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JP7644681B2 - Electrochemical cell, cell stack, and method for manufacturing electrochemical cell - Google Patents

Electrochemical cell, cell stack, and method for manufacturing electrochemical cell Download PDF

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JP7644681B2 JP2021131730A JP2021131730A JP7644681B2 JP 7644681 B2 JP7644681 B2 JP 7644681B2 JP 2021131730 A JP2021131730 A JP 2021131730A JP 2021131730 A JP2021131730 A JP 2021131730A JP 7644681 B2 JP7644681 B2 JP 7644681B2
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Description

本発明の実施の形態は、電気化学セル、セルスタック及び電気化学セルの製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to electrochemical cells, cell stacks, and methods for manufacturing electrochemical cells.

電気化学セルには、アノード電極、カソード電極及び隔膜を一体化した電極板を備えるものがある。この電極板では、アノード電極とカソード電極との間に隔膜が挟み込まれる。隔膜は、例えば電解質膜からなる。このような電気化学セルでは、アノード電極及びカソード電極のうちの少なくとも一方に、液体、または気体、または液体と気体の混合体から成る流体が供給される。この状態で、アノード電極とカソード電極との間に外部から電位差が負荷される。これにより、電気化学反応が発生し、イオン化した物質が電極間で隔膜を通過する。 Some electrochemical cells include an electrode plate that integrates an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm. In this electrode plate, the diaphragm is sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode. The diaphragm is made of, for example, an electrolyte membrane. In such an electrochemical cell, a fluid consisting of a liquid, a gas, or a mixture of a liquid and a gas is supplied to at least one of the anode electrode and the cathode electrode. In this state, a potential difference is applied from the outside between the anode electrode and the cathode electrode. This causes an electrochemical reaction, and ionized substances pass through the diaphragm between the electrodes.

電気化学セルは、例えば水電解や二酸化炭素電解を行う場合に用いられ得る。水電解では、アノード電極側に水(H2O)が供給され、カソード電極側から水素(H2)が取り出される。二酸化炭素電解では、アノード電極側に水(H2O)が供給され且つカソード電極側に二酸化炭素(CO2)が供給され、カソード電極側から一酸化炭素(CO)が取り出される。 Electrochemical cells can be used, for example, when performing water electrolysis or carbon dioxide electrolysis. In water electrolysis, water (H2O) is supplied to the anode electrode side, and hydrogen (H2) is extracted from the cathode electrode side. In carbon dioxide electrolysis, water (H2O) is supplied to the anode electrode side and carbon dioxide (CO2) is supplied to the cathode electrode side, and carbon monoxide (CO) is extracted from the cathode electrode side.

アノード電極側に供給する流体またはカソード電極側に供給する流体としては、反応に必要な液体に少量のイオン性物質を溶解させた電解質溶液が用いられてもよい。この場合、電気化学反応が促進され得る。 The fluid supplied to the anode electrode side or the fluid supplied to the cathode electrode side may be an electrolyte solution in which a small amount of ionic substance is dissolved in a liquid required for the reaction. In this case, the electrochemical reaction can be accelerated.

電気化学セルには、アノード電極側に供給する流体の流路を形成するアノード側流路溝を一方の面に有し、カソード電極側に供給する流体の流路を形成するカソード側流路溝を他方の面に有する流路板を備えるものがある。このような流路板を用いる場合には、複数の電気化学セルを積層してなる電気化学セルスタック(以下、セルスタック)を効率的に作製できる。 Some electrochemical cells are equipped with a flow path plate that has an anode-side flow path groove on one side that forms a flow path for fluid supplied to the anode electrode side, and a cathode-side flow path groove on the other side that forms a flow path for fluid supplied to the cathode electrode side. When using such a flow path plate, an electrochemical cell stack (hereinafter, cell stack) consisting of multiple electrochemical cells stacked on top of each other can be efficiently produced.

具体的には、例えば電気化学セルが電極板のカソード電極でカソード側流路溝を覆うように電極板と流路板とを重ね合わせて構成される場合に、流路板のアノード側流路溝に、他の電極板のアノード電極が接するように他の電極板を重ね合わせる。このような重ね合わせを繰り返すことで、部品点数及び作業負荷を抑えてセルスタックを作製できる。 Specifically, for example, when an electrochemical cell is constructed by overlapping an electrode plate and a flow path plate so that the cathode electrode of the electrode plate covers the cathode side flow path groove, another electrode plate is overlapped so that the anode electrode of the other electrode plate contacts the anode side flow path groove of the flow path plate. By repeating such overlapping, a cell stack can be produced with reduced number of parts and workload.

上述のセルスタックでは、各層の電極が直列に接続されるように流路板が導電性の物質で構成される。流路板にはそれぞれ、外部からアノード電極に供給する流体及びカソード電極に供給する流体を各流路板の流路溝に導くための連通孔が形成される。連通孔は、流路板の積層方向に貫通し、各流路板の連通孔は互いに重なり合う。各流路板におけるアノード側流路溝及びカソード側流路溝は、対応する連通孔に接続されるようになっている。 In the above-mentioned cell stack, the flow path plates are made of a conductive material so that the electrodes of each layer are connected in series. Each flow path plate is formed with a communication hole for guiding the fluid supplied from the outside to the anode electrode and the fluid supplied to the cathode electrode to the flow path groove of each flow path plate. The communication hole penetrates in the stacking direction of the flow path plates, and the communication holes of each flow path plate overlap each other. The anode side flow path groove and the cathode side flow path groove in each flow path plate are connected to the corresponding communication hole.

特許第6385788号公報Patent No. 6385788

アノード側流路溝及びカソード側流路溝は、プレス加工等で板材に形成した凹凸形状により形成できる。しかしながら、この場合、板材が曲げ伸ばしされる部位に強度不足が生じやすくなり、流路板のプレス加工時や、セルとしての使用時に、ヒビ割れ等の損傷が生じやすくなる。このような強度不足は、流路パターンが屈曲して折り返す形状や、流路溝の幅が狭かったり、流路溝が深かったりすると生じやすい。ヒビ割れが発生した場合には、流路板におけるアノード側流路溝とカソード側流路溝との間でクロスリークが発生する虞もある。 The anode side flow groove and the cathode side flow groove can be formed by forming an uneven shape on the plate material by pressing or the like. In this case, however, the strength is likely to be insufficient in the area where the plate material is bent and stretched, and damage such as cracks is likely to occur during press processing of the flow plate or when used as a cell. Such a lack of strength is likely to occur when the flow pattern is bent and folded back, or when the flow groove is narrow or deep. If cracks occur, there is a risk of cross leakage between the anode side flow groove and the cathode side flow groove in the flow plate.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、流路板にヒビ割れが発生し難くなる電気化学セル、セルスタック及び電気化学セルの製造方法を提供することを目的とする。 The problem that the present invention aims to solve is to provide an electrochemical cell, a cell stack, and a method for manufacturing an electrochemical cell that are less susceptible to cracks occurring in the flow path plate.

一実施の形態に係る電気化学セルは、アノード電極、カソード電極、及び前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟み込まれる隔膜を有する電極板と、前記アノード電極に一方の面で接するか又は前記カソード電極に他方の面で接し、前記一方の面に複数のアノード側流路溝が形成され、前記他方の面に複数のカソード側流路溝が形成される流路板と、前記電極板に接合される電極板外枠と、前記流路板に接合される流路板外枠と、を備える。そして、前記流路板は、凸部と凹部とが交互に形成され且つ前記凸部及び前記凹部がそれぞれ互いに平行に延びる波板状であり、前記一方の面における波形状の表面で前記アノード側流路溝を形成し、前記他方の面における波形状の表面で前記カソード側流路溝を形成する。 An electrochemical cell according to one embodiment includes an electrode plate having an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode, a flow path plate that contacts the anode electrode on one side or the cathode electrode on the other side, with a plurality of anode-side flow grooves formed on the one side and a plurality of cathode-side flow grooves formed on the other side, an electrode plate outer frame joined to the electrode plate, and a flow path plate outer frame joined to the flow path plate. The flow path plate is a corrugated plate in which convex portions and concave portions are alternately formed and the convex portions and the concave portions extend parallel to each other, and the anode-side flow grooves are formed on the corrugated surface on the one side, and the cathode-side flow grooves are formed on the corrugated surface on the other side.

一実施の形態に係るセルスタックは、複数の前記の電気化学セルを積層したセルスタックである。 The cell stack in one embodiment is a cell stack in which multiple electrochemical cells are stacked.

一実施の形態に係る電気化学セルの製造方法は、アノード電極、カソード電極、及び前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟み込まれる隔膜を有する電極板を作製する工程と、前記アノード電極に一方の面で接するか又は前記カソード電極に他方の面で接し、前記一方の面に複数のアノード側流路溝が形成され、前記他方の面に複数のカソード側流路溝が形成される流路板を作製する工程と、を備える。前記流路板は、凸部と凹部とが交互に形成され且つ前記凸部及び前記凹部がそれぞれ互いに平行に延びる波板状であり、前記一方の面における波形状の表面で前記アノード側流路溝を形成し、前記他方の面における波形状の表面で前記カソード側流路溝を形成するように構成される。そして、前記流路板の前記凸部と前記凹部は、板材を波形状に折り曲げることで形成される。
また、一実施の形態に係る電気化学セルの製造方法は、アノード電極、カソード電極、及び前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟み込まれる隔膜を有する電極板を作製する工程と、前記アノード電極に一方の面で接するか又は前記カソード電極に他方の面で接し、前記一方の面に複数のアノード側流路溝が形成され、前記他方の面に複数のカソード側流路溝が形成される流路板を作製する工程と、を備える。前記流路板は、凸部と凹部とが交互に形成され且つ前記凸部及び前記凹部がそれぞれ互いに平行に延びる波板状であり、前記一方の面における波形状の表面で前記アノード側流路溝を形成し、前記他方の面における波形状の表面で前記カソード側流路溝を形成するように構成される。そして、前記流路板の前記凸部と前記凹部は、板材を金型によってプレス成型することで形成される。
A method for manufacturing an electrochemical cell according to one embodiment includes the steps of: preparing an electrode plate having an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode; and preparing a flow path plate that contacts the anode electrode on one side or contacts the cathode electrode on the other side, with a plurality of anode-side flow grooves formed on the one side and a plurality of cathode-side flow grooves formed on the other side. The flow path plate is corrugated in which convex portions and concave portions are alternately formed and extend parallel to each other, and the anode-side flow grooves are formed on the corrugated surface on the one side, and the cathode-side flow grooves are formed on the corrugated surface on the other side. The convex portions and the concave portions of the flow path plate are formed by bending a plate material into a corrugated shape.
A method for producing an electrochemical cell according to one embodiment includes the steps of: preparing an electrode plate having an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode; and preparing a flow path plate that contacts the anode electrode on one side or contacts the cathode electrode on the other side, with a plurality of anode-side flow grooves formed on the one side and a plurality of cathode-side flow grooves formed on the other side. The flow path plate is corrugated in which convex portions and concave portions are alternately formed and extend parallel to each other, and the anode-side flow grooves are formed on the corrugated surface on the one side, and the cathode-side flow grooves are formed on the corrugated surface on the other side. The convex portions and the concave portions of the flow path plate are formed by press molding a plate material using a mold.

本発明によれば、流路板にヒビ割れが発生し難くなる。 According to the present invention, cracks are less likely to occur in the flow path plate.

第1の実施の形態に係る電気化学セルの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an electrochemical cell according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る電気化学セルの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrochemical cell according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る電気化学セルの平面図である。FIG. 1 is a plan view of an electrochemical cell according to a first embodiment. 図3のIV-IV線に沿う断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 第1の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a flow path plate outer frame included in the electrochemical cell according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of the flow path plate outer frame included in the electrochemical cell according to the first embodiment. 第2の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a flow path plate outer frame included in an electrochemical cell according to a second embodiment. 第2の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の平面図である。FIG. 11 is a plan view of a flow path plate outer frame included in an electrochemical cell according to a second embodiment. 第2の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の底面図である。FIG. 11 is a bottom view of an outer frame of a flow path plate included in the electrochemical cell according to the second embodiment. 第3の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of a flow path plate outer frame included in an electrochemical cell according to a third embodiment. 第3の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view of a flow path plate outer frame included in an electrochemical cell according to a third embodiment. 第3の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a flow path plate outer frame included in an electrochemical cell according to a third embodiment. 第3の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠の底面図である。FIG. 13 is a bottom view of an outer frame of a flow path plate included in the electrochemical cell according to the third embodiment. 図12のXIV-XIV線に沿う断面図である。14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 12. 第4の実施の形態に係るセルスタックの斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of a cell stack according to a fourth embodiment. 第4の実施の形態に係るセルスタックの分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view of a cell stack according to a fourth embodiment. 図15のXVII-XVII線に沿う断面図である。16 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 15. 第1の実施の形態に係る電気化学セルを備える電気化学装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an electrochemical device including an electrochemical cell according to a first embodiment.

以下、添付の図面を参照しつつ各実施の形態を詳細に説明する。 Each embodiment will be described in detail below with reference to the attached drawings.

<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態に係る電気化学セル1の斜視図である。図2は、電気化学セル1の分解斜視図である。図3は、電気化学セル1の平面図である。図1乃至図3に示す電気化学セル1は、電極板10と、流路板20と、電極板外枠100と、流路板外枠200と、を備えている。
First Embodiment
Fig. 1 is a perspective view of an electrochemical cell 1 according to a first embodiment. Fig. 2 is an exploded perspective view of the electrochemical cell 1. Fig. 3 is a plan view of the electrochemical cell 1. The electrochemical cell 1 shown in Figs. 1 to 3 includes an electrode plate 10, a flow path plate 20, an electrode plate outer frame 100, and a flow path plate outer frame 200.

電極板外枠100は、電極板10の周囲を囲むように電極板10に接合されている。流路板外枠200は、流路板20の周囲を囲むように流路板20に接合されている。電極板10と電極板外枠100とが接合された電極板接合体は板状をなす。流路板20と流路板外枠200とが接合された流路板接合体は板状をなす。これら接合体は、それぞれの厚さ方向が同じ方向を向く状態で重ね合わされる。これにより、電気化学セル1は全体として板状をなす。以下、電気化学セル1を構成する各部材について詳述する。 The electrode plate outer frame 100 is joined to the electrode plate 10 so as to surround the periphery of the electrode plate 10. The flow path plate outer frame 200 is joined to the flow path plate 20 so as to surround the periphery of the flow path plate 20. The electrode plate assembly in which the electrode plate 10 and the electrode plate outer frame 100 are joined is in a plate shape. The flow path plate assembly in which the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 are joined is in a plate shape. These assemblies are stacked with their respective thickness directions facing in the same direction. As a result, the electrochemical cell 1 as a whole is in a plate shape. Below, each of the components that make up the electrochemical cell 1 will be described in detail.

(電極板)
図4は、図3のIV-VI線に沿う電気化学セル1の断面図である。図4に示すように、電極板10は、アノード電極11、カソード電極12、及びアノード電極11とカソード電極12との間に挟み込まれる隔膜13を有する。電極板10は矩形の板状である。アノード電極11、カソード電極12及び隔膜13もそれぞれ矩形状に形成されている。
(Electrode plate)
Fig. 4 is a cross-sectional view of the electrochemical cell 1 taken along line IV-VI in Fig. 3. As shown in Fig. 4, the electrode plate 10 has an anode electrode 11, a cathode electrode 12, and a diaphragm 13 sandwiched between the anode electrode 11 and the cathode electrode 12. The electrode plate 10 is in the form of a rectangular plate. The anode electrode 11, the cathode electrode 12, and the diaphragm 13 are also each formed in a rectangular shape.

アノード電極11及びカソード電極12は、例えば導電体の薄膜、箔または薄板からなる。例えば、アノード電極11及びカソード電極12は、カーボンまたは金属を含むガス透過性を有する基材に触媒を付着させて構成され得る。触媒は、ニッケル、イリジウム、金、銀、または白金などの金属を含む触媒でもよいし、酸化ニッケル、二酸化イリジウムまたは酸化コバルトなどの金属酸化物を含む触媒でもよいし、これらの組合せでもよい。 The anode electrode 11 and the cathode electrode 12 are made of, for example, a thin film, foil, or sheet of a conductor. For example, the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 can be constructed by attaching a catalyst to a gas-permeable substrate containing carbon or a metal. The catalyst may be a catalyst containing a metal such as nickel, iridium, gold, silver, or platinum, or a catalyst containing a metal oxide such as nickel oxide, iridium dioxide, or cobalt oxide, or a combination of these.

隔膜13は、例えば固体高分子膜(イオン交換膜)や、固体電解質膜(電解質膜)などのイオン濾過膜である。ただし、隔膜13の材料は特に限定されるものではない。 The diaphragm 13 is, for example, an ion filtration membrane such as a solid polymer membrane (ion exchange membrane) or a solid electrolyte membrane (electrolyte membrane). However, the material of the diaphragm 13 is not particularly limited.

(電極板外枠)
図2に示すように、電極板外枠100は矩形の枠状であり、言い換えると、厚さ方向に貫通する開口を内側領域に有する中空板状である。電極板外枠100は、その内周面で電極板10の電極板収納開口101を形成する。図4に示すように、本実施の形態における電極板収納開口101は、アノード電極11を収納する第1収納部102と、カソード電極12を収納する第2収納部103と、を有している。
(Outer frame of electrode plate)
As shown in Fig. 2, the electrode plate outer frame 100 is in the shape of a rectangular frame, in other words, in the shape of a hollow plate having an opening penetrating in the thickness direction in an inner region. The electrode plate outer frame 100 forms an electrode plate storage opening 101 for the electrode plate 10 on its inner circumferential surface. As shown in Fig. 4, the electrode plate storage opening 101 in this embodiment has a first storage portion 102 for storing the anode electrode 11 and a second storage portion 103 for storing the cathode electrode 12.

第2収納部103は全周にわたって、第1収納部102の外周側に張り出し、第2収納部103の開口面積は、第1収納部102の開口面積よりも大きい。これにより、第1収納部102と第2収納部103との間には、電極板外枠100の面方向(板面方向)に延びる段差部104が形成される。 The second storage section 103 protrudes outward from the first storage section 102 along its entire circumference, and the opening area of the second storage section 103 is larger than the opening area of the first storage section 102. As a result, a step section 104 is formed between the first storage section 102 and the second storage section 103, extending in the surface direction (plate surface direction) of the electrode plate outer frame 100.

第1収納部102には、アノード電極11が収納された状態で接合される。第2収納部103には、隔膜13が段差部104に接する状態で収納され、且つカソード電極12が隔膜13を覆い且つ第2収納部103に収納された状態で接合される。本実施の形態では、カソード電極12及び隔膜13を段差部104に重ね合わせるために、カソード電極12及び隔膜13が、アノード電極11よりも大きく形成されている。なお、接合とは、固定状態でつなぎあわされること、または、着脱自在につなぎあわされることを意味する。 The anode electrode 11 is joined in a housed state to the first storage section 102. The diaphragm 13 is housed in the second storage section 103 in a state where it is in contact with the step section 104, and the cathode electrode 12 is joined in a state where it covers the diaphragm 13 and is housed in the second storage section 103. In this embodiment, the cathode electrode 12 and the diaphragm 13 are formed larger than the anode electrode 11 in order to overlap the cathode electrode 12 and the diaphragm 13 with the step section 104. Note that joining means being connected in a fixed state or being connected so as to be freely detachable.

カソード電極12及び隔膜13は、電気化学セル1(電極板接合体)の厚さ方向で段差部104と重ね合わされ、これにより、電極板10と電極板外枠100の接合部の少なくとも一部は、厚さ方向に重ね合わされた状態で接合される。この構成によれば、電極板10と電極板外枠100の接合部でのシール性を高くすることができる。なお、本実施の形態では段差部104が電極板収納開口101の全周にわたって形成されるが、段差部104は、電極板収納開口101の全周に対して部分的に形成されてもよい。 The cathode electrode 12 and the diaphragm 13 are overlapped with the step portion 104 in the thickness direction of the electrochemical cell 1 (electrode plate assembly), so that at least a portion of the joint between the electrode plate 10 and the electrode plate outer frame 100 is joined in a state of being overlapped in the thickness direction. This configuration can improve the sealing performance at the joint between the electrode plate 10 and the electrode plate outer frame 100. Note that, although the step portion 104 is formed around the entire circumference of the electrode plate storage opening 101 in this embodiment, the step portion 104 may be formed partially around the entire circumference of the electrode plate storage opening 101.

また、電極板外枠100における電極板収納開口101の外周側の部分には、図2に示すようにアノード流体連通孔106及びカソード流体連通孔107が設けられている。アノード流体連通孔106は、アノード流体入口連通孔106Aと、アノード流体出口連通孔106Bと、を有する。カソード流体連通孔107は、カソード流体入口連通孔107Aと、カソード流体出口連通孔107Bと、を有する。アノード流体入口連通孔106A及びカソード流体入口連通孔107Aと、アノード流体出口連通孔106B及びカソード流体出口連通孔107Bは、電極板収納開口101を介して互いに対向するように配置されている。 In addition, as shown in FIG. 2, an anode fluid communication hole 106 and a cathode fluid communication hole 107 are provided on the outer peripheral side of the electrode plate storage opening 101 in the electrode plate outer frame 100. The anode fluid communication hole 106 has an anode fluid inlet communication hole 106A and an anode fluid outlet communication hole 106B. The cathode fluid communication hole 107 has a cathode fluid inlet communication hole 107A and a cathode fluid outlet communication hole 107B. The anode fluid inlet communication hole 106A and the cathode fluid inlet communication hole 107A, and the anode fluid outlet communication hole 106B and the cathode fluid outlet communication hole 107B are arranged to face each other via the electrode plate storage opening 101.

詳しくは、アノード流体入口連通孔106A及びアノード流体出口連通孔106Bは、平面視で電極板外枠100の中心に関して点対称に形成されている。カソード流体入口連通孔107A及びカソード流体出口連通孔107Bは、平面視で電極板外枠100の中心に関して点対称に形成されている。また、アノード流体入口連通孔106A、アノード流体出口連通孔106B、カソード流体入口連通孔107A及びカソード流体出口連通孔107Bはそれぞれ、同一の形状で且つ同一の寸法で形成されている。 In more detail, the anode fluid inlet communication hole 106A and the anode fluid outlet communication hole 106B are formed point-symmetrically with respect to the center of the electrode plate outer frame 100 in a plan view. The cathode fluid inlet communication hole 107A and the cathode fluid outlet communication hole 107B are formed point-symmetrically with respect to the center of the electrode plate outer frame 100 in a plan view. In addition, the anode fluid inlet communication hole 106A, the anode fluid outlet communication hole 106B, the cathode fluid inlet communication hole 107A, and the cathode fluid outlet communication hole 107B are each formed to have the same shape and the same dimensions.

アノード流体入口連通孔106Aは、水(H2O)などの流体(以下、アノード側流体と呼ぶ。)を流通させ、流路板20における後述のアノード側流路溝21に送る。アノード流体出口連通孔106Bは、アノード側流路溝21から流出するアノード側流体を受け入れて流通させる。カソード流体入口連通孔107Aは、二酸化炭素(O2)などの流体(以下、カソード側流体と呼ぶ。)を流通させることが可能であり、カソード側流体を流路板20における後述のカソード側流路溝22に送ることができる。また、カソード流体出口連通孔107Bは、カソード側流路溝22から流出するカソード側流体を受け入れて流通させることが可能である。 The anode fluid inlet communication hole 106A allows fluids such as water (H2O) (hereinafter referred to as anode side fluid) to flow and sends them to the anode side flow groove 21 in the flow plate 20, which will be described later. The anode fluid outlet communication hole 106B receives and passes the anode side fluid flowing out from the anode side flow groove 21. The cathode fluid inlet communication hole 107A allows fluids such as carbon dioxide (O2) (hereinafter referred to as cathode side fluid) to flow and sends the cathode side fluid to the cathode side flow groove 22 in the flow plate 20, which will be described later. The cathode fluid outlet communication hole 107B also allows the cathode side fluid to flow and passes the cathode side fluid flowing out from the cathode side flow groove 22.

電極板外枠100の材質は特に限定されるものではないが、少なくとも電極板外枠100におけるアノード側流体及びカソード側流体との接触部分において絶縁性を確保することが望ましい。この場合、電極板外枠100は、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの樹脂材料またはフッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのゴム材料などの電気絶縁性の材料から構成されてもよい。本実施の形態では、電極板外枠100の全体が絶縁性の材料で形成されることで、アノード側流体及びカソード側流体との接触部分に絶縁性を確保している。なお、電極板外枠100は、アノード側流体及びカソード側流体と接触し得る部分に絶縁性の材料が部分的に設けられてもよい。 The material of the electrode plate outer frame 100 is not particularly limited, but it is desirable to ensure insulation at least in the contact portion of the electrode plate outer frame 100 with the anode side fluid and the cathode side fluid. In this case, the electrode plate outer frame 100 may be made of an electrically insulating material such as a resin material such as fluororesin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), or a rubber material such as fluororubber or ethylene propylene diene rubber (EPDM). In this embodiment, the entire electrode plate outer frame 100 is made of an insulating material, thereby ensuring insulation in the contact portion with the anode side fluid and the cathode side fluid. Note that the electrode plate outer frame 100 may be partially provided with an insulating material in the portion that may come into contact with the anode side fluid and the cathode side fluid.

(流路板)
流路板20は板状であり、図4に示すように一方の面(図における上側の面)に複数のアノード側流路溝21が形成され、他方の面(図における下側の面)に複数のカソード側流路溝22が形成されている。アノード側流路溝21は、アノード電極11に供給されるアノード側流体を流通させる部分である。カソード側流路溝22は、カソード電極12にカソード側流体が供給される場合に、カソード側流体を流通させることが可能である。
(Flow path plate)
4, a plurality of anode-side flow grooves 21 are formed on one surface (the upper surface in the figure) of the flow path plate 20, and a plurality of cathode-side flow grooves 22 are formed on the other surface (the lower surface in the figure). The anode-side flow grooves 21 are a portion through which an anode-side fluid supplied to the anode electrode 11 flows. The cathode-side flow grooves 22 are capable of circulating the cathode-side fluid when the cathode-side fluid is supplied to the cathode electrode 12.

本実施の形態に係る電気化学セル1は、流路板20の他方の面に形成されたカソード側流路溝22を電極板10のカソード電極12に接触させることで構成されている。電気化学セル1は、セルスタックの作製のために用いられることが想定されており、この場合、複数の電気化学セル1がアノード電極11を同じ方向に向けた状態で積層される。この際、流路板20の一方の面に形成されたアノード側流路溝21は、他の電気化学セル1の電極板10のアノード電極11と接触させられる。 The electrochemical cell 1 according to this embodiment is constructed by contacting the cathode side flow groove 22 formed on the other side of the flow plate 20 with the cathode electrode 12 of the electrode plate 10. The electrochemical cell 1 is assumed to be used for the production of a cell stack, in which case multiple electrochemical cells 1 are stacked with the anode electrodes 11 facing in the same direction. At this time, the anode side flow groove 21 formed on one side of the flow plate 20 is brought into contact with the anode electrode 11 of the electrode plate 10 of the other electrochemical cell 1.

電気化学セル1では、セルスタックを構成した状態で例えば二酸化炭素電解を行う場合に、アノード側流路溝21にアノード側流体としての水(H2O)を流通させ、カソード側流路溝22にカソード側流体としての二酸化炭素(CO2)を流通させる。また、水電解を行う場合には、アノード側流路溝21にアノード側流体としての水(H2O)を流通させ、カソード側流路溝22にはカソード側流体を流通させなくてもよい。
また、電気化学セル1が燃料電池セルスタックにおいて用いられる場合には、アノード側流路溝21にアノード側流体としての水素(H2)を流通させ、カソード側流路溝22にカソード側流体としての酸素(O2)を流通させる。
In the electrochemical cell 1, when carbon dioxide electrolysis is performed, for example, with the cell stack constructed, water (HO) as an anode-side fluid is circulated through the anode-side flow groove 21, and carbon dioxide (CO2) as a cathode-side fluid is circulated through the cathode-side flow groove 22. When water electrolysis is performed, water (HO) as an anode-side fluid is circulated through the anode-side flow groove 21, but it is not necessary to circulate a cathode-side fluid through the cathode-side flow groove 22.
Furthermore, when the electrochemical cell 1 is used in a fuel cell stack, hydrogen (H2) is caused to flow through the anode side flow groove 21 as an anode side fluid, and oxygen (O2) is caused to flow through the cathode side flow groove 22 as a cathode side fluid.

なお、本実施の形態に係る電気化学セル1は、流路板20に形成されたカソード側流路溝22を電極板10のカソード電極12に接触させることで構成されるが、電気化学セル1は、流路板20の一方の面に形成されたアノード側流路溝21を電極板10のアノード電極11に接触させることで構成されてもよい。 The electrochemical cell 1 according to this embodiment is configured by contacting the cathode side flow groove 22 formed in the flow plate 20 with the cathode electrode 12 of the electrode plate 10, but the electrochemical cell 1 may also be configured by contacting the anode side flow groove 21 formed on one side of the flow plate 20 with the anode electrode 11 of the electrode plate 10.

流路板20の形状について詳述すると、流路板20は、図4に示すように凸部23と凹部24とが交互に形成され且つ凸部23及び凹部24がそれぞれ互いに平行に延びる波板状である(図2、図3も参照)。そして、流路板20の一方の面(図における上側の面)における波形状の表面でアノード側流路溝21が形成されており、他方の面(図における下側の面)における波形状の表面でカソード側流路溝22が形成されている。なお、図4では説明の便宜のために流路板20にドットが付されている。 To describe the shape of the flow path plate 20 in detail, as shown in FIG. 4, the flow path plate 20 is a corrugated plate in which convex portions 23 and concave portions 24 are alternately formed and the convex portions 23 and concave portions 24 extend parallel to each other (see also FIG. 2 and FIG. 3). The anode side flow path grooves 21 are formed on the corrugated surface on one side of the flow path plate 20 (the upper side in the figure), and the cathode side flow path grooves 22 are formed on the corrugated surface on the other side (the lower side in the figure). Note that in FIG. 4, dots are added to the flow path plate 20 for ease of explanation.

図4に示すように、流路板20は、波形状におけるカソード電極12側の端部22Eをカソード電極12に接触させ、これにより、カソード電極12とカソード側流路溝22との間にカソード側流体の流路を形成する。一方で、流路板20は、他の電気化学セルのアノード電極側となる波形状における端部21Eを他の電気化学セルのアノード電極に接触させ、これにより、他の電気化学セルのアノード電極とアノード側流路溝21との間にアノード側流体の流路を形成する。端部22Eは、隣り合うカソード側流路溝22の間に形成される。端部21Eは、隣り合うアノード側流路溝21の間に形成される。 As shown in FIG. 4, the flow path plate 20 has an end 22E on the cathode electrode 12 side in the corrugated shape in contact with the cathode electrode 12, thereby forming a flow path for the cathode side fluid between the cathode electrode 12 and the cathode side flow groove 22. On the other hand, the flow path plate 20 has an end 21E in the corrugated shape on the anode electrode side of the other electrochemical cell in contact with the anode electrode of the other electrochemical cell, thereby forming a flow path for the anode side fluid between the anode electrode of the other electrochemical cell and the anode side flow groove 21. The end 22E is formed between adjacent cathode side flow grooves 22. The end 21E is formed between adjacent anode side flow grooves 21.

流路板20の波形状は、本実施の形態では台形波状であり、端部21E,22Eは、流路板20の板面方向に幅を有する。これにより、端部21E,22Eは、アノード電極11またはカソード電極12と面接触する。ただし、アノード側流路溝21及びカソード側流路溝22の波形状は、サインカーブ状等でもよい。また、本実施の形態における流路板20は、図4に示すように凸部23と凹部24とが同一の周期で且つ同一の振幅で形成される波板状である。ただし、一部の凸部23及び/または凹部24の周期が他のものと異なるような形状が採用されてもよい。 In this embodiment, the wave shape of the flow path plate 20 is trapezoidal wave shape, and the ends 21E, 22E have a width in the plate surface direction of the flow path plate 20. As a result, the ends 21E, 22E are in surface contact with the anode electrode 11 or the cathode electrode 12. However, the wave shape of the anode side flow path groove 21 and the cathode side flow path groove 22 may be a sine curve shape, etc. Also, the flow path plate 20 in this embodiment is a wave plate shape in which the convex portions 23 and the concave portions 24 are formed with the same period and the same amplitude, as shown in FIG. 4. However, a shape in which the period of some of the convex portions 23 and/or concave portions 24 is different from the other convex portions 23 and/or concave portions 24 may be adopted.

流路板20の材質は導電性を有するものであればよく、特に限定されるものでない。流路板20は、例えば金属、カーボン、カーボンと樹脂の混合物等から形成されてもよい。また、流路板20は、最表面に耐腐食性の向上や接触抵抗の低減を目的とするメッキ層やコーティングを有してもよい。流路板20を金属から形成する場合、曲げ加工やプレス加工で流路板20を形成してもよい。流路板20をカーボンや、カーボンと樹脂の混合物から形成する場合には、真空成型等で流路板20を形成してもよい。 The material of the flow path plate 20 is not particularly limited as long as it is conductive. The flow path plate 20 may be formed from, for example, metal, carbon, a mixture of carbon and resin, etc. The flow path plate 20 may also have a plating layer or coating on the outermost surface for the purpose of improving corrosion resistance and reducing contact resistance. When the flow path plate 20 is formed from metal, it may be formed by bending or pressing. When the flow path plate 20 is formed from carbon or a mixture of carbon and resin, it may be formed by vacuum molding, etc.

本実施の形態では、加工性及び強度の向上の観点で、板材である金属の薄板を曲げ加工により波形状に折り曲げることで、凸部23及び凹部24が形成される。曲げ加工による波形状の流路板20の形成は、流路板20の形状としてシンプルな波板状を採用することで可能となる。薄板を曲げ加工する場合、曲げ伸ばしにより薄板の厚さが局所的に小さくなることが抑制される。そのため、本実施の形態では、凸部23と凹部24とが交互に形成される部分での流路板20の厚さが、基本的に一定である。 In this embodiment, from the viewpoint of improving workability and strength, the metal thin plate, which is the plate material, is bent into a wave shape by bending, thereby forming the convex portions 23 and the concave portions 24. The formation of the wave shape of the flow path plate 20 by bending is possible by adopting a simple corrugated shape as the shape of the flow path plate 20. When bending a thin plate, the thickness of the thin plate is prevented from being locally reduced by bending and stretching. Therefore, in this embodiment, the thickness of the flow path plate 20 in the parts where the convex portions 23 and the concave portions 24 are formed alternately is basically constant.

また、流路板20は、図4に示すように凸23部と凹部24とが交互に形成される方向における両端にフランジ部25を有する。流路板20が曲げ加工により形成される場合、凸部23と凹部24とが交互に形成される部分の厚さは、フランジ部25の厚さと基本的に同じになる。 Furthermore, the flow path plate 20 has flange portions 25 at both ends in the direction in which the convex portions 23 and the concave portions 24 are alternately formed, as shown in FIG. 4. When the flow path plate 20 is formed by bending, the thickness of the portion where the convex portions 23 and the concave portions 24 are alternately formed is basically the same as the thickness of the flange portions 25.

なお、流路板20がシンプルな波板状である際には、プレス加工で形成された場合であっても曲げ伸ばしによる局所的な厚さの減少が抑制され得る。そのため、ヒビ割れが発生し難くなる。すなわち、凸部23と凹部24は、板材を金型によってプレス成型することで形成されてもよい。プレス加工を行った場合、フランジ部25の厚さは、通常、凸部23と凹部24とが交互に形成される部分の厚さよりも大きくなる。 When the flow path plate 20 is a simple corrugated plate, even if it is formed by press working, local thickness reduction due to bending and stretching can be suppressed. Therefore, cracks are less likely to occur. In other words, the convex portions 23 and the concave portions 24 may be formed by press molding the plate material using a mold. When press working is performed, the thickness of the flange portion 25 is usually greater than the thickness of the portion where the convex portions 23 and the concave portions 24 are formed alternately.

(流路板外枠)
図2に示すように、流路板外枠200は矩形の枠状であり、言い換えると、厚さ方向に貫通する開口を内側領域に有する中空板状である。流路板外枠200は、その内周面で流路板20の流路板収納開口201を形成し、流路板収納開口201に流路板20を収納する。
(Flow path plate outer frame)
2, the flow passage plate outer frame 200 is a rectangular frame, in other words, a hollow plate having an opening penetrating in the thickness direction in an inner region. The flow passage plate outer frame 200 forms a flow passage plate storage opening 201 for the flow passage plate 20 on its inner peripheral surface, and stores the flow passage plate 20 in the flow passage plate storage opening 201.

流路板外枠200における流路板収納開口201の外周側の部分には、アノード流体連通孔206及びカソード流体連通孔207と、第1流路板接続部211と、第2流路板接続部212と、第1アノード流体中継流路213と、第2アノード流体中継流路214と、第1アノード側流体ターン部215と、第2アノード側流体ターン部216と、が設けられている。 The outer peripheral portion of the flow path plate housing opening 201 in the flow path plate outer frame 200 is provided with an anode fluid communication hole 206, a cathode fluid communication hole 207, a first flow path plate connection part 211, a second flow path plate connection part 212, a first anode fluid relay flow path 213, a second anode fluid relay flow path 214, a first anode side fluid turn part 215, and a second anode side fluid turn part 216.

アノード流体連通孔206は、アノード流体入口連通孔206Aと、アノード流体出口連通孔206Bと、を有する。カソード流体連通孔207は、カソード流体入口連通孔207Aと、カソード流体出口連通孔207Bと、を有する。図5は、流路板外枠200の平面図であり、図6は、流路板外枠200の底面図である。アノード流体入口連通孔206A及びカソード流体入口連通孔207Aとアノード流体出口連通孔206B及びカソード流体出口連通孔207Bは、電極板収納開口101を介して互いに対向するように配置されている。 The anode fluid communication hole 206 has an anode fluid inlet communication hole 206A and an anode fluid outlet communication hole 206B. The cathode fluid communication hole 207 has a cathode fluid inlet communication hole 207A and a cathode fluid outlet communication hole 207B. FIG. 5 is a plan view of the flow path plate outer frame 200, and FIG. 6 is a bottom view of the flow path plate outer frame 200. The anode fluid inlet communication hole 206A and the cathode fluid inlet communication hole 207A, and the anode fluid outlet communication hole 206B and the cathode fluid outlet communication hole 207B are arranged to face each other through the electrode plate storage opening 101.

詳しくは、アノード流体入口連通孔206A及びアノード流体出口連通孔206Bは、平面視で流路板外枠200の中心に関して点対称に形成されている。カソード流体入口連通孔207A及びカソード流体出口連通孔207Bは、平面視で流路板外枠200の中心に関して点対称に形成されている。また、アノード流体入口連通孔206A、アノード流体出口連通孔206B、カソード流体入口連通孔207A及びカソード流体出口連通孔207Bはそれぞれ、同一の形状で且つ同一の寸法で形成されている。 In more detail, the anode fluid inlet communication hole 206A and the anode fluid outlet communication hole 206B are formed point-symmetrically with respect to the center of the flow path plate outer frame 200 in a plan view. The cathode fluid inlet communication hole 207A and the cathode fluid outlet communication hole 207B are formed point-symmetrically with respect to the center of the flow path plate outer frame 200 in a plan view. In addition, the anode fluid inlet communication hole 206A, the anode fluid outlet communication hole 206B, the cathode fluid inlet communication hole 207A, and the cathode fluid outlet communication hole 207B are each formed to have the same shape and the same dimensions.

流路板外枠200は電極板外枠100に重ね合わされ、この際、アノード流体入口連通孔206Aは、電極板外枠100のアノード流体入口連通孔106Aと重なり、アノード流体出口連通孔206Bは、電極板外枠100のアノード流体出口連通孔106Bと重なる。一方で、カソード流体入口連通孔207Aは、電極板外枠100のカソード流体入口連通孔107Aと重なり、カソード流体出口連通孔207Bは、電極板外枠100のカソード流体出口連通孔107Bと重なる。 The flow path plate outer frame 200 is superimposed on the electrode plate outer frame 100, and at this time, the anode fluid inlet communication hole 206A overlaps with the anode fluid inlet communication hole 106A of the electrode plate outer frame 100, and the anode fluid outlet communication hole 206B overlaps with the anode fluid outlet communication hole 106B of the electrode plate outer frame 100. On the other hand, the cathode fluid inlet communication hole 207A overlaps with the cathode fluid inlet communication hole 107A of the electrode plate outer frame 100, and the cathode fluid outlet communication hole 207B overlaps with the cathode fluid outlet communication hole 107B of the electrode plate outer frame 100.

第1流路板接続部211は、流路板外枠200の流路板収納開口201の周縁部におけるアノード流体入口連通孔206A側であって、カソード流体入口連通孔207A側の部分に設けられ、全体にわたり波形状に形成されている。第2流路板接続部212は、流路板外枠200の流路板収納開口201の周縁部におけるアノード流体出口連通孔206B側であって、カソード流体出口連通孔207B側の部分に設けられ、全体にわたり波形状に形成されている。 The first flow path plate connection part 211 is provided on the anode fluid inlet communication hole 206A side of the peripheral part of the flow path plate housing opening 201 of the flow path plate outer frame 200, on the cathode fluid inlet communication hole 207A side, and is formed in a wave shape over the entirety. The second flow path plate connection part 212 is provided on the anode fluid outlet communication hole 206B side of the peripheral part of the flow path plate housing opening 201 of the flow path plate outer frame 200, on the cathode fluid outlet communication hole 207B side, and is formed in a wave shape over the entirety.

第1アノード流体中継流路213は、第1流路板接続部211のうちのアノード流体入口連通孔206Aに面する部分と、アノード流体入口連通孔206Aとの間に設けられている。第2アノード流体中継流路214は、第2流路板接続部212のうちのアノード流体出口連通孔206Bに面する部分と、アノード流体出口連通孔206Bとの間に設けられている。 The first anode fluid relay flow path 213 is provided between the portion of the first flow path plate connection part 211 facing the anode fluid inlet communication hole 206A and the anode fluid inlet communication hole 206A. The second anode fluid relay flow path 214 is provided between the portion of the second flow path plate connection part 212 facing the anode fluid outlet communication hole 206B and the anode fluid outlet communication hole 206B.

第1アノード流体中継流路213は、流路板外枠200の一方の面(例えば図1、図2において上側を向く面)で厚さ方向にへこみ、アノード流体入口連通孔206Aと第1流路板接続部211とを流体的に接続する。同様に、第2アノード流体中継流路214は、流路板外枠200の一方の面(例えば図1、図2において上側を向く面)で厚さ方向にへこみ、アノード流体出口連通孔206Bと第2流路板接続部212とを流体的に接続している。 The first anode fluid relay flow path 213 is recessed in the thickness direction on one side of the flow path plate outer frame 200 (e.g., the surface facing upward in Figs. 1 and 2) and fluidically connects the anode fluid inlet communication hole 206A and the first flow path plate connection part 211. Similarly, the second anode fluid relay flow path 214 is recessed in the thickness direction on one side of the flow path plate outer frame 200 (e.g., the surface facing upward in Figs. 1 and 2) and fluidically connects the anode fluid outlet communication hole 206B and the second flow path plate connection part 212.

また、第1アノード側流体ターン部215は、第2流路板接続部212から離れるように延びており、第2アノード側流体ターン部216は、第1流路板接続部211から離れるように延びている。第1アノード側流体ターン部215は、第1アノード流体中継流路213と流路板収納開口201を介して向き合うように位置している。また、第1アノード側流体ターン部215は、第1アノード流体中継流路213と向き合う方向に直交する方向で第1アノード流体中継流路213よりも幅広に形成されている。また、第2アノード側流体ターン部216は、第1アノード側流体ターン部215における第1アノード流体中継流路213を越える部分及び第2アノード流体中継流路214と流路板収納開口201を介して向き合うように位置している。 The first anode side fluid turn section 215 extends away from the second flow path plate connection section 212, and the second anode side fluid turn section 216 extends away from the first flow path plate connection section 211. The first anode side fluid turn section 215 is positioned to face the first anode fluid relay flow path 213 via the flow path plate housing opening 201. The first anode side fluid turn section 215 is formed wider than the first anode fluid relay flow path 213 in a direction perpendicular to the direction facing the first anode fluid relay flow path 213. The second anode side fluid turn section 216 is positioned to face the part of the first anode side fluid turn section 215 that exceeds the first anode fluid relay flow path 213 and the second anode fluid relay flow path 214 via the flow path plate housing opening 201.

第1アノード側流体ターン部215及び第2アノード側流体ターン部216もそれぞれ、上述の中継流路213,214と同様に、流路板外枠200の一方の面(例えば図1、図2において上側を向く面)で厚さ方向にへこむ。そして、第1アノード側流体ターン部215は、第2流路板接続部212に流体的に接続されており、第2アノード側流体ターン部216は、第1流路板接続部211に流体的に接続されている。 The first anode side fluid turn section 215 and the second anode side fluid turn section 216 are each recessed in the thickness direction on one side of the flow path plate outer frame 200 (e.g., the surface facing upward in Figures 1 and 2), similar to the relay flow paths 213 and 214 described above. The first anode side fluid turn section 215 is fluidly connected to the second flow path plate connecting section 212, and the second anode side fluid turn section 216 is fluidly connected to the first flow path plate connecting section 211.

ここで、流路板20は、図2及び図3に示すようにアノード側流路溝21及びカソード側流路溝22が延びる方向における一端部の波形状を第1流路板接続部211の波形状に重ね合わせ、且つ他端部の波形状を第2流路板接続部212の波形状に重ね合わせることで、流路板外枠200に接合される。また、流路板20のフランジ部25は、流路板20に形成された位置決め凹部218内に配置される。これにより、流路板20と流路板外枠200の接合部の少なくとも一部は、厚さ方向に重ね合わされた状態で接合される。この構成によれば、流路板20と流路板外枠200の接合部でのシール性を高くすることができる。 Here, the flow path plate 20 is joined to the flow path plate outer frame 200 by overlapping the wave shape of one end in the direction in which the anode side flow groove 21 and the cathode side flow groove 22 extend with the wave shape of the first flow path plate connection part 211, and overlapping the wave shape of the other end with the wave shape of the second flow path plate connection part 212, as shown in Figures 2 and 3. In addition, the flange part 25 of the flow path plate 20 is placed in a positioning recess 218 formed in the flow path plate 20. As a result, at least a part of the joint between the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 is joined in a state where they are overlapped in the thickness direction. With this configuration, it is possible to improve the sealing performance at the joint between the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200.

以上のように流路板20が流路板外枠200に接合された状態では、図3の矢印A,B,C,Dに示すように、アノード側流体が蛇行して流通し得る。
詳しくは、アノード側流体は、アノード流体入口連通孔206Aから第1アノード流体中継流路213に流入し、第1アノード流体中継流路213から第1流路板接続部211を介してアノード側流路溝21の一部分に流入する(矢印A)。そして、アノード側流路溝21の一部分から流出したアノード側流体は、第1アノード側流体ターン部215に受け入れられた後、第1アノード側流体ターン部215で折り返されてアノード側流路溝21の他の部分に流入する(矢印B)。
その後、アノード側流路溝21の他の部分から流出したアノード側流体は、第2アノード側流体ターン部216に受け入れられた後、第2アノード側流体ターン部216で折り返されてアノード側流路溝21のさらに他の部分に流入する(矢印C)。その後、アノード側流路溝21のさらに他の部分から流出したアノード側流体は、第2流路板接続部212を介して第2アノード流体中継流路214に流入し、アノード流体出口連通孔206Bに流入する(矢印D)。
なお、流路板外枠200は、第1アノード流体中継流路213等から第1流路板接続部211を介してアノード側流路溝21の一部分に流入するアノード側流体をカソード側流路溝22に流入させないように構成されている。
In the state in which the flow passage plate 20 is joined to the flow passage plate outer frame 200 as described above, the anode-side fluid may flow in a meandering manner as indicated by arrows A, B, C, and D in FIG.
More specifically, the anode-side fluid flows from the anode fluid inlet manifold 206A into the first anode fluid relay flow channel 213, and then flows from the first anode fluid relay flow channel 213 into a portion of the anode-side flow channel 21 via the first flow channel plate connecting portion 211 (arrow A). The anode-side fluid that flows out of the portion of the anode-side flow channel 21 is received by the first anode-side fluid turn portion 215, and then turns back at the first anode-side fluid turn portion 215 to flow into another portion of the anode-side flow channel 21 (arrow B).
The anode-side fluid flowing out from another portion of the anode-side flow channel 21 is then received by the second anode-side fluid turn section 216, turns back at the second anode-side fluid turn section 216, and flows into yet another portion of the anode-side flow channel 21 (arrow C). The anode-side fluid flowing out from yet another portion of the anode-side flow channel 21 then flows into the second anode fluid relay flow channel 214 via the second flow channel plate connecting section 212, and then flows into the anode fluid outlet communication hole 206B (arrow D).
In addition, the flow path plate outer frame 200 is configured to prevent anode side fluid flowing from the first anode fluid relay flow path 213, etc., into a portion of the anode side flow path groove 21 via the first flow path plate connection part 211 from flowing into the cathode side flow path groove 22.

同様に、流路板外枠200の他方の面(例えば図1、図2において下側を向く面)では、図6に示すように、第1流路板接続部211のうちのカソード流体入口連通孔207Aに面する部分と、カソード流体入口連通孔207Aとの間に、第1カソード流体中継流路223が設けられている。第2流路板接続部212のうちのカソード流体出口連通孔207Bに面する部分と、カソード流体出口連通孔207Bとの間に、第2カソード流体中継流路224が設けられている。また、流路板外枠200には、第2流路板接続部212から離れるように延びる第1カソード側流体ターン部225と、第1流路板接続部211から離れるように延びる第2カソード側流体ターン部226と、がさらに設けられる。 Similarly, on the other surface of the flow path plate outer frame 200 (e.g., the surface facing downward in Figs. 1 and 2), as shown in Fig. 6, a first cathode fluid relay flow path 223 is provided between the portion of the first flow path plate connection part 211 facing the cathode fluid inlet communication hole 207A and the cathode fluid inlet communication hole 207A. A second cathode fluid relay flow path 224 is provided between the portion of the second flow path plate connection part 212 facing the cathode fluid outlet communication hole 207B and the cathode fluid outlet communication hole 207B. In addition, the flow path plate outer frame 200 is further provided with a first cathode side fluid turn part 225 extending away from the second flow path plate connection part 212 and a second cathode side fluid turn part 226 extending away from the first flow path plate connection part 211.

流路板20が流路板外枠200に接合された状態では、図6の矢印A’,B’,C’,D’に示すように、カソード側流体も蛇行して流通し得る。カソード側流体が流通する経路の順序や接続構成は、上述のアノード側流体の場合と同様のため説明を省略する。 When the flow path plate 20 is joined to the flow path plate outer frame 200, the cathode side fluid can also flow in a meandering manner, as shown by arrows A', B', C', and D' in FIG. 6. The order of the paths through which the cathode side fluid flows and the connection configuration are the same as those for the anode side fluid described above, so a description thereof will be omitted.

流路板外枠200の材質は特に限定されるものではないが、少なくとも流路板外枠200におけるアノード側流体及びカソード側流体との接触部分において絶縁性を確保することが望ましい。この場合、流路板外枠200は、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの樹脂材料またはフッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのゴム材料などの電気絶縁性の材料から構成されてもよい。本実施の形態では、流路板外枠200の全体が絶縁性の材料で形成されることで、アノード側流体及びカソード側流体との接触部分に絶縁性を確保している。なお、流路板外枠200は、アノード側流体及びカソード側流体と接触し得る部分に絶縁性の材料が部分的に設けられてもよい。 The material of the flow path plate outer frame 200 is not particularly limited, but it is desirable to ensure insulation at least in the contact portion of the flow path plate outer frame 200 with the anode side fluid and the cathode side fluid. In this case, the flow path plate outer frame 200 may be made of an electrically insulating material such as a resin material such as fluororesin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide (PPS), or a rubber material such as fluororubber or ethylene propylene diene rubber (EPDM). In this embodiment, the entire flow path plate outer frame 200 is made of an insulating material, thereby ensuring insulation in the contact portion with the anode side fluid and the cathode side fluid. Note that the flow path plate outer frame 200 may be partially provided with an insulating material in the portion that may come into contact with the anode side fluid and the cathode side fluid.

流路板外枠200を金属から形成する場合、曲げ加工やプレス加工で流路板外枠200を形成してもよい。流路板外枠200を樹脂や、ゴム材料から形成する場合、真空成型等で流路板外枠200を形成してもよい。また、流路板外枠200における波形状の第1流路板接続部211及び第2流路板接続部212は、流路板20との接合の際に加熱することで流路板20の波形状に対応する波形状に形成されてもよい。 When the flow path plate outer frame 200 is made of metal, the flow path plate outer frame 200 may be formed by bending or pressing. When the flow path plate outer frame 200 is made of resin or rubber material, the flow path plate outer frame 200 may be formed by vacuum molding or the like. In addition, the first flow path plate connection portion 211 and the second flow path plate connection portion 212 in the flow path plate outer frame 200 may be formed into a wave shape corresponding to the wave shape of the flow path plate 20 by heating when joining with the flow path plate 20.

本実施の形態では、流路板20を作製する工程と、流路板外枠200を作製する工程とが別々に行われ、流路板20と流路板外枠200とが分離して作製される。流路板20と流路板外枠200とが一体にプレス成型で形成される場合、流路板20の厚さが小さくなり、ヒビ割れの発生を抑制し難くなる場合がある。これに対して、本実施の形態では別工程で流路板20と流路板外枠200とが分離して作製されることで、流路板20にヒビ割れが発生し難くなる。例えば流路板20を曲げ加工で形成し、流路板外枠200をプレス加工や真空成型等で形成する場合には、生産効率を低下させることなく、流路板20にヒビ割れが発生し難くなる。 In this embodiment, the process of producing the flow path plate 20 and the process of producing the flow path plate outer frame 200 are performed separately, and the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 are produced separately. If the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 are integrally formed by press molding, the thickness of the flow path plate 20 becomes small, and it may be difficult to suppress the occurrence of cracks. In contrast, in this embodiment, the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 are produced separately in separate processes, making it difficult for cracks to occur in the flow path plate 20. For example, if the flow path plate 20 is formed by bending and the flow path plate outer frame 200 is formed by press processing or vacuum molding, cracks are unlikely to occur in the flow path plate 20 without reducing production efficiency.

(作用及び効果)
次に、本実施の形態に係る電気化学セル1の作用及び効果について説明する。以下では、複数の電気化学セル1を積層してセルスタックを形成した場合における電気化学セル1の電解動作を一例として説明しつつ、電気化学セル1の作用及び効果を説明する。
(Action and Effects)
Next, the operation and effect of the electrochemical cell 1 according to the present embodiment will be described. In the following, the operation and effect of the electrochemical cell 1 will be described while taking as an example the electrolysis operation of the electrochemical cell 1 in the case where a plurality of electrochemical cells 1 are stacked to form a cell stack.

電気化学セル1にアノード側流体及びカソード側流体を供給する場合、外部からアノード側流体がアノード流体入口連通孔106Aに供給され、カソード側流体がカソード流体入口連通孔107Aに供給される。アノード側流体は、アノード流体入口連通孔106Aから第1アノード流体中継流路213を介してアノード側流路溝21に流入し、アノード電極11と接触する。カソード側流体はカソード流体入口連通孔207Aから第1カソード流体中継流路223を介してカソード側流路溝22に流入し、カソード電極12と接触する。アノード電極11に接触したアノード側流体とカソード電極12に接触したカソード側流体の構成物質の少なくとも一部は電極に付着した触媒と反応してイオン化する。 When the anode side fluid and the cathode side fluid are supplied to the electrochemical cell 1, the anode side fluid is supplied from the outside to the anode fluid inlet communication hole 106A, and the cathode side fluid is supplied to the cathode fluid inlet communication hole 107A. The anode side fluid flows from the anode fluid inlet communication hole 106A through the first anode fluid relay flow path 213 into the anode side flow groove 21 and contacts the anode electrode 11. The cathode side fluid flows from the cathode fluid inlet communication hole 207A through the first cathode fluid relay flow path 223 into the cathode side flow groove 22 and contacts the cathode electrode 12. At least a portion of the constituents of the anode side fluid in contact with the anode electrode 11 and the cathode side fluid in contact with the cathode electrode 12 react with the catalyst attached to the electrode and are ionized.

この状態で、積層されたセルスタックの積層両端に所定の電圧を付加すると、電極板10の電気絶縁性の隔膜13を挟んでアノード電極11とカソード電極12との間に電位差が生じ、流体中のイオン化した特定の物質が隔膜13を通過する現象が発生する。これにより、カソード側流体とアノード側流体の物質構成が変化する。 In this state, when a predetermined voltage is applied to both ends of the stacked cell stack, a potential difference is generated between the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 across the electrically insulating diaphragm 13 of the electrode plate 10, causing certain ionized substances in the fluid to pass through the diaphragm 13. This causes a change in the material composition of the cathode side fluid and the anode side fluid.

例えば、アノード側に水(H2O)を供給し、カソード側に二酸化炭素(CO2)を供給した場合、カソード側から一酸化炭素(CO)を含む混合ガスを取り出す二酸化炭素電解などの反応が得られる。 For example, if water (H2O) is supplied to the anode side and carbon dioxide (CO2) is supplied to the cathode side, a reaction such as carbon dioxide electrolysis can be obtained, extracting a mixed gas containing carbon monoxide (CO) from the cathode side.

このとき、電極板10と流路板20を複数積層して外部から電圧を付加する場合には、積層されたそれぞれの電極板10の隔膜13を挟んだそれぞれのアノード電極11とカソード電極12との間に電位差が生じるが、流路板20を挟んで隣り合う2枚の電極板10のそれぞれが同一の流路板20に接しているアノード電極11とカソード電極12は、流路板20とアノード電極11とカソード電極12が導電性であることからほぼ同電位となる。そのため、電極板10を挟んだ異なる流路板20の間には、隔膜13を挟んだアノード電極11とカソード電極12との間に生じる電位差とほぼ同じ電位差が発生する。 In this case, when multiple electrode plates 10 and flow path plates 20 are stacked and a voltage is applied from the outside, a potential difference occurs between the anode electrodes 11 and cathode electrodes 12 sandwiching the membrane 13 of each stacked electrode plate 10, but the anode electrodes 11 and cathode electrodes 12 that are in contact with the same flow path plate 20 of two adjacent electrode plates 10 sandwiching the flow path plate 20 are at approximately the same potential because the flow path plate 20, anode electrodes 11, and cathode electrodes 12 are conductive. Therefore, a potential difference that is approximately the same as the potential difference that occurs between the anode electrodes 11 and cathode electrodes 12 sandwiching the membrane 13 occurs between the different flow path plates 20 sandwiching the electrode plate 10.

ここで、流路板20と流路板外枠200が1枚の導電性の材料で構成されている場合は、電極板外枠100を挟んで隣り合う流路板外枠200は、アノード流体入口連通孔206A、アノード流体出口連通孔206B、カソード流体入口連通孔207A及びカソード流体出口連通孔207Bに流通する流体に接する部分では、電極板外枠100の厚さ分の距離しか離れていない。そのため、電極板外枠100を挟んで隣り合う流路板外枠200の部分に電位差があると、各連通孔に流通する流体の導電率がゼロで無い場合には、電極板外枠100を挟んで隣り合う流路板外枠200の間でリーク電流が発生してしまう。特にアノード流体側またはカソード側流体のどちらかに水(H2O)などの液体に少量のイオン性物質を溶解させた電解質溶液を使用する場合には、電解質溶液の導電率はゼロではないことから、リーク電流が発生しやすくなる。 Here, when the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 are made of a single sheet of conductive material, the flow path plate outer frames 200 adjacent to each other across the electrode plate outer frame 100 are only separated by a distance equal to the thickness of the electrode plate outer frame 100 at the portions in contact with the fluid flowing through the anode fluid inlet communication hole 206A, the anode fluid outlet communication hole 206B, the cathode fluid inlet communication hole 207A, and the cathode fluid outlet communication hole 207B. Therefore, if there is a potential difference between the portions of the flow path plate outer frame 200 adjacent to each other across the electrode plate outer frame 100, if the conductivity of the fluid flowing through each communication hole is not zero, a leak current will occur between the flow path plate outer frames 200 adjacent to each other across the electrode plate outer frame 100. In particular, when an electrolyte solution in which a small amount of ionic substance is dissolved in a liquid such as water (H2O) is used for either the anode fluid side or the cathode side fluid, the conductivity of the electrolyte solution is not zero, so that a leak current is likely to occur.

さらに、純粋な水(H2O)などの導電率が比較的小さい流体を使用する場合でも、流体が電気化学セルの内外を循環する過程で微量の不純物が混入し、導電率が上昇することによりリーク電流が発生する場合がある。また、流体が主に気体の流体であっても、含有されている物質の一部が凝縮して連通孔の壁面に付着することで、液体の場合と同様にリーク電流が発生する場合がある。 Furthermore, even when using a fluid with a relatively low electrical conductivity, such as pure water (H2O), trace amounts of impurities may be mixed in as the fluid circulates inside and outside the electrochemical cell, causing an increase in electrical conductivity and resulting in leakage current. Even if the fluid is primarily a gaseous fluid, some of the contained substances may condense and adhere to the walls of the communicating holes, causing leakage current as in the case of a liquid.

これに対して、本実施の形態に係る電気化学セル1では、電極板10と電極板外枠100とが別体であり、流路板20と流路板外枠200とが別体である。さらに、電極板外枠100及び流路板外枠200におけるアノード側流体及びカソード側流体との接触部分に絶縁性を確保している。これにより、リーク電流が抑制される。 In contrast, in the electrochemical cell 1 according to this embodiment, the electrode plate 10 and the electrode plate outer frame 100 are separate bodies, and the flow path plate 20 and the flow path plate outer frame 200 are separate bodies. Furthermore, insulation is ensured at the contact parts between the electrode plate outer frame 100 and the flow path plate outer frame 200 and the anode side fluid and the cathode side fluid. This suppresses leakage current.

そして、本実施の形態では、流路板20が流路板外枠200と別体に形成され、且つ、流路板20が比較的単純な波板状で形成されている。そして、流路板20の一方の面における波形状の表面でアノード側流路溝21が形成され、他方の面における波形状の表面でカソード側流路溝22が形成される。これにより、流路板20の加工時のヒビ割れの発生が低減される。そして、例えばアノード側流体またはカソード側流体のクロスリークの発生を抑制できる。 In this embodiment, the flow path plate 20 is formed separately from the flow path plate outer frame 200, and the flow path plate 20 is formed in a relatively simple corrugated shape. The anode side flow path groove 21 is formed on the corrugated surface on one side of the flow path plate 20, and the cathode side flow path groove 22 is formed on the corrugated surface on the other side. This reduces the occurrence of cracks during processing of the flow path plate 20. It is also possible to suppress the occurrence of cross-leakage of the anode side fluid or the cathode side fluid, for example.

以上のようにして、本実施の形態では流路板20にヒビ割れが発生し難くなる。特に本実施の形態における流路板20は、凸部23と凹部24とが同一の周期で且つ同一の振幅で形成される波板状である。この場合、流路板20における流路溝(21,22)が形成される部分の厚さを一定の値に加工しやすくなる。さらには、局所的な応力変化も抑制できる。これにより、流路溝(21,22)におけるヒビ割れの発生を効果的に抑制できる。また、流路板20の板厚を抑えつつ、アノード側流路溝21及びカソード側流路溝22の流路断面積を大きくすることもできる。 In this way, in this embodiment, cracks are less likely to occur in the flow path plate 20. In particular, the flow path plate 20 in this embodiment is a corrugated plate in which the convex portions 23 and concave portions 24 are formed at the same period and with the same amplitude. In this case, it is easier to process the thickness of the portion of the flow path plate 20 where the flow path grooves (21, 22) are formed to a constant value. Furthermore, local stress changes can also be suppressed. This makes it possible to effectively suppress the occurrence of cracks in the flow path grooves (21, 22). In addition, it is also possible to increase the flow path cross-sectional area of the anode side flow path groove 21 and the cathode side flow path groove 22 while suppressing the plate thickness of the flow path plate 20.

また、流路板20は、複数のアノード側流路溝21のうちの一部分から流出するアノード側流体を受け入れ、複数のアノード側流路溝のうちの他の部分に折り返して流入させるアノード側流体ターン部215,216と、複数のカソード側流路溝22のうちの一部分から流出するカソード側流体を受け入れ、複数のカソード側流路溝22のうちの他の部分に折り返して流入させるカソード側流体ターン部225,226とを有する。これにより、アノード側流体とアノード電極11との反応の促進及びカソード側流体とカソード電極12との反応の促進を図ることができる。また、流体を折り返して流通させる流路溝はプレス加工であれば、流路板上に容易に形成でき、このような流路板は多く存在する。ただし、このような既存の流路板は、流路溝のパターンが複雑であるため、プレス加工をするとヒビ割れが発生しやすい。このような流体の折り返し経路を形成する既存の流路板に比べて、本実施の形態における流路板20はヒビ割れ抑制の観点で有利となる。 The flow path plate 20 has anode side fluid turn sections 215, 216 that receive the anode side fluid flowing out from a portion of the multiple anode side flow grooves 21 and turn it back to another portion of the multiple anode side flow grooves, and cathode side fluid turn sections 225, 226 that receive the cathode side fluid flowing out from a portion of the multiple cathode side flow grooves 22 and turn it back to another portion of the multiple cathode side flow grooves 22. This can promote the reaction between the anode side fluid and the anode electrode 11 and the reaction between the cathode side fluid and the cathode electrode 12. In addition, flow grooves that turn the fluid back and flow can be easily formed on the flow path plate by press processing, and there are many such flow path plates. However, such existing flow path plates have a complex pattern of flow grooves, so they are prone to cracking when pressed. Compared to existing flow path plates that form such a return path for the fluid, the flow path plate 20 in this embodiment is advantageous in terms of suppressing cracking.

なお、本実施の形態では、アノード側流体ターン部215,216とカソード側流体ターン部225,226とが形成されるが、いずれかが設けられなくてもよい。アノード側流体ターン部215,216は複数設けられたが、一つでもよい。同様に、カソード側流体ターン部225,226も複数設けられたが、一つでもよい。 In this embodiment, anode side fluid turn sections 215, 216 and cathode side fluid turn sections 225, 226 are formed, but either one may not be provided. Although multiple anode side fluid turn sections 215, 216 are provided, only one may be provided. Similarly, multiple cathode side fluid turn sections 225, 226 are provided, but only one may be provided.

<第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態について説明する。図7は第2の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠200’の斜視図である。図8は流路板外枠200’の平面図であり、図9は流路板外枠200’の底面図である。第2の実施の形態の構成部分のうちの第1の実施の形態の構成部分と同一のものについては同一の符号が付され、説明は省略する。また、第2の実施の形態に係る電気化学セルの電極板10及び電極板外枠100は、第1の実施の形態と同一のため図示も省略している。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. Fig. 7 is a perspective view of a flow path plate outer frame 200' provided in an electrochemical cell according to the second embodiment. Fig. 8 is a plan view of the flow path plate outer frame 200', and Fig. 9 is a bottom view of the flow path plate outer frame 200'. Among the components of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are given the same reference numerals, and the description will be omitted. In addition, the electrode plate 10 and the electrode plate outer frame 100 of the electrochemical cell according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore are not illustrated.

第2の実施の形態に係る電気化学セルは、流路板外枠200’に第1の実施の形態で説明したアノード側流体ターン部215,216と、カソード側流体ターン部225,226とが設けられていない。 In the electrochemical cell according to the second embodiment, the flow path plate outer frame 200' does not have the anode side fluid turn portions 215, 216 and the cathode side fluid turn portions 225, 226 described in the first embodiment.

一方で、図7及び図8に示すように、第1アノード流体中継流路213’は、アノード流体入口連通孔206Aから延び、第1流路板接続部211の全体に接続されている。第2アノード流体中継流路214’は、アノード流体出口連通孔206Bから延び、第2流路板接続部212の全体に接続されている。 On the other hand, as shown in Figures 7 and 8, the first anode fluid relay flow path 213' extends from the anode fluid inlet communication hole 206A and is connected to the entire first flow path plate connection part 211. The second anode fluid relay flow path 214' extends from the anode fluid outlet communication hole 206B and is connected to the entire second flow path plate connection part 212.

図9に示すように、第1カソード流体中継流路223’は、カソード流体入口連通孔207Aから延び、第1流路板接続部211の全体に接続されている。第2カソード流体中継流路224’は、カソード流体出口連通孔207Bから延び、第2流路板接続部212の全体に接続されている。 As shown in FIG. 9, the first cathode fluid relay flow path 223' extends from the cathode fluid inlet communication hole 207A and is connected to the entire first flow path plate connection part 211. The second cathode fluid relay flow path 224' extends from the cathode fluid outlet communication hole 207B and is connected to the entire second flow path plate connection part 212.

第2の実施の形態に係る電気化学セルでは、流路板20におけるアノード側流路溝21の全体でアノード側流体が同じ方向に流通する。同様に、流路板20におけるカソード側流路溝22の全体でカソード側流体が同じ方向に流通する。この構成では、流路板外枠200の形状が簡素になるため、生産性を向上できる。 In the electrochemical cell according to the second embodiment, the anode-side fluid flows in the same direction throughout the anode-side flow groove 21 in the flow plate 20. Similarly, the cathode-side fluid flows in the same direction throughout the cathode-side flow groove 22 in the flow plate 20. In this configuration, the shape of the flow plate outer frame 200 is simplified, thereby improving productivity.

<第3の実施の形態>
次に、第3の実施の形態について説明する。図10は第3の実施の形態に係る電気化学セルが備える流路板外枠200’’の斜視図である。図11は流路板外枠200’’の分解斜視図である。図12は流路板外枠200’’の平面図であり、図13は流路板外枠200’’の底面図である。図14は、図12のXIV-XIV線に沿う断面図である。第3の実施の形態の構成部分のうちの第1及び第2の実施の形態の構成部分と同一のものについては同一の符号が付され、説明は省略する。また、第3の実施の形態に係る電気化学セルの電極板10及び電極板外枠100は、第1の実施の形態と同一のため図示も省略している。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described. FIG. 10 is a perspective view of a flow path plate outer frame 200″ provided in an electrochemical cell according to the third embodiment. FIG. 11 is an exploded perspective view of the flow path plate outer frame 200″. FIG. 12 is a plan view of the flow path plate outer frame 200″, and FIG. 13 is a bottom view of the flow path plate outer frame 200″. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 12. The same components of the third embodiment as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In addition, the electrode plate 10 and the electrode plate outer frame 100 of the electrochemical cell according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore are not illustrated.

本実施の形態における流路板外枠200’’の基本的な形状は、第1の実施の形態と同じであるが、流路板外枠200’’が複数のシート状の部材301~304を重ね合わせて形成される点で第1の実施の形態と異なる。詳しくは、流路板外枠200’’は、第1流路板外枠シート材301と、第2流路板外枠シート材302と、第3流路板外枠シート材303と、第4流路板外枠シート材304と、をこの順で重ね合わせることで形成される。符号305は、第1流路板外枠シート材301と第2流路板外枠シート材302と間に形成される空間を埋めるスペーサ部材である。 The basic shape of the flow path plate outer frame 200'' in this embodiment is the same as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in that the flow path plate outer frame 200'' is formed by overlapping multiple sheet-like members 301 to 304. In detail, the flow path plate outer frame 200'' is formed by overlapping a first flow path plate outer frame sheet material 301, a second flow path plate outer frame sheet material 302, a third flow path plate outer frame sheet material 303, and a fourth flow path plate outer frame sheet material 304 in this order. Reference numeral 305 denotes a spacer member that fills the space formed between the first flow path plate outer frame sheet material 301 and the second flow path plate outer frame sheet material 302.

図10、図11及び図13を参照し、第1流路板外枠シート材301は、流路板収納開口201、アノード流体入口連通孔206A、アノード流体出口連通孔206B、カソード流体入口連通孔207A、カソード流体出口連通孔207B、第1カソード流体中継流路223、第2カソード流体中継流路224、第1カソード側流体ターン部225及び第2カソード側流体ターン部226を形成するための開口パターンを有している。 Referring to Figures 10, 11 and 13, the first flow path plate outer frame sheet material 301 has an opening pattern for forming the flow path plate storage opening 201, the anode fluid inlet communication hole 206A, the anode fluid outlet communication hole 206B, the cathode fluid inlet communication hole 207A, the cathode fluid outlet communication hole 207B, the first cathode fluid relay flow path 223, the second cathode fluid relay flow path 224, the first cathode side fluid turn portion 225 and the second cathode side fluid turn portion 226.

第2流路板外枠シート材302は、流路板収納開口201、アノード流体入口連通孔206A、アノード流体出口連通孔206B、カソード流体入口連通孔207A及びカソード流体出口連通孔207Bを形成するための開口パターンを有するとともに、第1流路板接続部211及び第2流路板接続部212を有している。 The second flow path plate outer frame sheet material 302 has an opening pattern for forming the flow path plate storage opening 201, the anode fluid inlet communication hole 206A, the anode fluid outlet communication hole 206B, the cathode fluid inlet communication hole 207A, and the cathode fluid outlet communication hole 207B, and has a first flow path plate connection part 211 and a second flow path plate connection part 212.

第3流路板外枠シート材303は、流路板収納開口201、アノード流体入口連通孔206A、アノード流体出口連通孔206B、カソード流体入口連通孔207A、カソード流体出口連通孔207B、第1アノード流体中継流路213、第2アノード流体中継流路214、第1アノード側流体ターン部215及び第2アノード側流体ターン部216を形成するための開口パターンを有している。 The third flow path plate outer frame sheet material 303 has an opening pattern for forming the flow path plate storage opening 201, the anode fluid inlet communication hole 206A, the anode fluid outlet communication hole 206B, the cathode fluid inlet communication hole 207A, the cathode fluid outlet communication hole 207B, the first anode fluid relay flow path 213, the second anode fluid relay flow path 214, the first anode side fluid turn portion 215, and the second anode side fluid turn portion 216.

第4流路板外枠シート材304は、流路板収納開口201、アノード流体入口連通孔206A、アノード流体出口連通孔206B、カソード流体入口連通孔207A、カソード流体出口連通孔207B、第1アノード流体中継流路213、第2アノード流体中継流路214、第1アノード側流体ターン部215及び第2アノード側流体ターン部216を形成するための開口パターンを有している。 The fourth flow path plate outer frame sheet material 304 has an opening pattern for forming the flow path plate storage opening 201, the anode fluid inlet communication hole 206A, the anode fluid outlet communication hole 206B, the cathode fluid inlet communication hole 207A, the cathode fluid outlet communication hole 207B, the first anode fluid relay flow path 213, the second anode fluid relay flow path 214, the first anode side fluid turn portion 215, and the second anode side fluid turn portion 216.

図11に示すように、第2流路板外枠シート材302における流路板収納開口201を形成するための矩形の開口部分の四辺のうちの2の辺部に第1流路板接続部211及び第2流路板接続部212が互いに対向して設けられる。図4に示すように、第1流路板接続部211及び第2流路板接続部212の間に位置する四辺のうちの残り2つの辺部には厚さ方向に逆U字状に立ち上がる膨出部302Aが設けられる。 As shown in FIG. 11, the first flow path plate connecting portion 211 and the second flow path plate connecting portion 212 are provided opposite each other on two of the four sides of the rectangular opening portion for forming the flow path plate storage opening 201 in the second flow path plate outer frame sheet material 302. As shown in FIG. 4, the remaining two of the four sides located between the first flow path plate connecting portion 211 and the second flow path plate connecting portion 212 are provided with a bulge portion 302A that rises in an inverted U shape in the thickness direction.

第2流路板外枠シート材302が第1流路板外枠シート材301上に重ね合わされた際に、膨出部302Aと第1流路板外枠シート材301の上面との間に空間が生じる。この空間にスペーサ部材305が設けられる。 When the second flow path plate outer frame sheet material 302 is superimposed on the first flow path plate outer frame sheet material 301, a space is created between the bulge portion 302A and the upper surface of the first flow path plate outer frame sheet material 301. A spacer member 305 is provided in this space.

流路板外枠200’’の材質は特に限定されるものではないが、少なくとも流路板外枠200’’におけるアノード側流体及びカソード側流体との接触部分において絶縁性を確保することが望ましい。この場合、流路板外枠200’’は、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの樹脂材料またはフッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのゴム材料などの電気絶縁性の材料から構成されてもよい。また、流路板外枠200’’は、アノード側流体及びカソード側流体と接触し得る部分に絶縁性の材料が部分的に設けられる構成でもよい。 The material of the flow path plate outer frame 200'' is not particularly limited, but it is desirable to ensure insulation at least in the contact parts of the flow path plate outer frame 200'' with the anode side fluid and the cathode side fluid. In this case, the flow path plate outer frame 200'' may be made of an electrically insulating material such as a resin material such as fluororesin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN, polyphenylene sulfide (PPS), etc., or a rubber material such as fluororubber or ethylene propylene diene rubber (EPDM). In addition, the flow path plate outer frame 200'' may be configured such that an insulating material is partially provided in the parts that may come into contact with the anode side fluid and the cathode side fluid.

本実施の形態では、流路板外枠200’’の全体が絶縁性の材料で形成され、詳しくは、各シート材301~304が絶縁性の樹脂から形成される。第1流路板外枠シート材301、第3流路板外枠シート材303及び第4流路板外枠シート材304は平板状であるため、容易に作製され得る。第2流路板外枠シート材302は立体的な波形状の第1流路板接続部211及び第2流路板接続部212を有するため、真空成型で形成することが望ましい。または、第2流路板外枠シート材302における波形状の第1流路板接続部211及び第2流路板接続部212は、流路板20との接合の際に加熱することで流路板20の波形状に対応する波形状に形成されてもよい。 In this embodiment, the entire flow path plate outer frame 200'' is formed of an insulating material, and more specifically, each of the sheet materials 301 to 304 is formed of an insulating resin. The first flow path plate outer frame sheet material 301, the third flow path plate outer frame sheet material 303, and the fourth flow path plate outer frame sheet material 304 are flat, so they can be easily manufactured. The second flow path plate outer frame sheet material 302 has a three-dimensional wave-shaped first flow path plate connection portion 211 and a second flow path plate connection portion 212, so it is preferable to form it by vacuum molding. Alternatively, the wave-shaped first flow path plate connection portion 211 and the second flow path plate connection portion 212 of the second flow path plate outer frame sheet material 302 may be formed into a wave-shaped shape corresponding to the wave shape of the flow path plate 20 by heating when joining with the flow path plate 20.

本実施の形態によれば、流路板外枠200’’の製造コストを抑制できる。なお、電極板外枠100も複数のシート状の部材を重ね合わせて形成されてもよい。 According to this embodiment, the manufacturing costs of the flow path plate outer frame 200'' can be reduced. The electrode plate outer frame 100 may also be formed by stacking multiple sheet-like members.

<第4の実施の形態>
次に、第4の実施の形態について説明する。図15は第4の実施の形態に係るセルスタックCSの斜視図である。図16はセルスタックCSの分解斜視図である。図17は図15のXVII-XVII線に沿う断面図である。第4の実施の形態の構成部分のうちの第1~3の実施の形態の構成部分と同一のものについては同一の符号が付され、説明は省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described. Fig. 15 is a perspective view of a cell stack CS according to the fourth embodiment. Fig. 16 is an exploded perspective view of the cell stack CS. Fig. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in Fig. 15. Components of the fourth embodiment that are the same as those of the first to third embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

本実施の形態に係るセルスタックCSは、第1の実施の形態で説明した電気化学セル1を積層して構成されている。セルスタックCSでは、図17に示すように、流路板20が、波形状におけるアノード電極11側の端部21Eをアノード電極11に接触させ、波形状におけるカソード電極12側の端部22Eをカソード電極12に接触させている。そして、本実施の形態では、アノード電極11に接触する端部21Eと、カソード電極12に接触する端部22Eとが、面内方向における同じ位置で電気化学セル1の積層方向に向き合う。 The cell stack CS according to this embodiment is constructed by stacking the electrochemical cells 1 described in the first embodiment. In the cell stack CS, as shown in FIG. 17, the flow path plate 20 has an end 21E on the anode electrode 11 side in the corrugated shape in contact with the anode electrode 11, and an end 22E on the cathode electrode 12 side in the corrugated shape in contact with the cathode electrode 12. In this embodiment, the end 21E in contact with the anode electrode 11 and the end 22E in contact with the cathode electrode 12 face each other in the stacking direction of the electrochemical cells 1 at the same position in the in-plane direction.

詳しくは、セルスタックCSは、隣り合う2つの電気化学セル1の一方の流路板20及び流路板外枠200の向きと、他方の流路板20及び流路板外枠200の向きとを面内方向で180度反転させている。これにより、隣り合う2つの電気化学セル1の一方の流路板20のアノード電極11側の端部21Eと、他方の流路板20のカソード電極12側の端部22Eとが面内方向における同じ位置で電気化学セル1の積層方向に向き合う状態が形成されている。より詳しくは、一種類の流路板20の向きを交互に面内方向に180度回転させながら積層することで、端部21Eと、端部22Eとが面内方向における同じ位置で積層方向に向き合う。
図17に示すように、本実施の形態では、凸部23と凹部24とが交互に形成される方向における流路板20の両辺のうちの一方の辺から一つ目の凹部24までの距離L1と、他方の辺から一つ目の凹部24までの距離L2が、1組の凸部23及び凹部24が形成される周期Pに対して半周期(P/2)ずれる。これにより、一種類の流路板20の向きを交互に面内方向に180度回転させて端部を揃えたときに、端部21Eと、端部22Eとが面内方向における同じ位置で電気化学セル1の積層方向に向き合う。なお、凸部23と凹部24とが交互に形成される方向における流路板20の両辺のうちの一方の辺から一つ目の凸部23までの距離が、他方の辺から一つ目の凸部23までの距離が半周期ずれてもよい。
Specifically, in the cell stack CS, the orientation of one of the flow path plates 20 and the flow path plate outer frame 200 of two adjacent electrochemical cells 1 is inverted by 180 degrees in the in-plane direction from the orientation of the other of the flow path plates 20 and the flow path plate outer frame 200. As a result, a state is formed in which the end 21E of one of the flow path plates 20 on the anode electrode 11 side of the two adjacent electrochemical cells 1 and the end 22E of the other of the flow path plates 20 on the cathode electrode 12 side of the two adjacent electrochemical cells 1 face each other in the stacking direction of the electrochemical cells 1 at the same position in the in-plane direction. More specifically, by stacking the flow path plates 20 of one type while alternately rotating the orientation of the flow path plates 20 by 180 degrees in the in-plane direction, the end 21E and the end 22E face each other in the stacking direction at the same position in the in-plane direction.
17, in this embodiment, the distance L1 from one of both sides of the flow path plate 20 to the first recess 24 in the direction in which the convex portions 23 and the recesses 24 are alternately formed, and the distance L2 from the other side to the first recess 24 are shifted by half a period (P/2) with respect to the period P in which a pair of convex portions 23 and recesses 24 are formed. As a result, when the orientation of one type of flow path plate 20 is alternately rotated 180 degrees in the in-plane direction to align the ends, the end 21E and the end 22E face the stacking direction of the electrochemical cell 1 at the same position in the in-plane direction. Note that the distance from one of both sides of the flow path plate 20 to the first convex portion 23 in the direction in which the convex portions 23 and the recesses 24 are alternately formed, and the distance from the other side to the first convex portion 23 may be shifted by half a period.

本実施の形態によれば、電極板10と流路板20とを互いに近づく方向に締付けた際における電極板10の割れを抑制できる。また、電極板10の割れが抑制されることでセルスタックCSに対する積層方向への締付力を増加させることが可能となり、部材間の接触抵抗も低減できる。なお、セルスタックCSは第2または第3の実施の形態に係る電気化学セルで構成されてもよい。また、一種類の流路板20を180度回転させながら交互に積層して、隣り合う2つの電気化学セル1の一方の流路板20のアノード電極11側の端部21Eと、他方の流路板20のカソード電極12側の端部22Eとが面内方向における同じ位置で電気化学セル1の積層方向に向き合う状態を形成することで、2種類の流路板を準備して同様の状態を形成する場合に比べて、生産コストを抑制できる。 According to this embodiment, cracking of the electrode plate 10 when the electrode plate 10 and the flow path plate 20 are fastened in a direction approaching each other can be suppressed. In addition, by suppressing cracking of the electrode plate 10, it is possible to increase the fastening force in the stacking direction for the cell stack CS, and the contact resistance between the members can also be reduced. The cell stack CS may be composed of the electrochemical cell according to the second or third embodiment. In addition, by alternately stacking one type of flow path plate 20 while rotating it by 180 degrees, the end 21E on the anode electrode 11 side of one flow path plate 20 of two adjacent electrochemical cells 1 and the end 22E on the cathode electrode 12 side of the other flow path plate 20 face each other in the stacking direction of the electrochemical cells 1 at the same position in the in-plane direction, the production cost can be suppressed compared to the case where two types of flow path plates are prepared and a similar state is formed.

<電気化学装置>
次に、電気化学装置ECについて説明する。図18は第1の実施の形態に係る電気化学セル1を備える電気化学装置ECの概略図である。
<Electrochemical device>
Next, the electrochemical device EC will be described. Fig. 18 is a schematic diagram of the electrochemical device EC including the electrochemical cell 1 according to the first embodiment.

電気化学装置ECは、例えば、水素製造装置でもよいし、一酸化炭素製造装置でもよい。電気化学装置ECは、電気化学セル1を積層させたセルスタックCSと、セルスタックCSを積層方向両側から締め付ける一対の締付板400と、電圧印加手段(電源)401と、制御手段402とを有している。電源401は、積層方向の一端に位置するアノード電極11および他端に位置するカソード電極12に電気的に接続されている。 The electrochemical device EC may be, for example, a hydrogen production device or a carbon monoxide production device. The electrochemical device EC has a cell stack CS in which electrochemical cells 1 are stacked, a pair of clamping plates 400 that clamp the cell stack CS from both sides in the stacking direction, a voltage application means (power supply) 401, and a control means 402. The power supply 401 is electrically connected to the anode electrode 11 located at one end in the stacking direction and the cathode electrode 12 located at the other end.

電気化学装置ECでは、制御手段402が電源401を制御し、セルスタックCSに電圧を印加する。これにより、各電気化学セル1において、アノード電極11とカソード電極12との間に電圧が負荷され、電気化学反応が開始される。なお、電気化学装置ECは、第2の実施の形態または第3の実施の形態に係る電気化学セルを備えてもよい。 In the electrochemical device EC, the control means 402 controls the power source 401 and applies a voltage to the cell stack CS. This causes a voltage to be applied between the anode electrode 11 and the cathode electrode 12 in each electrochemical cell 1, and an electrochemical reaction is initiated. The electrochemical device EC may include an electrochemical cell according to the second or third embodiment.

以上、各実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施の形態及びその他の変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although each embodiment has been described above, the above embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. This new embodiment can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. The above-mentioned embodiments and other modifications are included within the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

1…電気化学セル、10…電極板、11…アノード電極、12…カソード電極、13…隔膜、100…電極板外枠、101…電極板収納開口、102…第1収納部、103…第2収納部、104…段差部、106…アノード流体連通孔、106A…アノード流体入口連通孔、106B…アノード流体出口連通孔、107…カソード流体連通孔、107A…カソード流体入口連通孔、107B…カソード流体出口連通孔、20…流路板、21…アノード側流路溝、21E…端部、22…カソード側流路溝、22E…端部、23…凸部、24…凹部、25…フランジ部、200,200’,200’’…流路板外枠、201…流路板収納開口、206…アノード流体連通孔、206A…アノード流体入口連通孔、206B…アノード流体出口連通孔、207…カソード流体連通孔、207A…カソード流体入口連通孔、207B…カソード流体出口連通孔、211…第1流路板接続部、212…第2流路板接続部、213,213’…第1アノード流体中継流路、214,214’…第2アノード流体中継流路、215…第1アノード側流体ターン部、216…第2アノード側流体ターン部、218…位置決め凹部、223,223’…第1カソード流体中継流路、224,224’…第2カソード流体中継流路、225…第1カソード側流体ターン部、226…第2カソード側流体ターン部、301…第1流路板外枠シート材、302…第2流路板外枠シート材、302A…膨出部、303…第3流路板外枠シート材、304…第4流路板外枠シート材、305…スペーサ部材、CS…セルスタック、EC…電気化学装置 1...electrochemical cell, 10...electrode plate, 11...anode electrode, 12...cathode electrode, 13...diaphragm, 100...electrode plate outer frame, 101...electrode plate storage opening, 102...first storage section, 103...second storage section, 104...step section, 106...anode fluid communication hole, 106A...anode fluid inlet communication hole, 106B...anode fluid outlet communication hole, 107...cathode fluid communication hole, 107A...cathode fluid inlet communication hole, 107B...cathode fluid outlet communication hole, 20...flow path plate, 21...anode side flow path groove, 21E...end, 22...cathode side flow path groove, 22E...end, 23...projection, 24...recess, 25...flange portion, 200, 200', 200''...flow path plate outer frame, 201...flow path plate housing opening, 206...anode fluid communication hole, 206A...anode fluid inlet communication hole, 206B...anode fluid outlet communication hole, 207...cathode anode fluid communication hole, 207A... cathode fluid inlet communication hole, 207B... cathode fluid outlet communication hole, 211... first flow path plate connection part, 212... second flow path plate connection part, 213, 213'... first anode fluid relay flow path, 214, 214'... second anode fluid relay flow path, 215... first anode side fluid turn part, 216... second anode side fluid turn part, 218... positioning recess, 223, 223'... first cathode cathode fluid relay flow path, 224, 224'...second cathode fluid relay flow path, 225...first cathode side fluid turn portion, 226...second cathode side fluid turn portion, 301...first flow path plate outer frame sheet material, 302...second flow path plate outer frame sheet material, 302A...bulge portion, 303...third flow path plate outer frame sheet material, 304...fourth flow path plate outer frame sheet material, 305...spacer member, CS...cell stack, EC...electrochemical device

Claims (14)

アノード電極、カソード電極、及び前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟み込まれる隔膜を有する電極板と、
前記アノード電極に一方の面で接するか又は前記カソード電極に他方の面で接し、前記一方の面に複数のアノード側流路溝が形成され、前記他方の面に複数のカソード側流路溝が形成される流路板と、
前記電極板に接合される電極板外枠と、
前記流路板に接合される流路板外枠と、を備え、
前記流路板は、凸部と凹部とが交互に形成され且つ前記凸部及び前記凹部がそれぞれ互いに平行に延びる波板状であり、前記一方の面における波形状の表面で前記アノード側流路溝を形成し、前記他方の面における波形状の表面で前記カソード側流路溝を形成する、電気化学セル。
an electrode plate having an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode;
a flow path plate in contact with the anode electrode on one side or in contact with the cathode electrode on the other side, the flow path plate having a plurality of anode-side flow grooves formed on the one side and a plurality of cathode-side flow grooves formed on the other side;
an electrode plate outer frame joined to the electrode plate;
A flow path plate outer frame joined to the flow path plate,
an electrochemical cell, wherein the flow path plate is a corrugated plate in which convex portions and concave portions are alternately formed and the convex portions and the concave portions extend parallel to each other, and the corrugated surface on the one surface forms the anode-side flow path groove, and the corrugated surface on the other surface forms the cathode-side flow path groove.
前記流路板は、前記凸部と前記凹部とが同一の周期で且つ同一の振幅で形成される波板状である、請求項1に記載の電気化学セル。 The electrochemical cell according to claim 1, wherein the flow path plate is a corrugated plate in which the convex portions and the concave portions are formed at the same period and with the same amplitude. 前記凸部と前記凹部とが交互に形成される部分での前記流路板の厚さが、一定である、請求項1又は2に記載の電気化学セル。 The electrochemical cell according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the flow path plate is constant in the portion where the convex portions and the concave portions are alternately formed. 前記アノード側流路溝は、前記アノード電極に供給されるアノード側流体を流通させ、前記カソード側流路溝は、前記カソード電極にカソード側流体が供給される場合に、前記カソード側流体を流通させ、
前記流路板外枠は、複数の前記アノード側流路溝のうちの一部分から流出する前記アノード側流体を受け入れ、複数の前記アノード側流路溝のうちの他の部分に折り返して流入させる一つ又は複数のアノード側流体ターン部、及び、複数の前記カソード側流路溝のうちの一部分から流出する前記カソード側流体を受け入れ、複数の前記カソード側流路溝のうちの他の部分に折り返して流入させる一つ又は複数のカソード側流体ターン部のうちの少なくともいずれかを有する、請求項1乃至3のいずれかに記載の電気化学セル。
the anode-side flow channel allows an anode-side fluid to flow when the anode-side fluid is supplied to the anode electrode, and the cathode-side flow channel allows a cathode-side fluid to flow when the cathode-side fluid is supplied to the cathode electrode;
4. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the flow path plate outer frame has at least one of: one or a plurality of anode side fluid turn portions that receive the anode side fluid flowing out from a portion of the plurality of anode side flow grooves and turn back the fluid to flow into another portion of the plurality of anode side flow grooves; and one or a plurality of cathode side fluid turn portions that receive the cathode side fluid flowing out from a portion of the plurality of cathode side flow grooves and turn back the fluid to flow into another portion of the plurality of cathode side flow grooves.
前記電極板と前記電極板外枠の接合部の少なくとも一部は、厚さ方向に重ね合わされた状態で接合されている、請求項1乃至4のいずれかに記載の電気化学セル。 An electrochemical cell according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a portion of the joint between the electrode plate and the electrode plate outer frame is joined in a state where they are overlapped in the thickness direction. 前記流路板と前記流路板外枠の接合部の少なくとも一部は、厚さ方向に重ね合わされた状態で接合されている、請求項1乃至5のいずれかに記載の電気化学セル。 An electrochemical cell according to any one of claims 1 to 5, wherein at least a portion of the joint between the flow path plate and the flow path plate outer frame is joined in a state where they are overlapped in the thickness direction. 前記流路板の前記凸部と前記凹部は、薄板状の部材を波形状に折り曲げることで形成されている、請求項1乃至6のいずれかに記載の電気化学セル。 The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the convex portion and the concave portion of the flow path plate are formed by bending a thin plate-like member into a corrugated shape. 前記流路板外枠は、複数のシート状の部材を重ね合わせて形成されている、請求項1乃至7のいずれかに記載の電気化学セル。 The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the flow path plate outer frame is formed by stacking multiple sheet-like members. 前記流路板が導電性の材料で形成され、前記流路板外枠が絶縁性の材料で形成されている、請求項1乃至8のいずれかに記載の電気化学セル。 An electrochemical cell according to any one of claims 1 to 8, wherein the flow path plate is formed of a conductive material, and the flow path plate outer frame is formed of an insulating material. 請求項1乃至9のいずれかに記載の複数の電気化学セルを積層したセルスタック。 A cell stack comprising a plurality of electrochemical cells according to any one of claims 1 to 9. 前記流路板は、波形状における前記アノード電極側の端部を前記アノード電極に接触させ、波形状における前記カソード電極側の端部を前記カソード電極に接触させ、
隣り合う前記流路板のうちの一方の流路板の前記アノード電極に接触する波形状における前記端部と、他方の流路板の前記カソード電極に接触する波形状における前記端部とが、面内方向における同じ位置で前記電気化学セルの積層方向に向き合う、請求項10に記載のセルスタック。
the flow path plate has an end portion on the anode electrode side in a corrugated shape in contact with the anode electrode, and an end portion on the cathode electrode side in a corrugated shape in contact with the cathode electrode,
11. The cell stack according to claim 10, wherein the end of the corrugated shape of one of the adjacent flow path plates that contacts the anode electrode and the end of the corrugated shape of the other flow path plate that contacts the cathode electrode face each other in a stacking direction of the electrochemical cells at the same position in an in-plane direction.
同じ形状の前記流路板を1 8 0 度回転させて前記電極板を介して積層することで、隣り合う前記流路板のうちの一方の流路板の前記アノード電極に接触する波形状における前記端部と、他方の流路板の前記カソード電極に接触する波形状における前記端部とが、面内方向における同じ位置で前記電気化学セルの積層方向に向き合う、請求項11に記載のセルスタック。 The cell stack according to claim 11, in which the flow path plates of the same shape are rotated 180 degrees and stacked via the electrode plate, so that the end of the wave shape of one of the adjacent flow path plates that contacts the anode electrode and the end of the wave shape of the other flow path plate that contacts the cathode electrode face each other in the stacking direction of the electrochemical cells at the same position in the in-plane direction. アノード電極、カソード電極、及び前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟み込まれる隔膜を有する電極板を作製する工程と、
前記アノード電極に一方の面で接するか又は前記カソード電極に他方の面で接し、前記一方の面に複数のアノード側流路溝が形成され、前記他方の面に複数のカソード側流路溝が形成される流路板を作製する工程と、を備え、
前記流路板は、凸部と凹部とが交互に形成され且つ前記凸部及び前記凹部がそれぞれ互いに平行に延びる波板状であり、前記一方の面における波形状の表面で前記アノード側流路溝を形成し、前記他方の面における波形状の表面で前記カソード側流路溝を形成するように構成され、
前記流路板の前記凸部と前記凹部は、板材を、金型によるプレス成型を除く曲げ加工によって波形状に折り曲げることで形成される、電気化学セルの製造方法。
preparing an electrode plate having an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode;
a step of preparing a flow path plate that is in contact with the anode electrode on one side or in contact with the cathode electrode on the other side, the flow path plate having a plurality of anode-side flow grooves formed on the one side and a plurality of cathode-side flow grooves formed on the other side,
the flow path plate is a corrugated plate in which convex portions and concave portions are alternately formed and extend parallel to each other, the corrugated surface on the one surface forms the anode-side flow path groove, and the corrugated surface on the other surface forms the cathode-side flow path groove,
The method for manufacturing an electrochemical cell, wherein the convex portion and the concave portion of the flow path plate are formed by bending a plate material into a corrugated shape by bending processing other than press molding using a die .
アノード電極、カソード電極、及び前記アノード電極と前記カソード電極との間に挟み込まれる隔膜を有する電極板を作製する工程と、
前記アノード電極に一方の面で接するか又は前記カソード電極に他方の面で接し、前記一方の面に複数のアノード側流路溝が形成され、前記他方の面に複数のカソード側流路溝が形成される流路板を作製する工程と、を備え、
前記流路板は、凸部と凹部とが交互に形成され且つ前記凸部及び前記凹部がそれぞれ互いに平行に延びる波板状であり、前記一方の面における波形状の表面で前記アノード側流路溝を形成し、前記他方の面における波形状の表面で前記カソード側流路溝を形成するように構成され、
前記流路板の前記凸部と前記凹部は、板材を金型によプレス成型によって波形状に折り曲げることで形成される、電気化学セルの製造方法。
preparing an electrode plate having an anode electrode, a cathode electrode, and a diaphragm sandwiched between the anode electrode and the cathode electrode;
a step of preparing a flow path plate that is in contact with the anode electrode on one side or in contact with the cathode electrode on the other side, the flow path plate having a plurality of anode-side flow grooves formed on the one side and a plurality of cathode-side flow grooves formed on the other side,
the flow path plate is a corrugated plate in which convex portions and concave portions are alternately formed and extend parallel to each other, the corrugated surface on the one surface forms the anode-side flow path groove, and the corrugated surface on the other surface forms the cathode-side flow path groove,
The method for manufacturing an electrochemical cell, wherein the convex portion and the concave portion of the flow path plate are formed by bending a plate material into a corrugated shape by press molding using a mold.
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