本发明涉及对氢进行压缩的电化学式氢泵。
背景技术：
以氢为燃料的家庭用燃料电池随着进一步被开发而逐渐普及。而且，近年来，与家庭用燃料电池同样地，以氢为燃料的燃料电池车已开始被量产、销售。但是，家庭用燃料电池能够利用现有的城市燃气及现有的商用电力，而对于燃料电池车而言，氢基础设施不可或缺。
因此，为了今后扩大普及燃料电池车，需要扩充作为氢基础设施的加氢站。但是，目前的加氢站需要大规模的设备及用地，因而会耗费巨大的费用。此方面成为为普及燃料电池车而应解决的重大问题。
因此，希望开发出紧凑且便宜的小型的家庭用加氢装置来代替大型加氢站。对于该小型加氢装置的开发而言，最重要的是对氢进行压缩的压缩机的开发，目前，能够以电化学的方式使氢升压的电化学式氢泵已受到关注。
电化学式氢泵与以往的机械式氢压缩装置相比，具有很多优点，例如：紧凑；效率高；因为无机械性工作部分，所以无需维护；几乎无噪音。迫切希望开发该电化学式氢泵并将其实用化。
目前，被设想用于小型加氢装置的方式为如下方法，即，在作为燃料电池的运转处于停止状态时，使用电化学式氢泵，以电化学的方式，对使用家庭用燃料电池的燃料改性装置而产生的氢进行压缩。根据此种电化学式氢泵，除了上述优点之外，还具有以下的优点。
即，能够使用燃料改性装置而产生的氢的浓度顶多为75％，但电化学式氢泵能够产生燃料电池车所需的浓度大致为100％的氢。而且，理论上，电化学式氢泵能够将其中的氢升压到可对燃料电池车进行加注的超高压。
另外，电化学式氢泵的结构与家庭用燃料电池中的电堆大致相同。由此，有可能能够直接利用已量产化的燃料电池的构件的生产线，从而降低构件的成本。
另一方面，与燃料电池的电堆不同，电化学式氢泵中，需要使用特殊的结构作为支撑介于阳极与阴极之间的电解质膜的结构。其理由在于：为了能够对燃料电池车加注氢，需要使阴极的压力在极大程度上高于供应低压氢的阳极的压力。
图1a、图1b中表示以往的燃料电池的电堆1的结构。图1a是电堆1的包含阴极出入口的示意剖视图。图1b是电堆1的包含阳极出入口的示意剖视图。
在电堆1中，如图1a、图1b所示，层叠有单电池单体m1、单电池单体m2、单电池单体m3。单电池单体也可称为“单独单体”或“单体”。另外，在此，作为例子举出了层叠三个单电池单体的情况，但单电池单体的数量并不限定于此。
单电池单体m1、单电池单体m2、单电池单体m3的结构均相同。在此，作为例子，对最上层的单电池单体m1进行说明。
在单电池单体m1中，由阳极扩散层5及阴极扩散层6夹着形成有阳极电极层3及阴极电极层4的电解质膜2。而且，由阳极隔膜7及阴极隔膜8夹着阳极扩散层5及阴极扩散层6的外侧。
另外，为了使气体不会向外部泄漏，在阳极扩散层5的周围设置有密封件9b，在阴极扩散层6的周围设置有密封件9a，在电解质膜2的周围设置有密封件9c。
单电池单体m2及单电池单体m3的层叠结构与单电池单体m1相同。在从下往上依次层叠单电池单体m3、单电池单体m2、单电池单体m1后，由阳极绝缘板11及阴极绝缘板12夹着这些单电池单体的外侧。而且，在利用阳极端板13及阴极端板14夹着阳极绝缘板11及阴极绝缘板12的外侧后，利用螺栓15和螺帽10进行紧固。
在将该电堆1用作氢泵的情况下，阳极入口16被用作低压氢的供应口，阳极出口17被用于回收剩余的低压氢。即，阳极入口16所供应的低压氢通过阳极入口歧管21a、各单电池单体的阳极入口横导入路径21b及各单电池单体的阳极入口纵导入路径21c，流入阳极扩散层5。剩余的氢通过各单电池单体的阳极出口纵导入路径21d、阳极出口横导入路径21e及阳极出口歧管21f，从阳极出口17被回收。
另一方面，通过后述的电化学反应而产生的各单电池单体的阴极扩散层6内的高压氢经由阴极入口纵导入路径22c、阴极入口横导入路径22b及阴极入口歧管22a，从阴极入口18被取出。
此外，通常，阴极出口19因用不到而被密封，但根据情况，也可经由阴极出口纵导入路径22d、阴极出口横导入路径22e及阴极出口歧管22f，从阴极出口19取出上述高压氢。
这样，在使低压氢流入阳极扩散层5的状态下，由电源20在单电池单体m3的阳极隔膜7与单电池单体m1的阴极隔膜8之间施加电压。由此，在各单电池单体的阳极电极层3中，如式(1)所示，氢解离成质子和电子。
阳极电极：h2(低压)→2h 2e-...(1)
在阳极电极层3中解离出的质子伴随水分子在电解质膜2中移动。另一方面，在阳极电极层3中解离出的电子从阳极扩散层5透过阳极隔膜7，并经由其他单电池单体及电源20而移动到阴极隔膜8及阴极扩散层6，进而移动到阴极电极层4。
另外，在阴极电极侧，如下式(2)所示，由在电解质膜2中移动来的质子、和从阴极扩散层6传递来的电子进行还原反应而生成氢。此时，若封闭阴极入口18，则阴极扩散层6内的氢气压会上升，成为高压氢气。
阴极电极：2h 2e-→h2(高压)...(2)
在此，阳极侧的氢的压强p1、阴极侧的氢的压强p2和电压e之间的关系由下式(3)表示。
e＝(rt/2f)ln(p2/p1) ir...(3)
在式(3)中，r表示气体常数(8.3145j/k·mol)，t表示单电池单体的温度(k)，f表示法拉第常数(96485c/mol)，p2表示阴极侧压强，p1表示阳极侧压强，i表示电流密度(a/cm2)，r表示单电池单体电阻(ω·cm2)。
根据式(3)明显可知，若使电压升高，则阴极侧的氢的压强p2会上升。
但是，存在如下问题：随着阴极侧的氢的压强p2上升，其与阳极侧的氢的压强p1之间的差压增大，伴随于此，阴极扩散层6与阴极隔膜8之间的接触压力、以及阴极扩散层6与阴极电极层4之间的接触压力会下降，电阻会增大。其结果，作为电化学式氢泵的效率下降。
参照图1c对该现象进行说明。图1c是表示图1a所示的电堆1的、包含阴极出入口的剖面的一部分的图。在图1c中，仅针对一个单电池单体(例如，单电池单体m1)，表现了容纳有阴极扩散层6的空间因阴极侧的氢的压强p2的上升而膨胀后的情况。
若阴极侧的氢的压强p2上升，则如图1c所示，由朝上的箭头表示的力a1施加至阴极隔膜8，由朝下的箭头表示的力a2施加至阳极隔膜7。由此，阴极隔膜8向上方挠曲，阳极隔膜7向下方挠曲。
由此，容纳有阴极扩散层6的空间向层叠方向(图中的上下方向)扩大，阴极扩散层6与阴极隔膜8之间的接触压力、以及阴极扩散层6与阴极电极层4之间的接触压力下降，接触电阻增大。虽然使一定量的氢升压所需的电流是恒定的，但使该电流流动所需的电压增大，从而使一定量的氢升压需要更多的功率。即，作为氢泵的效率下降。
因此，将电堆1用作氢泵使氢升压而能达到的氢的压力不太高，所以无法充分地对燃料电池车加注氢。因此，已提出了如下结构，该结构中，将一般的燃料电池的电堆用作氢泵，且即使存在高压侧与低压侧间的压力差，也不会产生隔膜的移位(例如参照专利文献1)。
图2中示出专利文献1的电化学式氢泵23的示意剖视图。在图2中，对与图1a～图1c相同的结构要素赋予相同的附图标记。
电化学式氢泵23以如下方式制成。
首先，在箱型端板13a中，从下往上依次容纳阳极绝缘板11、单电池单体m3、单电池单体m2、单电池单体m1、阴极绝缘板12。
接着，将处于安装有碟簧14d、折叠机14c及缸体14a的状态下的盖型端板14b载置在箱型端板13a上。
接着，使用压力机(图示省略)进行压缩，直到箱型端板13a与盖型端板14b紧密接触为止。在该压缩状态下，利用螺栓15固定箱型端板13a和盖型端板14b。
此外，缸体14a通过密封件9d而安装于盖型端板14b内部的空间14ba。缸体14a在空间14ba内，沿着±y方向(图中的上下方向)自如移动。
＜电化学式氢泵23的作用＞
在电化学式氢泵23中，阳极绝缘板11、单电池单体m1、单电池单体m2、单电池单体m3及阴极绝缘板12经由缸体14a及折叠机14c承受碟簧14d的复原力，由此，被向箱型端板13a的底面按压。由此，在单电池单体m1、单电池单体m2、单电池单体m3各自的内部，阳极侧和阴极侧的各个电极层、扩散层及隔膜被向电解质膜按压。由此，能够将接触电阻抑制得较低。
若从该状态起，阴极侧的氢的压力因电化学反应而升高，则使阴极隔膜与电解质膜分离的力会作用于阴极隔膜。但是，因为阴极侧的氢也被引导至空间14ba，所以由于该氢的压力，使阴极隔膜靠近电解质膜的力会作用于缸体14a。结果是两个力抵消。因此，无论氢的压力的大小如何，阳极侧和阴极侧的各个电极层、扩散层及隔膜被向电解质膜按压的力都仅维持为由碟簧14d的复原力产生的力。
由此，即使在阳极侧和阴极侧间存在差压，隔膜也不会挠曲，接触电阻不会增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-316288号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
但是，在图2所示的结构中，若要抑制隔膜的挠曲以使得接触电阻的增加充分地减小，则需要充分增大箱型端板13a及盖型端板14b各自的刚性。即，需要使得即便氢的压力达到高压，隔膜向±y方向发生的变形也极小。
因此，必须充分增大箱型端板13a及盖型端板14b各自的壁厚。因而各构件的重量变得极大，存在如下问题：作为家庭用加氢装置而言过难操作，且妨碍成本降低这一问题。
本发明的一个方式的目的在于提供如下电化学式氢泵，其能够实现轻量且紧凑的结构，且能够抑制由接触电阻增加引起的效率的下降。
解决问题的方案
本发明的一个方式的电化学式氢泵具备：至少一个单电池单体，其具有阳极隔膜、阳极扩散层、阳极电极层、电解质膜、阴极电极层、阴极扩散层及阴极隔膜；以及阳极侧构件及阴极侧构件，其以夹着所述至少一个单电池单体的方式设置，在夹着所述阳极扩散层及所述阴极扩散层的位置，设置有压力空间，所述压力空间包含设置于所述阳极侧构件的阳极压力空间、以及设置于所述阴极侧构件的阴极压力空间。
发明效果
根据本发明，能够提供如下的电化学式氢泵，其能够实现轻量且紧凑的结构，且能够抑制由接触电阻增加引起的效率的下降。
附图说明
图1a是以往的燃料电池的电堆的包含阴极出入口的示意剖视图。
图1b是以往的燃料电池的电堆的包含阳极出入口的示意剖视图。
图1c是表示图1a所示的剖面的一部分的状态的一例的图。
图2是专利文献1的电化学式氢泵的示意剖视图。
图3a是本发明实施方式1的电化学式氢泵的包含阴极歧管的示意剖视图。
图3b是本发明实施方式1的电化学式氢泵的包含阳极歧管的示意剖视图。
图3c是表示将本发明实施方式1的电化学式氢泵的各密封件的中心线投影到与层叠方向垂直的一个平面的各图形的图。
图3d是表示将本发明实施方式2的电化学式氢泵的各密封件的中心线投影到与层叠方向垂直的一个平面的各图形的图。
图3e是表示将本发明实施方式3的电化学式氢泵的各密封件的中心线投影到与层叠方向垂直的一个平面的各图形的图。
图4是本发明实施方式2的电化学式氢泵的包含阴极歧管的示意剖视图。
图5是本发明实施方式3的电化学式氢泵的包含阴极歧管的示意剖视图。
图6是电化学式氢泵的评估装置的示意剖视图。
图7是表示利用图6的电化学式氢泵的评估装置，对以往的燃料电池的电堆、专利文献1的电化学式氢泵及本发明的实施方式1～3的电化学式氢泵进行评估所得的结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的各实施方式。此外，对各图中通用的结构要素赋予相同的附图标记，并适当省略它们的说明。
(实施方式1)
使用图3a、图3b说明本发明实施方式1的电化学式氢泵24。图3a是本实施方式的电化学式氢泵24的包含阴极出入口的示意剖面。图3b是本实施方式的电化学式氢泵24的包含阳极出入口的示意剖视图。
＜整体结构＞
图3a、图3b所示的电化学式氢泵24与图1a、图1b所示的电堆1同样地，层叠有三个单电池单体m1、m2、m3。
电化学式氢泵24为如下结构，即，从下往上依次层叠有阳极端板13、阳极绝缘板11、a端隔膜7a、单电池单体m3、单电池单体m2、单电池单体m1、c端隔膜8a、c压力板8b、阴极绝缘板12、阴极端板14，这些部件在彼此紧密接触的状态下，由螺栓15和螺帽10紧固。
电源20分别与a端隔膜7a及c压力板8b连接。a端隔膜7a及c压力板8b相当于“电源连接构件”的一例。
电化学式氢泵24与上述电堆1及电化学式氢泵23的不同点在于：具备阳极压力空间27及阴极压力空间28(两者均相当于压力空间的一例)。
阳极压力空间27形成于阳极绝缘板11(阳极侧构件的一例)。另外，阴极压力空间28形成于c压力板8b(阴极侧构件的一例)。
阳极压力空间27经由阴极入口横导入路径22g及阴极入口纵导入路径22h而与阴极入口歧管22a(阴极歧管的一例)连通。另外，阳极压力空间27经由阴极出口横导入路径22i及阴极出口纵导入路径22j而与阴极出口歧管22f(阴极歧管的一例)连通。
阴极压力空间28经由阴极入口横导入路径22k及阴极入口纵导入路径22l而与阴极入口歧管22a连通。另外，阴极压力空间28经由阴极出口横导入路径22m及阴极出口纵导入路径22n而与阴极出口歧管22f连通。
此外，图3a所示的各导入路径22g～22n相当于“第一导入路径”的一例。另外，图3a所示的各导入路径22b～22e相当于“第二导入路径”的一例。
阳极压力空间27及阴极压力空间28例如为具有与层叠方向(图中的±y方向。换句话说，图中的上下方向)平行的中心轴的圆筒形状。
此外，在本实施方式中，也可将包含第一空间部(例如，阳极压力空间27)和第二空间部(例如，导入路径22g、22i)的空间称为阳极压力空间。第一空间部以从层叠方向(即，正上方。以下相同)观察时，包含阴极扩散层6的方式形成。第二空间部以如下方式形成，即，与第一空间部及阴极歧管(例如，阴极入口歧管22a、阴极出口歧管22f)连通，且在从与层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与第一空间部重叠的位置，并且，在从层叠方向观察时，包含第二导入路径(例如，导入路径22b～22e)。
另外，在本实施方式中，也可将包含第三空间部(例如，阴极压力空间28)和第四空间部(导入路径22k、22m)的空间称为阴极压力空间。第三空间部以从层叠方向观察时，包含阴极扩散层6的方式形成。第四空间部以如下方式形成，即，与第三空间部及阴极歧管(例如，阴极入口歧管22a、阴极出口歧管22f)连通，且在从与层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与第三空间部重叠的位置，并且，在从层叠方向观察时，包含第二导入路径(例如，导入路径22b～22e)。
另外，优选地，第一空间部和第三空间部为对应于阴极扩散层6的形状，第二空间部和第四空间部为对应于第二导入路径的形状。这些形状优选为圆形。
＜各部件的说明＞
电解质膜2是阳离子渗透膜，例如能够使用nafion(注册商标，杜邦公司制造)、aciplex(商品名称，旭化成股份有限公司制造)等。在电解质膜2的阳极侧的面上，设置有例如包含ruirfeox催化剂的阳极电极层3。在电解质膜2的阴极侧的面上，设置有例如包含铂催化剂的阴极电极层4。
阳极扩散层5需要能够耐受阴极扩散层6内的高压氢对电解质膜2的按压。因此，例如可使用对钛纤维烧结体或钛粉末烧结体的表面镀铂而成的材料等导电性的多孔体，来作为阳极扩散层5。
例如可使用设为纸状的如下材料来作为阴极扩散层6：高弹性的石墨化碳纤维(在2000℃以上的高温下对碳纤维进行处理而促进石墨化所得的纤维)、或对钛粉末烧结体的表面镀铂而成的多孔体等。
例如可使用通过对氟橡胶进行压缩成形而制作的构件，来作为密封件9a～9j、阳极绝缘板11及阴极绝缘板12。
密封件9a、9e、9j例如为具有与阴极压力空间28(或阳极压力空间27)的中心轴相同的中心轴的围绕形状(例如，圆环状)。另外，密封件9d、9f、9g、9h、9i、9k例如为具有与阴极压力空间28(或阳极压力空间27)的中心轴平行的中心轴的围绕形状(例如，圆环状)。
例如可使用通过对不锈钢牌号sus316l的板材进行切削加工而形成有容纳扩散层的空间等的构件，作为阳极端板13、a端隔膜7a、阳极隔膜7、阴极隔膜8、c端隔膜8a、c压力板8b及阴极端板14。
＜压力空间＞
密封件9e包围阴极压力空间28。
密封件9f包围使阴极入口歧管22a与阴极压力空间28连通的阴极入口横导入路径22k及阴极入口纵导入路径22l。
密封件9g包围使阴极出口歧管22f与阴极压力空间28连通的阴极出口横导入路径22m及阴极出口纵导入路径22n。
在此，将密封件9e、9f、9g各自的中心线设为9ec、9fc、9gc。在该情况下，图3c所示的图形α是将9ec、9fc及9gc投影到与层叠方向即±y方向(图中的上下方向。以下相同)垂直的一个平面上的图形。
密封件9j包围阳极压力空间27。
密封件9h包围使阴极入口歧管22a与阳极压力空间27连通的阴极入口横导入路径22g及阴极入口纵导入路径22h。
密封件9i包围使阴极出口歧管22f与阳极压力空间27连通的阴极出口横导入路径22i及阴极出口纵导入路径22j。
在此，将密封件9h、9j、9i各自的中心线设为9hc、9jc、9ic。在该情况下，图3c所示的图形β是将9hc、9jc、9ic投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。该图形β与图形α重合。
密封件9a包围阴极扩散层6。
密封件9d包围使阴极入口歧管22a与阴极扩散层6连通的阴极入口横导入路径22b及阴极入口纵导入路径22c。
密封件9k包围使阴极出口歧管22f与阴极扩散层6连通的阴极出口横导入路径22e及阴极出口纵导入路径22d。
在此，将密封件9a、9d、9k各自的中心线设为9ac、9dc、9kc。在该情况下，图3c所示的图形γ是将9ac、9dc、9kc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。该图形γ与图形α、β重合。
图形α、β相当于“第一图形”的一例。另外，图形γ相当于“第二图形”的一例。
此外，在上述说明中，以图形α、β、γ重合的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以是，图形α、β、γ中的至少一个图形的面积大于其他图形的面积。即，图3a所示的各密封件只要具有能够包围对象(例如，阳极压力空间27、阴极压力空间28、阴极电极层6、各导入路径)的面积即可，无需使所有密封件的面积相同。
＜压力空间的作用＞
与将图1a、图1b所示的电堆1用作氢泵的情况同样地，在使低压的氢从图3b所示的阳极入口16流向阳极出口17的状态下，若使电流从电源20流动，则会因电化学反应而在阴极扩散层6内产生氢气。此时，若图3a所示的阴极入口18及阴极出口19是关闭的，则尽管氢的容积固定，阳极侧的氢也会与流动的电流成比例地向阴极侧移动。由此，阴极扩散层6内的氢的压力逐渐地上升。由于该压力的上升，阴极隔膜8向 y方向受到推压，阳极隔膜7隔着电解质膜2和阳极扩散层5而向-y方向受到推压。
在此，达到高压的氢也会被引导至阴极压力空间28及阳极压力空间27。
由此，例如，单电池单体m1的阴极隔膜8隔着c压力板8b及阴极端隔膜8a，承受由阴极压力空间28、阴极入口横导入路径22k、阴极入口纵导入路径22l、阴极出口横导入路径22m及阴极出口纵导入路径22n内的高压氢产生的-y方向的力(氢的压强与图形α的面积之积)。
另一方面，单电池单体m1的阴极隔膜8承受由阴极扩散层6、阴极入口横导入路径22b、阴极入口纵导入路径22c、阴极出口横导入路径22e及阴极出口纵导入路径22d内的高压氢产生的 y方向的力(氢的压强与图形γ的面积之积)。
在此，-y方向的力和 y方向的力相互抵消，因此，对单电池单体m1的阴极隔膜8施加的力极小。结果是阴极隔膜8的挠曲极小。
同样地，由单电池单体m1的阴极扩散层6内的氢产生的力、由单电池单体m2的阴极扩散层6内的氢产生的力、由单电池单体m3的阴极扩散层6内的氢产生的力、由阳极压力空间27等内的氢产生的力分别相互抵消。由此，对阴极隔膜8及阳极隔膜7施加的力极小，因此，这些隔膜的挠曲极小。此外，上述“由阳极压力空间27等内的氢产生的力”是指由阳极压力空间27、阴极入口横导入路径22g、阴极入口纵导入路径22h、阴极出口横导入路径22i及阴极出口纵导入路径22j内的氢产生的力(氢的压强与β的面积之积)。
如上所述，在电化学式氢泵24中，能够抑制容纳有阴极扩散层6的空间向层叠方向(±y方向)扩大。由此，能够抑制因阴极扩散层6与阴极隔膜8之间的接触压力、以及阴极扩散层6与阴极电极层4之间的接触压力下降引起的接触电阻的增大。
＜评估装置＞
使用图6说明电化学式氢泵24的评估装置31。图6是电化学式氢泵24的评估装置31的示意剖视图。
如图6所示，评估装置31具备电源20、氢罐32、氢罐32的阀45、调节器33、起泡器34、加热器35、气液分离装置36、冷却装置37、压力计38、排气阀39、氮罐40、氮罐40的阀44、稀释装置41、排气口42、三路阀43。
评估装置31使电流从电源20流向电化学式氢泵24，并通过氢罐32及调节器33对电化学式氢泵24供应低压氢。该低压氢由起泡器34及加热器35加湿。
通过气液分离装置36及冷却装置37降低未在电化学式氢泵24中使用的剩余氢的露点。
另外，在高压侧，利用压力计38测量氢的压力。压力计38下游的排气阀39基本处于关闭状态，若氢的压力达到固定值以上，则会变成打开状态。
应予说明，对排气阀39的开度是以充分地产生压力损失的方式进行调整的。即，调整排气阀39的开度，以使得通过排气阀39后的氢的压力因排气阀39中产生的压力损失而下降到大致大气压(大气压的1.05倍左右)。
通过气液分离装置36及冷却装置37降低已减压到大致大气压程度的氢的露点。然后，该氢在稀释装置41的内部，由氮罐40所供应的氮稀释后，从排气口42向户外等排出。
＜评估过程＞
以下，对用于利用评估装置31对电化学式氢泵24进行评估的评估过程(1)～(9)进行说明。此外，以下，以将加热器35设定为65℃，冷却装置37设定为20℃的情况为例进行说明。
(1)如图6所示，将电化学式氢泵24连接到评估装置31上。
(2)将三路阀43从大气敞开侧(箭头a)向密闭侧(箭头b)切换。
(3)对氮罐40的阀44进行操作而从氮罐40向稀释装置41供应氮。
(4)对氢罐32的阀45及调节器33进行操作而将低压(压力比0.05)的氢供应至电化学式氢泵24。
(5)接通电源20，并根据电极面积进行计算，以使电流值成为1.0(a/cm2)的方式设定电流值。
(6)在压力计38达到目标压力(压力比100)为止的期间，记录压力比每上升10.0时的、电源20所显示的电压及电流。根据所记录的电流及电压算出电阻。
(7)断开电源20，对阀45进行操作而停止供应氢，接着，对阀44进行操作而停止供应氮。
(8)将三路阀43从密闭侧(箭头b)切换至大气敞开侧(箭头a)。
(9)从评估装置31上拆下电化学式氢泵24。
＜评估结果＞
将电堆1(参照图1a、图1b)用作氢泵，进行了上述评估过程。另外，也对专利文献1的电化学式氢泵23(参照图2)进行了上述评估过程。将电化学式氢泵24、电堆1及电化学式氢泵23各自的评估结果示于图7。在图7中，横轴是压力比，纵轴是电阻比。
在图7中，圆形的各标绘点a表示对电堆1进行上述评估过程而得到的压力比及电阻比。另外，四方形的各标绘点b表示对电化学式氢泵24进行上述评估过程而得到的压力比及电阻比。另外，三角形的各标绘点e表示对电化学式氢泵23进行上述评估过程而得到的压力比及电阻比。
此外，将在后述的实施方式2中，对圆形的各标绘点d进行说明，在后述的实施方式3中，对菱形的各标绘点c进行说明。
在表示电堆1的评估结果的各标绘点a，电阻比随着压力比的上升而增加。可以认为其原因在于：由于单电池单体m1、m2、m3各自的阴极扩散层6内的氢的压力，阴极隔膜8及阳极隔膜7挠曲，容纳有阴极扩散层6的空间向层叠方向(±y方向)扩大，由此，阴极扩散层6与阴极隔膜8之间的接触压力、以及阴极扩散层6与阳极电极层4之间的接触压力下降，接触电阻增加。
另一方面，在表示电化学式氢泵23的评估结果的各标绘点e，即使压力比上升，电阻比也完全没有增加。可以认为其原因在于：由阴极扩散层6内的氢的压力产生的力，与由压力空间14ba(参照图2)内的氢的压力产生的力相互抵消，且即使压力空间14ba内的氢的压力升高，箱型端板13a及盖型端板14b也完全没有变形。
为了使箱型端板13a及盖型端板14b完全不会变形，箱型端板13a及盖型端板14b需要具有极高的刚性，从而需要增加各个部件的壁厚。在将图1a、图1b及图2所示的单电池单体m1、m2、m3设为完全相同的尺寸的情况下，电化学式氢泵23的重量是电堆1的约2.5倍。由此，电化学式氢泵23存在如下问题：作为家庭用的氢泵而言，过重而不易操作。
表示电化学式氢泵24的评估结果的各标绘点b相对于上述各标绘点a、e，尽管电阻比随着压力比的上升而增加，但增加的电阻比被抑制为各标绘点a的约三分之一左右。
电阻的增加如此受到抑制的理由在于：由阴极扩散层6内的氢的压力产生的力，与由阴极压力空间28及阳极压力空间27内的氢的压力产生的力相互抵消，抑制了阴极隔膜8及阳极隔膜7的挠曲。
另一方面，各标绘点b与各标绘点e相比，电阻的增加更大。可以认为其理由在于：阴极端板14稍微向 y方向挠曲，或者阳极端板13稍微向-y方向挠曲，这些挠曲分散到各隔膜，阴极扩散层6的容纳空间稍微扩大。即，可以认为其原因在于：阴极扩散层6与阴极隔膜8之间的接触压力、以及阴极扩散层6与阴极电极层4之间的接触压力下降，接触电阻稍微增加。
但是，在将图1a、图1b、图3a及图3b所示的单电池单体m1、m2、m3设为完全相同的尺寸的情况下，电化学式氢泵24的重量是电堆1的重量的约1.1倍。由此，电化学式氢泵24的重量是作为家庭用的氢泵在操作方面没有问题的重量。
因此，本实施方式的电化学式氢泵24只要各标绘点b所示的电阻增加的规格在可允许的范围内，则是适合家庭用途的。
在本实施方式的电化学式氢泵24中，单电池单体m1～m3的阴极扩散层6中产生的高压的氢被引导至阳极压力空间27、阴极压力空间28。因此，阳极隔膜7、阴极隔膜8即使因阴极扩散层6内的氢的压力而受到推压，也会因阳极压力空间27、阴极压力空间28内的氢的压力而被推回。由此，能够将阳极隔膜7及阴极隔膜8各自的挠曲程度抑制为极小。因此，因为能够抑制容纳有阴极扩散层6的空间向层叠方向扩大，所以能够抑制接触电阻的增加。结果是能够抑制如下情况：在使一定量的氢升压时需要更高的电压，从而导致作为电化学式氢泵的效率下降。
另外，本实施方式的电化学式氢泵24无需刚性高的构件(例如，图2所示的箱型端板13a及盖型端板14b等)，因此，能够实现轻量且紧凑的结构。由此，不会妨碍成本降低，且容易操作。
另外，本实施方式的电化学式氢泵24因为阳极压力空间27包含第一空间部及第二空间部，且阴极压力空间28包含第三空间部及第四空间部，所以能够减少空间部的总计面积，并且在泵性能方面，能够以足够的水平抑制电阻比。
(实施方式2)
使用图4说明本发明实施方式2的电化学式氢泵25。图4是本实施方式的电化学式氢泵25的包含阴极出入口的示意剖面。
＜整体结构＞
电化学式氢泵25为如下结构，即，从下往上依次层叠有阳极端板13、阳极绝缘板11、a端隔膜7a、单电池单体m3、单电池单体m2、单电池单体m1、c端隔膜8a、阴极绝缘板12、阴极端板14，这些部件在彼此紧密接触的状态下，由螺栓15和螺帽10紧固。
在阳极绝缘板11(阳极侧构件的一例)中，形成有阳极压力空间27。另外，在阴极绝缘板12(阴极侧构件的一例)中，形成有阴极压力空间28。
阳极压力空间27与阴极入口歧管22a及阴极出口歧管22f连通。另外，阴极压力空间28也与阴极入口歧管22a及阴极出口歧管22f连通。
此外，在图4中虽省略了图示，但电源20例如与a端隔膜7a及c端隔膜8a连接。a端隔膜7a及c端隔膜8a相当于“电源连接构件”的一例。
＜压力空间＞
密封件9j包围阳极压力空间27。在此，若将该密封件9j的中心线设为9jc，则图3d所示的图形δ是将9jc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。
密封件9e包围阴极压力空间28。在此，若将该密封件9e的中心线设为9ec，则图3d所示的图形ε是将9ec投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。图形ε与图形δ重合。
在图3d中，重叠地图示了实施方式1中说明的图形γ。如上所述，图形γ是将密封件9a、9d、9k各自的中心线9ac、9dc、9kc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。
图形δ、ε相当于“第三图形”的一例。另外，图3d所示的图形γ相当于“第四图形”的一例。
＜压力空间的作用＞
根据图3d可知，图形δ及图形ε各自的面积均大于图形γ的面积。另外，图形δ及图形ε包含图形γ。因此，阴极压力空间28内的氢隔着c端隔膜8a向-y方向推压阴极隔膜8的力，大于阴极扩散层6内的氢向 y方向推压阴极隔膜8的力。由此，单电池单体m1的阴极隔膜8承受向-y方向按压的力f1。
另一方面，阳极压力空间27内的氢隔着a端隔膜7a向 y方向推压阳极隔膜7的力，大于阴极扩散层6内的氢隔着电解质膜2向-y方向推压阳极隔膜7的力。由此，单电池单体m3的阴极隔膜8承受向 y方向按压的力f2。在此，f1和f2的大小相同，而方向相反。
＜评估结果＞
将对本实施方式的电化学式氢泵25进行实施方式1中说明的评估过程所得的结果示于图7。在图7中，圆形的各标绘点d表示对电化学式氢泵25进行上述评估过程而得到的压力比及电阻比。
在图7中，各标绘点d与表示专利文献1的电化学式氢泵23的评估结果的各标绘点e几乎无差别。由此可知，在本实施方式的电化学式氢泵25中和在专利文献1的电化学式氢泵23中，阴极隔膜8及阳极隔膜7的挠曲相同程度地受到抑制。可以认为其原因在于：如图4所示，力f1、f2作用在对单电池单体m1、m2、m3进行压缩的方向上。
但是，根据图3d可知，图形δ及图形ε各自的面积均大于图形γ的面积。由此，电化学式氢泵25与实施方式1的电化学式氢泵24相比，使阴极端板14与c端隔膜8a分离的 y方向的力、或者使阳极端板13与a端隔膜7a分离的-y方向的力更大。因此，电化学式氢泵25中的螺栓15的紧固力的大小需要是电化学式氢泵24的1.7倍。以配合该紧固力而维持各部件的强度的方式对壁厚进行修正的结果是，电化学式氢泵25的重量变为电化学式氢泵24的重量的1.8倍。
因此，虽然重量接近于电化学式氢泵24的2倍，但电化学式氢泵25可获得能够抑制电阻的增大这一效果。
(实施方式3)
使用图5说明本发明实施方式3的电化学式氢泵26。图5是本实施方式的电化学式氢泵26的包含阴极出入口的示意剖面。
＜整体结构＞
在图5所示的电化学式氢泵26中，层叠有三个单电池单体m1a、m2a、m3a。
对单电池单体m1a、m2a、m3a的结构进行说明。
单电池单体m1a、m2a、m3a各自具有阳极隔膜7、阳极扩散层5、阳极电极层3、电解质膜2、密封件9c、阴极电极层4及阴极扩散层6。这些结构要素与实施方式1的电化学式氢泵25的各结构要素相同。
在本实施方式中，单电池单体m1a、m2a、m3a各自具有第一阴极隔膜8c及第二阴极隔膜8d来代替实施方式1中说明的阴极隔膜8。
在第一阴极隔膜8c中，设置有在入口侧与阴极扩散层6的容纳部连通的阴极入口纵导入路径22o及阴极入口横导入路径22p。另外，在第一阴极隔膜8c中，设置有在出口侧与阴极扩散层6的容纳部连通的阴极出口纵导入路径22q及阴极出口横导入路径22r。
在第二阴极隔膜8d中，设置有在入口侧与阴极入口歧管22a连通的阴极入口纵导入路径22s及阴极入口横导入路径22t。另外，在第二阴极隔膜8d中，设置有在出口侧与阴极出口歧管22f连通的阴极出口纵导入路径22u及阴极出口横导入路径22v。
因此，阴极入口歧管22a与阴极扩散层6的容纳部(入口侧)连通，阴极出口歧管22f与阴极扩散层6的容纳部(出口侧)连通。
以上，说明了单电池单体m1a、m2a、m3a的结构。
如图5所示，电化学式氢泵26为如下结构，即，从下往上依次层叠有阳极端板13、阳极绝缘板11、第一a端隔膜7b、第二a端隔膜7c、单电池单体m1a、m2a、m3a、第一c端隔膜8e、第二c端隔膜8f、阴极绝缘板12、阴极端板14，这些由螺栓15和螺帽10紧固。
在第一a端隔膜7b中，形成有阴极入口横导入路径29k及阴极入口纵导入路径29l。另外，在第一a端隔膜7b中，形成有阴极出口横导入路径29o及阴极出口纵导入路径29p。
在第二a端隔膜7c中，形成有阴极入口横导入路径29i及阴极入口纵导入路径29j。另外，在第二a端隔膜7c中，形成有阴极出口横导入路径29m及阴极出口纵导入路径29n。
在第一c端隔膜8e中，形成有阴极入口横导入路径29c及阴极入口纵导入路径29d。另外，在第一c端隔膜8e中，形成有阴极出口横导入路径29g及阴极出口纵导入路径29h。
在第二c端隔膜8f中，形成有阴极入口横导入路径29a及阴极入口纵导入路径29b。另外，在第二c端隔膜8f中，形成有阴极出口横导入路径29e及阴极出口纵导入路径29f。
在阳极绝缘板11(阳极侧构件的一例)中，形成有阳极压力空间27。另外，在第一c端隔膜8e(阴极侧构件的一例)中，形成有阴极压力空间28。
阴极入口歧管22a经由阴极入口横导入路径29a、阴极入口纵导入路径29b、阴极入口横导入路径29c及阴极入口纵导入路径29d而与阴极压力空间28连通。
另外，阴极入口歧管22a经由阴极入口横导入路径29i、阴极入口纵导入路径29j、阴极入口横导入路径29k及阴极入口纵导入路径29l而与阳极压力空间27连通。
阴极出口歧管22f经由阴极出口横导入路径29e、阴极出口纵导入路径29f、阴极出口横导入路径29g及阴极出口纵导入路径29h而与阴极压力空间28连通。
另外，阴极出口歧管22f经由阴极出口横导入路径29m、阴极出口纵导入路径29n、阴极出口横导入路径29o及阴极出口纵导入路径29p而与阳极压力空间27连通。
另外，密封件30a～30l例如为具有与阴极压力空间28(或阳极压力空间27)的中心轴平行的中心轴的围绕形状(例如，圆环状)。
此外，图5所示的各导入路径29a～29p相当于使阴极歧管与压力空间连通的“第一导入路径”的一例。另外，图5所示的各导入路径22o～22v相当于“第二导入路径”的一例。
另外，在图5中虽省略了图示，但电源20例如与第一a端隔膜7b及第二c端隔膜8f连接。第一a端隔膜7b及第二c端隔膜8f相当于“电源连接构件”的一例。
此外，在本实施方式中，也可将包含第一空间部(例如，阳极压力空间27)、第二空间部(例如，导入路径22k、22o)及第五空间部(例如，导入路径22i、22m)的空间称为阳极压力空间。第一空间部以从层叠方向观察时，包含阴极扩散层6的方式形成。第二空间部以如下方式形成，即，与第一空间部连通，且在从与层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与第一空间部重叠的位置，并且，在从层叠方向观察时，包含第二导入路径(例如，导入路径22s、22p、22o、22q、22r、22u)的一部分。第五空间部以如下方式形成，即，与第二空间部及阴极歧管(例如，阴极入口歧管22a、阴极出口歧管22f)连通，且在从与层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与第二空间部重叠的位置，并且，在从层叠方向观察时，包含第二导入路径(例如，导入路径22s、22t、22u、22v)的一部分。
另外，在本实施方式中，也可将包含第三空间部(例如，阴极压力空间28)、第四空间部(例如，导入路径29c、29g)及第六空间部(例如，导入路径29a、29e)的空间称为阴极压力空间。第三空间部以从层叠方向观察时，包含阴极扩散层6的方式形成。第四空间部以如下方式形成，即，与第三空间部连通，且在从与层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与第三空间部重叠的位置，并且在从层叠方向观察时，包含第二导入路径(例如，导入路径22s、22p、22o、22q、22r、22u)的一部分。第六空间部以如下方式形成，即，与第四空间部及阴极歧管连通，且在从与层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与第四空间部重叠的位置，并且在从层叠方向观察时，包含第二导入路径(例如，导入路径22s、22t、22u、22v)的一部分。
另外，在从层叠方向观察时，整个第二导入路径都被包含于第二空间部以及第五空间部中的至少一个空间部中。另外，在从层叠方向观察时，整个第二导入路径都被包含于第四空间部以及第六空间部中的至少一个空间部中。
另外，优选地，第一空间部和第三空间部为对应于阴极扩散层6的形状，第二空间部和第四空间部为对应于第二导入路径的形状，第五空间部和第六空间部为对应于第一导入路径的形状。这些形状优选为圆形。
＜压力空间＞
密封件9j包围阳极压力空间27。
密封件30a包围阴极入口横导入路径29k及阴极入口纵导入路径29l。
密封件30b包围阴极入口横导入路径29i及阴极入口纵导入路径29j。
密封件30c包围阴极出口横导入路径29o及阴极出口纵导入路径29p。
密封件30d包围阴极出口横导入路径29m及阴极出口纵导入路径29n。
在此，将密封件9j、30a、30b、30c、30d各自的中心线设为9jc、30ac、30bc、30cc、30dc。在该情况下，图3e所示的图形ξ是将9jc、30ac、30bc、30cc、30dc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。
密封件9e包围阴极压力空间28。
密封件30e包围阴极入口横导入路径29c及阴极入口纵导入路径29d。
密封件30f包围阴极入口横导入路径29a及阴极入口纵导入路径29b。
密封件30g包围阴极出口横导入路径29g及阴极出口纵导入路径29h。
密封件30h包围阴极出口横导入路径29e及阴极出口纵导入路径29f。
在此，将密封件9e、30e、30f、30g、30h各自的中心线设为9ec、30ec、30fc、30gc、30hc。在该情况下，图3e所示的图形η是将9ec、30ec、30fc、30gc、30hc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。
密封件9a包围阴极扩散层6。
密封件30i包围阴极入口横导入路径22p及阴极入口纵导入路径22o。
密封件30j包围阴极入口横导入路径22t及阴极入口纵导入路径22s。
密封件30k包围阴极出口横导入路径22r及阴极出口纵导入路径22q。
密封件30l包围阴极出口横导入路径22v及阴极出口纵导入路径22u。
在此，将密封件9a、30i、30j、30k、30l各自的中心线设为9ac、30ic、30jc、30kc、30lc。在该情况下，图3e所示的图形θ是将9ac、30ic、30jc、30kc、30lc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。
在图3e中，重叠地图示了实施方式1中说明的图形α。如上所述，图形α是将密封件9e、9f、9g各自的中心线9ec、9fc、9gc投影到与层叠方向即±y方向垂直的一个平面上的图形。
图形ξ、η、θ相当于“第五图形”的一例。另外，图3e所示的图形α相当于“第六图形”的一例。
＜压力空间的作用＞
图3e所示的图形ξ、图形η及图形θ重合。因此，单电池单体m3a的阴极扩散层6内的高压氢隔着第一阴极隔膜8c向 y方向顶起第二阴极隔膜8d的力，与阴极压力空间28内的高压氢向-y方向下压第二阴极隔膜8d的力的大小相同，而方向相反。
另外，阴极扩散层6内的高压氢隔着电解质膜2向-y方向下压阳极隔膜7的力，与阳极压力空间27内的高压氢隔着第一a端隔膜7b及第二a端隔膜7c向 y方向顶起阳极隔膜7的力的大小相同，而方向相反。
＜评估结果＞
将对本实施方式的电化学式氢泵26进行实施方式1中说明的评估过程所得的结果示于图7。在图7中，菱形的各标绘点c表示对电化学式氢泵26进行上述评估过程而得到的压力比及电阻比。
在图7中，各标绘点c与表示实施方式1的电化学式氢泵24的评估结果的各标绘点b几乎无差别。由此可知，在本实施方式的电化学式氢泵26中和在电化学式氢泵24中，第一阴极隔膜8c、第二阴极隔膜8d及阳极隔膜7的挠曲相同程度地受到抑制。
而且，根据图3e可知图形η的面积比由9fc、9gc及9ec构成的图形α的面积更窄。由此，电化学式氢泵26与电化学式氢泵24相比，使阴极端板14与单电池单体m1a、m2a、m3a分离的 y方向的力更小。因此，得以将电化学式氢泵26中的螺栓15的紧固力的大小设为电化学式氢泵24的0.8倍。
以配合该紧固力而维持各部件的强度的方式对壁厚进行修正的结果是，电化学式氢泵26的重量变为电化学式氢泵24的重量的0.8倍。
因此，电化学式氢泵26可获得能够与电化学式氢泵24相同程度地抑制电阻的增大这一效果，并且因为重量轻至电化学式氢泵24的约0.8倍，所以可以说作为家庭用电化学式氢泵是容易操作的。
另外，在电化学式氢泵26中，例如呈多级台阶状地设置有使阴极压力空间28与阴极入口歧管22a连通的各导入路径(29a、29b、29c、29d)、以及使阴极压力空间28与阴极出口歧管22f连通的各导入路径(29e、29f、29g、29h)。另外，例如呈多级台阶状地设置有使阴极电极部6与阴极入口歧管22a连通的各导入路径(22t、22s、22p、22o)、以及使阴极电极部6与阴极出口歧管22f连通的各导入路径(22v、22u、22r、22q)。由此，与呈一级台阶状地设置有上述各导入路径的情况(实施方式1的电化学式氢泵24)相比，能够缩短各横导入路径的长度。因此，能够减小包围各横导入路径的密封件的直径。由此，能够抑制电阻的增大，并且减小由高压氢产生的 y方向及-y方向的力，从而能够减小螺栓的紧固力以及电化学式氢泵26的重量。
另外，本实施方式的电化学式氢泵26因为阳极压力空间27包含第一空间部、第二空间部及第五空间部，且阴极压力空间28包含第三空间部、第四空间部及第六空间部，所以能够减少空间部的总计面积，并且在泵性能方面，能够以足够的水平抑制电阻比。
以上，说明了本发明的实施方式1～3。以下，使用下表1说明现有技术(例如，图2所示的电化学式氢泵)与实施方式1～3的电化学式氢泵24～26之间的比较。
[表1]
表1针对现有技术的实施例、以及实施方式1～3的实施例，将如下内容列为一览表：有无压力空间、结构、进行压力比100的运转时的电阻比、将压力空间在层叠方向上投影而成的图形的面积(投影面积)。
即，表1的“压力比100时的电阻比”这一行所示的数值96、28、4、26是图7的a、b、c、d各自的右端的点的y坐标的值。另外，表1的“投影面积”这一行所示的数值49、100、31是以图3d的阴影线部分的面积为100而以比值表示的、图3c、图3d、图3e的各图形的阴影线部分的面积。
在现有技术的实施例中，压力比100时的电阻比为96，而在实施方式1～3的实施例中，即使是最大的电阻比，也是96的三分之一左右，是足够小的，达到了在作为氢压缩机实际使用方面没有问题的水平。
特别是在实施方式2的实施例中，压力比100时的电阻比为4，与实施方式1、3的实施例各自的电阻比相比，已被抑制为极小的值。但是，为了实现此种低电阻比，而使压力空间在层叠方向上投影而成的图形的面积(即，投影面积)为100，其大于实施方式1、3的各实施例中各自的投影面积。从减小电阻比的观点来看，特别优选实施方式2。但是，在端板中需要使紧固螺栓等构件牢固，因而重量重，有可能会在操作性方面产生问题。
另一方面，在实施方式1、3的实施例中，尽管电阻比大于实施方式2，却能够将电阻比抑制到在作为氢压缩机实际使用方面没有问题的水平，并且，将压力空间在层叠方向上投影而成的图形的面积能够被抑制在实施方式2的一半以下。由此，不需要实施方式2那样的牢固的结构，从而能够减轻重量。因此，实施方式1、3能够实现作为家庭用的氢压缩机最合适的轻量且紧凑的结构。
(本发明的总结)
本发明的内容概述如下。
本发明的电化学式氢泵具备：至少一个单电池单体，具有阳极隔膜、阳极扩散层、阳极电极层、电解质膜、阴极电极层、阴极扩散层及阴极隔膜；以及阳极侧构件及阴极侧构件，以夹着所述至少一个单电池单体的方式设置。另外，在夹着所述阳极扩散层及所述阴极扩散层的位置，设置有压力空间，所述压力空间包含设置于所述阳极侧构件的阳极压力空间、以及设置于所述阴极侧构件的阴极压力空间。
此外，在本发明的电化学式氢泵中，也可在所述至少一个单电池单体与所述阳极侧构件及所述阴极侧构件中的至少一个构件之间，还具备与电源连接的电源连接构件。另外，所述压力空间也可位于比所述电源连接构件更靠所述至少一个单电池单体的层叠方向上的外侧的位置。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，所述压力空间也可经由第一导入路径而与阴极歧管连通。另外，所述阴极电极层也可经由第二导入路径而与所述阴极歧管连通。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，所述压力空间也可为具有与所述至少一个单电池单体的层叠方向平行的中心轴的圆筒形状，且由具有与所述压力空间的中心轴相同的中心轴的密封件包围。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，所述第一导入路径及所述第二导入路径也可由具有与所述压力空间的中心轴平行的中心轴的密封件包围。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，也可以是，将包围所述压力空间的密封件及包围所述第一导入路径的密封件投影到与所述层叠方向垂直的一个平面而成的第一图形，与将包围所述阴极电极层的密封件及包围所述第二导入路径的密封件投影到所述平面而成的第二图形重合。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，也可以是，将包围所述压力空间的密封件及包围所述第一导入路径的密封件投影到与所述层叠方向垂直的一个平面而成的第三图形的面积，大于将包围所述阴极电极层的密封件及包围所述第二导入路径的密封件投影到所述平面而成的第四图形的面积，并且，所述第四图形被包含于所述第三图形中。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，也可以是，第五图形的面积小于第六图形的面积，所述第五图形是在呈多级台阶状地分别设置有所述第一导入路径及所述第二导入路径的情况下，将包围所述第一导入路径的密封件及包围所述第二导入路径的密封件投影到与所述层叠方向垂直的一个平面而成的图形，所述第六图形是在呈一级台阶状地分别设置有所述第一导入路径及所述第二导入路径的情况下，将包围所述第一导入路径的密封件及包围所述第二导入路径的密封件投影到所述平面而成的图形。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，所述阳极压力空间也可包含：第一空间部，以在从所述层叠方向观察时，包含所述阴极扩散层的方式形成；以及第二空间部，以如下方式形成，即，与所述第一空间部及所述阴极歧管连通，且在从与所述层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与所述第一空间部重叠的位置，并且在从所述层叠方向观察时，包含所述第二导入路径。另外，所述阴极压力空间也可包含：第三空间部，以在从所述层叠方向观察时，包含所述阴极扩散层的方式形成；以及第四空间部，以如下方式形成，即，与所述第三空间部及所述阴极歧管连通，且在从与所述层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与所述第三空间部重叠的位置，并且在从所述层叠方向观察时，包含所述第二导入路径。
另外，在本发明的电化学式氢泵中，所述阳极压力空间也可包含：第一空间部，以在从所述层叠方向观察时，包含所述阴极扩散层的方式形成；第二空间部，以如下方式形成，即，与所述第一空间部连通，且在从与所述层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与所述第一空间部重叠的位置，并且在从所述层叠方向观察时，包含所述第二导入路径的一部分；以及第五空间部，以如下方式形成，即，与所述第二空间部及所述阴极歧管连通，且在从与所述层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与所述第二空间部重叠的位置，并且在从所述层叠方向观察时，包含所述第二导入路径的一部分。另外，所述阴极压力空间也可包含：第三空间部，以在从所述层叠方向观察时，包含所述阴极扩散层的方式形成；第四空间部，以如下方式形成，即，与所述第三空间部连通，且在从与所述层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与所述第三空间部重叠的位置，并且在从所述层叠方向观察时，包含所述第二导入路径的一部分；以及第六空间部，以如下方式形成，即，与所述第四空间部及所述阴极歧管连通，且在从与所述层叠方向垂直的方向观察时，处于至少一部分不与所述第四空间部重叠的位置，并且在从所述层叠方向观察时，包含所述第二导入路径的一部分。另外，也可以是，在从所述层叠方向观察时，整个所述第二导入路径都被包含于所述第二空间部以及所述第五空间部中的至少一个空间部中。另外，也可以是，在从所述层叠方向观察时，整个所述第二导入路径都被包含于所述第四空间部以及所述第六空间部中的至少一个空间部中。
此外，本发明并不限定于上述各实施方式的说明，可在不脱离其宗旨的范围内进行各种变形。
本申请基于在2018年11月6日提出的日本专利申请(特愿2018-208958)，其内容作为参照并入本申请。
工业实用性
本发明的电化学式氢泵能够用作加氢装置用的氢压缩装置。而且，本发明的电化学式氢泵的结构也可用作对水进行电解而产生氢和氧的电化学式水电解装置。
附图标记说明
1电堆
2电解质膜
3阳极电极层
4阴极电极层
5阳极扩散层
6阴极扩散层
7阳极隔膜
7aa端隔膜
7b第一a端隔膜
7c第二a端隔膜
8阴极隔膜
8ac端隔膜
8bc压力板
8c第一阴极隔膜
8d第二阴极隔膜
8e第一c端隔膜
8f第二c端隔膜
9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g、9h、9i、9j、9k、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h、30i、30j、30k、30l密封件
9ac、9bc、9cc、9dc、9ec、9fc、9gc、9hc、9ic、9jc、9kc、30ac、30bc、30cc、30dc、30ec、30fc、30gc、30hc、30ic、30jc、30kc、30lc密封件中心线
10螺帽
11阳极绝缘板
12阴极绝缘板
13阳极端板
13a箱型端板
14阴极端板
14a缸体
14b盖型端板
14ba空间
14c折叠机
14d碟簧
15螺栓
16阳极入口
17阳极出口
18阴极入口
19阴极出口
20电源
21a阳极入口歧管
21b阳极入口横导入路径
21c阳极入口纵导入路径
21d阳极出口纵导入路径
21e阳极出口横导入路径
21f阳极出口歧管
22a阴极入口歧管
22b、22g、22k、22p、22t、29a、29c、29i、29k阴极入口横导入路径
22c、22h、22l、22o、22s、29b、29d、29j、29l阴极入口纵导入路径
22d、22j、22n、22q、22u、29f、29h、29n、29p阴极出口纵导入路径
22e、22i、22m、22r、22v、29e、29g、29m、29o阴极出口横导入路径
22f阴极出口歧管
23、24、25、26电化学式氢泵
27阳极压力空间
28阴极压力空间
31评估装置
32氢罐
33调节器
34起泡器
35加热器
36气液分离装置
37冷却装置
38压力计
39排气阀
40氮罐
41稀释装置
42排气口
43三路阀
44阀
45阀
a、 y、-y、±y方向
m1、m2、m3、m1a、m2a、m3a单电池单体
a、b、c、d标绘点
f1、f2、a1力
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
