、前記固体高分子電解質膜及び前記カソード給電体を貫通することを特徴とする高圧水電解装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧水電解装置において、前記アノード側セパレータ、前記平膜部材及び前記カソード側セパレータの積層方向に貫通して、前記水を供給する水供給連通孔、電解後の前記水を排出する水排出連通孔及び高圧な前記水素を排出する水素排出連通孔を設け、
前記水供給連通孔及び前記水排出連通孔は、前記弾性部材を貫通する一方、
前記水素排出連通孔は、前記アノード給電体及び前記カソード給電体の外方で前記固体高分子電解質膜を貫通するとともに、
前記固体高分子電解質膜と前記弾性部材とは、一体に接合されることを特徴とする高圧水電解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解し、酸素と前記酸素よりも高圧な水素とを発生させる高圧水電解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池を発電させるための燃料ガスとして、水素ガスが使用されている。一般的に、水素ガスを製造する際に、水電解装置が採用されている。この水電解装置は、水を電気分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、それぞれ給電体を配設してユニットが構成されている。
【０００３】
そこで、複数のユニットが積層された状態で、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード給電体に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素と共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってユニットから排出される。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている水素・酸素発生装置では、固体電解質膜と、多孔質給電体と、複極式の電極板とから構成される固体電解質膜ユニットを積層した構造を採用している。各固体電解質膜ユニットには、長手方向に貫通するマニホールド式の純水供給経路、水素ガス取出し経路、酸素ガス取出し経路及び水抜き用ドレン経路が形成されている。
【０００５】
そして、各電極板の陽極面側には、純水供給経路から陽極室に至る溝形状の純水供給凹部を凹設するとともに、酸素ガス取出し経路に至る溝形状の酸素ガス捕集凹部を凹設し、各電極板の陰極面側に、水素ガス取出し経路に至る溝形状の水素ガス捕集凹部を凹設するとともに、水抜き用ドレン経路に至る水抜き捕集凹部を凹設している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２３９７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の固体電解質膜ユニットでは、固体高分子電解質膜が多孔質給電体よりも大きな外形寸法を有しており、前記固体高分子電解質膜には、純水供給経路、水素ガス取出し経路、酸素ガス取出し経路及び水抜き用ドレン経路が形成されている。
【０００８】
このため、固体高分子電解質膜は、電解に関与しない部分を多く含んでいる。従って、固体高分子電解質膜は、実際の電解に必要な部分以上に大きな寸法に設定されており、経済的ではないという問題がある。しかも、電極板では、固体高分子電解質膜に接している面積が多くなり、例えば、耐酸性加工が必要になる部分が増大して経済的ではないという問題がある。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、固体高分子電解質膜の使用量を可及的に削減することができ、簡単且つ経済的に構成することが可能な高圧水電解装置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】
【００１０】
本発明は、水を電気分解し、酸素と前記酸素よりも高圧な水素とを発生させる高圧水電解装置に関するものである。この高圧水電解装置は、平膜部材と、前記平膜部材を挟持するアノード給電体及びカソード給電体と、前記アノード給電体に対向して配置され、水が供給されるとともに、前記水を電気分解して酸素が発生されるアノード側セパレータと、前記カソード給電体に対向して配置され、前記水を電気分解して前記酸素よりも高圧な水素が発生されるカソード側セパレータと、前記カソード給電体を囲繞して配置されるシール部材と、を備えている。
【００１１】
そして、平膜部材は、アノード給電体及びカソード給電体の電解領域を覆い且つ外周縁部にシール部材が接触する固体高分子電解質膜と、前記シール部材との接触部よりも外周側に配置され、シール機能を有する弾性部材と、を有している。
【００１２】
また、この高圧水電解装置では、平膜部材は、固体高分子電解質膜の厚さが、弾性部材の厚さよりも大きくなるように設定されることが好ましい。高圧水電解装置の電解運転時には、生成した高圧ガスの押圧によって、固体高分子電解質膜の厚さが律速となった上で、均等化され、平滑面となるからである。
【００１３】
さらに、この高圧水電解装置では、アノード側セパレータ及びカソード側セパレータは、固体高分子電解質膜に接触する部分にのみ耐酸性層が形成されることが好ましい。
【００１４】
さらにまた、この高圧水電解装置では、アノード側セパレータ、平膜部材及びカソード側セパレータの積層方向に貫通して、水を供給する水供給連通孔、電解後の前記水を排出する水排出連通孔及び高圧な水素を排出する水素排出連通孔を設け、前記水供給連通孔及び前記水排出連通孔は、弾性部材を貫通する一方、前記水素排出連通孔は、アノード給電体、固体高分子電解質膜及びカソード給電体を貫通することが好ましい。
【００１５】
また、この高圧水電解装置では、アノード側セパレータ、平膜部材及びカソード側セパレータの積層方向に貫通して、水を供給する水供給連通孔、電解後の前記水を排出する水排出連通孔及び高圧な水素を排出する水素排出連通孔を設け、前記水供給連通孔及び前記水排出連通孔は、弾性部材を貫通する一方、前記水素排出連通孔は、アノード給電体及びカソード給電体の外方で固体高分子電解質膜を貫通するとともに、前記固体高分子電解質膜と前記弾性部材とは、一体に接合されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、平膜部材は、電解領域を覆う固体高分子電解質膜と、シール機能を有する弾性部材とを有している。このため、固体高分子電解質膜は、電解に必要な部分にのみ設けることが可能になる。従って、固体高分子電解質膜の使用量を可及的に削減することができ、高圧水電解装置は、簡単且つ経済的に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高圧水電解装置の斜視説明図である。
【図２】前記高圧水電解装置を構成する単位セルの分解斜視説明図である。
【図３】前記単位セルの、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高圧水電解装置の斜視説明図である。
【図５】前記高圧水電解装置を構成する単位セルの分解斜視説明図である。
【図６】前記単位セルの、図５中、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る高圧水電解装置を構成する単位セルの分解斜視説明図である。
【図８】前記単位セルの、図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る高圧水電解装置（差圧式水電解装置）１０は、複数の単位セル１２が鉛直方向（矢印Ａ方向）又は水平方向（矢印Ｂ方向）に積層された積層体１４を備える。
【００１９】
積層体１４の積層方向一端（上端）には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８ａ及びエンドプレート２０ａが上方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端（下端）には、同様にターミナルプレート１６ｂ、絶縁プレート１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが下方に向かって、順次、配設される。
【００２０】
高圧水電解装置１０は、例えば、矢印Ａ方向に延在する４本のタイロッド２２を介して円盤形状のエンドプレート２０ａ、２０ｂ間を一体的に締め付け保持する。なお、高圧水電解装置１０は、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板として含む箱状ケーシング（図示せず）により一体的に保持される構成を採用してもよい。また、高圧水電解装置１０は、全体として略円柱体形状を有しているが、立方体形状等の種々の形状に設定可能である。
【００２１】
ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの側部には、端子部２４ａ、２４ｂが外方に突出して設けられる。端子部２４ａ、２４ｂは、配線２６ａ、２６ｂを介して電解電源２８に電気的に接続される。
【００２２】
図２及び図３に示すように、単位セル１２は、略円盤状の電解質膜・電極構造体３２と、前記電解質膜・電極構造体３２を挟持するアノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６とを備える。
【００２３】
図２に示すように、単位セル１２の外周縁部には、セパレータ面方向外方に向かって互いに反対方向に突出する第１突出部３７ａ及び第２突出部３７ｂが形成される。第１突出部３７ａには、積層方向（矢印Ａ方向）に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔３８ａが設けられる。第２突出部３７ｂには、積層方向に互いに連通して、反応により生成された酸素及び未反応の水（混合流体）を排出するための水排出連通孔３８ｂが設けられる。
【００２４】
単位セル１２の中央部には、電解領域の略中央を貫通して積層方向に互いに連通して、反応により生成された高圧な水素を排出するための水素排出連通孔３８ｃが設けられる（図２及び図３参照）。
【００２５】
アノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６は、略円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。
【００２６】
電解質膜・電極構造体３２は、平膜部材４０と、前記平膜部材４０を挟持するリング形状を有する電解用のアノード給電体４２及びカソード給電体４４とを備える。
【００２７】
平膜部材４０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４６と、前記固体高分子電解質膜４６の外周に一体に接着され又は個別に配置されるシール機能を有する、例えば、ゴムシールからなる弾性部材４８とを有する。
【００２８】
固体高分子電解質膜４６は、略中央部に水素排出連通孔３８ｃが形成されるとともに、前記固体高分子電解質膜４６の両面には、リング形状を有するアノード電極触媒層４７及びカソード電極触媒層４９が形成される。アノード電極触媒層４７は、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層４９は、例えば、白金触媒を使用する。
【００２９】
アノード給電体４２及びカソード給電体４４は、例えば、球状アトマイズチタン粉末の焼結体（多孔質導電体）により構成される。アノード給電体４２及びカソード給電体４４は、研削加工後にエッチング処理される平滑表面部を設けるとともに、空隙率が１０％〜５０％、より好ましくは、２０％〜４０％の範囲内に設定される。
【００３０】
図２及び図３に示すように、アノード側セパレータ３４には、水供給連通孔３８ａに連通する供給通路５０ａと、水排出連通孔３８ｂに連通する排出通路５０ｂとが設けられる。アノード側セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、供給通路５０ａ及び排出通路５０ｂに連通する水流路５２と、アノード給電体４２が配置されるとともに、前記水流路５２に連通するリング状凹部５４が設けられる。この水流路５２は、アノード給電体４２の接触面積範囲に対応する範囲内に設けられる。
【００３１】
アノード側セパレータ３４の面３４ａには、リング状凹部５４の中央側に位置してシール溝部５６が設けられる。シール溝部５６には、シール部材５５が収容される。アノード側セパレータ３４の外周縁部には、水供給連通孔３８ａを周回する凹部５８と、水排出連通孔３８ｂを周回する凹部６０とが形成される。
【００３２】
カソード側セパレータ３６の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３６ａには、カソード給電体４４が配置されるリング状凹部６２が形成される。リング状凹部６２に配置されたカソード給電体４４は、水素排出通路５０ｃを介して水素排出連通孔３８ｃに連通する。カソード側セパレータ３６の面３６ａには、リング状凹部６２を囲繞してシール溝部６４が形成される。このシール溝部６４には、シール部材６６が配設される。
【００３３】
シール部材５５、６６には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３４】
平膜部材４０では、固体高分子電解質膜４６が、アノード給電体４２及びカソード給電体４４の電解領域を覆い且つ外周縁部にシール部材６６が接触する寸法及び形状を有する。弾性部材４８は、シール部材６６との接触部よりも外周側に配置され、アノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６の外形寸法と同等の外形寸法を有する。
【００３５】
平膜部材４０は、固体高分子電解質膜４６の厚さが、弾性部材４８の厚さよりも大きくなるように設定される。より詳細には、高圧水電解装置１０の電解運転時には、生成した高圧ガスの押圧によって、固体高分子電解質膜４６の厚さが律速となった上で、均等化され、平滑面となるように、前記固体高分子電解質膜４６の厚さは、弾性部材４８の厚さよりも大きく設定される。アノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６は、固体高分子電解質膜４６に接触する部分にのみ耐酸化性層を形成する。耐酸化性層としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が設けられる。
【００３６】
図１に示すように、エンドプレート２０ａには、水供給連通孔３８ａ、水排出連通孔３８ｂ及び水素排出連通孔３８ｃに連通する配管６８ａ、６８ｂ及び６８ｃが接続される。配管６８ｃには、図示しないが、背圧弁（又は電磁弁）が設けられており、水素排出連通孔３８ｃに生成される水素の圧力を高圧に維持することができる。
【００３７】
このように構成される高圧水電解装置１０の動作について、以下に説明する。
【００３８】
図１に示すように、配管６８ａから高圧水電解装置１０の水供給連通孔３８ａに水が供給されるとともに、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの端子部２４ａ、２４ｂに電気的に接続されている電解電源２８を介して電圧が付与される。このため、図２及び図３に示すように、各単位セル１２では、水供給連通孔３８ａからアノード側セパレータ３４の水流路５２に水が供給され、この水がアノード給電体４２内に沿って移動する。
【００３９】
従って、水は、アノード電極触媒層４７で電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜４６を透過してカソード電極触媒層４９側に移動し、電子と結合して水素が得られる。
【００４０】
このため、カソード給電体４４の内部の水素流路に沿って水素が流動し、前記水素は、水供給連通孔３８ａよりも高圧に維持された状態で、水素排出連通孔３８ｃを流れて高圧水電解装置１０の外部に取り出し可能となる。一方、反応により生成した酸素と未反応の水とは、水排出連通孔３８ｂに沿って高圧水電解装置１０の外部に排出される。
【００４１】
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、平膜部材４０は、アノード給電体４２及びカソード給電体４４の電解領域を覆い且つ外周縁部にシール部材６６が接触する固体高分子電解質膜４６と、前記シール部材６６との接触部よりも外周側に配置され、シール機能を有する弾性部材４８とを有している。
【００４２】
このため、固体高分子電解質膜４６は、電解に必要な部分にのみ設けることが可能になる。従って、固体高分子電解質膜４６の使用量を可及的に削減することができ、高圧水電解装置１０は、簡単且つ経済的に構成することが可能になるという効果が得られる。
【００４３】
さらに、平膜部材４０は、固体高分子電解質膜４６の厚さが、弾性部材４８の厚さよりも大きく設定され、高圧水電解装置１０の電解運転時には、生成した高圧ガスの押圧によって、前記固体高分子電解質膜４６の厚さが律速となった上で、均等化され、平滑面となっている。これにより、固体高分子電解質膜４６とアノード給電体４２及びカソード給電体４４とは、確実に接触することができ、接触抵抗が増大することを良好に抑制することが可能になる。
【００４４】
さらにまた、アノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６は、固体高分子電解質膜４６に接触する部分にのみ耐酸化性層を形成している。このため、耐酸化性層を設ける領域が有効に削減され、経済的であるという利点がある。
【００４５】
また、固体高分子電解質膜４６よりも硬度の低い弾性部材４８が用いられるとともに、前記弾性部材４８には、水供給連通孔３８ａ及び水排出連通孔３８ｂが設けられている。従って、各単位セル１２を比較的低荷重で押圧すればよく、押圧手段であるタイロッド２２により荷重を低減させることができる。これにより、タイロッド２２の耐久性が有効に向上する。
【００４６】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る高圧水電解装置８０の斜視説明図である。なお、第１の実施形態に係る高圧水電解装置１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
高圧水電解装置８０は、複数の単位セル８２が積層された積層体１４を備える。図５及び図６に示すように、単位セル８２は、略円盤状の電解質膜・電極構造体８４と、前記電解質膜・電極構造体８４を挟持するアノード側セパレータ８６及びカソード側セパレータ８８とを備える。
【００４８】
図５に示すように、単位セル８２の外周縁部には、セパレータ面方向外方に突出する第１突出部３７ａ、第２突出部３７ｂ及び第３突出部３７ｃが形成される。第１突出部３７ａには、水供給連通孔３８ａが設けられ、第２突出部３７ｂには、水排出連通孔３８ｂが設けられ、第３突出部３７ｃには、水素排出連通孔３８ｃが設けられる。
【００４９】
アノード側セパレータ８６及びカソード側セパレータ８８は、略円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。
【００５０】
電解質膜・電極構造体８４は、平膜部材４０ａと、前記平膜部材４０ａを挟持する円板形状を有する電解用のアノード給電体４２ａ及びカソード給電体４４ａとを備える。
【００５１】
図５及び図６に示すように、平膜部材４０ａは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４６ａと、前記固体高分子電解質膜４６ａの外周に一体に接着され又は個別に配置されるシール機能を有する、例えば、ゴムシートからなる弾性部材４８ａとを有する。
【００５２】
固体高分子電解質膜４６ａは、外周部に水素排出連通孔３８ｃが形成される第３突出部３７ｃを有するとともに、前記固体高分子電解質膜４６ａの両面には、円板形状を有するアノード電極触媒層４７ａ及びカソード電極触媒層４９ａが形成される。
【００５３】
アノード側セパレータ８６には、水供給連通孔３８ａに連通する供給通路５０ａと、水排出連通孔３８ｂに連通する排出通路５０ｂとが設けられる。アノード側セパレータ８６の電解質膜・電極構造体３２に向かう面８６ａには、供給通路５０ａ及び排出通路５０ｂに連通する水流路５２ａと、アノード給電体４２ａが配置されるとともに、前記水流路５２ａに連通する円板状凹部５４ａが設けられる。この水流路５２ａは、アノード給電体４２ａの接触面積範囲に対応する範囲内に設けられる。
【００５４】
アノード側セパレータ８６の面８６ａには、水素排出連通孔３８ｃを周回してシール溝部５６ａが設けられる。シール溝部５６ａには、シール部材５５ａが収容される。アノード側セパレータ８６の面８６ａには、水供給連通孔３８ａを周回する凹部５８と、水排出連通孔３８ｂを周回する凹部６０とが形成される。
【００５５】
カソード側セパレータ８８の電解質膜・電極構造体８４に向かう面８８ａには、カソード給電体４４ａが配置される円板状凹部６２ａが形成される。円板状凹部６２ａには、水素排出通路５０ｃの一端が連通するとともに、前記水素排出通路５０ｃの他端が水素排出連通孔３８ｃに連通する。
【００５６】
カソード側セパレータ８８の面８８ａには、円板状凹部６２ａを囲繞してシール溝部６４が形成される。このシール溝部６４には、シール部材６６が配設される。面８８ａには、水素排出連通孔３８ｃを周回してシール溝部９０が設けられる。シール溝部９０には、シール部材９２が収容されるとともに、前記シール部材９２は、シール部材５５ａに対して積層方向にオフセットする。
【００５７】
平膜部材４０ａでは、固体高分子電解質膜４６ａが、アノード給電体４２ａ及びカソード給電体４４ａの電解領域を覆い且つ外周縁部にシール部材６６が接触する寸法及び形状を有する。固体高分子電解質膜４６ａは、円板形状の一部に外方に突出する第３突出部３７ｃを有する。
【００５８】
弾性部材４８ａは、シール部材６６との接触部よりも外周側に配置され、アノード側セパレータ８６及びカソード側セパレータ８８の外形寸法と同等の外形寸法を有する。固体高分子電解質膜４６ａと弾性部材４８ａとは、溶着や接着等により一体に接合される。
【００５９】
このように構成される第２の実施形態では、平膜部材４０ａは、アノード給電体４２ａ及びカソード給電体４４ａの電解領域を覆い且つ外周縁部にシール部材６６が接触する固体高分子電解質膜４６ａと、前記シール部材６６との接触部よりも外周側に配置され、シール機能を有する弾性部材４８ａとを有している。
【００６０】
このため、固体高分子電解質膜４６ａの使用量が有用に削減され、高圧水電解装置８０を簡単且つ経済的に構成することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る高圧水電解装置１００を構成する単位セル１０２の分解斜視説明図である。なお、第２の実施形態に係る高圧水電解装置８０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
図７及び図８に示すように、高圧水電解装置１００を構成する単位セル１０２は、略円盤状の電解質膜・電極構造体１０４と、前記電解質膜・電極構造体１０４を挟持するアノード側セパレータ８６及びカソード側セパレータ８８とを備える。
【００６３】
電解質膜・電極構造体１０４は、平膜部材４０ｂと、前記平膜部材４０ｂを挟持する円板形状を有する電解用のアノード給電体４２ａ及びカソード給電体４４ａとを備える。平膜部材４０ｂは、固体高分子電解質膜４６ｂと、前記固体高分子電解質膜４６ｂの外周に一体に接着され又は個別に配置されるシール機能を有する、例えば、ゴムシールからなる弾性部材４８ｂとを有する。
【００６４】
固体高分子電解質膜４６ｂは、円板形状を有する一方、弾性部材４８ｂは、円板形状を有し且つ外周部には、第１突出部３７ａ、第２突出部３７ｂ及び第３突出部３７ｃが形成される。水供給連通孔３８ａ、水排出連通孔３８ｂ及び水素排出連通孔３８ｃは、弾性部材４８ｂにのみ設けられており、固体高分子電解質膜４６ｂには設けられていない。
【００６５】
このように構成される第３の実施形態では、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６６】
１０、８０、１００…高圧水電解装置  １２、８２、１０２…単位セル
１４…積層体                        １６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８ａ、１８ａ…絶縁プレート        ２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２４ａ、２４ｂ…端子部              ２８…電解電源
３２、８４、１０４…電解質膜・電極構造体
３４、８６…アノード側セパレータ    ３６、８８…カソード側セパレータ
３７ａ〜３７ｃ…突出部              ３８ａ…水供給連通孔
３８ｂ…水排出連通孔                ３８ｃ…水素排出連通孔
４０、４０ａ、４０ｂ…平膜部材      ４２、４２ａ…アノード給電体
４４、４４ａ…カソード給電体
４６、４６ａ、４６ｂ…固体高分子電解質膜
４８、４８ａ、４８ｂ…弾性部材      ５２、５２ａ…水流路
５４、６２…リング状凹部            ５４ａ、６２ａ…円板状凹部
５５、５５ａ、６６、９２…シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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