压缩机以及压缩机的控制方法与流程

1.本公开涉及压缩机以及压缩机的控制方法。


背景技术：

2.近年来，作为全球变暖对策之一，利用通过燃料电池发电产生的电力驱动马达来行驶的无碳燃料电池车备受瞩目。但是，在普及燃料电池车时，备齐供给成为燃料的氢气的基础设施、如何能够在全国大范围设置较多的氢站成为了课题。特别是氢的精制压缩装置的大型化和庞大的设置成本等成为了在全国推广氢站的障碍。
3.因此，在应该会到来的无碳氢社会中，除了制造氢之外，还要求开发能够以高密度贮存氢气、能够以小容量且低成本进行输送或者利用的技术。于是，为了对燃料供给基础设施稳定地供给氢，提出了对高纯度的氢气进行精制以及升压的各种各样的方案。
4.被作为燃料电池车等的燃料气体来使用的氢气一般是在高压(例如几十mpa)的压缩状态下进行供给。对于该高压氢气，例如能够通过机械式压缩装置将低压氢气压缩为高压来获得，所述低压氢气是通过水电解装置使用电化学反应来从水生成的。
5.另外，例如专利文献1提出了一种电化学式的压缩机，其通过使将氢作为主成分的低压的含氢气体中的氢经由电解质膜来以电化学的方式从阳极透过到阴极，从而在阴极生成压缩氢。
6.具体而言，压缩机的单元(cell)具备膜电极接合体(以下记载为mea：membrane electrode assembly，膜电极组件)，所述膜电极接合体包括电解质膜和设置于电解质膜的两面的电极催化剂层。并且，在mea的两侧各侧分别配设有阳极供电体和阴极供电体。
7.另外，在压缩机分别设置有用于从两侧保持单元的供电体和mea的阳极隔板和阴极隔板。在此，在阳极隔板形成有阳极流路，以使得低压的含氢气体流入阳极供电体、并且从阳极供电体排出低压的剩余含氢气体。在阴极隔板形成有阴极流路，以使得从阴极供电体向外部排出高压的压缩氢。低压的含氢气体也可以混杂有杂质。例如，含氢气体既可以是通过水的电解生成的氢气，也可以是在制铁工厂等中生成的副产物气体，还可以是对城市煤气改性而得到的改性气体。
8.此外，通过用阳极端板和阴极端板夹入交替层叠多个的以上的单元和隔板而得到的层叠体，从而对这样的层叠体进行固定，这是压缩机的一般的紧固连结构造。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.专利文献1:特许第6299027号


技术实现要素：

12.发明要解决的课题
13.本公开作为一个例子，课题在于，提供与以往相比能够抑制电解质膜的劣化的压缩机以及压缩机的控制方法。
14.用于解决课题的技术方案
15.为了解决上述课题，本公开的一个技术方案(aspect，方面)的压缩机具备：包括电解质膜、设置于所述电解质膜的一方的主面的阳极以及设置于所述电解质膜的另一方的主面的阴极的至少一个单元；设置在所述阳极上的金属制阳极隔板；设置在所述阴极上的阴极隔板；以及对所述阳极与所述阴极之间施加电压的电压施加器，通过所述电压施加器施加电压，使从供给至所述阳极的阳极流体取出了的质子移动至所述阴极，生成压缩氢，所述压缩机具备控制器，所述控制器对所述电压施加器的施加电压进行控制，以使得在每单位单元所施加的电压小于所述金属制阳极隔板的腐蚀电位。
16.另外，本公开的一个技术方案的压缩机的控制方法包括如下步骤：通过对夹着电解质膜设置的阳极和阴极之间施加电压，使从供给至阳极的阳极流体取出了的质子经由所述电解质膜移动至阴极，生成压缩氢；控制对所述阳极和所述阴极之间施加的电压，以使得在每单位单元所施加的电压小于设置在所述阳极上的金属制阳极隔板的腐蚀电位，所述单位单元是夹着所述电解质膜而设置有所述阳极和所述阴极的单元。
17.发明效果
18.本公开的一个技术方案的压缩机以及压缩机的控制方法与以往相比，能够抑制电解质膜的劣化。
附图说明
19.图1a是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。
20.图1b是图1a的电化学式氢泵的b部的放大图。
21.图2a是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。
22.图2b是图2a的电化学式氢泵的b部的放大图。
23.图3是表示第2实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。
具体实施方式
24.在电化学式的压缩机中，当对阳极和阴极之间施加电压时，需要适当地控制两者间的电压，以使得难以引起金属制隔板的腐蚀。也即是，在施加于压缩机的每单个单元的电压为金属制隔板中的金属的腐蚀电位以上的情况下，由于由金属制隔板的腐蚀引起的金属制隔板中的金属的阳离子溶出，电解质膜的质子导电性有可能不可逆地降低。
25.具体而言，电解质膜一般使用固体高分子膜(阳离子交换膜)，电解质膜的质子导电率与膜中的离子交换容量(iec)成比例。因此，当结合力强的金属离子等的阳离子混入到阳极流体中时，由于该阳离子被不可逆地取入到电解质膜内，电解质膜的iec会降低。也即是，向阳极流体混入阳离子，有可能因iec的不可逆的降低而引起电解质膜的质子导电性的降低。
26.于是，本公开的第1技术方案的压缩机具备：包括电解质膜、设置于电解质膜的一方的主面的阳极以及设置于电解质膜的另一方的主面的阴极的至少一个单元；设置在阳极上的金属制阳极隔板；设置在阴极上的阴极隔板；以及对阳极与阴极之间施加电压的电压施加器，通过电压施加器施加所述电压，使从供给至阳极的阳极流体取出了的质子移动至阴极，生成压缩氢，压缩机具备控制器，控制器对电压施加器的施加电压进行控制，以使得
在每单位单元所施加的电压小于金属制阳极隔板的腐蚀电位。
27.根据该构成，本技术方案的压缩机与以往相比，能够抑制电解质膜的劣化。具体而言，本技术方案的压缩机通过对电压施加器的施加电压进行控制，以使得每单位单元的单元电压小于金属制阳极隔板的腐蚀电位，从而与不进行这样的电压控制的情况相比，难以引起由金属制阳极隔板的腐蚀导致的金属制阳极隔板中的金属的阳离子溶出。由此，本技术方案的压缩机能够适当地抑制电解质膜的质子导电性的不可逆的降低。
28.本公开的第2技术方案的压缩机在第1技术方案的压缩机中也可以为：控制器在使通过电压施加器施加的电压增加、使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，如果在每单位单元所施加的电压成为所述腐蚀电位以上，则在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前使通过电压施加器施加的电压的增加停止。
29.根据该构成，本技术方案的压缩机在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前，如果在每单位单元所施加的电压成为上述腐蚀电位以上，则使基于电压施加器的施加电压的增加停止，从而能够使得金属制阳极隔板的腐蚀难以发展。因此，本技术方案的压缩机通过在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前设为将电流保持不变地维持的状态或者降低了电流的状态，能够在抑制金属制阳极隔板中的金属的阳离子溶出的同时，持续进行压缩机的氢压缩动作。
30.本公开的第3技术方案的压缩机在第1技术方案或者第2技术方案的压缩机中也可以为：控制器当在每单位单元所施加的电压成为上述腐蚀电位以上时，使通过电压施加器施加的电压降低。
31.根据该构成，本技术方案的压缩机当在每单位单元所施加的电压成为上述腐蚀电位以上时，使基于电压施加器的施加电压降低，由此，能够使得金属制阳极隔板的腐蚀难以发展。因此，本技术方案的压缩机通过设为降低了流动于阳极和阴极之间的电流的状态，与维持流动于阳极和阴极之间的电流的情况相比，能够在进一步抑制金属制阳极隔板中的金属的阳离子溶出的同时，持续进行压缩机的氢压缩动作。
32.本公开的第4技术方案的压缩机在第3技术方案的压缩机中也可以为：控制器在即使使通过电压施加器施加的电压降低而在每单位单元所施加的电压也为上述腐蚀电位以上时，通过电压施加器使电压的施加停止。
33.在即使使通过电压施加器施加的电压降低而在每单位单元所施加的电压也为上述腐蚀电位以上时，金属制阳极隔板的腐蚀会发展。在该情况下，本技术方案的压缩机通过使基于电压施加器的电压施加停止，能够使得金属制阳极隔板的腐蚀不再进一步发展。
34.此外，电解质膜如上述那样使用固体高分子膜，固体高分子膜不是完全的致密膜。因此，当存在于夹着电解质膜而配置的阳极和阴极中的各极的气体的组成(例如杂质成分的气体浓度)不同时，将由该气体的浓度引起的化学势差作为驱动力，杂质和氢经由电解质膜而相互扩散(交叉泄漏)，最终，阳极和阴极的气体的组成成为相同。此外，经由电解质膜而交叉泄漏的气体的速度依赖于电解质膜的原材料和膜厚。
35.另外，电化学式的压缩机通过下述的阳极和阴极的反应，以电化学的方式使氢从阳极选择性地移动至阴极，并且，使阴极密封，由此，能够生成包含压缩氢的阴极气体。
36.阳极：h2(低压)
→
2h++2e－
37.阴极：2h++2e－
→
h2(高压)
38.在此，在压缩机的额定运转期间中，以电化学的方式从阳极选择性地移动至阴极的氢量，与因交叉泄漏而从阴极移动至阳极的氢量以及从阳极移动至阴极的杂质的量相比足够大，因此，即使是在阳极流体(例如含氢气体)的氢纯度小于预定值的情况下，在阴极生成的压缩氢的氢纯度也被维持为高纯度。与此相对，在流动于阳极和阴极之间的电流达到作为额定运转中的电流值的目标电流值之前，以电化学的方式从阳极选择性地移动至阴极的氢量，与因交叉泄漏而从阴极移动至阳极的氢量以及从阳极移动至阴极的杂质的量相比，不一定足够大，因此，在假如阳极流体的氢纯度小于预定值的情况下，在阴极生成的压缩氢的氢纯度有可能降低。
39.于是，本公开的第5技术方案的压缩机在第1技术方案～第4技术方案的任一压缩机中也可以为：具备用于向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢的气体流路和设置于气体流路的阀，控制器在使通过电压施加器施加的电压增加、使流动于阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，使阀开放。
40.根据该构成，本技术方案的压缩机与在使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时使阀关闭的情况相比，能够使供给至氢需求体的压缩氢的氢纯度提高。具体而言，在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前，在假如阳极流体的氢纯度小于预定值的情况下，容易产生：使得由存在于阳极和阴极中的各极的杂质的气体浓度引起的化学势差变小的杂质交叉泄漏的影响。在该情况下，如果在使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时使阀关闭，供给至氢需求体的压缩氢的氢纯度有可能降低。但是，本技术方案的压缩机通过在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前使上述的阀开放，能够向与氢需求体不同的供给目的地供给包含杂质的压缩氢。由此，本技术方案的压缩机，与在使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时使阀关闭的情况相比，能够抑制供给至氢需求体的压缩氢的氢纯度的降低。此外，使上述的阀开放的期间也可以不是在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前的全部期间。也即是，在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前的至少一部分期间中，使上述的阀开放即可。
41.本公开的第6技术方案的压缩机在第5技术方案的压缩机中也可以为：当流动于阳极和阴极之间的电流成为目标电流值以上时，控制器使上述的阀关闭。
42.在流动于阳极和阴极之间的电流为目标电流值以上时，以电化学的方式从阳极选择性地移动至阴极的氢量，与因交叉泄漏而从阴极移动至阳极的氢量以及从阳极移动至阴极的杂质的量相比足够大，因此，即使是在阳极流体的氢纯度小于预定值的情况下，在阴极生成的压缩氢的氢纯度也被维持为高纯度。由此，此时，本技术方案的压缩机在流动于阳极和阴极之间的电流为目标电流值以上时，使上述的阀关闭，由此，与在流动于阳极和阴极之间的电流为目标电流值以上时不使上述的阀关闭的情况相比，能够降低向与氢需求体不同的供给目的地的压缩氢的供给量。其结果，本技术方案的压缩机能够抑制氢压缩动作的效率降低。
43.本公开的第7技术方案的压缩机在第1技术方案～第4技术方案的任一压缩机中也可以为：具备用于向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢的气体流路和设置于气体流路的阀，控制器在使通过电压施加器施加的电压增加、使流动于阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，使上述的阀关闭。
44.在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前，在假如阳极流体的氢纯度为预定值以上的情况下，由存在于阳极和阴极中的各极的杂质的气体浓度引起的化学势差小，杂质交叉泄漏的影响度变小，因此，在阴极生成的压缩氢的氢纯度被维持为高纯度。由此，此时，本技术方案的压缩机在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前，使上述的阀关闭，由此，与不使上述的阀关闭的情况相比，能够降低向与氢需求体不同的供给目的地的压缩氢的供给量。其结果，本技术方案的压缩机能够抑制氢压缩动作的效率低下。
45.本公开的第8技术方案的压缩机在第1技术方案～第7技术方案的任一压缩机中也可以为，金属制阳极隔板包含具有抗氢脆性的材料。
46.本公开的第9技术方案的压缩机在第8技术方案的压缩机中也可以为，金属制阳极隔板包含ti。
47.本公开的第10技术方案的压缩机在第8技术方案的压缩机中也可以为，金属制阳极隔板包含sus316或者sus316l。
48.在各种各样的种类的不锈钢中，sus316和sus316l的成本性能优异，从耐腐蚀性和抗氢脆性等的观点来看，特性良好。由此，本技术方案的压缩机通过金属制阳极隔板包含sus316或者sus316l，能够在适当地维持压缩机的性能的同时谋求金属制阳极隔板的低成本化。
49.本公开的第11技术方案的压缩机在第8技术方案的压缩机中也可以为：金属制阳极隔板包含4401－316－00－i或4436－316－00－i、或者、4404－316－03－i、4432－316－03－i或4436－316－91－i。
50.在此，日本工业标准(jis)的sus316在国际标准(iso)15510中对应的是4401－316－00－i或4436－316－00－i。日本工业标准的sus316l在iso 15510中对应的是4404－316－03－i、4432－316－03－i或4436－316－91－i。
51.本公开的第12技术方案的压缩机在第8技术方案的压缩机中也可以为：金属制阳极隔板包含1.4401或1.4436、或者、1.4404、1.4432或1.4435。
52.在此，日本工业标准(jis)的sus316在欧洲标准(en)中对应的是1.4401或1.4436。日本工业标准的sus316l在欧洲标准中对应的是1.4404、1.4432或1.4435。
53.本公开的第13技术方案的压缩机在第8技术方案的压缩机中也可以为，金属制阳极隔板包含s31600或者s31603。
54.在此，日本工业标准(jis)的sus316在美国标准(uns)中对应的是s31600。日本工业标准的sus316l在美国标准中对应的是s31603。
55.本公开的第14技术方案的压缩机在第8技术方案的压缩机中也可以为，金属制阳极隔板包含s31608或者s31603。
56.在此，日本工业标准(jis)的sus316在中国标准(gb)中对应的是s31608。日本工业标准的sus316l在中国标准中对应的是s31603。
57.本公开的第15技术方案的压缩机的控制方法包括如下步骤：通过对夹着电解质膜而设置的阳极和阴极之间施加电压，从而使从供给至阳极的阳极流体取出了的质子经由电解质膜移动至阴极，生成压缩氢；控制对阳极和阴极之间施加的电压，以使得在每单位单元所施加的电压小于设置在阳极上的金属制阳极隔板的腐蚀电位，该单位单元是夹着电解质膜而设置有阳极和阴极的单元。
58.根据以上，本技术方案的压缩机的控制方法与以往相比，能够抑制电解质膜的劣化。此外，本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果的详细情况与第1技术方案的压缩机实现的作用效果的详细情况是同样的，因此省略说明。
59.本公开的第16技术方案的压缩机的控制方法在第15技术方案的压缩机的控制方法中也可以为：在使对阳极和阴极之间施加的电压增加、使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，如果在每单位单元所施加的电压成为上述腐蚀电位以上，则在流动于阳极和阴极之间的电流达到目标电流值之前，使对阳极和阴极之间施加的电压的增加停止。
60.本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果与第2技术方案的压缩机实现的作用效果是同样的，因此省略说明。
61.本公开的第17技术方案的压缩机的控制方法在第15技术方案或者第16技术方案的压缩机的控制方法中也可以为，包括如下步骤：当在每单位单元所施加的电压成为上述腐蚀电位以上时，使对阳极和阴极之间施加的电压降低。
62.本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果与第3技术方案的压缩机实现的作用效果是同样的，因此省略说明。
63.本公开的第18技术方案的压缩机的控制方法在第17技术方案的压缩机的控制方法中也可以为，包括如下步骤：在即使使对阳极和阴极之间施加的电压降低而在每单位单元所施加的电压也为上述腐蚀电位以上时，使对阳极和阴极之间施加的电压停止。
64.本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果与第4技术方案的压缩机实现的作用效果是同样的，因此省略说明。
65.本公开的第19技术方案的压缩机的控制方法在第15技术方案～第18技术方案的任一压缩机的控制方法中也可以为，包括如下步骤：在使对阳极和阴极之间施加的电压增加、使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢。
66.本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果与第5技术方案的压缩机实现的作用效果是同样的，因此省略说明。
67.本公开的第20技术方案的压缩机的控制方法在第19技术方案的压缩机的控制方法中也可以为：当流动于阳极和阴极之间的电流成为目标电流值以上时，使向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢的步骤停止。
68.本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果与第6技术方案的压缩机实现的作用效果是同样的，因此省略说明。
69.本公开的第21技术方案的压缩机的控制方法在第15技术方案～第18技术方案的任一压缩机的控制方法中也可以为，包括如下步骤：在使对阳极和阴极之间施加的电压增加、使流动于阳极和阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，停止向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢。
70.本技术方案的压缩机的控制方法实现的作用效果与第7技术方案的压缩机实现的作用效果是同样的，因此省略说明。
71.以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。以下说明的实施方式都是表示上述各技术方案的一个例子。因此，以下所示的数值、形状、材料、构成要素以及构成要素的配
置位置和连接方式等不过是一个例子，只要未记载于权利要求，就并不限定上述各技术方案。另外，对于以下的构成要素中的、未记载于表示本技术方案的最上位概念的独立权利要求的构成要素，设为任意的构成要素来进行说明。另外，有时对于在附图中标记了相同的标号的部分省略说明。为了容易理解附图，有时以示意的方式表示了各构成要素，形状和尺寸比等并不是准确的表示。
72.(第1实施方式)
73.对于上述压缩机的阳极流体，设想各种各样的种类的气体、液体。例如在压缩机为电化学式氢泵的情况下，可以举出含氢气体来作为阳极流体。另外，例如在压缩机为水电解装置的情况下，可以举出液体的水来作为阳极流体。
74.于是，在以下的实施方式中，在阳极流体为含氢气体的情况下，对作为上述各技术方案的压缩机的一个例子的电化学式氢泵的结构和动作进行说明。
75.[装置结构]
[0076]
图1a和图2a是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。图1b是图1a的电化学式氢泵的b部的放大图。图2b是图2a的电化学式氢泵的b部的放大图。
[0077]
此外，在图1a中示出：包含俯视时通过电化学式氢泵100的中心和阴极气体导出歧管28的中心的直线的电化学式氢泵100的垂直剖面。另外，在图2a中示出：包含俯视时通过电化学式氢泵100的中心、阳极气体导入歧管27的中心以及阳极气体导出歧管30的中心的直线的电化学式氢泵100的垂直剖面。
[0078]
本实施方式的电化学式氢泵100具备至少一个电化学单元100b。如图1b和图2b所示，电化学单元100b包括电解质膜11、阳极an以及阴极ca，在氢泵单位(unit)100a中层叠有电解质膜11、阳极催化剂层13、阴极催化剂层12、阳极气体扩散层15、阴极气体扩散层14、金属制阳极隔板17以及阴极隔板16。
[0079]
此外，在电化学式氢泵100中，层叠有3个氢泵单位100a，但氢泵单位100a的个数不限定于此。也即是，氢泵单位100a的个数可以根据电化学式氢泵100压缩的氢量等的运转条件来设定为适当的个数。
[0080]
阳极an设置于电解质膜11的一方的主面。阳极an是包括阳极催化剂层13和阳极气体扩散层15的电极。此外，俯视时，以将阳极催化剂层13的周围包围的方式设置有环状的密封部件43，阳极催化剂层13由密封部件43适当地进行密封。
[0081]
阴极ca设置于电解质膜11的另一方的主面。阴极ca是包括阴极催化剂层12和阴极气体扩散层14的电极。此外，俯视时，以将阴极催化剂层12的周围包围的方式设置有环状的密封部件42，阴极催化剂层12由密封部件42适当地进行密封。
[0082]
根据以上，电解质膜11以与阳极催化剂层13和阴极催化剂层12分别接触的方式由阳极an和阴极ca夹持。
[0083]
电解质膜11只要是具备质子导电性的膜即可，可以是任何的构成。例如，作为电解质膜11，可以举出磺酸修饰的氟系高分子电解质膜、烃系电解质膜等。具体而言，作为电解质膜11，例如可以使用nafion(注册商标，杜邦公司制)、aciplex(注册商标，旭化成株式会社制)等，但不限定于这些。
[0084]
阳极催化剂层13设置于电解质膜11的一方的主面。阳极催化剂层13包含能够在分散状态下担载催化剂金属(例如铂)的碳，但不限定于此。
[0085]
阴极催化剂层12设置于电解质膜11的另一方的主面。阴极催化剂层12包含能够在分散状态下担载催化剂金属(例如铂)的碳，但不限定于此。
[0086]
对于阴极催化剂层12和阳极催化剂层13，作为催化剂的调制方法，都可以举出各种方法，但不特别地限定。例如作为碳系粉末，可以举出石墨、碳黑、具有导电性的活性炭等的粉末。在碳载体担载铂或者其他催化剂金属的方法不特别地限定。例如也可以使用粉末混合或者液相混合等的方法。作为后者的液相混合，例如可举出在催化剂成分胶体液中分散、吸附碳等的载体的方法等。铂等的催化剂金属向碳载体的担载状态不特别地限定。例如，也可以对催化剂金属进行微粒子化而以高分散的方式担载于载体。
[0087]
阴极气体扩散层14设置在阴极催化剂层12上。阴极气体扩散层由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阴极气体扩散层优选具备：使得适当地对在电化学式氢泵100动作时因阴极ca和阳极an间的差压而产生的构成部件的位移、变形进行追随的弹性。作为阴极气体扩散层14的基材，例如可以使用碳纤维烧结体等，但不限定于此。
[0088]
阳极气体扩散层15设置在阳极催化剂层13上。阳极气体扩散层15由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。另外，阳极气体扩散层15优选具备：在电化学式氢泵100动作时能够耐受由上述差压引起的电解质膜11的推压的程度的刚性。作为阳极气体扩散层15的基材，例如使用碳粒子烧结体，但不限定于此。
[0089]
金属制阳极隔板17是设置在阳极an的阳极气体扩散层15上的部件。阴极隔板16是设置在阴极ca的阴极气体扩散层14上的部件。
[0090]
并且，在阴极隔板16和金属制阳极隔板17各自的中央部设置有凹部。在这些凹部各自分别容纳有阴极气体扩散层14和阳极气体扩散层15。
[0091]
这样，通过用阴极隔板16和金属制阳极隔板17夹着上述电化学单元100b，从而形成了氢泵单位100a。
[0092]
以上的阴极隔板16和金属制阳极隔板17包含具有抗氢脆性的材料。作为一个例子，阴极隔板16和金属制阳极隔板17包含钛(ti)或者不锈钢等。
[0093]
在此，在各种各样的种类的不锈钢中，sus316、sus316l的成本性能优异，在耐腐蚀性和抗氢脆性等的观点方面，特性良好。由此，本实施方式的电化学式氢泵100通过阴极隔板16和金属制阳极隔板17包含sus316或者sus316l，能够在适当地维持电化学式氢泵100的性能的同时谋求阴极隔板16和金属制阳极隔板17的低成本化。
[0094]
与阴极气体扩散层14接触的阴极隔板16的主面不设置阴极气体流路而由平面构成。由此，与在阴极隔板16的主面设置阴极气体流路的情况相比，能够在阴极气体扩散层14与阴极隔板16之间增大接触面积。于是，电化学式氢泵100能够降低阴极气体扩散层14与阴极隔板16之间的接触电阻。
[0095]
与此相对，在与阳极气体扩散层15接触的金属制阳极隔板17的主面设置有：俯视时例如包括多个u字状的折返部分和多个直线部分的蜿蜒状的阳极气体流路33。并且，阳极气体流路33的直线部分在与图2a的纸面垂直的方向上延伸。但是，这样的阳极气体流路33是例示的，不限定于本例。例如，阳极气体流路也可以由多个直线状的流路构成。
[0096]
另外，在阴极隔板16和金属制阳极隔板17之间夹入有以将电化学单元100b的周围包围的方式设置的环状且平板状的绝缘体21。由此，防止阴极隔板16和金属制阳极隔板17的短路。
[0097]
在此，电化学式氢泵100具备：设置在氢泵单位100a的层叠方向上的两端上的第1端板以及第2端板；和在层叠方向上紧固连结氢泵单位100a、第1端板以及第2端板的紧固连结器25。
[0098]
此外，在图1a和图2a所示的例子中，阴极端板24c和阳极端板24a分别与上述第1端板和第2端板各自对应。也即是，阳极端板24a是在层叠了氢泵单位100a的各部件的层叠方向上在位于一端的金属制阳极隔板17上设置的端板。另外，阴极端板24c是在层叠了氢泵单位100a的各部件的层叠方向上在位于另一端的阴极隔板16上设置的端板。
[0099]
紧固连结器25只要能够在层叠方向上对氢泵单位100a、阴极端板24c以及阳极端板24a进行紧固连结即可，可以是任何结构。例如，作为紧固连结器25，可以举出螺栓和带碟形弹簧的螺母等。
[0100]
如图1a所示，阴极气体导出歧管28由设置于3个氢泵单位100a的各部件以及阴极端板24c的贯通孔和设置于阳极端板24a的非贯通孔的相连而构成。另外，在阴极端板24c设置有阴极气体导出路径26。阴极气体导出路径26也可以由供从阴极ca排出的阴极废气流通的配管构成。并且，阴极气体导出路径26与上述阴极气体导出歧管28连通。
[0101]
进一步，阴极气体导出歧管28经由阴极气体通过路径34中的各个与氢泵单位100a各自的阴极ca连通。由此，在氢泵单位100a各自的阴极ca生成的压缩氢在经过阴极气体通过路径34中的各个之后，在阴极气体导出歧管28合流。并且，合流后的压缩氢被引导至阴极气体导出路径26。
[0102]
这样，氢泵单位100a各自的阴极ca经由氢泵单位100a各自的阴极气体通过路径34和阴极气体导出歧管28而连通。
[0103]
在阴极隔板16和金属制阳极隔板17之间、阴极隔板16和阴极供电板22c之间、金属制阳极隔板17和阳极供电板22a之间设置有o形圈等的环状的密封部件40，俯视时将阴极气体导出歧管28包围，阴极气体导出歧管28由该密封部件40适当地进行密封。
[0104]
如图2a所示，在阳极端板24a设置有阳极气体导入路径29。阳极气体导入路径29也可以由用于供给至阳极an的含氢气体流通的配管构成。并且，阳极气体导入路径29与筒状的阳极气体导入歧管27连通。此外，阳极气体导入歧管27由设置于3个氢泵单位100a的各部件和阳极端板24a的贯通孔的相连而构成。
[0105]
另外，阳极气体导入歧管27经由第1阳极气体通过路径35中的各个，与氢泵单位100a各自的阳极气体流路33的一方的端部连通。由此，从阳极气体导入路径29供给至了阳极气体导入歧管27的含氢气体经过氢泵单位100a各自的第1阳极气体通过路径35而被分配至氢泵单位100a中的各自。并且，在所分配的含氢气体经过阳极气体流路33的期间，从阳极气体扩散层15向阳极催化剂层13供给含氢气体。
[0106]
另外，如图2a所示，在阳极端板24a设置有阳极气体导出路径31。阳极气体导出路径31也可以由供从阳极an排出的含氢气体流通的配管构成。并且，阳极气体导出路径31与筒状的阳极气体导出歧管30连通。此外，阳极气体导出歧管30由设置于3个氢泵单位100a的各部件和阳极端板24a的贯通孔的相连来构成。
[0107]
另外，阳极气体导出歧管30经由第2阳极气体通过路径36中的各个，与氢泵单位100a各自的阳极气体流路33的另一方的端部连通。由此，经过了氢泵单位100a各自的阳极气体流路33的含氢气体经过第2阳极气体通过路径36中的各个而被供给至阳极气体导出歧
管30，并在此合流。并且，合流后的含氢气体被引导至阳极气体导出路径31。
[0108]
在阴极隔板16和金属制阳极隔板17之间、阴极隔板16和阴极供电板22c之间、金属制阳极隔板17和阳极供电板22a之间，设置有o形圈等的环状的密封部件40，俯视时将阳极气体导入歧管27和阳极气体导出歧管30包围，阳极气体导入歧管27和阳极气体导出歧管30由密封部件40适当地进行密封。
[0109]
如图1a和图2a所示，电化学式氢泵100具备电压施加器102。
[0110]
电压施加器102是对阳极an和阴极ca之间施加电压的装置。具体而言，电压施加器102的高电位被施加于阳极an，电压施加器102的低电位被施加于阴极ca。电压施加器102只要能够对阳极an和阴极ca之间施加电压即可，可以是任何结构。例如，电压施加器102也可以是对在阳极an和阴极ca之间施加的电压进行调整的装置。此时，电压施加器102在与蓄电池、太阳能电池、燃料电池等的直流电源连接着时具备dc/dc转换器，在与商用电源等的交流电源连接着时具备ac/dc转换器。
[0111]
另外，电压施加器102例如也可以是如下的功率型电源：在阳极an和阴极ca之间所施加的电压、在阳极an和阴极ca之间流动的电流被进行调整，以使得向氢泵单位100a供给的功率成为预定的设定值。
[0112]
此外，在图1a和图2a所示的例子中，电压施加器102的低电位侧的端子与阴极供电板22c连接，电压施加器102的高电位侧的端子与阳极供电板22a连接。阴极供电板22c与在上述层叠方向上位于另一端的阴极隔板16电连接，并且，与阴极端板24c隔着阴极绝缘板23c而配置。阳极供电板22a与在上述层叠方向上位于一端的金属制阳极隔板17电连接，并且，与阳极端板24a隔着阳极绝缘板23a而配置。
[0113]
这样，电化学式氢泵100是如下装置：通过电压施加器102对阳极an与阴极ca之间施加电压，使从供给至阳极an的含氢气体取出了的质子移动至阴极ca，生成压缩氢。
[0114]
以上的电化学式氢泵100的结构是例示的，不限定于本例。例如，电化学式氢泵100也可以采用如下的死端(dead end)构造：不设置阳极气体导出歧管30和阳极气体导出路径31，在阴极ca对全部量的经过阳极气体导入歧管27供给至阳极an的含氢气体中的氢(h2)进行压缩。
[0115]
控制器50对电压施加器102的施加电压进行控制，以使得在每单位单元所施加的电压小于金属制阳极隔板17的腐蚀电位。控制器50也可以对电化学式氢泵100的整体动作进行控制。在此，“每单位单元”在图1a和图2a所示的例子是指每一个电化学单元100b。另外，“金属制阳极隔板17的腐蚀电位”是指金属制阳极隔板17所包含的金属的腐蚀电位。
[0116]
控制器50例如具备运算电路(未图示)和存储控制程序的存储电路(未图示)。作为运算电路，例如可以举出mpu、cpu等。作为存储电路，例如可以举出存储器等。控制器50既可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制器构成。
[0117]
[动作]
[0118]
以下，参照附图对电化学式氢泵100的动作的一个例子进行说明。以下的动作例如也可以通过控制器50的运算电路从控制器50的存储电路读出控制程序来进行。但是，在控制器50中进行以下动作不一定是必须的。也可以操作者进行其一部分动作。在以下的例子中，对通过控制器50控制动作的情况进行说明。
[0119]
首先，在电化学式氢泵100的启动开始时，低压以及高湿度的含氢气体被供给至阳极an，并且，电压施加器102的电压被供电至电化学式氢泵100。于是，在阳极an的阳极催化剂层13中，氢分子分离为质子和电子(式(1))。质子在电解质膜11内传导而移动至阴极催化剂层12。电子经由电压施加器102而移动至阴极催化剂层12。
[0120]
并且，在阴极催化剂层12中再次生成氢分子(式(2))。此外，已知：在质子在电解质膜11中传导时，预定水量的水会作为电渗透水而从阳极an与质子同行地移动至阴极ca。
[0121]
此时，例如在电化学式氢泵100的阴极ca生成的压缩氢经过阴极气体导出路径26而被供给至未图示的氢需求体的情况下，使用设置于阴极气体导出路径26的背压阀、调整阀(未图示)等来使阴极气体导出路径26的压损(压力损失)增加，由此，能够在阴极ca生成压缩氢(h2)。在此，使阴极气体导出路径26的压损增加，对应于减小设置于阴极气体导出路径26的背压阀、调整阀的开度。
[0122]
阳极：h2(低压)
→
2h++2e－
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
···
(1)
[0123]
阴极：2h++2e－
→
h2(高压)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
···
(2)
[0124]
作为上述氢需求体，例如可以举出氢贮存器、燃料电池等。另外，作为氢贮存器，例如可以举出氢罐等。
[0125]
这样，在电化学式氢泵100中，通过对夹着电解质膜11设置的阳极an和阴极ca之间施加电压，从而进行：使从供给至阳极an的含氢气体取出了的质子经由电解质膜11移动至阴极ca来生成压缩氢的氢压缩动作。此外，“氢压缩动作”包括：使通过电压施加器102施加的电压增加，使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的动作(启动运转)；和将阴极ca内的压缩氢压缩到预定的供给压，然后，向氢需求体供给压缩氢的动作(额定运转)。“目标电流值”例如也可以是电化学式氢泵100的额定运转中的电流值。另外，对于“预定的供给压”，可以举出大约40mpa、大约80mpa等，但不限定于这些。
[0126]
在此，在本实施方式中，在以上的氢压缩动作中进行如下动作：控制对阳极an和阴极ca间所施加的电压，以使得在夹着电解质膜11而设置有阳极an和阴极ca的每单位单元所施加的电压小于设置在阳极an上的金属制阳极隔板17的腐蚀电位。
[0127]
如以上所述，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法与以往相比，能够抑制电解质膜11的劣化。具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，通过对电压施加器102的施加电压进行控制，以使得每单位单元的单元电压小于金属制阳极隔板17的腐蚀电位，从而与不进行这样的电压控制的情况相比，难以引起由金属制阳极隔板17的腐蚀导致的金属制阳极隔板17中的金属的阳离子溶出。由此，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法能够适当地抑制电解质膜11的质子导电性的不可逆的降低。
[0128]
(第1实施例)
[0129]
对于本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第1实施方式是同样的。
[0130]
控制器50在使通过电压施加器102施加的电压增加、使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的过程中时，当在每单位单元所施加的电压成为金属制阳极隔板17的腐蚀电位以上时，在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前使通过电压施加器102施加的电压的增加停止。
[0131]
根据以上，本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前，当在每单位单元所施加的电压成为金属制阳极隔板17的腐蚀电位以上时，使基于电压施加器102的施加电压的增加停止，由此，能够使得金属制阳极隔板17的腐蚀难以发展。因此，本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，通过在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前设为将电流保持不变地维持的状态或者降低了电流的状态，从而能够在抑制金属制阳极隔板17中的金属的阳离子溶出的同时持续进行电化学式氢泵100的氢压缩动作。
[0132]
本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了上述特征以外，也可以与第1实施方式是同样的。
[0133]
(第2实施例)
[0134]
本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第1实施方式是同样的。
[0135]
控制器50当在每单位单元所施加的电压成为金属制阳极隔板17的腐蚀电位以上时，使通过电压施加器102施加的电压降低。另外，控制器50在即使使通过电压施加器102施加的电压降低而在每单位单元所施加的电压也为金属制阳极隔板17的腐蚀电位以上时，通过电压施加器102使电压的施加停止。
[0136]
根据以上，本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，当在每单位单元所施加的电压成为金属制阳极隔板17的腐蚀电位以上时，使基于电压施加器102的施加电压降低，由此，能够使得金属制阳极隔板17的腐蚀难以发展。因此，本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，通过设为降低了流动于阳极an和阴极ca间的电流的状态，与维持在阳极an和阴极ca间流动的电流的情况相比，能够在抑制金属制阳极隔板17中的金属的阳离子溶出的同时，持续进行电化学式氢泵100的氢压缩动作。
[0137]
另外，在即使使通过电压施加器102施加的电压降低而在每单位单元所施加的电压也为上述腐蚀电位以上时，金属制阳极隔板17的腐蚀会发展。在该情况下，本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，通过使基于电压施加器102的电压施加停止，能够使得金属制阳极隔板17的腐蚀不再进一步发展。
[0138]
本实施例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了上述特征以外，也可以与第1实施方式或者第1实施方式的第1实施例是同样的。
[0139]
(第2实施方式)
[0140]
图3是表示第2实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。
[0141]
在此，在图3所示的例子中，本实施方式的电化学式氢泵100，除了设置有气体流路26a和阀51以外，与第1实施方式是同样的。另外，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第1实施方式是同样的。
[0142]
气体流路26a是用于将在阴极ca生成的压缩氢供给至与氢需求体不同的供给目的地的流路。气体流路26a只要能够向与氢需求体不同的供给目的地供给该压缩氢即可，可以是任何结构。
[0143]
例如，在图3所示的例子中，气体流路26a和用于将在阴极ca生成的压缩氢供给至氢需求体的气体供给流路合流，比该合流部靠上游的共用流路的端部与阴极气体导出歧管
28连接，但该流路结构是例示的，不限定于本例。只要是与电化学式氢泵100的阴极ca连通的部位，则气体流路26a的上游端可以与任何部位连接。
[0144]
阀51设置于气体流路26a。阀51只要能够对气体流路26a进行开闭，则也可以是任何结构。作为阀51，例如可以使用由氮气、空气等进行驱动的驱动阀或者电磁阀等，但不限定于这些。此外，虽省略图示，但在从上述合流部延伸至氢需求体的气体供给流路上也设置有适当的阀。
[0145]
此外，电解质膜11如上述那样使用了固体高分子膜，固体高分子膜不是完全的致密膜。因此，当存在于夹着电解质膜11配置的阳极an和阴极ca中的各极的气体的组成(例如杂质成分的气体浓度)不同时，将由该气体的浓度引起的化学势差作为驱动力，杂质和氢经由电解质膜11而相互扩散(交叉泄漏)，最终，阳极an和阴极ca的气体的组成成为相同。此外，经由电解质膜11而交叉泄漏的气体的速度依赖于电解质膜11的原材料和膜厚。
[0146]
另外，电化学式氢泵100如式(1)和式(2)那样，通过阳极an及阴极ca的反应，以电化学的方式使氢(质子)从阳极an选择性地移动至阴极ca，并且，使阴极密封，由此，能够生成包含压缩氢的阴极气体。
[0147]
在此，在电化学式氢泵100的额定运转期间中，以电化学的方式从阳极an选择性地移动至阴极ca的氢量，与通过交叉泄漏而从阴极ca移动至阳极an的氢量以及从阳极an移动至阴极ca的杂质的量相比足够大，因此，即使是在阳极an的含氢气体的氢纯度小于预定值的情况下，在阴极ca生成的压缩氢的氢纯度也被维持为高纯度。与此相对，在流动于阳极和阴极之间的电流达到作为额定运转中的电流值的目标电流值之前，以电化学的方式从阳极an选择性地移动至阴极ca的氢量，与通过交叉泄漏而从阴极ca移动至阳极an的氢量以及从阳极an移动至阴极ca的杂质的量相比不一定足够大，因此，在假如阳极an的含氢气体的氢纯度小于预定值的情况下，在阴极ca生成的压缩氢的氢纯度有可能降低。
[0148]
于是，在本实施方式中，控制器50在使通过电压施加器102施加的电压增加、使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的过程中时，使阀51开放。此外，此时在从上述合流部延伸至氢需求体的气体供给流路上设置的阀被关闭。
[0149]
另外，控制器50当流动于阳极an和阴极ca间的电流成为目标电流值以上时，控制器50使阀51关闭。
[0150]
根据以上，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法中，与在使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的过程中时使阀51关闭的情况相比，能够使供给至氢需求体的压缩氢的氢纯度提高。具体而言，在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前，在假如阳极an的含氢气体的氢纯度小于预定值的情况下，容易产生：使得由存在于阳极an和阴极ca中的各极的杂质的气体浓度引起的化学势差变小那样的杂质交叉泄漏的影响。在该情况下，如果在使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的过程中时使阀51关闭，则供给至氢需求体的压缩氢的氢纯度有可能降低。但是，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，通过在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前使阀51开放，能够向与氢需求体不同的供给目的地供给包含杂质的压缩氢。由此，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，与在使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的过程中时使阀51关闭的情况相比，能够抑制供给至氢需求体的压缩氢的氢纯度的降低。此外，使阀51开放的期间，
也可以不是流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前的全部期间。也即是，在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前的至少一部分期间中使阀51开放即可。
[0151]
另外，在流动于阳极an和阴极ca间的电流为目标电流值以上时，以电化学的方式从阳极an选择性地移动至阴极ca的氢量，与通过交叉泄漏而从阴极ca移动至阳极an的氢量以及从阳极an移动至阴极ca的杂质的量相比足够大，因此，即使是在阳极an的含氢气体的氢纯度小于预定值的情况下，在阴极ca生成的压缩氢的氢纯度也被维持为高纯度。由此，此时，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，通过在流动于阳极an和阴极ca间的电流为目标电流值以上时使阀51关闭，与在流动于阳极an和阴极ca间的电流为目标电流值以上时不使阀51关闭的情况相比，能够降低向与氢需求体不同的供给目的地的压缩氢的供给量。其结果，本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法能够抑制氢压缩动作的效率降低。
[0152]
本实施方式的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了上述特征以外，也可以与第1实施方式以及第1实施方式的第1实施例－第2实施例中的任一个是同样的。
[0153]
(变形例)
[0154]
本变形例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第2实施方式是同样的。
[0155]
控制器50在使通过电压施加器102施加的电压增加、使流动于阳极an和阴极ca间的电流上升到目标电流值的过程中时，使阀51关闭。
[0156]
在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前，在假如阳极an的含氢气体的氢纯度为预定值以上的情况下，由存在于阳极an和阴极ca中的各极的杂质的气体浓度引起的化学势差小，杂质交叉泄漏的影响度变小，因此，在阴极ca生成的压缩氢的氢纯度被维持为高纯度。由此，此时，本变形例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，在流动于阳极an和阴极ca间的电流达到目标电流值之前，使阀51关闭，由此，与不使阀51关闭的情况相比，能够降低向与氢需求体不同的供给目的地的压缩氢的供给量。其结果，本变形例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法能够抑制氢压缩动作的效率降低。
[0157]
本变形例的电化学式氢泵100和电化学式氢泵100的控制方法，除了上述特征以外，也可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例－第2实施例以及第2实施方式中的任一个是同样的。
[0158]
第1实施方式、第1实施方式的第1实施例－第2实施例、第2实施方式以及第2实施方式的变形例，只要相互不排除对方，就可以相互组合。
[0159]
另外，根据上述说明，对于本领域技术人员来说，本公开的许多改良以及其他实施方式是显而易见的。因此，上述说明应该解释为仅例示，是出于对本领域技术人员教导执行本公开的最好的技术方案的目的而提供的。可以不脱离本公开的精神而实质地对其构造以及/或者功能的详细情况进行变更。例如，电化学式氢泵100的结构以及动作也可以应用于水电解装置等的其他压缩机。
[0160]
产业上的可利用性
[0161]
本公开的一个技术方案能够利用于与以往相比能抑制电解质膜的劣化的压缩机
以及压缩机的控制方法。
[0162]
标号说明
[0163]
11：电解质膜
[0164]
12：阴极催化剂层
[0165]
13：阳极催化剂层
[0166]
14：阴极气体扩散层
[0167]
15：阳极气体扩散层
[0168]
16：阴极隔板
[0169]
17：金属制阳极隔板
[0170]
21：绝缘体
[0171]
22a：阳极供电板
[0172]
22c：阴极供电板
[0173]
23a：阳极绝缘板
[0174]
23c：阴极绝缘板
[0175]
24a：阳极端板
[0176]
24c：阴极端板
[0177]
25：紧固连结器
[0178]
26：阴极气体导出路径
[0179]
26a：气体流路
[0180]
27：阳极气体导入歧管
[0181]
28：阴极气体导出歧管
[0182]
29：阳极气体导入路径
[0183]
30：阳极气体导出歧管
[0184]
31：阳极气体导出路径
[0185]
33：阳极气体流路
[0186]
34：阴极气体通过路径
[0187]
35：第1阳极气体通过路径
[0188]
36：第2阳极气体通过路径
[0189]
40：密封部件
[0190]
42：密封部件
[0191]
43：密封部件
[0192]
50：控制器
[0193]
51：阀
[0194]
100：电化学式氢泵
[0195]
100a：氢泵单位(unit)
[0196]
100b：电化学单元
[0197]
102：电压施加器
[0198]
an：阳极
[0199]
ca：阴极

技术特征：
1.一种压缩机，具备：包括电解质膜、设置于所述电解质膜的一方的主面的阳极以及设置于所述电解质膜的另一方的主面的阴极的至少一个单元；设置在所述阳极上的金属制阳极隔板；设置在所述阴极上的阴极隔板；以及对所述阳极与所述阴极之间施加电压的电压施加器，通过所述电压施加器施加电压，使从供给至所述阳极的阳极流体取出了的质子移动至所述阴极，生成压缩氢，所述压缩机具备控制器，所述控制器对所述电压施加器的施加电压进行控制，以使得在每单位单元所施加的电压小于所述金属制阳极隔板的腐蚀电位。2.根据权利要求1所述的压缩机，所述控制器在使通过所述电压施加器施加的电压增加、使流动于所述阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，当所述在每单位单元所施加的电压成为所述腐蚀电位以上时，在流动于所述阳极和所述阴极之间的电流达到目标电流值之前，使通过所述电压施加器施加的电压的增加停止。3.根据权利要求1或者2所述的压缩机，所述控制器当所述在每单位单元所施加的电压成为所述腐蚀电位以上时，使通过所述电压施加器施加的电压降低。4.根据权利要求3所述的压缩机，所述控制器在即使使通过所述电压施加器施加的电压降低而所述在每单位单元所施加的电压也为所述腐蚀电位以上时，通过所述电压施加器使电压的施加停止。5.根据权利要求1～4中任一项所述的压缩机，具备用于向与氢需求体不同的供给目的地供给所述压缩氢的气体流路和设置于所述气体流路的阀，所述控制器在使通过所述电压施加器施加的电压增加、使流动于所述阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，使所述阀开放。6.根据权利要求5所述的压缩机，当流动于所述阳极和所述阴极之间的电流成为目标电流值以上时，所述控制器使所述阀关闭。7.根据权利要求1～4中任一项所述的压缩机，具备用于向与氢需求体不同的供给目的地供给所述压缩氢的气体流路和设置于所述气体流路的阀，所述控制器在使通过所述电压施加器施加的电压增加、使流动于所述阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，使所述阀关闭。8.根据权利要求1～7中任一项所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含具有抗氢脆性的材料。9.根据权利要求8所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含ti。10.根据权利要求8所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含sus316或者sus316l。11.根据权利要求8所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含4401－316－00－i或4436－316－00－i、或者、4404－316－
03－i、4432－316－03－i或4436－316－91－i。12.根据权利要求8所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含1.4401或1.4436、或者、1.4404、1.4432或1.4435。13.根据权利要求8所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含s31600或者s31603。14.根据权利要求8所述的压缩机，所述金属制阳极隔板包含s31608或者s31603。15.一种压缩机的控制方法，包括如下步骤：通过对夹着电解质膜而设置的阳极和阴极之间施加电压，使从供给至阳极的阳极流体取出了的质子经由所述电解质膜移动至阴极，生成压缩氢，控制对所述阳极和所述阴极之间施加的电压，以使得在每单位单元所施加的电压小于设置在所述阳极上的金属制阳极隔板的腐蚀电位，所述单位单元是夹着所述电解质膜而设置有所述阳极和所述阴极所形成的单元。16.根据权利要求15所述的压缩机的控制方法，在使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压增加、使流动于所述阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，当所述在每单位单元所施加的电压成为所述腐蚀电位以上时，在流动于所述阳极和所述阴极之间的电流达到目标电流值之前，使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压的增加停止。17.根据权利要求15或者16所述的压缩机的控制方法，包括如下步骤：当所述在每单位单元所施加的电压成为所述腐蚀电位以上时，使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压降低。18.根据权利要求17所述的压缩机的控制方法，包括如下步骤：在即使使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压降低而在每单位单元所施加的电压也为所述腐蚀电位以上时，使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压停止。19.根据权利要求15～18中任一项所述的压缩机的控制方法，包括如下步骤：在使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压增加、使流动于所述阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢。20.根据权利要求19所述的压缩机的控制方法，当流动于所述阳极和所述阴极之间的电流成为目标电流值以上时，使向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢的步骤停止。21.根据权利要求15～18中任一项所述的压缩机的控制方法，包括如下步骤：在使对所述阳极和所述阴极之间施加的电压增加、使流动于所述阳极和所述阴极之间的电流上升到目标电流值的过程中时，停止向与氢需求体不同的供给目的地供给压缩氢。

技术总结
压缩机具备：包括电解质膜、设置于电解质膜的一方的主面的阳极以及设置于电解质膜的另一方的主面的阴极的至少一个单元；设置在阳极上的金属制阳极隔板；设置在阴极上的阴极隔板；对阳极与阴极之间施加电压的电压施加器；以及控制器。压缩机通过电压施加器施加所述电压，从而使从供给至阳极的阳极流体取出了的质子移动至所述阴极，生成压缩氢。控制器对电压施加器的施加电压进行控制，以使得在每单位单元所施加的电压小于金属制阳极隔板的腐蚀电位。位。位。


技术研发人员：镰田智也 尾沼重德 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：2021.08.26
技术公布日：2023/9/23