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JP2003506576A - 流体密封適性が向上した電解槽 - Google Patents

流体密封適性が向上した電解槽

Info

Publication number
JP2003506576A
JP2003506576A JP2001515356A JP2001515356A JP2003506576A JP 2003506576 A JP2003506576 A JP 2003506576A JP 2001515356 A JP2001515356 A JP 2001515356A JP 2001515356 A JP2001515356 A JP 2001515356A JP 2003506576 A JP2003506576 A JP 2003506576A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
frame
cells
electrode plate
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001515356A
Other languages
English (en)
Inventor
スチュアート，アンドリュー，ティ．ビー．
ラチヤンス，レイナルド，ジイ．
ソープ，スティーブン，ジエイ．
Original Assignee
スチュアート エナーヂ システムズ コーポレーシヨン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by スチュアート エナーヂ システムズ コーポレーシヨン filed Critical スチュアート エナーヂ システムズ コーポレーシヨン
Publication of JP2003506576A publication Critical patent/JP2003506576A/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 流体漏洩を軽減するかまたは解消する向上したセル組立体を提供するのが本発明の目的である。本発明は電解槽を提供し、特にMSE型またはSSE型の電解槽を提供し、該電解槽においては、循環フレーム（38, 40）は金属製電流キャリヤー（110）の端部を越えて伸長しており、こうして第１のセルの循環フレームおよび／またはガスケットは、隣接する第２のセルの循環フレームおよび／またはガスケットのエラストマー材料と相溶性のエラストマー材料から形成されており、第１のセルおよび第２のセルはセルスタックまたはセルブロックを包含し；しかも該電解槽においては、循環フレームは金属製電流キャリヤーの端部を越えて伸長しており、これによって循環フレームは隣接する非金属製セパレーター（36）に直接結合できる。即ち、第１のセルおよび第２のセルは金属製の電流キャリヤー／非金属製のフレームが境界端縁に介在することなく互いに直接連結させ得る。これによってこの境界でガスケットを設ける必要性が解消する。本発明はセルブロック全体をエラストマー材料で適当に包蔵化させて、セルブロックの端縁をO2ガスおよびH2ガスと電解質との両方に対して密封性とし且つ漏れ止めとさせ得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は電解槽、特に水素と酸素を製造するために気液密封適性が向上した水
電解槽に関する。
【０００２】 （発明の背景） 電気合成（electrosynthesis）は、アノード電極とカソード電極の間の電解液
に電流、典型的には直流（DC）を通じることにより電気的に行われる、化学反応
を生じさせるための方法である。電気化学的セルは電気化学反応に用いられ、し
かも外部電力源から両電極間に電流を通しながら電解液に浸漬したアノード電極
とカソード電極とを有する。化学反応が生じる比率は、寄生反応（parastic rea
ction）が存在しない場合には、電流に比例する。例えば、液状アルカリ性水（l
iquid alkaline water）電解槽においては、DC電流を水性電解液中の２つの電極
の間を通過させ、水、即ち、反応剤をその成分生成物ガス、即ち水素と酸素とに
分割し、生成物ガスをそれぞれの電極表面で発生させる。
【０００３】 水電解槽は、電解反応中に生成した２種のガス、即ち、酸素と水素を分離した
状態に保持し、混合しないように確実にするために、典型的には、電解槽の両半
分の間の圧力を調節するための圧力制御システムに依存していた。
【０００４】 今日、商業的に広く使用されている慣用の単極電解槽の設計においては、１個
のセル又は一系列の（平行な）セルが、１個の機能的電解槽（functional elect
rolyser）又はセルコンパートメント即ち区室（cell compartment）又は別個の
槽中に収容されている。それ故、各々のセルは別個の槽中で電極対の集成体（組
立体）から形成されており、並列に連結された電極対の集成体の各々は単独の電
極対としての働きをする。セルへの連結は、A.T.Stuartのカナダ特許第302,737
号（1930）に開示されるごとき連続母線（interconnecting bus bar）を使用し
て、限られた接触面積を介して行われる。電流は、セルコンパートメント同志間
の前記した母線集成体を使用する二点間電気接続を使用して、１個のセル内のカ
ソードの一部から、隣接するセルのアノードに通送される。通常、電流は１個の
電極において、種々の地点から及ボルト締め、溶接又は同様の形式の連結によっ
て種々の地点で次の電極に対して行われた連結部から流出し、そして、各々の連
結部は大きな電流密度を通過させることのできるものでなければならない。
【０００５】 大部分のフィルタープレス型電解槽では、金属、プラスチックス、ゴム、セラ
ミックス及び種々の繊維基質構造体を包含し得る種々の材料を使用してセルのア
ノード部分とカソード部分とを絶縁している。多くの場合、Ｏ−リング状溝がフ
レーム中に機械加工されているか、又は、フレームがＯ−リングを挿入できるよ
うに成形されている。典型的には、セル内の電極を包囲し、電解液の循環、反応
剤の供給及び生成物の取出しのためのチャンネル（流路）を形成するためには、
集成体と異なる少なくとも２種の材料が必要である。
【０００６】 The Electrolyser Corporation Ltd及びStuart Energy Systems Incの名義で1
998年７月９日に発行されたWO98/29912号には、単一スタック電解槽（single st
ack elecrolyser）（SSE）においては電流を直列に供給するか、又は、多重スタ
ック電解槽（multiple stack electrolyser）(MSE）においては電流を並列に供
給するように形成された、かかる電解槽系が記載されている。上記WO98/29912号
にはSSE及びMSE電解槽についての構成部材と集成体のデザインの詳細が記載され
ている。
【０００７】 本明細書において、“セル”又は“電気化学的セル”という用語は、アノード
及びカソードを包含する少なくとも１対の電極を含有し、アノード及びカソード
の各々がセルスタック（セル積重ね体）配列体（cell stack configuration）内
で適当に担持されている構造体を意味する。後者には、更に、電解液を循環させ
、生成物を放出させる循環フレーム／ガスケットのごとき一連の構成部材を含有
している。セルは、更に、セパレーター（隔離板）を包囲容器内に密閉し、機械
的に担持するのに適当な装置を有するセパレーター集成体及び隣接する“セル”
を分離するのに使用される端部壁を含有している。多数のセルを直列に又は並列
に連結してセルスタック(cell stack）を形成させることができるが、スタック
を形成させるのにどの位多くのセルを使用し得るかについて制限はない。１個の
スタックにおいて、セルは同じ仕方で並列に又は直列にの何れかで接続されてい
る。セルブロック（cell block）は１個又はそれ以上のセルスタックからなる単
位装置であり、多数のセルブロックが外部母線によって互いに連結されている。
前記WO98/29912号に記載される如く機能電解槽は、並列に又は直列に又はこれら
の組合せによって互いに連結された１個又はそれ以上のセルを含有する。
【０００８】 かかるセル積層電気化学装置系の形状に応じて、最も単純な直列配列体(serie
s configuration）においては、各々、各スタックの各々の端部に端部ボックス
を包含しているか、又は、各々のセルブロックの端部に取付けられた端部ボック
スの集成体を包含している。別の態様の電解槽は、並列のセルの組合せと直列の
セルの組合せの両者が組合わされている場合、水平ヘッダーボックスに結合させ
るのに適した端部ボックスを包含している。
【０００９】 電解液、即ち電解質を電解する際のセルスタックの操作においては、アノード
は酸素ガスを生成させる働きを行い、これに対し、カソードは水素ガスを生成さ
せる働きを行う。これら２種のガスは低透過性膜／セパレーターによって分解さ
れ、隔離された状態に保持されている。ガスと電解液の流動は、一つのセル部材
を第２のセル部材からシールし、タンクと同様にセルスタック配列体中に電解液
を収容する働きもする循環フレーム／ガスケット集成体を介して導通される。
【００１０】 剛性端部ボックスは、気体／液体分離装置として働くことの他に、セルの頂部
から流出する電解液の還送流路を提供することを含めて種々の機能を行い得る。
端部ボックスは電解液の水準を制御するために使用される部材即ち液面センサー
及び温度を制御するために使用される部材、即ち、例えば、ヒーター、クーラー
又は熱交換器についての配置場所も提供し得る。なお、端部ボックス内で適当な
センサーを使用することにより、個々のセルスタック電解液及びガスの純度を監
視し得る。更に、大部分の電解液は電解槽内を再循環させるが、一部の電解液流
を各端部ボックスから取出して、外部液面制御、電解液密度、温度、セル圧力及
びガス純度の制御及び監視を行い得る。この電解液流は同一の端部ボックスに還
流させるか又は他の同様の液流と混合してから端部ボックスに還流し得る。別法
として、プローブ（探針）を端部ボックスに挿入してこれらのパラメーターを制
御し得る。
【００１１】 従来技術のセルは、適度に機能的に配列した金属製電流キャリヤー、セパレー
ター、ガスケットおよび循環フレームを含有してなる複数の平面部材を一般に含
有してなり、しかもこれらの部材はセルの端壁と共に且つ端壁同志間で気体およ
び電解室液を密封するように係合しながら互いに隣接して設けられている。ガス
ケット、セパレーターおよび循環フレームの如き非金属製部材は圧縮性エラスト
マー材料から形成される。セル部材を互いに圧縮することによりセルの集成体は
、セルブロック内に満足な流体密封部を一般に提供する。前記のWO 98/29912号
に記載したMSEおよびSSEの如き従来技術のセルにおいては、それ自体電解部材を
包含する金属製電流キャリヤーは、非金属製部材と同様に、セルの頂部、底部お
よび側端にまで伸長しており、こうしてエラストマー平面部材と金属平面部材と
の周辺は同平面である。このセル構造は満足であるけれども、特にKOH電解液の
漏洩が特に望ましくあり得ない場合にはセルの密封適性を促進する改善が必要と
なる。
【００１２】 それ故、向上した流体密封適性を有するセル、セルスタックおよびセルブロッ
ク全体の集成体が必要とされる。
【００１３】
【発明の要約】
流体漏洩を軽減するかまたは解消する向上したセル集成体を提供するのが本発
明の目的である。
【００１４】 本発明は電解槽、特にMSEまたはSSE型の電解槽を提供し、該電解槽においては
、循環フレームは金属製電流キャリヤーの端部を越えて伸長しており、こうして
第１のセルの循環フレームおよび／またはガスケットは隣接する第２のセルの循
環フレームおよび／またはガスケットのエラストマー材料と相溶性のエラストマ
ー材料から形成され、第１のセルおよび第２のセルはセルスタックまたはセルブ
ロックを包含し；循環フレームは金属製電流キャリヤーの端部を越えて伸長して
おりこれによって循環フレームは隣接する非金属セパレーターと直接連絡し得る
。即つ第１のセルおよび第２のセルは金属製電流キャリヤー／非金属フレームが
境界端部に介在することなく互いに直接連絡し得る。これによってこの境界にガ
スケットを設ける必要性が解消する。
【００１５】 本発明は、セルブロック全体をエラストマー材料で適当に包蔵化させてブロッ
クの端縁をO2とH2ガスおよび電解液の両者について密封性とさせ且つ漏れ止めと
させ得る。
【００１６】 フレームは一体式に形成し得る。
【００１７】 それ故本発明は１つの要旨として、次の構造部材を含有し、即ち (a) 各々のセルが陽極液室と陰極液室との外形を定めておりしかも少なくとも
前記陽極液室に隣接するアノード電極と前記陰極液室に隣接するカソード電極と
を含有する少なくとも２個のセル； (b) 導電性フレームを有する少なくとも１枚の単一の一体型二重電極板、前記
の少なくとも２個のセルのうちの１個におけるアノード電極は前記の導電性フレ
ームの第１の部分上に担持されているものとし、前記の少なくとも２個のセルの
うちのもう１個におけるカソード電極は前記の第１の部分から離れて前記導電性
フレームの第２の部分上に担持されているものとし； (c) 各々の単一電極板がアノード電極またはカソード電極を担持する導電性フ
レームを含有する少なくとも２枚の単一電極板、二重電極板の第１の部分および
第２の部分は少なくとも対向面を含有し、対向面の各々は担持したアノード電極
およびカソード電極の周囲の回りを伸びている実質上平面の周辺表面を含有して
おり、単一電極板の導電性フレームは対向面と、該対向面上の各々上で単一電極
板に担持したアノードまたはカソードの周囲の回りを伸びている平面の周辺表面
とを含有しているものとし； (d) 陰極液室と陽極液室との間に介在し、少なくとも圧縮性エラストマー製の
周辺フレームを有するセパレーター； (e) 各々のセル内に設けた圧縮性エラストマー製の陽極液室形成用フレームお
よび圧縮性エラストマー製の陰極液室形成用フレーム、電気化学的装置系を組立
てた時には前記の陽極液および陰極液形成用フレーム部材とセパレーターの周辺
フレームとを圧縮して流体密封部を形成するものとする、向上した電気化学的装
置系において、前記の周辺フレームは前記の陽極液室および陰極液室形成用フレ
ーム部材と直接密接して結合されていることを特徴とする向上した電気化学的装
置系を提供する。
【００１８】 本発明者で用いた用語「直接密接」とは、隣接する界面接触を介して周辺フレ
ームと陽極液室および陰極液室形成用フレーム部材の各々とが直接結合している
ことを意味し、あるいは組立てた時それぞれの部材が実際上接触していないとし
ても、それにも拘らずそれぞれの部材が接着性化合物、溶融または別の手段によ
って適当に結合させ得るように互いに密接している関係に在るものである。
【００１９】 即ち本発明は、流体即ち水素および酸素ガスおよび電解質液の漏洩を軽減また
は防止するのに平面部材の直接密接によりしかも最も好ましくは互いにエラスト
マーポリマー部材の結合／封止により隣接する全ての端縁で即ちセル、スタック
、ブロック等の頂部、底部および側面で包蔵化を達成するのに前記セル部材の若
干に対する改良を提供する。エラストマー材料の結合／封止は熱（溶融）、超音
波、溶媒和または接着剤での結合またはこれらの組合せによって達成し得る。
【００２０】 循環フレームは多重セルおよび多重セルスタックにおいて金属キャリヤー板を
越えて伸長しておりその際全てのキャリヤー電極板は、セルスタックまたはブロ
ックの端子を成すアノード電極およびカソード電極は別として短縮されているの
が好ましい。
【００２１】 （図面の簡単な説明） 本発明をより良く理解するために、添附図面を参照して単に例として好ましい
具体例を以下に記載する； 図１は、各々並列に連結された２個のセルからなる４個のスタックを直列に連
結したものからなる、従来技術に従った多重スタック電気化学的装置系（MSE)の
分解透視図である； 図２はセルブロックにおける電流経路を示す図１の２−２線に沿っての水平断
面図である； 図３は、本発明に従って、各々並列に連結された２個のセルからなる４個のス
タックを直列に連結したものからなる多重スタック電気化学的装置系（MSE）の
分解透視図である； 図４は、本発明に従ってセルブロック内の電流経路を示している、図３の４−
４線に沿った水平断面図である； 図５は、従来技術に従って２個のセルからなる単一スタック電解槽（SSE）の
分解透視図である； 図６は、単一スタック電解槽のセルブロック内の電流経路を示している図５の
６−６線に沿っての水平断面図である； 図７は、本発明に従って充填材部材を有する２個のセルよりなる単一スタック
電解槽（SSE)の透視分解図である； 図８は、本発明に従って充填材部材を用いる単一スタック電解槽セルブロック
内の電流経路を示している図７の８−８線に沿った水平断面図である; 図９は、本発明に従って充填材部材を有しない２個のセルの単一スタック電解
槽の透視分解図である； 図10は、本発明に従って充填材部材を有しない単一スタック電解槽セルブロッ
クを通る電流経路を示している。図９の10−10線に沿った水平断面図である; 図11は、本発明に従って充填材部材を有しない単一スタック電解槽セルブロッ
クの別の具体例を通る電流経路を示している、水平断面図である； 図12aは従来技術に従ったガスセパレーター集成体の透視図である； 図12bは、図12aの12b−12b線に沿った図解図である； これらの図面において同じ番号は同様の部分を示す。
【００２２】 （好ましい態様の詳細な説明） 図１には、前記WO98/29912号に記載の態様としての、従来技術に従った単極MS
Eが20として一般的に示されている。
【００２３】 電気化学的装置系20は４個のセルスタック22からなるセルブロックとして示さ
れており、これらのセルスタックは直列に連結されておりそして各々のセルスタ
ックの２個の電解セル（electrolysis ce11）は並列に連結されている。
【００２４】 セルスタック22の各々は、2個のアノード110と２個のカソード30を有する２個
のセルからなる。各々の区室において、陽極液フレーム38がアノード110に隣接
して設けられて陽極液室を形成しており、陰極液フーム40がカソード30に隣接し
て設けれて陰極液室を形成している。陽極液フレーム38は、その構造が陰極液フ
レーム40と実質的に同一であり、一般的に、電解液循環フレームと称し得る。
【００２５】 所与のセルにおける各々のアノード室とカソード室は、それぞれのアノード室
とカソード室で生成された、異なる電解生成物、即ち、酸素と水素の混合を減少
させるためにセパレーター集成体36によって分離されている。
【００２６】 電気化学的装置系20は、各々のスタック22の端部に端部ボックス44を有する。
図１を特に参照すると、各々の端部ボッス44には、該ボックスの側面に、それぞ
れの陽極液室と陰極液室に連絡している下方開口46と上方開口48が設けられてい
る。各端部ボックス44の頂部のガス出口50により、電解反応の際に発生したそれ
ぞれのガスを捕集するための出口が提供される。セルスタック22とセルブロック
20全体には、電解液又は気体の漏洩を防止するための液体の密封がおこなわれる
ように十分な力で互いに保持されている。締付け棒52及び連結棒を有する端部ボ
ックス44を形成するために使用される長方形のチューブのごとき剛質構造部材及
び付随するファスナー（図示せず）を使用することにより、適度な締付け圧力で
スタックを封止するための均一負荷分布表面(even load distribuing surface)
が提供される。端部ボックスが締付け棒により相互に電気的に接続されることを
防止するために、端部ボックス44の外面と締付け棒52との間に電気絶縁パネル54
が挿入されている。
【００２７】 端部ボックス44の表面が電解液と接触することを防止するために、各々のスタ
ックの端部に、電解液フレーム38又は40と端部ボックス44の間に絶縁平面ガスケ
ット26が設けられている。ガスケット26には流体を循環させるための端部ボック
ス中の開口48及び46と同じ位置に、それぞれ、上方開口及び下方開口（図示せず
）が設けられている。
【００２８】 図２を参照するに、これは従来技術に従って、それぞれのセパレーター集成体
36および陽極液フレーム38と隣接している金属端子二重電極板（DEP）110の複数
対の各々が示されている。即ち、金属乃至非金属部材の単に側方の圧縮による結
合によってこれら部材の実質上満足な流体密封が行われる。同様な設計はDEP 11
0の内部端子でも見られる。
【００２９】 本発明による図３および図４を参照するに、セル部材を圧縮下に集成した時セ
パレーター集成体36、更に詳しく言えばそれのセパレーターフレーム62（図12a
および図12b）と陽極液フレーム38との間に金属端子が介在しないことによってD
EP110が短縮されることが見られ、これによって満足な流体密封結合が行われる
。セパレーター（隔離板）フレーム62は、接着剤、溶剤、超音波または熱結合に
より循環フレームに結合するのが好ましい。同様な構造はDEP 110／陰極液フレ
ーム／セパレーター集成体の内部端子でも見られる。
【００３０】 図12aおよび図12bを参照するに、これらの図面は、溶接したかあるいはさもな
くば２個のフレーム62の間に挟んだセパレーター膜64と共に接合した同一の周辺
エラストマーフレーム62の１対よりなる、一般に36としてセパレーター集成体を
示している。
【００３１】 図５および図６は、単一スタック電気化学的装置系（SSE）の配列体として前
記される160として一般に示した電気化学的装置系の従来技術の配列体を示して
おり、これは２個またはそれ以上のセル区室が１つのうしろに別のを配置して直
列に電気接続した連続した即ち紐状となったセル区室を形成することを特徴とし
ている。
【００３２】 本発明においては、セル同志の電気接続は重ねた二重電極板130を用いて行わ
れ、こうして電流は端壁76を構成する絶縁パネルの端縁の回りを通る。陽極液（
アノライト）フレーム70および陰極液（カソライト）フレーム70’は対応の電解
液フレーム38および40と同一である。各々のセルは、２個のフレームの間に液体
不透過性パネル76を挿入することにより形成した電解液フレーム集成体180によ
って隣接セルから分離される。電力源（図示せず）から電気化学的装置系160へ
の外部接触は単一板電極30’について行われる。
【００３３】 図５および図６における電気化学的装置系160は、１個の二重電極板130と２個
の単一板電極30’および31’とを有する２個のセルからなり、単一板電極はスタ
ックの各端部に定置されている。３個のセルを有するSSE電解槽については２枚
の二重電極板130が必要とされ、４個のセルを有するSSE電解槽については３枚の
二重電極板が必要とされる等は理解されるであろう。絶縁パネル26’は端部ボッ
クス44に隣接するスタックの端部で用いる。
【００３４】 図５を尚参照するに、陽極液フレーム70、陰極液フレーム70’およびセル間パ
ネル76が、組立てた電解槽内でアノード部分114とカソード部分116との間に挿入
されている。二重電極板130は２個の上方開口132と２個の下方開口132’とを備
えている。二重開口のガスケット150を各々の開口132および132’に定置させて
アノード流のチャンネルとカソード流のチャンネルを分離する。二重電極板130
は開口134を備えており、該開口は締め付ける前に図５の如くSSEを集成した時に
連結棒（図示せず）に隙間を与えるように重ねた電解板にスロット136を形成す
る。
【００３５】 本発明に従って、図７および図８を参照するに、重ねた二重電極板（DEP）130
は、二重電極板130の端縁上に金属端子がセパレーター集成体36、詳しく言えば
そのセパレーターフレーム62（図12aおよび図12b）と陽極液フレーム70および陰
極液フレーム701との間に介在しないことによって短縮されることが見られる。
セパレーターフレーム62は接着剤、溶剤、超音波または熱結合により端壁76と共
に循環フレーム70, 701に結合するのが好ましい。
【００３６】 図７および図８を更に参照するに、二重電極板130の折り重ねた端縁の包蔵化
は、折り重ねた端縁に関して循環フレーム70,701の相対的な伸長により且つ圧縮
性エラストマー製のフィルター細片250の組合せにより達成し得ることが見られ
る。
【００３７】 本発明に従って図９および図10を参照するに、折り曲げた二重電極板130は、D
EP130の端縁上に金属端子がセパレーター集成体36、詳しく言えばそのセパレー
ターフレーム62（図12aおよび図12b）とアノライトフレーム70およびカソライト
フレーム701との間に介在しないことによって短縮されることが見られる。
【００３８】 図９および図10を更に参照するに、二重電極板130の折り曲げた端縁の包蔵化
は、従来技術の図12aおよび図12bのセパレーターフレーム62の一方に取って代る
、圧縮性エラストマーから形成したセパレーター集成体のセパレーターフレーム
250の一方の相対的な伸長によって達成し得ることが見られる。セパレーターフ
レーム62、循環フレーム70, 701、端壁76および包蔵化フレーム250は、接着剤、
溶剤、超音波または熱結合により互いに結合するのが好ましい。
【００３９】 本発明に従って図11を参照するに、折り曲げた二重電極板130は、二重電極板1
30の端縁上の金属端子がセパレーター集成体36、特に詳しく言えばそれのセパレ
ーターフレーム62（図12aおよび図12b）と循環フレーム70との間に介在しないこ
とによって短縮されることが見られる。循環フレーム7011は二重電極板の折り曲
げた端縁を包蔵化するように伸長されしかも図５および図６に従って従来技術の
アノライトフレーム70およびカソライトフレーム701と同様に役立つ。循環フレ
ーム7011は圧縮性エラストマーから成形する。セパレーターフレーム62、循環フ
レーム7011および端壁76は、接着剤、溶剤、超音波または熱による結合により互
いに結合するのが好ましい。
【００４０】 本明細書では本発明のある種の好ましい態様を説明し、例示したが、本発明は
これらの特定の態様に限定されないことを理解すべきである。むしろ、本発明に
は、上記で説明し、例示した特定の態様及び要旨と機能的及び機械的に均等な全
ての態様を包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 各々、並列に連結された２個のセルからなる４個のスタックを直列に連結した
ものからなる、従来技術に従った多重スタック電気化学的装置系（MSE）の分解
透視図である。
【図２】 セルブロック内の電流経路を示している、図１の２−２線に沿っての水平断面
図である。
【図３】 本発明に従って、各々並列に連結された２個のセルからなる４個のスタックを
直列に連結したものからなる多重スタック電気化学的装置系（MSE）の分解透視
図である。
【図４】 本発明に従ってセルブロック内の電流経路を示している、図３の４−４線に沿
った水平断面図である。
【図５】 従来技術に従って２個のセルからなる単一スタック電解槽（SSE）の分解透視
図である。
【図６】 単一スタック電解槽のセルブロック内の電流経路を示している図５の６−６線
に沿っての水平断面図である。
【図７】 本発明に従って、充填材部材を有する２個のセルよりなる単一スタック電解槽
（SSE）の透視分解図である。
【図８】 本発明に従って充填材部材を用いる単一スタック電解槽セルブロック内の電流
経路を示している図７の８−８線に沿った水平断面図である。
【図９】 本発明に従って充填材部材を有しない２個のセルの単一スタック電解槽の透視
分解図である。
【図１０】 本発明に従って充填材部材を有しない単一スタック電解槽セルブロックを通る
電流経路を示している、図９の10−10線に沿った水平断面図である。
【図１１】 本発明に従って充填材部材を有しない単一スタック電解槽セルブロックの別の
具体例を通る電流経路を示している、水平断面図である。
【図１２ａ】 従来技術に従ったガスセパレーター集成体の透視図である。
【図１２ｂ】 図12aの12b−12b線に沿った図解図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年８月１３日（２００１．８．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ラチヤンス，レイナルド，ジイ． カナダ国 ケベック ジイ９ティ ５ケイ ５，グランドメアー，サード ストリート 2901 (72)発明者 ソープ，スティーブン，ジエイ． カナダ国 オンタリオ エム５シイ １ビ ー９，トロント，ザ ウエスト モール 122 Ｆターム(参考） 4K021 AA01 BA02 CA01 CA03 CA07 CA10 DB04 DB06 EA02 【要約の続き】 と電解質との両方に対して密封性とし且つ漏れ止めとさ せ得る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次の構造部材を含有し、即ち (a) 各々のセルが陽極液室と陰極液室との外形を定めておりしかも少なくとも
    前記陽極液室に隣接するアノード電極と前記陰極液室に隣接するカソード電極と
    を含有する少なくとも２個のセル； (b) 導電性フレームを有する少なくとも１枚の単一の一体型二重電極板、前記
    の少なくとも２個のセルのうちの１個におけるアノード電極は前記の導電性フレ
    ームの第１の部分上に担持されているものとし、前記の少なくとも２個のセルの
    うちのもう１個におけるカソード電極は前記の第１の部分から離れて前記導電性
    フレームの第２の部分上に担持されているものとし； (c) 各々の単一電極板がアノード電極またはカソード電極を担持する導電性フ
    レームを含有する少なくとも２枚の単一電極板、二重電極板の第１の部分および
    第２の部分は少なくとも対向面を含有し、対向面の各々は担持したアノード電極
    およびカソード電極の周囲の回りを伸びている実質上平面の周辺表面を含有して
    おり、単一電極板の導電性フレームは対向面と、該対向面上の各々上で単一電極
    板に担持したアノードまたはカソードの周囲の回りを伸びている平面の周辺表面
    とを含有しているものとし； (d) 陰極液室と陽極液室との間に介在し、少なくとも圧縮性エラストマー製の
    周辺フレームを有するセパレーター； (e) 各々のセル内に設けた圧縮性エラストマー製の陽極液室形成用フレームお
    よび圧縮性エラストマー製の陰極液室形成用フレーム、電気化学的装置系を組立
    てた時には前記の陽極液および陰極液形成用フレーム部材とセパレーターの周辺
    フレームとを圧縮して流体密封部を形成するものとする、向上した電気化学的装
    置系において、前記の周辺フレームは前記の陽極液室および陰極液室形成用フレ
    ーム部材と直接密接して結合されていることを特徴とする向上した電気化学的装
    置系。
  2. 【請求項２】 (a) 前記の二重電極板の導電性フレームは少なくとも或る
    長さと或る幅を有し、 (b) 前記の周辺フレームは少なくとも或る長さと或る幅とを有し、且つ (c) 前記の陽極液室および陰極液室形成用フレーム部材の各々は少なくとも或
    る長さと或る幅とを有し；前記の導電性フレームの長さおよび幅は前記の周辺フ
    レームおよび陽極液室および陰極液室形成用フレーム部材の長さおよび幅より小
    さい請求の範囲第１項記載の電気化学的装置系。
  3. 【請求項３】 単一のスタック中にｎ個のセルが順次設定されており、但し
    ｎは２に等しいかまたは２より大きいセルの整数であり、その際２個のセルはス
    タックの対向端部に設けられており、電解槽は少なくともn−1枚の二重電極板と
    ２枚の単一電極板とを含有し、単一電極板の１枚はアノード電極を担持し、前記
    スタックの一端でセル中に定置されており、もう１枚の単一電極板はカソード電
    極を担持し、前記スタックの他端でセル中に定置されており、各々の二重電極板
    は前記スタック中に、１個のセルに定置した前記の第１の部分と隣接するセルに
    定置した前記の第２の部分とを有し、且つ各々の二重電極板の第１の部分と第２
    の部分との間に挟んだ絶縁パネルを含有する請求の範囲第１項または第２項記載
    の電気化学的装置系。
  4. 【請求項４】 二重電極板および単一電極板の前記の導電性フレームは各々
    少なくとも或る長さと或る幅とを有し、前記の長さは前記の幅より大きく、前記
    の単一電極板および二重電極板上に担持したアノード電極およびカソード電極は
    各々或る長さと或る幅とを有し、前記の長さは前記の幅より大きい請求の範囲第
    ３項記載の電気化学的装置系。
  5. 【請求項５】 前記の二重電極板はその中間部分で折り返し、こうして導電
    性フレームの第１の部分に担持したアノード電極は前記の隣接セルにおいて導電
    性フレームの第２の部分に取付けたカソードと相対峙する関係にある請求の範囲
    第４項記載の電気化学的装置系。
  6. 【請求項６】 前記の電気化学的装置系は、対向した第１および第２の外部
    セルスタックと共に少なくとも複数のセルスタックを含有する多重スタック電解
    槽であり、前記のセルスタックは実質的に並列に設けられて複数の列のセルの境
    界を定めており、各々のスタック中のセルはセルのカラムの外形を定めており、
    特定の列におけるセルは前記列の隣接セルとは離隔している、請求の範囲第１項
    〜第５項の何れかに記載の電気化学的装置系。
  7. 【請求項７】 前記の周辺フレームおよび陽極液室および陰極液室形成用フ
    レーム部材は、加熱、超音波、溶媒和および接着よりなる群から選んだ結合手段
    によって結合する請求の範囲第１項〜第６項の何れかに記載の電気化学的装置系
    。
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