[发明专利]电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法

说明书

本公开提供电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。该电化学式氢气泵具备电池单元、电压施加器、冷却器和控制器，电池单元包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，阴极设置在质子传导性电解质膜的一侧主面，阳极设置在质子传导性电解质膜的另一侧主面，电压施加器用于对阳极与阴极之间施加电压，冷却器用于冷却电池单元，当阴极上的阴极气体流路的压力上升时，控制器控制冷却器，使电池单元的单位时间的冷却量增加。

技术领域

本公开涉及电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。

背景技术

近年来，由于全球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢气作为代替化石燃料的清洁能源受到关注。氢气即使燃烧也只是释放水，几乎不会排出导致全球变暖的二氧化碳和氮氧化物，因此作为清洁能源备受期待。另外，作为高效利用氢气作为燃料的装置，例如有燃料电池，在汽车用电源用途、家庭用自发电用途上，燃料电池的开发和普及正在开展。

在即将到来的氢气社会中，不仅需要制造氢气，还需要开发能够以高密度储存氢气、以小容量且低成本进行运输或利用的技术。特别是为了促进作为分散型能源的燃料电池的普及，需要配置氢气供给基础设施。

因此，为了利用氢气供给基础设施稳定地供给氢气，已提出将高纯度的氢气进行纯化和升压的各种方案。

例如，专利文献1公开了一种氢气纯化升压系统，其在阳极与阴极之间设置电解质膜，对这些阳极与阴极之间施加电压，由此进行氢气的纯化和升压。再者，将阳极、电解质膜和阴极的层叠结构体称为膜-电极接合体(以下有时简称为MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。

在这样的氢气纯化升压系统中，相对于阴极侧的高气压导致的挤压，电解质膜和阳极供电体变形，由此有可能在阴极供电体与电解质膜和阳极供电体之间使接触电阻增加。

因此，专利文献2中提出一种挤压结构，其具备针对电解质膜和阳极供电体的变形，使阴极供电体与电解质膜密合的碟形弹簧或线圈弹簧。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2015-117139号公报

专利文献2：日本特开2006-70322号公报

发明内容

然而，一直以来期望高效利用氢气能源，因此电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高至关重要。

在此，以往的例子中，从电化学式氢气泵的催化剂层与供电体之间的电接触的观点出发对提高氢气压缩工作的效率进行了研究，但并没有从确保电化学式氢气泵的氢气的扩散性的观点出发对提高氢气压缩工作的效率进行研究。

本公开的一技术方案(aspect)是鉴于这样的情况而完成的，提供与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率的电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。

为解决上述课题，本公开的一技术方案涉及的电化学式氢气泵，具备电池单元、电压施加器、冷却器和控制器，所述电池单元包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，所述阴极设置在所述质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面，所述电压施加器对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述冷却器用于冷却所述电池单元，当所述阴极上的阴极气体流路的压力上升时，所述控制器控制所述冷却器，使所述电池单元的单位时间的冷却量增加。

另外，本公开的一技术方式涉及的电化学式氢气泵的运行方法，具备以下步骤：对阴极与阳极之间施加电压，向所述阴极供给升压了的氢气的步骤，所述阴极设置在具备一对主面的质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面；和当所述阴极上的阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加的步骤，所述冷却器用于冷却包含所述质子传导性电解质膜、所述阳极和所述阴极的电池单元。