特開 2022-183090 電気化学反応器の複数の電気化学セルの電圧を測定するための電圧測定デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022183090

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】電気化学反応器の複数の電気化学セルの電圧を測定するための電圧測定デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2465 20160101AFI20221201BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20221201BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20221201BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20221201BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20221201BHJP

   C25B 9/23 20210101ALI20221201BHJP

   C25B 15/023 20210101ALI20221201BHJP

   C25B 9/77 20210101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H01M8/2465

H01M8/04 Z

H01M8/04537

C25B1/04

C25B9/00 A

C25B9/23

C25B15/023

C25B9/77

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022085219

(22)【出願日】2022-05-25

(31)【優先権主張番号】2105461

(32)【優先日】2021-05-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(71)【出願人】

【識別番号】522087084

【氏名又は名称】アルストム・イドロジェーヌ・エスアエス

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ピエリック・グラン

【テーマコード（参考）】

4K021

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021BA02

4K021DB53

5H126AA28

5H126BB06

5H126DD02

5H126DD04

5H126DD05

5H127AA05

5H127DB55

(57)【要約】

【課題】本発明は、実装するのが簡単で早い、電気化学セルの電圧を測定するための測定デバイスに関する。
【解決手段】電圧測定デバイスが、分離器（６）と膜電極組立体（８）のスタックによって形成される電気化学反応器の複数の電気化学セル（１０）の電圧を測定するために構成され、各電気化学セル（１０）が２つの分離器（６）間に挿置される膜電極組立体（８）で形成され、電圧測定デバイスが、ベース（２４）及び共通の延長方向（Ｄ）にベース（２４）から延びる複数の歯（２６）を有する支持体（２２）を備え、各歯（２６）が、ベース（２４）に接続される近位端（２６Ａ）及び分離器を係合するように適合される電気的接点（２８）を担持する自由遠位端（２６Ｂ）を有し、支持体が、その遠位端が延長方向（Ｄ）に互いからオフセットされる歯（２６）を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

分離器（６）及び膜電極組立体（８）のスタックから形成される電気化学反応器の複数の電気化学セル（１０）の電圧を測定するための電圧測定デバイスであって、
前記電気化学セル（１０）それぞれが、２つの前記分離器（６）の間に挿置された膜電極組立体（８）から形成されており、
前記電圧測定デバイスが、ベース（２４）と複数の歯（２６）とを有する支持体（２２）を備えており、複数の前記歯（２６）が、前記ベース（２４）から共通の延長方向（Ｄ）に沿って延在しており、
前記歯（２６）それぞれが、前記ベース（２４）に接続された近位端（２６Ａ）と、前記分離器（６）と接触可能な電気的接点（２８）を担持する自由な遠位端（２６Ｂ）とを有しており、
前記支持体（２２）が、前記歯（２６）を備えており、前記歯（２６）の前記遠位端（２６Ｂ）が、前記延長方向（Ｄ）に沿って互いに対してオフセットされている、電圧測定デバイス。

【請求項2】

前記歯（２６）が、前記歯（２６）の前記遠位端（２６Ｂ）が第１の位置合わせ軸線（Ａ１）に沿って位置合わせされている前記歯（２６）と、前記歯（２６）の前記遠位端（２６Ｂ）が前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）に対してオフセットされている前記歯（２６）とを含んでいる、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項3】

前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）が、前記延長方向（Ｄ）に対して垂直とされる、請求項２に記載の電圧測定デバイス。

【請求項4】

前記支持体（２２）が、前記歯（２６）から成る列（３０）を備えており、
前記歯（２６）の前記遠位端（２６Ｂ）が前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）に沿って位置合わせされている歯（２６）と、前記歯（２６）の前記遠位端（２６Ｂ）が前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）に対してオフセットされている歯（２６）とが、交互に配置されている、請求項２に記載の電圧測定デバイス。

【請求項5】

前記歯（２６）の前記遠位端が前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）に対してオフセットされている前記歯（２６）が、前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）とは異なる第２の位置合わせ軸線（Ａ２）に沿って位置合わせされている前記歯（２６）の遠位端を有している、請求項２に記載の電圧測定デバイス。

【請求項6】

前記第２の位置合わせ軸線（Ａ２）が、前記延長方向（Ｄ）に対して垂直とされ、及び／又は前記第１の位置合わせ軸線（Ａ１）に対して平行とされる、請求項５に記載の電圧測定デバイス。

【請求項7】

前記歯（２６）が、異なる長さの前記歯（２６）を含んでいる、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項8】

前記電圧測定デバイスが、第１の長さ（Ｌ１）を有する前記歯（２６）と、第２の長さ（Ｌ２）を有する前記歯（２６）とを備えており、
前記第１の長さ（Ｌ１）が、前記第２の長さ（Ｌ２）より絶対に長い、請求項７に記載の電圧測定デバイス。

【請求項9】

前記支持体（２２）が、前記歯（２６）から成る列（３０）を備えており、
前記第１の長さ（Ｌ１）を有する歯（２６）と、前記第２の長さ（Ｌ２）を有する歯（２６）とが、交互に配置されている、請求項８に記載の電圧測定デバイス。

【請求項10】

前記歯（２６）が、前記ベース（２４）の側面それぞれに配置された前記歯（２６）から成る第１の列（５０）と前記歯（２６）から成る第２の列（５２）との間に分散配置されている、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項11】

少なくとも１つの前記歯（２６）又は前記歯（２６）それぞれの幅が、前記歯（２６）の前記近位端（２６Ａ）から前記歯（２６）の前記遠位端に至るまでの間に、漸進的に減少した後に増加する、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項12】

前記支持体（２２）が、第１の歯（２６）によって担持される前記電気的接点（２８）が接触する分離器に隣接する分離器と接触するように構成されている追加の電気的接点（４０）を担持する前記第１の歯を有する歯（２６）の列（３０）を備えており、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項13】

前記電圧測定デバイスが、電子測定ユニット（４４）を備えており、
前記電気的接点（２８）それぞれが、前記電子測定ユニット（４４）に接続されており、
前記電子測定ユニット（４４）が、前記電気化学セル（１０）それぞれのための電圧測定信号を生成するように構成されており、
前記電気化学セル（１０）の電圧が、前記電圧測定デバイスによって、前記電気的接点（２８）によって供給される電気信号を調整するために、前記電気的接点（２８）が供給する前記電気信号から取り込まれ、及び／又は、電子装置に伝送するために、前記電子測定ユニット（４４）が生成する前記電圧測定信号から取り込まれる、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項14】

前記電圧測定デバイスが、前記電圧測定デバイスを電子装置に接続するためのコネクタ（４６）を備えている、請求項１に記載の電圧測定デバイス。

【請求項15】

分離器（６）と膜電極組立体（８）のスタック（４）から形成された電気化学反応器（２）を備えている電気化学システムであって、前記分離器（６）と前記膜電極組立体（８）の前記スタック（４）とが、電気化学セル（１０）を形成している、前記電気化学システムにおいて、
前記電気化学セル（１０）それぞれが、２つの前記分離器（６）の間に挿置された膜電極組立体（８）と少なくとも１つの請求項１に記載の電圧測定デバイス（２０）とによって形成されている、電気化学システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学セルを規定する、分離器と膜電極組立体のスタックを備える電気化学反応器の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

そのような電気化学反応器は、例えば酸化剤と燃料の間の電気化学反応による電力の生成のための燃料電池、又は、例えば水から二水素及び二酸素を生成するための、電力を使用して流体から化学元素を分離するための電解槽である。

【0003】

そのような電気化学反応器では、各膜電極組立体は、２つの電極間に挿入したイオン交換膜を備える積層の形を有する。

【0004】

各分離器は板状の形状を有しており、分離器の２つの面の一方又は各々は、膜電極組立体のその面で、膜電極組立体の前記面に沿った流体を循環するための流体チャンバを規定する膜電極組立体の面に対して保持されるように構成される。

【0005】

各電気化学セルは、２つの分離器間に囲繞される膜電極組立体によって規定され、分離器の各々が、それが保持される膜電極組立体の面を有する流体チャンバを規定し、電気化学反応は、流体チャンバ内の膜電極組立体を通って循環する流体間のイオンの交換によって実現される。

【0006】

両極性分離器を設けることができ、各両極性分離器が２つの膜電極組立体間に挿置され、各両極性分離器の２つの面の各々は、それぞれの膜電極組立体の面に対して保持されるように構成されて、それと共に流体チャンバを規定する。

【0007】

電気化学反応器は、例えば、両極性分離器と膜電極組立体とが交互に配置されたスタックを備えており、２つの端部分離器がスタックの端部に加えられて、スタックの端部における２つの電気化学セルを完成する。

【0008】

電気化学反応器の動作期間に、例えば、その電気化学セル又はそれらの電気化学セルの電圧が好適な電圧範囲内にとどまり、それによって、電気化学反応器の故障又は劣化の防止を確認するため、１つ又は複数の電気化学セルの電圧を監視することが望ましい。

【0009】

実際には、分離器と膜電極組立体のスタックから形成される電気化学反応器は、数十又は数百の電気化学セルを備えることができる。加えて、分離器と膜電極組立体は、薄い厚さを有する。したがって、各電気化学セルを測定デバイスに接続するのは、冗長なものとなる場合がある。

【0010】

加えて、そのようなスタック内の電気化学セルは、それらの間隔、厚さ、及び配置に多様性を有する場合があり、このことが、電気化学セルを電気的測定デバイスに接続するためのコネクタの設計を複雑にする。

【0011】

特許文献１は、分離器を電気的測定デバイスに電気的に接続するための接続デバイスを開示しており、接続デバイスは、各々が電気的接点を担持する歯を有するくし形支持体を備え、支持体は、各電気的接点が分離器の接触区域と電気的接触を行うことができるように設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】国際公開第２０１４／０６０７２７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の目的の１つは、電気化学セルの電圧を測定するための測定デバイスを提供することであって、測定デバイスは、実装するのが簡単で早いものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

そのために、本発明は、分離器と膜電極組立体のスタックによって形成される電気化学反応器の複数の電気化学セルの電圧を測定するための電圧測定デバイスを提案し、各電気化学セルが、２つの分離器間に挿置される膜電極組立体によって形成され、電圧測定デバイスは、ベースと、共通の延長方向に沿ってベースから延びる複数の歯とを有する支持体を備え、各歯は、ベースに接続される近位端と、分離器と接触をすることが可能な電気的接点を担持する自由遠位端とを有し、支持体は、その遠位端が延長方向に沿って互いからオフセットされる歯を備える。

【0015】

歯の延長方向に沿ってオフセットされるそれらの遠位端を有する支持体の歯によって担持される電気的接点によって、スタックの側面上に電圧測定デバイスを取り付けるのが容易になり、各歯によって担持される電気的接点が、隣接する１つ又は複数の歯によって妨げられる又は干渉されることなく、確実にそれぞれの分離器と接触することができるようになる。

【0016】

このことが、組立期間の分離器の間隔、厚さ、及び／又は配置の多様性、ならびに、電気化学反応器の動作期間のスタックの熱膨張又は熱収縮に対応するために、これらのうちの後者を曲げることによる、歯の相対的な動きをやはり容易にする。

【0017】

特定の実施形態によれば、電圧測定デバイスは、以下の任意選択の特徴のうちの１つ又は複数を、個別に又は任意の技術的に実行可能な組合せで備える。
－ 歯が、その遠位端が第１の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされる歯、及び、その遠位端が第１の位置合わせ軸線からオフセットされる歯を含む。
－ 第１の位置合わせ軸線が延長方向に垂直である。
－ 支持体が歯の列を備え、その歯では、その遠位端が第１の位置合わせ軸線に沿って歯と交互に位置合わせされ、その遠位端が第１の位置合わせ軸線に対してオフセットされる。
－ その遠位端が第１の位置合わせ軸線からオフセットされる歯が、第１の位置合わせ軸線とは別個の第２の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされるそれらの遠位端を有する。
－ 第２の位置合わせ軸線が、延長方向に垂直であり、及び／又は、第１の位置合わせ軸線に平行である。
－ 歯が異なる長さの歯を含む。
－ 歯が、第１の長さを有する歯及び第２の長さを有する歯を備え、第１の長さが第２の長さよりも絶対に長い。
－ 支持体は、歯の列を備え、そこでは、交互に、歯が第１の長さを有し、歯が第２の長さを有する。
－ 歯は、ベースの側面それぞれに配置された第１の列の歯と第２の列の歯との間に分散配置される。
－ 少なくとも１つ又は各歯は、歯の近位端から歯の遠位端に向かって、漸進的に減少し、次いで増加する幅を有する。
－ 支持体が、第１の歯によって担持される電気的接点が接触するものと隣接する分離器と接触するように構成される追加の電気的接点を担持する第１の歯を有する歯の列を備える。
－ 電圧測定デバイスが電子測定ユニットを備え、各電気的接点が電子測定ユニットに接続され、電子装置に伝送するために、電子測定ユニットが、電気的接点によって提供される電気信号から、その電圧が電圧測定デバイスによって得られた各電気化学セルについてそれぞれの電圧測定信号を生成し、ならびに／又は、電気的接点によって提供される電気信号及び／もしくは電子測定ユニットによって生成される電圧測定信号を調整するように構成される。
－ 電圧測定デバイスが、電子装置に電圧測定デバイスを接続するためのコネクタを備える。

【0018】

本発明は、電気化学セルを規定する、分離器と膜電極組立体のスタックによって形成される電気化学反応器を備える電気化学システムにやはり関し、各電気化学セルは、２つの分離器間に挿置される膜電極組立体、及び上に定義されたような少なくとも１つの電圧測定デバイスによって形成される。

【0019】

本発明及びその利点は、例としてのみ与えられ、決して限定するためではない以下の記載を読み、添付図面への参照を行えば、より良好に理解されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】電圧測定デバイスを装備する、分離器と膜電極組立体のスタックによって形成される電気化学反応器の側面図である。

【図2】２つの両極性分離器間に挿置された膜電極組立体によって形成される電気化学セルを図示する、電気化学反応器の断面図である。

【図3】電圧測定デバイスの前面図である。

【図4】分離器と接触する電圧測定デバイスの電気的接点の断面図である。

【図5】電気化学反応器上に並んで配される２つの電圧測定デバイスを示す、図１の領域Ｖの拡大図である。

【図6】電圧測定デバイスの前面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１及び図２に図示される電気化学反応器２は、複数のスタックした電気化学セル１０を規定する、分離器６と膜電極組立体８のスタック４を有する（図２）。

【0022】

分離器６と膜電極組立体８は、スタック方向Ｅに沿ってスタックされる。電気化学セル１０は、スタック方向Ｅに沿って重ね合わされる。

【0023】

実際には、電気化学反応器２は、互いの上にスタックされる数十又は数百の電気化学セル１０を備える場合がある。

【0024】

図２に図示されるように、スタック４において、各電気化学セル１０は、２つの分離器６の間に挿置された膜電極組立体８によって形成される。

【0025】

膜電極組立体８は、２つの電極１４間に挿置されたイオン交換膜１２によって形成される積層の形である。イオン交換膜１２は、例えば、プロトン交換膜（又は、ＰＥＭ）である。

【0026】

各分離器６は、板の形を有する。

【0027】

各電気化学セル１０では、各分離器６は、膜電極組立体８のそれぞれの面に対して保持される。

【0028】

電気化学セル１０内の２つの分離器６の各々は、その面を膜電極組立体８に対して保持し、膜電極組立体８は、分離器６が保持される膜電極組立体８の面に沿って流体を導くように構成される。

【0029】

膜電極組立体８に対して保持される分離器６の面は、それを用いて、流体の循環のための流体チャンバを規定する。例えば、流体チャンバは、流体の循環のための流通チャネル１６を備える。流通チャネル１６は、一緒に、流体チャンバを規定する。

【0030】

動作において、各電気化学セル１０では、膜電極組立体８の２つの対向する側面に沿って循環する流体によって、膜電極組立体８の側面それぞれに配置される２つの分離器６によって導かれる流体間のイオン交換で電気化学反応が起こることが可能になり、イオンは、膜電極組立体８を通過する。

【0031】

電気化学反応器２が燃料電池である場合、２つの分離器６のうちの１つは、分離器６が保持される膜電極組立体８の側面に沿って燃料流体を導くように構成され、他方の分離器６は、分離器６が取り付けられる膜電極組立体８の他方の側面に沿って酸化剤流体を導くように構成される。

【0032】

スタック４は、例えば、両極性分離器６を備え、各両極性分離器６が２つの膜電極組立体８間に挿置され、分離器６の２つの面の各々は、分離器６のその面が保持される膜電極組立体８の面に沿って流体を導くように構成される。各両極性分離器６は、２つの隣接する電気化学セル１０に共通である。

【0033】

スタック４は、例えば、単極性分離器６を備え、各単極性分離器６は、膜電極組立体８の面に対してその２つの面のうちのただ１つを保持し、分離器６のこの面は、膜電極組立体８の前記面に沿って流体を導くように構成される。各単極性分離器６は、単一の電気化学セル１０に属する。

【0034】

スタック４は、例えば、膜電極組立体８と交互にスタックされる両極性分離器６から形成され、２つの単極性分離器６がスタック４の端部に配され、スタック４の端部に配置される２つの電気化学セル１０を規定する。

【0035】

各分離器６は、導電性材料でできている。例えば、各分離器６は、金属材料、グラファイトベース材料、又はグラファイトポリマ複合物から形成される。

【0036】

電気化学反応器２のスタック４では、電気化学セル１０は電気的に直列に接続される。各電気化学セル１０は、次の電気化学セル１０に電気的に接続される。

【0037】

動作において、各電気化学セル１０は、その電気化学セル１０の２つの分離器６間の電位差に対応する電圧を有する。

【0038】

電気化学反応器２は、少なくとも１つの電圧測定デバイス２０を装備し、各電圧測定デバイス２０は、スタック４内の複数の隣接する電気化学セル１０の電圧を測定するように構成される。

【0039】

図１に図示されるように、電気化学反応器２は、２つの同様の電圧測定デバイス２０を装備する。図３を参照して、ただ１つの電圧測定デバイス２０が、より詳細に記載される。

【0040】

この図３に図示されるように、電圧測定デバイス２０は、ベース２４及び延長方向Ｄに沿ってベース２４から延びる複数の歯２６を有する支持体２２を備える。歯２６は互いに平行に延びる。

【0041】

各歯２６は、ベース２４に接続される近位端２６Ａ及び電気的接点２８を担持する遠位端２６Ｂを有する。各歯２６は、それぞれの電気的接点２８を担持する。

【0042】

各歯２６によって担持される電気的接点２８は、好ましくは、その歯２６の遠位端２６Ｂに配置される。

【0043】

各歯２６は、好ましくは、歯２６上、特にその遠位端２６Ｂ上に配される単一の電気的接点２８を備え、各電気的接点２８は、スタック４のそれぞれの分離器６と接触するように意図される。

【0044】

支持体２２は、歯２６の列３０を形成する、並んで配される歯２６を備える。列３０を形成する歯２６は、ベース２４の端部２４Ａから延長方向Ｄに沿って延びる。

【0045】

支持体２２は、電圧測定デバイス２０を使用してその電圧が測定される電気化学セル１０の分離器６と電気的接点２８が接触することができるように構成される。

【0046】

電気的接点２８を担持する歯２６の遠位端２６Ｂを表す図４に図示されるように、支持体２２は、各電気的接点２８が電気化学セル１０の分離器６の中からそれぞれの分離器６の接触区域３２と接触するように構成され、その電圧は電圧測定デバイス２０を使用して測定される。

【0047】

例えば、各分離器６の接触区域３２は、スタック４の側面４Ａ上に配置される。

【0048】

特に、有利なことに、各分離器６の接触区域３２は、分離器６の周辺端部上に配置され、接触区域３２がスタック４の側面４Ａ上に露出される。

【0049】

こうして、電圧測定デバイス２０は、その電圧が電圧測定デバイス２０を使用して測定される電気化学セル１０の分離器６と電気的接点２８が接触するように、スタック４の側面４Ａ上に取り付けることができる。

【0050】

有利なことに、各電気的接点２８は、接触ピンの形態とされ、各分離器６の接触区域３２は、電気的接点２８を受け入れるように構成される開口３４を有し、この電気的接点２８が開口３４の中に挿入される。電圧測定デバイス２０がスタック４上に取り付けられると、各電気的接点２８がそれぞれの分離器６の開口３４の中に挿入される。

【0051】

図３に戻って、好ましくは、歯２６は、共通の延長面Ｐ（図３の平面）に延びる。延長面Ｐは、延長方向Ｄ及び延長方向Ｄに垂直な横方向Ｔを含む。

【0052】

好ましくは、電圧測定デバイス２０は、歯２６の延長方向Ｄがスタック方向Ｅに垂直であるように、スタック４の側面４Ａ上に取り付けられるように構成される。横方向Ｔはスタック方向Ｅに平行である。

【0053】

各歯２６は、それぞれの分離器６の端部に平行に、より具体的には、その歯２６によって担持される電気的接点２８が接触する分離器６の端部に沿って延びる。

【0054】

歯２６は、電圧測定デバイス２０がスタック４上に取り付けられて、各歯２６がそれぞれの分離器６に面することができるように、互いから横方向に離間される。

【0055】

本実施形態の一例では、歯２６の列３０の２つの連続した歯２６の間の横方向間隔は、スタック４の２つの連続した分離器６の間の間隔に対応する。

【0056】

有利なことに、各歯２６は、弾性の様態で横方向に曲がるように構成される。歯２６の横方向の曲がりは、延長面Ｐで起こる。各歯２６の横方向の曲がりは、その歯２６によって担持される電気的接点２８の、横方向Ｔに沿った変位をもたらす。

【0057】

歯２６の横方向の曲がりによって、分離器６及び／又は分離器６の接触区域３２の開口３４の位置決めの多様性、ならびに、例えば、特に電気化学反応器２の動作期間の、スタック４の熱膨張又は熱収縮に起因した、接触区域３２の可能性がある相対的変位を補償することが可能になる。

【0058】

本実施形態の一例では、各歯２６が、歯２６の近位端２６Ａから歯２６の遠位端２６Ｂに向かって、徐々に減少し次いで徐々に増加する幅を有する。各歯２６は、その近位端２６Ａ及びその遠位端２６Ｂにおけるよりも、歯２６の中間領域において、幅が細い。各歯２６の幅は、横方向Ｔに沿って採られる。

【0059】

このことによって、ベース２４への信頼性の高い接続及び歯２６の遠位端２６Ｂによって担持される電気的接点２８への信頼性の高い接続を確実にする一方で、歯２６への横方向の柔軟性が実現される。

【0060】

支持体２２は、歯２６を備え、その遠位端２６Ｂは、延長方向Ｄに沿って、互いからオフセットされる。

【0061】

これが、各歯２６によって担持される電気的接点２８を、隣接する歯２６からの干渉が少なく位置決めすることを可能にすることによって、スタック４上に電圧測定デバイス２０を取り付けることを容易にする。

【0062】

図３に図示されるような実施形態の一例では、並んで配される歯２６の列３０は、延長方向Ｄに沿って互いからオフセットされるそれらの遠位端２６Ｂを有する歯２６を含む。

【0063】

有利なことに、列３０内の各歯２６は、列３０内の各隣接する歯２６の遠位端２６Ｂに対して延長方向Ｄに沿ってオフセットされた、各歯２６の遠位端２６Ｂを有する。

【0064】

具体的には、列３０内の２つの他の隣接する歯２６の間に配置される列３０内の各歯２６は、列３０内の他の２つの隣接する歯２６の遠位端３２Ｂに対して延長方向Ｄに沿ってオフセットされた、各歯２６の遠位端２６Ｂを有する。

【0065】

本実施形態の一例では、支持体２２は、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされる歯２６、及び、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に対してオフセットされる他の歯２６を備える。

【0066】

具体的には、支持体２２は、第１のグループを形成し、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされる歯２６、及び、第２のグループを形成し、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に対してオフセットされる歯２６を含む、並んで配される歯２６の列３０を備える。

【0067】

第１のグループの歯２６及び第２のグループの歯２６は、例えば、列３０内に交互に配される。

【0068】

したがって、各歯２６は、列３０内の各隣接する歯２６の遠位端２６Ｂに対して延長方向Ｄに沿ってオフセットされた、各歯２６の遠位端２６Ｂを有する。

【0069】

第１の位置合わせ軸線Ａ１は、例えば、延長方向Ｄに垂直である。第１の位置合わせ軸線Ａ１は、次いで、横方向Ｔに平行である。

【0070】

本実施形態の一例では、第２のグループの歯２６は、第１の位置合わせ軸線Ａ１とは別個の第２の位置合わせ軸線Ａ２に沿って位置合わせされた、歯２６の遠位端２６Ｂを有する。

【0071】

具体的には、支持体２２は、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされる歯２６、及び、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１とは別個の第２の位置合わせ軸線Ａ２に沿って位置合わせされる歯２６を含む並んで配される歯２６の列３０を備える。

【0072】

この場合、支持体２２は、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされる第１のグループの歯２６、及びその遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１とは別個の第２の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされる第２のグループの歯２６を備える歯２６の列３０を備える。

【0073】

特定の例示の実施形態では、第２の位置合わせ軸線Ａ２は、延長方向Ｄに垂直であり、及び／又は第１の位置合わせ軸線Ａ１に平行である。

【0074】

したがって、図３に示される実施形態の特定の例では、支持体２２は、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされる第１のグループの歯２６、及びその遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線Ａ１とは別個の第２の位置合わせ軸線Ａ２に沿って位置合わせされる第２のグループの歯２６から形成される列３０を備え、第１の位置合わせ軸線Ａ１と第２の位置合わせ軸線Ａ２の両方が延長方向Ｄに垂直である。

【0075】

本実施形態の一例では、支持体２２の歯２６が異なる長さの歯２６を含む。

【0076】

このことによって、歯２６の列３０が延長方向Ｄにほぼ垂直なベース２４の同じ端部２４Ａから延び、歯２６が延長方向Ｄに沿って遠位端２６Ｂをオフセットさせることが可能になる。

【0077】

本実施形態の一例では、支持体２２は、第１の長さＬ１を有する歯２６及び第２の長さＬ２を有する歯２６を含み、第１の長さＬ１は、第２の長さＬ２よりも絶対に長い。

【0078】

本実施形態の特定の例では、支持体２２は、第１の長さＬ１を有する第１のグループの歯２６及び第２の長さＬ２を有する第２のグループの歯２６を含む、並んで配される歯２６の列３０を備え、第１の長さＬ１は、第２の長さＬ２よりも絶対に長い。

【0079】

好ましくは、第１のグループの歯２６と第２のグループの歯２６は、列３０に交互に配される。

【0080】

図３に図示される実施形態の例では、ホルダ２２は、第１の長さＬ１より絶対に短い第２の長さＬ２を有する歯２６と交互に配置された、第１の長さＬ１を有する歯２６から形成されている列３０を備えている。歯２６は、ベース２４の端部２４Ａから延び、この端部２４Ａは、延長方向Ｄにほぼ垂直である。第１の長さＬ１を有する歯２６の遠位端２６Ｂは、延長方向Ｄに垂直な第１の位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされ、第２の長さＬ２を有する歯２６は、延長方向Ｄに垂直な第２の位置合わせ軸線Ａ２に沿って位置合わせされる。

【0081】

並んで配される歯２６の列３０は、列３０の一方の端部から列３０の他方の端部に向けて進む、第１の歯２６及び最後の歯２６を備える。

【0082】

任意選択で、支持体２２が歯２６の列３０を備え、その第１の歯２６は、前記第１の歯２６によって担持される電気的接点２８と接触する分離器６に隣接する分離器６と接触するように構成される追加の電気的接点４０を担持する。

【0083】

例えば、追加の電気的接点４０は、第１の歯２６に隣接する列３０の第２の歯２６と反対の側に、歯２６から横方向に延びる延長部４２に取り付けられる。

【0084】

延長部４２は、第１の歯２６の近位端から離れて第１の歯２６に加わる。

【0085】

図３に示されるように、列３０内の第１の歯２６が列３０内の最も左の歯２６であり、列３０内の最後の歯２６が列３０内の最も右の歯２６である。もちろん、本構成は反転することができる。

【0086】

有利なことに、２つの電圧測定デバイス２０が、２つの電圧測定デバイス２０間の機械的な干渉なしで、具体的には、２つの電圧測定デバイス２０のうちの１つの延長部４２の他の電圧測定デバイス２０との機械的な干渉なしで、２つの隣接する電気化学セルグループ１０の電圧を測定するように、電圧測定デバイス２０が別の電圧測定デバイス２０に隣接して配されるように構成される。

【0087】

本実施形態の一例では、第１の歯２６の遠位端２６Ｂは、最後の歯２６の遠位端２６Ｂよりも延長方向Ｄに沿って進められる。具体的には、延長部４２は、最後の歯２６の遠位端２６Ｂよりも延長方向Ｄに沿って進められる。

【0088】

図３に示される実施形態の例では、列３０の第１の歯２６が第１の長さＬ１を有し、列３０の最後の歯２６（列３０の右端に配置される）が第１の長さＬ１より絶対に短い第２の長さＬ２を有する。延長部４２は、第２の長さＬ２より絶対に長い前記第１の歯２６の近位端２６Ａからある距離で第１の歯２６に加わる。

【0089】

図５に図示されるように、電圧測定デバイス２０を別の電圧測定デバイス２０の隣に配し、他の電圧測定デバイス２０の第１の歯２６によって担持される追加の電気的接点４０と電圧測定デバイス２０の最後の歯２６の電気的接点２８の両方が、互いに干渉することなく同じ分離器６と接触することが可能である。

【0090】

両極性分離器６を備えるスタック４では、そのように並んで配された２つの電圧測定デバイス２０が、２つの隣接する電気化学セルグループ１０のうちの電気化学セル１０の電圧を測定し、追加の電気的接点４０が、２つの隣接する電気化学セルグループ１０間の界面に配置される電気化学セル１０の電圧を測定することができる。

【0091】

そのような電圧測定デバイス２０は、したがって、モジュール方式でスタック４に沿って並んで配し、所望の数の隣接する電気化学セル１０の電圧を測定するのに必要なだけ多くの電圧測定デバイス２０を配することができる。

【0092】

実際には、スタック４内のすべての電気化学セル１０の電圧を測定する必要はない。

【0093】

例えば、第１のセクションと第２のセクションの間に配置される中間セクションに配置される電気化学セル１０のうちの１つで電圧を測定することなく、電圧測定デバイス２０又は並んで配される複数の電圧測定デバイス２０を使用してスタック４の第１のセクション内の電気化学セル１０の電圧を測定すること、並んで配される１つ又は複数の電圧測定デバイス２０によってスタック４の第２のセクション内の電気化学セル１０の電圧を測定することが可能である。

【0094】

任意選択で、電圧測定デバイス２０は、ベース２４によって担持される電子測定ユニット４４、及びベース２４によって担持される電気的コネクタ４６を備える。

【0095】

各電気的接点２８、及び適用可能な場合、追加の電気的接点４０は、電子測定ユニット４４に電気的に接続される。

【0096】

各電気的接点（電気的接点２８又は追加の電気的接点４０）と電子測定ユニット４４との間の電気的接続は、例えば、この電気的接点を担持する歯２６に沿って延びる導電性トラック４８（図４）を介して行われる。

【0097】

電子測定ユニット４４は、例えば、電気的接点２８によって取り出された電気信号を処理し、対応する測定信号を生成するように構成される。

【0098】

電子測定ユニット４４は、例えば、測定信号を電気的コネクタ４６を介して電子デバイスに送信するように構成される。

【0099】

電気信号は、各電気的接点２８の電位を表すアナログ信号である。

【0100】

測定信号は、アナログ信号、又は、好ましくはデジタル信号である。

【0101】

例えば、電子測定ユニット４４は、検討中の各電気化学セル１０の電圧、言い換えると、各電気化学セル１０の２つの分離器６間の電位差を表す測定信号を生成するように構成される。

【0102】

この場合、電子測定ユニット４４は、電気信号から各電気化学セル１０の電圧を決定し、対応する電圧測定信号を生成する処理を実施する。

【0103】

あるいは、電子測定ユニット４４は、電気的コネクタ４６を介して電子デバイスに送信するために、電気的接点２８によって復元された電気信号をデジタル測定信号へと変えるように構成される。

【0104】

この場合、電子測定ユニット４４は、電圧測定信号を生成するために電気信号を処理せず、しかし単に、送信するため電気信号をデジタル信号に変える。例えば、検討中の各電気化学セル１０の電圧は、受け取ったデジタル信号から電子デバイスによって決定される。

【0105】

電子測定ユニット４４が、（電圧測定値を決定するため電子測定ユニット４４内で処理を実施して、又は実施することなく）デジタル測定信号を生成し、それらを電気的コネクタ４６を介して電子デバイスに送信するように構成される場合、電子測定ユニット４４は、好ましくは、電子デバイスを電子測定ユニット４４から電気的に絶縁するように構成されるデジタル電気絶縁回路４７を組み込む。

【0106】

デジタル電気絶縁回路４７は、例えば、電子測定ユニット４４と電子デバイスとの間で、光信号（光学的絶縁）又は磁気パルス（パルス変換器絶縁）又は任意の他の絶縁方法の形で情報を送信するように構成される。

【0107】

電気的コネクタ４６は、次いで、電圧測定デバイス２０の残りから電気的に絶縁される。

【0108】

これは、電気化学反応器の電気化学セル１０の接地電圧が数百ボルトであってよく、一方で、電圧測定値を活用する電子デバイスはほんの数ボルトの接地電圧で働くために、有利である。電気化学反応器に対して可能な限り近い電気絶縁は、ユーザをも保護する。

【0109】

さらに、アナログ信号が先にデジタル化することなく電子デバイスに送信されることになる場合と比較して、電気化学反応器２に可能な限り近いアナログ信号のデジタル信号への変換によって、環境の電磁汚染によるアナログ信号の劣化を回避する。

【0110】

有利なことに、電子測定ユニット４４は、デジタル通信バスとインターフェースするように設計される。具体的には、電気的コネクタ４６が、デジタル通信バスとインターフェースするように設計される。

【0111】

この方式では、複数の電圧測定デバイス２０が単一のデジタル通信バスに接続され、各電圧測定デバイス２０は、その電気的コネクタ４６を介してデジタル通信バスに接続される。デジタル通信バスは、電圧測定値を取り出す及び／又は評価する役目を果たす電子デバイスに接続される。これは、配線を簡単にするという利点を有する。

【0112】

電気測定ユニット４４は、例えば、専用集積回路（又は、「特定用途向け集積回路」を意味するＡＳＩＣ）を備える。追加又は代替として、電気測定ユニット４４は、プログラム可能論理回路又はメモリ及びプロセッサを含む電子データ処理ユニットを備える。

【0113】

有利なことに、電圧測定デバイス２０の支持体２２は、プリント回路板である。したがって、支持体２２は、例えば、プリント回路板を切断してベース２４及び歯２６を形成することによって簡単に形成することができる。あるいは、付加製造（又は「３Ｄプリント」）によって形成することができる。

【0114】

支持体２２がプリント回路板の形で提供されるとき、電気測定ユニット４４は、例えば、電気測定ユニット４４の電子構成要素を取り付けることによって、支持体２２上に容易に取り付けること、及び、例えば、電気的トラックによってそれらを互いに接続することができる。

【0115】

図６の電圧測定デバイス２０は、歯２６が、ベース２４の側面それぞれに配置される歯２６の２つの列へと分割されるという点で図３のものと異なる。

【0116】

歯２６の２つの列は、以降で、第１の列５０及び第２の列５２と呼ばれる。

【0117】

第１の列５０及び第２の列５２の歯２６は、ベース２４から同じ延長方向Ｄに延びる。

【0118】

第１の列５０の歯２６は、ベース２４の一方の端部２４Ａ（又は、「第１の端部２４Ａ」）から延び、第２の列５２の歯２６は、前記第１の端部２４Ａと反対の、ベース２４の別の端部２４Ｂ（又は、「第２の端部２４Ｂ」）から延びる。

【0119】

第１の列５０の歯２６及び第２の列５２の歯２６は、ベース２４から反対方向に延びる。

【0120】

ベース２４の片側に配置される第１の列５０の歯２６の遠位端は、第２の列５２の歯２６の遠位端２６Ｂに対して延長方向Ｄに沿ってオフセットされる。

【0121】

図６に図示されるように、第１の列５０の歯２６は、例えば、位置合わせ軸線Ａ１に沿って位置合わせされるそれらの遠位端２６Ｂを有する。

【0122】

本実施形態の特定の例では、第１の列５０の歯２６の遠位端２６Ｂの位置合わせ軸線Ａ１は、延長方向Ｄに対して垂直である。

【0123】

例えば、第２の列５２の歯２６は、位置合わせ軸線Ａ２に沿って位置合わせされるそれらの遠位端２６Ｂを有する。

【0124】

本実施形態の特定の例では、第２の列５２の歯２６の遠位端２６Ｂの位置合わせ軸線Ａ２は、延長方向Ｄに対して垂直である。

【0125】

本実施形態の一例では、第１の列５０の歯２６が同じ第１の長さＬ１を有し、及び／又は、第２の列５２の歯２６が同じ第２の長さＬ２を有する。

【0126】

例えば、第１の列５０の歯２６が同じ第１の長さＬ１を有し、第２の列５２の歯２６が同じ第２の長さＬ２を有するとき、第１の長さＬ１と第２の長さＬ２は等しい。

【0127】

あるいは、第１の長さＬ１と第２の長さＬ２のうちの一方が、他方より絶対に短い、又は絶対に長い。

【0128】

好ましくは、歯２６がベース２４の反対側に配置される第１の列５０及び第２の列５２を形成する実施形態では、第１の列５０と第２の列５２の各々において、列の２つの連続した歯２６の間の間隔は、スタック４内の２つの連続した分離器６間の間隔の２倍である。

【0129】

好ましくは、歯２６がベース２４の反対側に配置される第１の列５０及び第２の列５２を形成する一実施形態では、第１の列５０の歯２６と第２の列５２の歯２６は横方向にオフセットされる。そのため、第１の列５０と第２の列５２のうちの１つの、２つの歯２６間の各間隙は、延長方向Ｄに沿って、第１の列５０と第２の列のいずれかからの歯２６と位置合わせされる。

【0130】

したがって、スタック４では、その電圧が電圧測定デバイス２０によって測定される電気化学セル１０の連続した分離器６は、第１の列５０の歯２６の電気的接点２８及び第２の列５２の歯２６の電気的接点２８と交互に接続される。

【0131】

図６に表されるような電圧測定デバイス２０は、他の電圧測定デバイス２０との追加接点２０を担持する延長部４２からの干渉なしに、別の同様の電圧測定デバイス２０に隣接して置くことができる。

【0132】

本発明によって、スタック４の複数の電気化学セル１０の電圧を測定するための電圧測定デバイス２０を得ることができ、電圧測定デバイス２０は、スタック４上に簡単な様式で設置することができる。

【0133】

具体的には、電気的接点２８を担持する歯２６によって、各電気的接点２８がスタック４の分離器６と接触することが可能になる。横方向に曲がる歯２６によって、寸法的な変形体が可能になる。

【0134】

電気的接点２８を担持する遠位端２６Ｂは、歯２６の延長方向に沿ってオフセットされ、そのため、電気的接点２８を担持する遠位端２６Ｂは、並んでいない。

【0135】

このことが、歯２６の間の干渉を回避すること、及び／又は、電気化学反応器の組立もしくは動作期間に、各歯２６のより大きい横方向の曲げ運動を可能にすることによって組立を容易にする。

【0136】

近接した歯２６を有して、その分離器６が非常に薄い電気化学反応器２で電圧測定デバイス２０を使用するのを可能にすることができる。

【0137】

具体的には、ベース２４の２つの対向する端部２４Ａと２４Ｂに沿って歯２６を分布させることによって、歯２６の列の、２つの隣接する電気的接点２８間の間隔を増やすことが可能になる。

【0138】

この配置構成は、歯２６の列の２つの隣接する電気的接点２８間の可能な間隔を制限する、電気化学セル１０が薄い場合に、有利である。

【0139】

さらに、歯２６が、ベース２４の２つの対向する端部２４Ａと２４Ｂ上に分布されるということによって、デバイス２０により強い機械的な強度がもたらされる。

【0140】

単一の列の歯２６を有するデバイス２０（図４）は、たわんで、電気化学セル１０のスタック４に向けて引っ張る傾向を有する一方で、ベース２４の２つの対向する端部２４Ａ及び２４Ｂ上に歯２６が存在することによって、このたわみ効果が低減される。

【0141】

本発明は、上で記載した例の実施形態及び変更形態に限定されない。本実施形態の他の例及び他の変更形態が考えられる。

【0142】

例えば、歯２６は、歯２６の端部を、延長方向Ｄに対して斜めの位置合わせ軸線（言い換えると、延長方向Ｄと平行でなく、延長方向Ｄと垂直でない位置合わせ軸線）に沿って位置合わせさせることができる。

【0143】

具体的には、歯２６の同じ列に、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされる第１のグループの歯２６、及びその遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線と別個の第２の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされる第２のグループの歯２６を設け、第１の位置合わせ軸線が延長方向Ｄに対して垂直又は斜めであり、第２の位置合わせ軸線が延長方向に対して垂直又は斜めであり、第１の延長軸と第２の延長軸が互いに平行である、又はそれらの間にゼロでない角度をなすことが可能である。

【0144】

さらに、歯２６が第１の列３０と第２の列５０の間に分布されると、各列３０、５０の歯２６は、必ずしも、延長方向Ｄに垂直な位置合わせ軸線に沿って位置合わせされない。

【0145】

具体的には、上の段落は、第１の列３０及び第２の列５０の各々の歯に適用される。

【0146】

したがって、第１の列３０及び第２の列５０の各々において、その遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされる第１のグループの歯２６、及びその遠位端２６Ｂが第１の位置合わせ軸線と別個の第２の位置合わせ軸線に沿って位置合わせされる第２のグループの歯２６を設け、第１の位置合わせ軸線が延長方向Ｄに対して垂直又は斜めであり、第２の位置合わせ軸線が延長方向に対して垂直又は斜めであり、第１の延長軸と第２の延長軸が互いに平行である、又は互いにゼロでない角度をなすことが可能である。

【0147】

加えて、支持体２２は、その遠位端２６Ｂが位置合わせ軸線に沿って位置合わせされない歯２６を含むことができる。

【0148】

具体的には、支持体２２の歯２６の列は、その遠位端２６Ｂが位置合わせ軸線に沿って位置合わせされるグループの歯２６、及びその遠位端２６Ｂが位置合わせされないグループの歯２６を備えることができる。

【符号の説明】

【0149】

２ 電気化学反応器
４ スタック
４Ａ 側面
６ 分離器、単極性分離器、両極性分離器
８ 膜電極組立体
１０ 電気化学セル
１２ イオン交換膜
１４ 電極
１６ 流通チャネル
２０ 電圧測定デバイス
２２ 支持体、ホルダ
２４ ベース
２４Ａ 端部
２４Ｂ 端部
２６ 歯
２６Ａ 近位端
２６Ｂ 遠位端
２８ 電気的接点
３０ 列、第１の列
３２ 接触区域
３４ 開口
４０ 電気的接点
４２ 延長部
４４ 電子測定ユニット
４６ 電気的コネクタ
４７ デジタル電気絶縁回路
４８ 導電性トラック
５０ 第１の列、第２の列
５２ 第２の列

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】