(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】P2023177954
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】電解セル、電解装置、および電解セルの製造方法
(51)【国際特許分類】
C25B 9/60 20210101AFI20231207BHJP
C25B 9/23 20210101ALI20231207BHJP
C25B 9/65 20210101ALI20231207BHJP
C25B 9/75 20210101ALI20231207BHJP
C25B 9/77 20210101ALI20231207BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20231207BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
C25B9/60
C25B9/23
C25B9/65
C25B9/75
C25B9/77
C25B9/00 A
C25B1/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022090933
(22)【出願日】2022-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】祐延 貴洋
(72)【発明者】
【氏名】田上 直人
(72)【発明者】
【氏名】向井 大輔
(72)【発明者】
【氏名】三好 崇仁
(72)【発明者】
【氏名】田島 英彦
(72)【発明者】
【氏名】弦巻 茂
(72)【発明者】
【氏名】古川 翔一
(72)【発明者】
【氏名】浦下 靖崇
【テーマコード（参考）】
4K021
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021CA01
4K021CA05
4K021CA08
4K021DB06
4K021DB36
4K021DB40
4K021DB48
4K021DB53
4K021EA04
4K021EA07
(57)【要約】
【課題】性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる電解セル、電解装置、および電解セルの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】電解セルは、第１セパレータとイオン交換膜との間に配置された陰極と、第２セパレータとイオン交換膜との間に配置された陽極と、第１セパレータと第２セパレータとの間に配置されて収容空間を封止する封止部と、第１セパレータとイオン交換膜との間に配置されて陰極よりも外周側でイオン交換膜を支持し、封止部との間にイオン交換膜の皺を収容可能な第１空間を空けた第１支持部と、第２セパレータとイオン交換膜との間に配置されて陽極よりも外周側でイオン交換膜を支持し、封止部との間にイオン交換膜の皺を収容可能な第２空間を空けた第２支持部と、を備える。
【選択図】図４
【解決手段】電解セルは、第１セパレータとイオン交換膜との間に配置された陰極と、第２セパレータとイオン交換膜との間に配置された陽極と、第１セパレータと第２セパレータとの間に配置されて収容空間を封止する封止部と、第１セパレータとイオン交換膜との間に配置されて陰極よりも外周側でイオン交換膜を支持し、封止部との間にイオン交換膜の皺を収容可能な第１空間を空けた第１支持部と、第２セパレータとイオン交換膜との間に配置されて陽極よりも外周側でイオン交換膜を支持し、封止部との間にイオン交換膜の皺を収容可能な第２空間を空けた第２支持部と、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１セパレータと、
前記第１セパレータとの間に収容空間を空けて配置された第２セパレータと、
前記収容空間に配置されたイオン交換膜と、
前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陰極と、
前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陽極と、
前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に配置され、前記収容空間を封止した封止部と、
前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陰極よりも外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第１空間を空けた第１支持部と、
前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陽極よりも前記外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第２空間を空けた第２支持部と、
を備えた電解セル。
前記第１セパレータとの間に収容空間を空けて配置された第２セパレータと、
前記収容空間に配置されたイオン交換膜と、
前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陰極と、
前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陽極と、
前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に配置され、前記収容空間を封止した封止部と、
前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陰極よりも外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第１空間を空けた第１支持部と、
前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陽極よりも前記外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第２空間を空けた第２支持部と、
を備えた電解セル。
【請求項2】
前記第１支持部および前記第２支持部は、前記イオン交換膜の膨張時に前記イオン交換膜が前記外周側に伸びることを許容する強さで前記イオン交換膜を支持する、
請求項１に記載の電解セル。
請求項１に記載の電解セル。
【請求項3】
前記第１支持部は、前記陰極周囲の電解液が前記第１空間に漏れ出る程度の強さで前記イオン交換膜を支持し、
前記第２支持部は、前記陽極周囲の電解液が前記第２空間に漏れ出る程度の強さで前記イオン交換膜を支持する、
請求項１に記載の電解セル。
前記第２支持部は、前記陽極周囲の電解液が前記第２空間に漏れ出る程度の強さで前記イオン交換膜を支持する、
請求項１に記載の電解セル。
【請求項4】
前記封止部は、前記イオン交換膜の周端部を支持し、
前記第１支持部および前記第２支持部は、前記封止部と比べて、前記イオン交換膜を緩く支持する、
請求項１に記載の電解セル。
前記第１支持部および前記第２支持部は、前記封止部と比べて、前記イオン交換膜を緩く支持する、
請求項１に記載の電解セル。
【請求項5】
前記第１支持部および前記第２支持部の材質は、前記封止部の材質と比べて柔らかい、
請求項１に記載の電解セル。
請求項１に記載の電解セル。
【請求項6】
前記第１支持部は、前記陰極に接しており、
前記第２支持部は、前記陽極に接している、
請求項１に記載の電解セル。
前記第２支持部は、前記陽極に接している、
請求項１に記載の電解セル。
【請求項7】
前記第１支持部と前記陰極との間の隙間、および前記第２支持部と前記陽極との間の隙間の各々の大きさは、前記イオン交換膜の厚さの２倍未満である、
請求項１に記載の電解セル。
請求項１に記載の電解セル。
【請求項8】
前記第１空間および前記第２空間は、電解液を含む、
請求項１に記載の電解セル。
請求項１に記載の電解セル。
【請求項9】
前記第１支持部は、前記陰極を囲む環状であり、
前記第２支持部は、前記陽極を囲む環状である、
請求項１に記載の電解セル。
前記第２支持部は、前記陽極を囲む環状である、
請求項１に記載の電解セル。
【請求項10】
請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の電解セルと、
前記電解セルに電解液を供給する電解液供給部と、
前記電解セルに電圧を印加する電源部と、
を備えた電解装置。
前記電解セルに電解液を供給する電解液供給部と、
前記電解セルに電圧を印加する電源部と、
を備えた電解装置。
【請求項11】
前記電解セルを含む複数の電解セルを有した電解セルスタックを備え、
前記複数の電解セルのなかで隣り合う２つの電解セルは、バイポーラプレートである前記第１セパレータまたは前記第２セパレータを共有する、
請求項１０に記載の電解装置。
前記複数の電解セルのなかで隣り合う２つの電解セルは、バイポーラプレートである前記第１セパレータまたは前記第２セパレータを共有する、
請求項１０に記載の電解装置。
【請求項12】
第１セパレータと第２セパレータとの間に電解液が存在しない状態で、イオン交換膜、陰極、陽極、前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間の収容空間を封止する封止部、前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置されて前記陰極よりも外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に第１空間を空けた第１支持部、および、前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置されて前記陽極よりも前記外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に第２空間を空けた第２支持部、を含む電解セルを組み立て、
前記電解セルを組み立てた後に、前記収容空間に前記電解液を注入する、
ことを含む電解セルの製造方法。
前記電解セルを組み立てた後に、前記収容空間に前記電解液を注入する、
ことを含む電解セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電解セル、電解装置、および電解セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、イオン交換膜中の犠牲糸の残存量の厳密な制御を必要とすることなく、寸法変動を制御しやすいイオン交換膜が開示されている。このイオン交換膜は、イオン交換基を有する含フッ素ポリマー層と、上記含フッ素ポリマー層の内部に設けられた補強糸および犠牲糸からなる補強材とを有する。
【0003】
特許文献２には、燃料電池用の膜電極接合体の製造方法として、高分子電解質膜の一方の面に少なくとも第１補強基材を含む第１補強層を額縁状に配置し、上記第１補強層で囲まれた開口部に第１電極触媒層を成膜する膜電極接合体の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】再公表ＷＯ２０１７／１５４９２５号公報
【特許文献2】特開２０１７－５４５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、イオン交換膜は、電解液に浸漬された場合、膨張して皺を生じることがある。陰極と陽極との間の領域でイオン交換膜に皺が生じると、皺が発生した部位で抵抗が大きくなる。その結果、イオン交換膜の部分によって電流密度が異なり、電解セルの性能が低下する場合がある。
【0006】
そこで電解セルの製造方法としては、イオン交換膜に皺が発生することを抑制するため、イオン交換膜を予め電解液で濡らした状態で組み立てる湿式組立が採用される。しかしながら、湿式組立を行うためには、湿式組立に対応した設備が必要であり、製造コストが高くなる。また、湿式組立は時間を要するため、この観点でも製造コストが高くなる。
【0007】
一方で、高分子膜に皺が発生することを抑制するため、高分子膜に補強材を設ける場合、補強材の存在によって膜抵抗が高くなる。また、補強材を設ける場合、補強材によって高分子膜の表面に凹凸が生じて電極の接合や接触抵抗に悪い影響を及ぼすことがある。
【0008】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる電解セル、電解装置、および電解セルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本開示の電解セルは、第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に収容空間を空けて配置された第２セパレータと、前記収容空間に配置されたイオン交換膜と、前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陰極と、前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陽極と、前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に配置され、前記収容空間を封止した封止部と、前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陰極よりも外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第１空間を空けた第１支持部と、前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陽極よりも前記外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第２空間を空けた第２支持部と、を備える。
【0010】
上記課題を解決するために、本開示の電解装置は、電解セルと、前記電解セルに電解液を供給する電解液供給部と、前記電解セルに電圧を印加する電源部と、を備える。前記電解セルは、第１セパレータと、前記第１セパレータとの間に収容空間を空けて配置された第２セパレータと、前記収容空間に配置されたイオン交換膜と、前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陰極と、前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置された陽極と、前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に配置され、前記収容空間を封止した封止部と、前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陰極よりも外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第１空間を空けた第１支持部と、前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置され、前記陽極よりも前記外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に前記イオン交換膜の皺を収容可能な第２空間を空けた第２支持部と、を備える。
【0011】
上記課題を解決するために、本開示の電解セルの製造方法は、第１セパレータと第２セパレータとの間に電解液が存在しない状態で、イオン交換膜、陰極、陽極、前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間の収容空間を封止する封止部、前記第１セパレータと前記イオン交換膜との間に配置されて前記陰極よりも外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に第１空間を空けた第１支持部、および、前記第２セパレータと前記イオン交換膜との間に配置されて前記陽極よりも前記外周側で前記イオン交換膜を支持し、前記封止部との間に第２空間を空けた第２支持部、を含む電解セルを組み立て、前記電解セルを組み立てた後に、前記収容空間に前記電解液を注入する、ことを含む。
【発明の効果】
【0012】
本開示の電解セル、電解装置、および電解セルの製造方法によれば、性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本開示の実施形態の電解装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図2】本開示の実施形態の電解セルを模式的に示す断面図である。
【図3】本開示の実施形態の電解セルを示す分解斜視図である。
【図4】本開示の実施形態の電解セルを示す断面図である。
【図6】本開示の実施形態の第１空間の大きさの例を示す図である。
【図7】本開示の実施形態の電解セルの製造方法の流れを示す図である。
【図8】本開示の実施形態の電解セルの作用を説明するための図である。
【図9】本開示の実施形態の第１変形例の電解セルを示す断面図である。
【図10】本開示の実施形態の第２変形例の電解セルを示す断面図である。
【図11】本開示の実施形態の第３変形例の電解セルを示す断面図である。
【図12】本開示の実施形態の第４変形例の電解セルを示す断面図である。
【図13】本開示の実施形態の第５変形例の電解セルを示す断面図である。
【図14】本開示の実施形態の第６変形例の電解セルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示の実施形態の電解セル、電解装置、および電解セルの製造方法を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。本開示において「対向する」とは、ある方向で見た場合に２つの部材が重なることを意味し、上記２つの部材の間に別の部材（例えば別の層）が存在する場合も含み得る。
【0015】
先に図４を参照し、Ｚ方向、Ｘ方向、およびＹ方向を定義する。Ｚ方向は、後述する第１セパレータ４１から第２セパレータ４２に向かう方向である。Ｘ方向は、Ｚ方向とは交差する（例えば直交する）方向であり、後述するイオン交換膜５１の中央部Ｃからイオン交換膜５１の一端部に向かう方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向およびＸ方向とは交差する（例えば直交する）方向であり、例えば図４における紙面奥行方向である。本開示において「外形サイズ」とは、Ｚ方向で見た場合における外形サイズ（すなわちＸ方向およびＹ方向に広がる外形サイズ）を意味する。
【0016】
（実施形態）
＜１．電解装置の構成＞
図１は、実施形態の電解装置１の全体構成を示す概略構成図である。電解装置１は、例えば、電解液に含まれる水を電気分解することで水素を生成する装置である。電解装置１は、例えば、アニオン交換膜（ＡＥＭ：Anion Exchange Membrane）式の電解装置である。ただし、電解装置１は、上記例に限定されず、二酸化炭素を電解還元する装置など異なるタイプの電解装置でもよい。
＜１．電解装置の構成＞
図１は、実施形態の電解装置１の全体構成を示す概略構成図である。電解装置１は、例えば、電解液に含まれる水を電気分解することで水素を生成する装置である。電解装置１は、例えば、アニオン交換膜（ＡＥＭ：Anion Exchange Membrane）式の電解装置である。ただし、電解装置１は、上記例に限定されず、二酸化炭素を電解還元する装置など異なるタイプの電解装置でもよい。
【0017】
電解装置１は、例えば、電解セルスタック１０と、電解液供給部２０と、電源部３０とを備える。
【0018】
（電解セルスタック）
電解セルスタック１０は、複数の電解セル１１の集合体である。例えば、電解セルスタック１０は、複数の電解セル１１が一方向に並べられることで形成される。各電解セル１１は、陰極室Ｓａと、陽極室Ｓｂとを含む。電解セル１１については、詳しく後述する。
電解セルスタック１０は、複数の電解セル１１の集合体である。例えば、電解セルスタック１０は、複数の電解セル１１が一方向に並べられることで形成される。各電解セル１１は、陰極室Ｓａと、陽極室Ｓｂとを含む。電解セル１１については、詳しく後述する。
【0019】
（電解液供給部）
電解液供給部２０は、各電解セル１１に電解液を供給する供給部である。電解液は、例えば、純水あるいはアルカリ水溶液である。電解液供給部２０は、陰極側供給部２０ａと、陽極側供給部２０ｂとを含む。
電解液供給部２０は、各電解セル１１に電解液を供給する供給部である。電解液は、例えば、純水あるいはアルカリ水溶液である。電解液供給部２０は、陰極側供給部２０ａと、陽極側供給部２０ｂとを含む。
【0020】
陰極側供給部２０ａは、各電解セル１１の陰極室Ｓａに電解液を供給する供給部である。陰極側供給部２０ａは、例えば、水素気液分離装置２１、第１ポンプ２２、水素回収部２３、第１電解液供給部２４、および配管ラインＬ１，Ｌ２を含む。
【0021】
水素気液分離装置２１は、電解液を貯留する。水素気液分離装置２１の供給口は、配管ラインＬ１を介して電解セル１１の陰極室Ｓａに接続される。第１ポンプ２２は、配管ラインＬ１の途中に設けられ、水素気液分離装置２１に貯留された電解液を電解セル１１の陰極室Ｓａに向けて送る。
【0022】
水素気液分離装置２１の戻り口は、配管ラインＬ２を介して電解セル１１の陰極室Ｓａに接続される。水素気液分離装置２１には、電解セル１１で生成された水素を含む電解液が電解セル１１から流入する。水素気液分離装置２１は、電解液に含まれる水素を分離する気液分離部を有する。水素気液分離装置２１により電解液から分離された水素は、水素回収部２３によって回収される。水素気液分離装置２１には、第１電解液供給部２４から電解液が補充される。
【0023】
一方で、陽極側供給部２０ｂは、各電解セル１１の陽極室Ｓｂに電解液を供給する供給部である。陽極側供給部２０ｂは、例えば、酸素気液分離装置２６、第２ポンプ２７、酸素回収部２８、第２電解液供給部２９、および配管ラインＬ３，Ｌ４を含む。
【0024】
酸素気液分離装置２６は、電解液を貯留する。酸素気液分離装置２６の供給口は、配管ラインＬ３を介して電解セル１１の陽極室Ｓｂに接続される。第２ポンプ２７は、配管ラインＬ３の途中に設けられ、酸素気液分離装置２６に貯留された電解液を電解セル１１の陽極室Ｓｂに向けて送る。
【0025】
酸素気液分離装置２６の戻り口は、配管ラインＬ４を介して電解セル１１の陽極室Ｓｂに接続される。酸素気液分離装置２６には、電解セル１１で生成された酸素を含む電解液が電解セル１１から流入する。酸素気液分離装置２６は、電解液に含まれる酸素を分離する気液分離部を有する。酸素気液分離装置２６により電解液から分離された酸素は、酸素回収部２８によって回収される。酸素気液分離装置２６には、第２電解液供給部２９から電解液が補充される。
【0026】
（電源部）
電源部３０は、電解セル１１に電圧を印加する直流電源装置である。電源部３０は、電解セル１１の陽極と陰極との間に、電解液の電気分解に必要な直流電圧を印加する。
電源部３０は、電解セル１１に電圧を印加する直流電源装置である。電源部３０は、電解セル１１の陽極と陰極との間に、電解液の電気分解に必要な直流電圧を印加する。
【0027】
＜２．電解セルの構成＞
＜２．１ 電解セルの基本構造＞
次に、電解セル１１について詳しく説明する。
図２は、電解セル１１を模式的に示す断面図である。電解セル１１は、例えば、第１セパレータ４１、第２セパレータ４２、および膜電極接合体４３を含む。
＜２．１ 電解セルの基本構造＞
次に、電解セル１１について詳しく説明する。
図２は、電解セル１１を模式的に示す断面図である。電解セル１１は、例えば、第１セパレータ４１、第２セパレータ４２、および膜電極接合体４３を含む。
【0028】
（第１セパレータ）
第１セパレータ４１は、電解セル１１の収容空間Ｓの一方の面を規定する部材である。収容空間Ｓは、後述する陰極室Ｓａおよび陽極室Ｓｂを含む空間である。第１セパレータ４１は、例えば、矩形の板状であり、金属部材で形成される。第１セパレータ４１は、例えば、後述する第１集電体６１（図３参照）を介して電源部３０からマイナス電圧が印加される。
第１セパレータ４１は、電解セル１１の収容空間Ｓの一方の面を規定する部材である。収容空間Ｓは、後述する陰極室Ｓａおよび陽極室Ｓｂを含む空間である。第１セパレータ４１は、例えば、矩形の板状であり、金属部材で形成される。第１セパレータ４１は、例えば、後述する第１集電体６１（図３参照）を介して電源部３０からマイナス電圧が印加される。
【0029】
第１セパレータ４１は、第１端部４１ｅ１（例えば下端部）と、第１端部４１ｅ１とは反対側に位置した第２端部４１ｅ２（例えば上端部）とを有する。第１セパレータ４１の第１端部４１ｅ１には、上述した配管ラインＬ１が接続される。第１セパレータ４１の第２端部４１ｅ２には、上述した配管ラインＬ２が接続される。第１セパレータ４１は、後述する陰極室Ｓａに面する第１内面４１ａを有する。第１内面４１ａには、配管ラインＬ１から供給される電解液が流れる第１流路ＦＰ１が形成されている。第１流路ＦＰ１は、例えば、第１内面４１ａに設けられた溝である。第１流路ＦＰ１を流れた電解液は、配管ラインＬ２を通じて電解セル１１の外部に排出される。なお、図２に示される各構造（例えば流路構造など）は、あくまで例示であり、本実施形態の内容を限定するものではない。例えば、流路構造は、装置の大きさや目的、使用環境に応じて種々の構造が利用可能である。これは、他の図で示される各構造についても同様である。
【0030】
（第２セパレータ）
第２セパレータ４２は、第１セパレータ４１との間に収容空間Ｓを空けて配置され、収容空間Ｓの他方の面を規定する部材である。第２セパレータ４２は、例えば、矩形の板状であり、金属部材で形成される。第２セパレータ４２は、後述する第２集電体６２（図３参照）を介して電源部３０からプラス電圧が印加される。同じ電解セル１１に含まれる第１セパレータ４１と第２セパレータ４２とは、一対のセパレータとして当該電解セル１１の電解槽４０を形成する。
第２セパレータ４２は、第１セパレータ４１との間に収容空間Ｓを空けて配置され、収容空間Ｓの他方の面を規定する部材である。第２セパレータ４２は、例えば、矩形の板状であり、金属部材で形成される。第２セパレータ４２は、後述する第２集電体６２（図３参照）を介して電源部３０からプラス電圧が印加される。同じ電解セル１１に含まれる第１セパレータ４１と第２セパレータ４２とは、一対のセパレータとして当該電解セル１１の電解槽４０を形成する。
【0031】
第２セパレータ４２は、第１端部４２ｅ１（例えば下端部）と、第１端部４２ｅ１とは反対側に位置した第２端部４２ｅ２（例えば上端部）とを有する。第２セパレータ４２の第１端部４２ｅ１には、上述した配管ラインＬ３が接続される。第２セパレータ４２の第２端部４２ｅ２には、上述した配管ラインＬ４が接続される。第２セパレータ４２は、後述する陽極室Ｓｂに面する第２内面４２ａを有する。第２内面４２ａには、配管ラインＬ３から供給される電解液が流れる第２流路ＦＰ２が形成されている。第２流路ＦＰ２は、例えば、第２内面４２ａに設けられた溝である。第２流路ＦＰ２を流れた電解液は、配管ラインＬ４を通じて電解セル１１の外部に排出される。
【0032】
なおここでは説明の便宜上、第１セパレータ４１の第１内面４１ａが流路用の溝（第１流路ＦＰ１）を有し、第２セパレータ４２の第２内面４２ａが流路用の溝（第２流路ＦＰ２）を有する構成について説明している。しかしながら、例えば電解セルスタック１０（図１参照）に含まれる電解セル１１の第１セパレータ４１は、第１内面４１ａに加えて第１内面４１ａとは反対側の面４１ｂにも同様の流路用の溝（第１流路ＦＰ１、図２中に２点鎖線で示す）を有したバイポーラプレートでもよい。また、電解セルスタック１０に含まれる電解セル１１の第２セパレータ４２は、第２内面４２ａに加えて第２内面４２ａとは反対側の面４２ｂにも同様の流路用の溝（第２流路ＦＰ２、図２中に２点鎖線で示す）を有したバイポーラプレートでもよい。なお、第１セパレータ４１の両面に設けられる流路用の溝は、互いに形状や配置が異なってもよい。また、第２セパレータ４２の両面に設けられる流路用の溝は、互いに形状や配置が異なってもよい。
【0033】
膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode. Assembly）４３は、イオン交換膜、触媒、および給電体が組み立てられた構造体である。膜電極接合体４３は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置され、収容空間Ｓに位置する。膜電極接合体４３は、例えば、イオン交換膜５１、陰極触媒層５２、陰極給電体５３、陽極触媒層５４、および陽極給電体５５を含む。
【0034】
（イオン交換膜）
イオン交換膜５１は、イオンを選択透過させる膜である。イオン交換膜５１は、例えば、固体高分子電解質膜である。イオン交換膜５１は、例えば、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜（ＡＥＭ）である。ただし、イオン交換膜５１は、上記例に限定されず、上記例とは異なるタイプのイオン交換膜でもよい。イオン交換膜５１は、例えば、矩形のシート状である。イオン交換膜５１の外形サイズは、第１セパレータ４１または第２セパレータ４２の外形サイズよりも小さい。イオン交換膜５１は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置され、上述した収容空間Ｓに位置する。イオン交換膜５１は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと対向する第１面５１ａと、第１面５１ａとは反対側に位置し、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと対向する第２面５１ｂとを有する。収容空間Ｓにおいて、イオン交換膜５１の第１面５１ａと第１セパレータ４１の第１内面４１ａとの間には、陰極室Ｓａが規定される。収容空間Ｓにおいて、イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２セパレータ４２の第２内面４２ａとの間には、陽極室Ｓｂが規定される。
イオン交換膜５１は、イオンを選択透過させる膜である。イオン交換膜５１は、例えば、固体高分子電解質膜である。イオン交換膜５１は、例えば、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜（ＡＥＭ）である。ただし、イオン交換膜５１は、上記例に限定されず、上記例とは異なるタイプのイオン交換膜でもよい。イオン交換膜５１は、例えば、矩形のシート状である。イオン交換膜５１の外形サイズは、第１セパレータ４１または第２セパレータ４２の外形サイズよりも小さい。イオン交換膜５１は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置され、上述した収容空間Ｓに位置する。イオン交換膜５１は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと対向する第１面５１ａと、第１面５１ａとは反対側に位置し、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと対向する第２面５１ｂとを有する。収容空間Ｓにおいて、イオン交換膜５１の第１面５１ａと第１セパレータ４１の第１内面４１ａとの間には、陰極室Ｓａが規定される。収容空間Ｓにおいて、イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２セパレータ４２の第２内面４２ａとの間には、陽極室Ｓｂが規定される。
【0035】
陰極室Ｓａでは、電解セル１１に電圧が印加される場合に、下記の化学反応が起こり、電解液から水素が生成される。なお本出願「ＸＸが生成される」とは、ＸＸの生成に伴って他の物質が同時に生成される場合も含み得る。陰極室Ｓａで生成された水酸化物イオンは、イオン交換膜５１を通過して陰極室Ｓａから陽極室Ｓｂに移動する。
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ－→Ｈ２＋２ＯＨ－ …（化１）
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ－→Ｈ２＋２ＯＨ－ …（化１）
【0036】
陽極室Ｓｂでは、電解セル１１に電圧が印加される場合に、下記の化学反応が起こり、電解液から酸素が生成される。
２ＯＨ－→１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ－ …（化２）
２ＯＨ－→１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ－ …（化２）
【0037】
これにより、電解セル１１全体で見た場合は、下記の化学反応が生じる。
Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋１／２Ｏ２ …（化３）
Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋１／２Ｏ２ …（化３）
【0038】
（陰極触媒層）
陰極触媒層５２は、上述した陰極室Ｓａでの化学反応を促進する層である。陰極触媒層５２は、例えば、矩形のシート状である。本実施形態では、陰極触媒層５２の外形サイズは、イオン交換膜５１の外形サイズよりも小さい。陰極触媒層５２は、陰極室Ｓａに配置され、Ｚ方向でイオン交換膜５１と隣り合う。なお本出願で「隣り合う」とは、２つの部材が独立して隣り合う場合に限定されず、２つの部材のうち一方の部材の少なくとも一部が他方の部材に入り込む場合も含み得る。例えば、陰極触媒層５２の一部は、イオン交換膜５１の表面部に入り込んでもよい。本実施形態では、陰極触媒層５２は、イオン交換膜５１の第１面５１ａに設けられている。例えば、陰極触媒層５２は、イオン交換膜５１の第１面５１ａに当該陰極触媒層５２の材料が塗布されることで形成される。陰極触媒層５２は、第１セパレータ４１および陰極給電体５３を介して電源部３０からマイナス電圧が印加され、電池セル１１の陰極４７の一部として機能する。陰極触媒層５２の材質としては、上述した陰極室Ｓａでの化学反応を促進する材質であればよく、種々の材質が利用可能である。
陰極触媒層５２は、上述した陰極室Ｓａでの化学反応を促進する層である。陰極触媒層５２は、例えば、矩形のシート状である。本実施形態では、陰極触媒層５２の外形サイズは、イオン交換膜５１の外形サイズよりも小さい。陰極触媒層５２は、陰極室Ｓａに配置され、Ｚ方向でイオン交換膜５１と隣り合う。なお本出願で「隣り合う」とは、２つの部材が独立して隣り合う場合に限定されず、２つの部材のうち一方の部材の少なくとも一部が他方の部材に入り込む場合も含み得る。例えば、陰極触媒層５２の一部は、イオン交換膜５１の表面部に入り込んでもよい。本実施形態では、陰極触媒層５２は、イオン交換膜５１の第１面５１ａに設けられている。例えば、陰極触媒層５２は、イオン交換膜５１の第１面５１ａに当該陰極触媒層５２の材料が塗布されることで形成される。陰極触媒層５２は、第１セパレータ４１および陰極給電体５３を介して電源部３０からマイナス電圧が印加され、電池セル１１の陰極４７の一部として機能する。陰極触媒層５２の材質としては、上述した陰極室Ｓａでの化学反応を促進する材質であればよく、種々の材質が利用可能である。
【0039】
（陰極給電体）
陰極給電体５３は、第１セパレータ４１に印加された電圧を陰極触媒層５２に伝える電気接続部である。陰極給電体５３は、陰極室Ｓａに配置される。陰極給電体５３は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと陰極触媒層５２との間に位置し、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと陰極触媒層５２とにそれぞれ接する。なお、陰極給電体５３の少なくとも一部は、第１セパレータ４１または陰極触媒層５２の少なくとも一方の少なくとも一部と重なり合ってもよい。陰極給電体５３は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陰極給電体５３は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、またはファイバーなどにより形成される。本実施形態では、陰極給電体５３の外形サイズは、陰極触媒層５２の外形サイズと同じである。本実施形態では、陰極触媒層５２と陰極給電体５３とにより、電池セル１１の陰極４７が形成されている。
陰極給電体５３は、第１セパレータ４１に印加された電圧を陰極触媒層５２に伝える電気接続部である。陰極給電体５３は、陰極室Ｓａに配置される。陰極給電体５３は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと陰極触媒層５２との間に位置し、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと陰極触媒層５２とにそれぞれ接する。なお、陰極給電体５３の少なくとも一部は、第１セパレータ４１または陰極触媒層５２の少なくとも一方の少なくとも一部と重なり合ってもよい。陰極給電体５３は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陰極給電体５３は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、またはファイバーなどにより形成される。本実施形態では、陰極給電体５３の外形サイズは、陰極触媒層５２の外形サイズと同じである。本実施形態では、陰極触媒層５２と陰極給電体５３とにより、電池セル１１の陰極４７が形成されている。
【0040】
（陽極触媒層）
陽極触媒層５４は、上述した陽極室Ｓｂでの化学反応を促進する層である。陽極触媒層５４は、例えば、矩形のシート状である。本実施形態では、陽極触媒層５４の外形サイズは、イオン交換膜５１の外形サイズよりも小さい。陽極触媒層５４は、陽極室Ｓｂに配置され、Ｚ方向でイオン交換膜５１と隣り合う。なお、例えば、陽極触媒層５４の一部は、イオン交換膜５１の表面部に入り込んでもよい。本実施形態では、陽極触媒層５４は、イオン交換膜５１の第２面５１ｂに設けられている。例えば、陽極触媒層５４は、イオン交換膜５１の第２面５１ｂに当該陽極触媒層５４の材料が塗布されることで形成される。陽極触媒層５４は、第２セパレータ４２および陽極給電体５５を介して電源部３０からプラス電圧が印加され、電池セル１１の陽極４８の一部として機能する。陽極触媒層５４の材質としては、上述した陽極室Ｓｂでの化学反応を促進する材質であればよく、種々の材質が利用可能である。
陽極触媒層５４は、上述した陽極室Ｓｂでの化学反応を促進する層である。陽極触媒層５４は、例えば、矩形のシート状である。本実施形態では、陽極触媒層５４の外形サイズは、イオン交換膜５１の外形サイズよりも小さい。陽極触媒層５４は、陽極室Ｓｂに配置され、Ｚ方向でイオン交換膜５１と隣り合う。なお、例えば、陽極触媒層５４の一部は、イオン交換膜５１の表面部に入り込んでもよい。本実施形態では、陽極触媒層５４は、イオン交換膜５１の第２面５１ｂに設けられている。例えば、陽極触媒層５４は、イオン交換膜５１の第２面５１ｂに当該陽極触媒層５４の材料が塗布されることで形成される。陽極触媒層５４は、第２セパレータ４２および陽極給電体５５を介して電源部３０からプラス電圧が印加され、電池セル１１の陽極４８の一部として機能する。陽極触媒層５４の材質としては、上述した陽極室Ｓｂでの化学反応を促進する材質であればよく、種々の材質が利用可能である。
【0041】
（陽極給電体）
陽極給電体５５は、第２セパレータ４２に印加された電圧を陽極触媒層５４に伝える電気接続部である。陽極給電体５５は、陽極室Ｓｂに配置される。陽極給電体５５は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと陽極触媒層５４との間に位置し、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと陽極触媒層５４とにそれぞれ接する。なお、陽極給電体５５の少なくとも一部は、第２セパレータ４２または陽極触媒層５４の少なくとも一方の少なくとも一部と重なり合ってもよい。陽極給電体５５は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陽極給電体５５は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、またはファイバーなどにより形成される。本実施形態では、陽極給電体５５の外形サイズは、陽極触媒層５４の外形サイズと同じである。本実施形態では、陽極触媒層５４と陽極給電体５５とにより、電池セル１１の陽極４８が形成されている。
陽極給電体５５は、第２セパレータ４２に印加された電圧を陽極触媒層５４に伝える電気接続部である。陽極給電体５５は、陽極室Ｓｂに配置される。陽極給電体５５は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと陽極触媒層５４との間に位置し、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと陽極触媒層５４とにそれぞれ接する。なお、陽極給電体５５の少なくとも一部は、第２セパレータ４２または陽極触媒層５４の少なくとも一方の少なくとも一部と重なり合ってもよい。陽極給電体５５は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陽極給電体５５は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、またはファイバーなどにより形成される。本実施形態では、陽極給電体５５の外形サイズは、陽極触媒層５４の外形サイズと同じである。本実施形態では、陽極触媒層５４と陽極給電体５５とにより、電池セル１１の陽極４８が形成されている。
【0042】
図３は、電解セル１１を示す分解斜視図である。電解セル１１は、上述した構成に加え、例えば、第１集電体６１、第２集電体６２、第１絶縁材６３、第２絶縁材６４、第１エンドプレート６５、および第２エンドプレート６６を含む。
【0043】
（第１集電体）
第１集電体６１は、電源部３０から印加されるマイナス電圧を第１セパレータ４１に伝える電気接続部である。第１集電体６１は、金属製の板部材（例えば銅板）である。第１集電体６１は、例えば、電解セル１１の収容空間Ｓとは反対側から第１セパレータ４１に接し、第１セパレータ４１に電気的に接続される。第１集電体６１には、電解セル１１での電気分解に必要なマイナス電圧が電源部３０から印加される。なお、第１集電体６１は、電解セルスタック１０で互いに隣り合う２つの電解セル１１によって共有されてもよい。
第１集電体６１は、電源部３０から印加されるマイナス電圧を第１セパレータ４１に伝える電気接続部である。第１集電体６１は、金属製の板部材（例えば銅板）である。第１集電体６１は、例えば、電解セル１１の収容空間Ｓとは反対側から第１セパレータ４１に接し、第１セパレータ４１に電気的に接続される。第１集電体６１には、電解セル１１での電気分解に必要なマイナス電圧が電源部３０から印加される。なお、第１集電体６１は、電解セルスタック１０で互いに隣り合う２つの電解セル１１によって共有されてもよい。
【0044】
（第２集電体）
第２集電体６２は、電源部３０から印加されるプラス電圧を第２セパレータ４２に伝える電気接続部である。第２集電体６２は、金属製の板部材（例えば銅板）である。第２集電体６２は、例えば、電解セル１１の収容空間Ｓとは反対側から第２セパレータ４２に接し、第２セパレータ４２に電気的に接続される。第２集電体６２には、電解セル１１での電気分解に必要なプラス電圧が電源部３０から印加される。なお、第２集電体６２は、電解セルスタック１０で互いに隣り合う２つの電解セル１１によって共有されてもよい。
第２集電体６２は、電源部３０から印加されるプラス電圧を第２セパレータ４２に伝える電気接続部である。第２集電体６２は、金属製の板部材（例えば銅板）である。第２集電体６２は、例えば、電解セル１１の収容空間Ｓとは反対側から第２セパレータ４２に接し、第２セパレータ４２に電気的に接続される。第２集電体６２には、電解セル１１での電気分解に必要なプラス電圧が電源部３０から印加される。なお、第２集電体６２は、電解セルスタック１０で互いに隣り合う２つの電解セル１１によって共有されてもよい。
【0045】
（第１絶縁材）
第１絶縁材６３は、第１集電体６１と第１エンドプレート６５との間に位置する。第１絶縁材６３の外形サイズは、例えば、第１集電体６１の外形サイズと同じ、または第１集電体６１の外形サイズよりも大きい。
第１絶縁材６３は、第１集電体６１と第１エンドプレート６５との間に位置する。第１絶縁材６３の外形サイズは、例えば、第１集電体６１の外形サイズと同じ、または第１集電体６１の外形サイズよりも大きい。
【0046】
（第２絶縁材）
第２絶縁材６４は、第２集電体６２と第２エンドプレート６６との間に位置する。第２絶縁材６４の外形サイズは、例えば、第２集電体６２の外形サイズと同じ、または第２集電体６２の外形サイズよりも大きい。
第２絶縁材６４は、第２集電体６２と第２エンドプレート６６との間に位置する。第２絶縁材６４の外形サイズは、例えば、第２集電体６２の外形サイズと同じ、または第２集電体６２の外形サイズよりも大きい。
【0047】
（第１エンドプレート）
第１エンドプレート６５は、電解セル１１の収容空間Ｓに対して、第１絶縁材６３とは反対側に位置する。第１エンドプレート６５の外形サイズは、例えば、第１絶縁材６３の外形サイズよりも大きい。
第１エンドプレート６５は、電解セル１１の収容空間Ｓに対して、第１絶縁材６３とは反対側に位置する。第１エンドプレート６５の外形サイズは、例えば、第１絶縁材６３の外形サイズよりも大きい。
【0048】
（第２エンドプレート）
第２エンドプレート６６は、電解セル１１の収容空間Ｓに対して、第２絶縁材６４とは反対側に位置する。第２エンドプレート６６の外形サイズは、例えば、第２絶縁材６４の外形サイズよりも大きい。
第２エンドプレート６６は、電解セル１１の収容空間Ｓに対して、第２絶縁材６４とは反対側に位置する。第２エンドプレート６６の外形サイズは、例えば、第２絶縁材６４の外形サイズよりも大きい。
【0049】
なお、電解セル１１は、上述した構成に限定されない。例えば、電解セルスタック１０において複数の電解セル１１が並べて配置される場合、複数の電解セル１１のなかで隣り合う２つの電解セル１１は、それぞれバイポーラプレートである第１セパレータ４１または第２セパレータ４２を共有してもよい。この場合、隣り合う２つの電解セル１１の間には、集電体（第１集電体６１または第２集電体６２）、絶縁材（第１絶縁材６３または第２絶縁材６４）、エンドプレート（第１エンドプレート６５または第２エンドプレート６６）は存在しなくてもよい。
【0050】
＜２．２ 電解セルの外周部の構造＞
図４は、電解セル１１を示す断面図である。本実施形態では、イオン交換膜５１の外形サイズは、陰極触媒層５２の外形サイズおよび陰極給電体５３の外形サイズの各々よりも大きい。言い換えると、イオン交換膜５１の外形サイズは、陰極４７の外形サイズよりも大きい。イオン交換膜５１は、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、陰極４７よりも外周側に突出している。本開示で「外周側」とは、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、イオン交換膜５１の中央部Ｃから離れる側を意味する。
図４は、電解セル１１を示す断面図である。本実施形態では、イオン交換膜５１の外形サイズは、陰極触媒層５２の外形サイズおよび陰極給電体５３の外形サイズの各々よりも大きい。言い換えると、イオン交換膜５１の外形サイズは、陰極４７の外形サイズよりも大きい。イオン交換膜５１は、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、陰極４７よりも外周側に突出している。本開示で「外周側」とは、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、イオン交換膜５１の中央部Ｃから離れる側を意味する。
【0051】
同様に、イオン交換膜５１の外形サイズは、陽極触媒層５４の外形サイズおよび陽極給電体５５の外形サイズの各々よりも大きい。言い換えると、イオン交換膜５１の外形サイズは、陽極４８の外形サイズよりも大きい。イオン交換膜５１は、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、陽極４８よりも外周側に突出している。
【0052】
図４に示すように、電解セル１１は、例えば、封止部７０と、位置規制部８０と、支持部９０とを有する。以下、これらについて説明する。
【0053】
（封止部）
封止部７０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間の収容空間Ｓを封止する部材である。封止部７０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置される。封止部７０の少なくとも一部は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも外周側に位置し、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも外周側で収容空間Ｓの外周部を封止する。
本開示で「外周縁」とは、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、イオン交換膜５１の中央部Ｃから離れた縁を意味する。封止部７０は、収容空間Ｓに収容された電解液が外部に漏れることを防止するパッキン部材（シール部材）である。
封止部７０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間の収容空間Ｓを封止する部材である。封止部７０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置される。封止部７０の少なくとも一部は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも外周側に位置し、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも外周側で収容空間Ｓの外周部を封止する。
本開示で「外周縁」とは、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）とは直交する方向（例えばＸ方向またはＹ方向）において、イオン交換膜５１の中央部Ｃから離れた縁を意味する。封止部７０は、収容空間Ｓに収容された電解液が外部に漏れることを防止するパッキン部材（シール部材）である。
【0054】
本実施形態では、封止部７０は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに接しており、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持する。本開示で「周端部」とは、イオン交換膜５１のなかで外周縁５１ｅに沿う端部領域を意味する。封止部７０は、例えば、イオン交換膜５１の周端部５１ｆをＺ方向の両側から挟持することで、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持する。
【0055】
本実施形態では、封止部７０は、第１封止部７１と、第２封止部７２とを含む。第１封止部７１および第２封止部７２の各々は、収容空間Ｓに収容された電解液が外部に漏れることを防止するパッキン部材（シール部材）である。ただし、第１封止部７１と第２封止部７２とは、一体に形成されてもよい。すなわち、第１封止部７１と第２封止部７２とは、１つの部材であってもよい。
【0056】
（第１封止部）
第１封止部７１は、陰極側の封止部である。第１封止部７１は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される（図５参照）。ただし本開示で「環状」とは、枠状に限定されず、円環状やその他形状の環状でもよい。第１封止部７１は、例えば、第１部分７１ａと、第２部分７１ｂとを含む。
第１封止部７１は、陰極側の封止部である。第１封止部７１は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される（図５参照）。ただし本開示で「環状」とは、枠状に限定されず、円環状やその他形状の環状でもよい。第１封止部７１は、例えば、第１部分７１ａと、第２部分７１ｂとを含む。
【0057】
第１部分７１ａは、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも外周側に位置する。第１部分７１ａは、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと第２封止部７２との間に挟まれて圧縮され、収容空間Ｓの外周側の一部を封止する。
【0058】
第２部分７１ｂは、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置する。本開示で「内周側」とは、イオン交換膜５１の中央部Ｃから見て内側（中央部Ｃに近い側）を意味する。第２部分７１ｂは、第１セパレータ４１の第１内面４１ａとイオン交換膜５１の第１面５１ａとの間に挟まれて圧縮され、収容空間Ｓの外周側の一部を封止する。第２部分７１ｂは、イオン交換膜５１の周端部５１ｆにおいてイオン交換膜５１の第１面５１ａに接しており、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持する。本実施形態では、第１封止部７１は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成され、矩形であるイオン交換膜５１の四辺を支持する。
【0059】
なお、第１封止部７１は、第１部分７１ａと第２部分７１ｂとの境界に、イオン交換膜５１を収容するための段差７１ｈが予め設けられてもよく、段差７１ｈが設けられていなくてもよい。段差７１ｈが予め設けられていない場合、段差７１ｈは、第１封止部７１の第２部分７１ｂが、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間で圧縮されることで形成されてもよい。
【0060】
（第２封止部）
第２封止部７２は、陽極側の封止部である。第２封止部７２は、第１封止部７１と同様に、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される。第２封止部７２は、例えば、第１部分７２ａと、第２部分７２ｂとを含む。
第２封止部７２は、陽極側の封止部である。第２封止部７２は、第１封止部７１と同様に、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される。第２封止部７２は、例えば、第１部分７２ａと、第２部分７２ｂとを含む。
【0061】
第１部分７２ａは、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも外周側に位置する。第１部分７２ａは、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと第１封止部７１との間に挟まれて圧縮され、収容空間Ｓの外周側の一部を封止する。
【0062】
第２部分７２ｂは、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置する。第２部分７２ｂは、第２セパレータ４２の第２内面４２ａとイオン交換膜５１の第２面５１ｂとの間に挟まれて圧縮され、収容空間Ｓの外周側の一部を封止する。第２部分７２ｂは、イオン交換膜５１の周端部５１ｆにおいてイオン交換膜５１の第２面５１ｂに接しており、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持する。本実施形態では、第２封止部７２は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成され、矩形であるイオン交換膜５１の四辺を支持する。
【0063】
なお、第２封止部７２は、第１部分７２ａと第２部分７２ｂとの境界に、イオン交換膜５１を収容するための段差７２ｈが予め設けられてもよく、段差７２ｈが設けられていなくてもよい。段差７２ｈが予め設けられていない場合、段差７２ｈは、第２封止部７２の第２部分７２ｂが、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間で圧縮されることで形成されてもよい。
【0064】
（位置規制部）
位置規制部８０は、封止部７０の外周側に配置され、封止部７０が外周側に外れることを抑制する部材（ストッパ）である。位置規制部８０は、例えば、第１位置規制部８１と、第２位置規制部８２とを有する。
位置規制部８０は、封止部７０の外周側に配置され、封止部７０が外周側に外れることを抑制する部材（ストッパ）である。位置規制部８０は、例えば、第１位置規制部８１と、第２位置規制部８２とを有する。
【0065】
（第１位置規制部）
第１位置規制部８１は、第１封止部７１が外周側に外れないように第１封止部７１を固定する固定部である。第１位置規制部８１は、第１セパレータ４１に固定され、第１封止部７１に外周側から接する。電解セル１１の製造時に、第１封止部７１は、第１位置規制部８１に当接させられることで位置合わせが行われる。なお、第１封止部７１が第１セパレータ４１に固定されるなど異なる構成によって第１封止部７１の外れ防止や位置合わせが行われる場合は、第１位置規制部８１は省略されてもよい。
第１位置規制部８１は、第１封止部７１が外周側に外れないように第１封止部７１を固定する固定部である。第１位置規制部８１は、第１セパレータ４１に固定され、第１封止部７１に外周側から接する。電解セル１１の製造時に、第１封止部７１は、第１位置規制部８１に当接させられることで位置合わせが行われる。なお、第１封止部７１が第１セパレータ４１に固定されるなど異なる構成によって第１封止部７１の外れ防止や位置合わせが行われる場合は、第１位置規制部８１は省略されてもよい。
【0066】
（第２位置規制部）
第２位置規制部８２は、第２封止部７２が外周側に外れないように第２封止部７２を固定する固定部である。第２位置規制部８２は、第２セパレータ４２に固定され、第２封止部７２に外周側から接する。電解セル１１の製造時に、第２封止部７２は、第２位置規制部８２に当接させられることで位置合わせが行われる。なお、第２封止部７２が第２セパレータ４２に固定されるなど異なる構成によって第２封止部７２の外れ防止や位置合わせが行われる場合、第２位置規制部８２は省略されてもよい。
第２位置規制部８２は、第２封止部７２が外周側に外れないように第２封止部７２を固定する固定部である。第２位置規制部８２は、第２セパレータ４２に固定され、第２封止部７２に外周側から接する。電解セル１１の製造時に、第２封止部７２は、第２位置規制部８２に当接させられることで位置合わせが行われる。なお、第２封止部７２が第２セパレータ４２に固定されるなど異なる構成によって第２封止部７２の外れ防止や位置合わせが行われる場合、第２位置規制部８２は省略されてもよい。
【0067】
（支持部）
支持部９０は、電解セル１１の内部でイオン交換膜５１を支持する部材である。支持部９０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置される。支持部９０は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置し、イオン交換膜５１を支持する。支持部９０は、例えば、第１支持部９１と、第２支持部９２とを含む。
支持部９０は、電解セル１１の内部でイオン交換膜５１を支持する部材である。支持部９０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置される。支持部９０は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置し、イオン交換膜５１を支持する。支持部９０は、例えば、第１支持部９１と、第２支持部９２とを含む。
【0068】
（第１支持部）
第１支持部９１は、陰極側の支持部である。第１支持部９１は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置する。第１支持部９１は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａとイオン交換膜５１の第１面５１ａとの間に配置される。第１支持部９１は、陰極４７よりも外周側に位置する。第１支持部９１は、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１の第１面５１ａに接しており、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１を支持する。第１支持部９１は、例えば、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に挟まれて圧縮されてイオン交換膜５１を支持する。ただし、第１支持部９１は、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間で圧縮されなくてもよい。第１支持部９１は、例えば、パッキン部材（シール部材）である。ただし、第１支持部９１は、パッキンとしては機能せずに、陰極４７周囲の電解液が後述する第１空間Ｓ１に漏れることを許容してよい。
第１支持部９１は、陰極側の支持部である。第１支持部９１は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置する。第１支持部９１は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａとイオン交換膜５１の第１面５１ａとの間に配置される。第１支持部９１は、陰極４７よりも外周側に位置する。第１支持部９１は、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１の第１面５１ａに接しており、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１を支持する。第１支持部９１は、例えば、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に挟まれて圧縮されてイオン交換膜５１を支持する。ただし、第１支持部９１は、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間で圧縮されなくてもよい。第１支持部９１は、例えば、パッキン部材（シール部材）である。ただし、第１支持部９１は、パッキンとしては機能せずに、陰極４７周囲の電解液が後述する第１空間Ｓ１に漏れることを許容してよい。
【0069】
本実施形態では、第１支持部９１は、外周側から陰極４７に接している。例えば、第１支持部９１は、外周側から陰極給電体５３に接している。例えば、第１支持部９１の断面形状は、イオン交換膜５１に接する第１平面部１０１ａと、陰極給電体５３に接する第２平面部１０１ｂとを含む矩形状である。
【0070】
第１支持部９１は、封止部７０との間に第１空間Ｓ１を空けて配置されている。第１空間Ｓ１は、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１に生じる皺を収容可能（吸収可能）な空間である。この内容については詳しく後述する。本実施形態では、第１空間Ｓ１は、電解液を含む。例えば、第１空間Ｓ１は、電解液で満たされている。ただし、第１空間Ｓ１は、電解液を含まなくてもよい。
【0071】
図５は、図４中に示された電解セル１１のＦ５－Ｆ５線に沿う断面図である。第１支持部９１は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される。第１支持部９１は、陰極４７を囲む環状に形成されている。本実施形態では、第１支持部９１は、陰極４７の全周において、外周側から陰極４７に接している。第１空間Ｓ１は、封止部７０と第１支持部９１の間に規定される空間として、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される。
【0072】
（第２支持部）
図４に戻り、第２支持部９２について説明する。第２支持部９２は、陽極側の支持部である。第２支持部９２は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置する。第２支持部９２は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａとイオン交換膜５１の第２面５１ｂとの間に配置される。第２支持部９２は、陽極４８よりも外周側に位置する。第２支持部９２は、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１の第２面５１ｂに接しており、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１を支持する。第２支持部９２は、例えば、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に挟まれて圧縮されてイオン交換膜５１を支持する。ただし、第２支持部９２は、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間で圧縮されなくてもよい。第２支持部９２は、例えば、パッキン部材（シール部材）である。ただし、第２支持部９２は、パッキンとしては機能せずに、陽極４８周囲の電解液が後述する第２空間Ｓ２に漏れることを許容してよい。
図４に戻り、第２支持部９２について説明する。第２支持部９２は、陽極側の支持部である。第２支持部９２は、イオン交換膜５１の外周縁５１ｅよりも内周側に位置する。第２支持部９２は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａとイオン交換膜５１の第２面５１ｂとの間に配置される。第２支持部９２は、陽極４８よりも外周側に位置する。第２支持部９２は、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１の第２面５１ｂに接しており、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１を支持する。第２支持部９２は、例えば、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に挟まれて圧縮されてイオン交換膜５１を支持する。ただし、第２支持部９２は、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間で圧縮されなくてもよい。第２支持部９２は、例えば、パッキン部材（シール部材）である。ただし、第２支持部９２は、パッキンとしては機能せずに、陽極４８周囲の電解液が後述する第２空間Ｓ２に漏れることを許容してよい。
【0073】
本実施形態では、第２支持部９２は、外周側から陽極４８に接している。例えば、第２支持部９２は、外周側から陽極給電体５５に接している。本実施形態では、第２支持部９２の断面形状は、イオン交換膜５１に接する第１平面部１０２ａと、陽極給電体５５に接する第２平面部１０２ｂとを含む矩形状である。
【0074】
第２支持部９２は、封止部７０との間に第２空間Ｓ２を空けて配置されている。第２空間Ｓ２は、第１空間Ｓ１と同様に、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１に生じる皺を収容可能（吸収可能）な空間である。本実施形態では、第２空間Ｓ２は、電解液を含む。例えば、第２空間Ｓ２は、電解液で満たされている。ただし、第２空間Ｓ２は、電解液を含まなくてもよい。
【0075】
第２支持部９２は、第１支持部９１と同様に、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される。第２支持部９２は、陽極４８を囲む環状に形成されている。例えば、第２支持部９２は、陽極４８の全周において、外周側から陽極４８に接している。第２空間Ｓ２は、封止部７０と第２支持部９２の間に規定される空間として、イオン交換膜５１の周端部５１ｆに沿う環状（例えば枠状）に形成される。
【0076】
（第１支持部および第２支持部による支持）
次に、イオン交換膜５１に対する第１支持部９１および第２支持部９２による支持について説明する。第１支持部９１および第２支持部９２は、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１が外周側に伸びることを許容する強さでイオン交換膜５１を支持する。これにより、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１に生じる皺を、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２に集中して発生させることできる。
次に、イオン交換膜５１に対する第１支持部９１および第２支持部９２による支持について説明する。第１支持部９１および第２支持部９２は、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１が外周側に伸びることを許容する強さでイオン交換膜５１を支持する。これにより、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１に生じる皺を、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２に集中して発生させることできる。
【0077】
本実施形態では、第１支持部９１は、例えばパッキン部材（シール部材）である。ただし、第１支持部９１は、陰極４７周囲の電解液が第１空間Ｓ１に漏れ出る程度の強さでイオン交換膜５１を支持している。同様に、第２支持部９２は、例えばパッキン部材（シール部材）である。ただし、第２支持部９２は、陽極４８周囲の電解液が第２空間Ｓ２に漏れ出る程度の強さでイオン交換膜５１を支持している。
【0078】
本実施形態では、第１支持部９１および第２支持部９２は、封止部７０と比べて、イオン交換膜５１を緩く支持している。「緩く支持」とは、イオン交換膜５１に対する接触圧が小さいことを意味する。
【0079】
本実施形態では、第１支持部９１および第２支持部９２の材質（以下「支持部９０の材質」と称する）は、封止部７０の材質と比べて柔らかい材質が用いられる。封止部７０の材質は、例えば、フッ素ゴムである。封止部７０の硬さは、例えば、ＪＩＳ－Ａで規定されている硬さにおいて、７０±５である。一方で、支持部９０の材質は、例えば、エチレンプロピレンゴムである。支持部９０の硬さは、例えば、ＪＩＳ－Ａで規定されている硬さで、４０±５である。
【0080】
次に、図５を参照し、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２の大きさについて説明する。なお、本実施形態では、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２の大きさは同じであるので、以下では、第１空間Ｓ１について代表して説明する。
【0081】
図５に示すように、イオン交換膜５１の幅の半分をＷ１、第１空間Ｓ１の幅をＷ２と定義する。「イオン交換膜５１の幅」とは、例えば、イオン交換膜５１のＸ方向（またはＹ方向）の寸法を意味する。例えば、「イオン交換膜５１の幅」とは、矩形状のイオン交換膜５１の一辺の長さを意味する。「第１空間Ｓ１の幅」とは、Ｘ方向（またはＹ方向）における第１空間Ｓ１の寸法を意味する。例えば、「第１空間Ｓ１の幅」とは、第１封止部７１と第１支持部９１との間の距離を意味する。
【0082】
ここで本発明者らの実験により、本実施形態の電解セル１１の構成では、イオン交換膜５１は、陰極４７および陽極４８の間に挟まれるためＺ方向の伸びが制限され、Ｘ方向およびＹ方向に伸び、Ｘ方向およびＹ方向の膨潤率が２％以上、１０％未満になることが確認されている。そのため本実施形態では、第１空間Ｓ１の幅Ｗ２は、イオン交換膜５１の幅の半分である寸法Ｗ１の２％以上、１０％以下に設定される。
【0083】
図６は、第１空間Ｓ１の大きさの例を示す図である。例えば、上記寸法Ｗ１が２５ｍｍである場合、第１空間Ｓ１の幅Ｗ２は、１ｍｍ以上、３ｍｍ以下に設定される。上記寸法Ｗ１が１２５ｍｍである場合、第１空間Ｓ１の幅Ｗ２は、３ｍｍ以上、１３ｍｍ以下に設定される。上記寸法Ｗ１が５００ｍｍである場合、第１空間Ｓ１の幅Ｗ２は、１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下に設定される。なお、他の寸法についても同様である。
【0084】
＜３．製造方法＞
次に、電解セル１１および電解セルスタック１０の製造方法について説明する。
図７は、電解セル１１の製造方法の流れを示す断面図である。まず、図７中の（ａ）に示すように、イオン交換膜５１の第１面５１ａに陰極触媒層５２が設けられ、イオン交換膜５１の第２面５１ｂに陽極触媒層５４が設けられる。次に、陰極触媒層５２に陰極給電体５３が重ねられ、陽極触媒層５４に陽極給電体５５が重ねられた状態で、陰極給電体５３、陰極触媒層５２、イオン交換膜５１、陽極触媒層５４、および陽極給電体５５が加圧される。これにより、膜電極接合体４３が準備される。
次に、電解セル１１および電解セルスタック１０の製造方法について説明する。
図７は、電解セル１１の製造方法の流れを示す断面図である。まず、図７中の（ａ）に示すように、イオン交換膜５１の第１面５１ａに陰極触媒層５２が設けられ、イオン交換膜５１の第２面５１ｂに陽極触媒層５４が設けられる。次に、陰極触媒層５２に陰極給電体５３が重ねられ、陽極触媒層５４に陽極給電体５５が重ねられた状態で、陰極給電体５３、陰極触媒層５２、イオン交換膜５１、陽極触媒層５４、および陽極給電体５５が加圧される。これにより、膜電極接合体４３が準備される。
【0085】
次に、図７中の（ｂ）に示すように、第１セパレータ４１に第１封止部７１、第１位置規制部８１、および第１支持部９１が取り付けられる。これにより、第１セパレータ４１、第１封止部７１、第１位置規制部８１、および第１支持部９１を含む第１セパレータ組立体Ｕ１が準備される。同様に、第２セパレータ４２に第２封止部７２、第２位置規制部８２、および第２支持部９２が取り付けられる。これにより、第２セパレータ４２、第２封止部７２、第２位置規制部８２、および第２支持部９２を含む第２セパレータ組立体Ｕ２が準備される。
【0086】
次に、図７中の（ｃ）に示すように、電解液が存在しない状態での乾式組み立てにより、電解セル１１が組み立てられる。すなわち、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に電解液が存在しない状態で、第１セパレータ組立体Ｕ１と第２セパレータ組立体Ｕ２との間に膜電極接合体４３が挟まれ、不図示の連結部材により第１セパレータ組立体Ｕ１と第２セパレータ組立体Ｕ２とが連結される。これにより、電解セル１１が組み立てられる。
【0087】
次に、図７中の（ｄ）に示すように、電解セル１１が組み立てられた後に、電解セル１１内の収容空間Ｓに電解液が注入される。これにより、電解セル１１が完成する。
【0088】
なお本実施形態では、上述した図７中の（ａ）～（ｄ）の作業は、電解セルスタック１０に含まれる複数の電解セル１１について同時に行われる。
【0089】
＜４．作用＞
図８は、本実施形態の電解セル１１の作用を説明するための図である。本実施形態では、第１支持部９１および第２支持部９２は、イオン交換膜５１が外周側に移動可能な強さでイオン交換膜５１を緩く支持している。また、第１支持部９１と封止部７０との間には、イオン交換膜５１の皺を収容可能な第１空間Ｓ１が設けられている。同様に、第２支持部９２と封止部７０との間には、イオン交換膜５１の皺を収容可能な第２空間Ｓ２が設けられている。このため、電解セル１１が組み立てられた後に電解セル１１内の収容空間Ｓに電解液が注入され、イオン交換膜５１が膨張する膨張時には、イオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に移動するとともに、イオン交換膜５１に生じる皺（図８中に符号ｗで示す）は第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とのうち少なくとも一方に収容される。このため、イオン交換膜５１のなかで陰極４７と陽極４８との間に位置する領域で皺が発生することが抑制される。なお、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２に発生した皺はそのまま残された状態で、電解セル１１は使用可能である。
図８は、本実施形態の電解セル１１の作用を説明するための図である。本実施形態では、第１支持部９１および第２支持部９２は、イオン交換膜５１が外周側に移動可能な強さでイオン交換膜５１を緩く支持している。また、第１支持部９１と封止部７０との間には、イオン交換膜５１の皺を収容可能な第１空間Ｓ１が設けられている。同様に、第２支持部９２と封止部７０との間には、イオン交換膜５１の皺を収容可能な第２空間Ｓ２が設けられている。このため、電解セル１１が組み立てられた後に電解セル１１内の収容空間Ｓに電解液が注入され、イオン交換膜５１が膨張する膨張時には、イオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に移動するとともに、イオン交換膜５１に生じる皺（図８中に符号ｗで示す）は第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とのうち少なくとも一方に収容される。このため、イオン交換膜５１のなかで陰極４７と陽極４８との間に位置する領域で皺が発生することが抑制される。なお、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２に発生した皺はそのまま残された状態で、電解セル１１は使用可能である。
【0090】
また、本実施形態では、イオン交換膜５１は、陰極４７の外周側で第１支持部９１によって支持されている。このため、イオン交換膜５１の膨張時に陰極４７の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陰極４７の角（例えば陰極給電体５３の角）との接触でイオン交換膜５１が損傷することを抑制することができる。同様に、イオン交換膜５１は、陽極４８の外周側で第２支持部９２によって支持されている。このため、イオン交換膜５１の膨張時に陽極４８の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陽極４８の角（例えば陽極給電体５５の角）との接触でイオン交換膜５１が損傷することを抑制することができる。これにより、電解セル１１の性能を維持しやすくなる。
【0091】
＜５．利点＞
本実施形態では、電解セル１１は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置されて収容空間Ｓを封止する封止部７０と、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に配置され、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間にイオン交換膜５１の皺を収容可能な第１空間Ｓ１を空けた第１支持部９１と、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に配置され、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間にイオン交換膜５１の皺を収容可能な第２空間Ｓ２を空けた第２支持部９２と、を備える。
本実施形態では、電解セル１１は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置されて収容空間Ｓを封止する封止部７０と、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に配置され、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間にイオン交換膜５１の皺を収容可能な第１空間Ｓ１を空けた第１支持部９１と、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に配置され、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間にイオン交換膜５１の皺を収容可能な第２空間Ｓ２を空けた第２支持部９２と、を備える。
【0092】
このような構成によれば、電解液が存在しない状態での乾式組み立てによっても、陰極４７と陽極４８との間でイオン交換膜５１に皺が発生することを抑制しながら電解セル１１を組み立てることができる。その結果、湿式組立に対応した設備が不要になり、製造コストの低減を図ることができる。また、湿式組立は時間を要するため、乾式組立を採用することで、作業時間の観点でも製造コストの低減を図ることができる。
【0093】
また、上記構成によれば、イオン交換膜５１に補強材を設けることが不要になる、またはその必要が小さくなる。その結果、補強材によってイオン交換膜５１の膜抵抗が高まることや、補強材によってイオン交換膜５１の表面に凹凸が生じて電極の接合や接触抵抗に悪い影響が生じることなどを抑制することができる。これらにより、電解セル１１の性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる。
【0094】
＜６．変形例＞
次に、いくつかの変形例について説明する。なお各変形例において以下に説明する以外の構成は、上述した実施形態の構成と同じである。
次に、いくつかの変形例について説明する。なお各変形例において以下に説明する以外の構成は、上述した実施形態の構成と同じである。
【0095】
＜６．１ 第１変形例＞
図９は、第１変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１と陰極４７との間（例えば、第１支持部９１と陰極給電体５３との間）には、第１隙間ｍ１が存在する。第１支持部９１と陰極４７とが並ぶ方向における第１隙間ｍ１の大きさ（幅）は、イオン交換膜５１の厚さｔの２倍未満である。
図９は、第１変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１と陰極４７との間（例えば、第１支持部９１と陰極給電体５３との間）には、第１隙間ｍ１が存在する。第１支持部９１と陰極４７とが並ぶ方向における第１隙間ｍ１の大きさ（幅）は、イオン交換膜５１の厚さｔの２倍未満である。
【0096】
同様に、第２支持部９２と陽極４８との間（例えば、第２支持部９２と陽極給電体５５との間）には、第２隙間ｍ２が存在する。第２支持部９２と陽極４８とが並ぶ方向における第２隙間ｍ２の大きさ（幅）は、イオン交換膜５１の厚さの２倍未満である。
【0097】
このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時に陰極４７または陽極４８の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陰極４７または陽極４８の角でイオン交換膜５１が損傷することを抑制することができる。
【0098】
＜６．２ 第２変形例＞
図１０は、第２変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、第１支持部９１と陰極４７との間に、第１曲面部１１１を有する。第１曲面部１１１は、イオン交換膜５１の第１面５１ａと陰極４７（例えば陰極給電体５３）とによって規定される第１角部Ｃ１に対応して配置され、イオン交換膜５１の第１面５１ａおよび陰極４７（例えば陰極給電体５３）に面する。第１曲面部１１１は、第１角部Ｃ１に対して凸となる曲面を有する。第１曲面部１１１は、第１角部Ｃ１から離れている。本変形例では、第１支持部９１は、断面形状が円状または楕円状のＯリングによって当該第１支持部９１が形成されることで、第１曲面部１１１を有する。
図１０は、第２変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、第１支持部９１と陰極４７との間に、第１曲面部１１１を有する。第１曲面部１１１は、イオン交換膜５１の第１面５１ａと陰極４７（例えば陰極給電体５３）とによって規定される第１角部Ｃ１に対応して配置され、イオン交換膜５１の第１面５１ａおよび陰極４７（例えば陰極給電体５３）に面する。第１曲面部１１１は、第１角部Ｃ１に対して凸となる曲面を有する。第１曲面部１１１は、第１角部Ｃ１から離れている。本変形例では、第１支持部９１は、断面形状が円状または楕円状のＯリングによって当該第１支持部９１が形成されることで、第１曲面部１１１を有する。
【0099】
同様に、第２支持部９２は、第２支持部９２と陽極４８との間に、第２曲面部１１２を有する。第２曲面部１１２は、イオン交換膜５１の第２面５１ｂと陽極４８（例えば陽極給電体５５）とによって規定される第２角部Ｃ２に対応して配置され、イオン交換膜５１の第２面５１ｂおよび陽極４８（例えば陽極給電体５５）に面する。第２曲面部１１２は、第２角部Ｃ２に対して凸となる曲面を有する。第２曲面部１１２は、第２角部Ｃ２から離れている。本変形例では、第２支持部９２は、断面形状が円状または楕円状のＯリングによって当該第２支持部９２が形成されることで、第２曲面部１１２を有する。
【0100】
このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時においてイオン交換膜５１が外周側に膨張して移動する場合、イオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２の角などに引っ掛かりにくく、イオン交換膜５１が外周側にスムーズに移動することができる。これにより、陰極４７と陽極４８との間でイオン交換膜５１に皺が発生することをより確実に抑制することができる。
【0101】
＜６．３ 第３変形例＞
図１１は、第３変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、第２変形例と同様に、第１曲面部１１１を有する。本変形例では、第１支持部９１は、角部に円弧部を有する矩形状の断面形状を有する部材によって当該第１支持部９１が形成されることで、第１曲面部１１１を有する。
図１１は、第３変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、第２変形例と同様に、第１曲面部１１１を有する。本変形例では、第１支持部９１は、角部に円弧部を有する矩形状の断面形状を有する部材によって当該第１支持部９１が形成されることで、第１曲面部１１１を有する。
【0102】
また、第２支持部９２は、第２変形例と同様に、第２曲面部１１２を有する。本変形例では、第２支持部９２は、角部に円弧部を有する矩形状の断面形状を有する部材によって当該第１支持部９１が形成されることで、第２曲面部１１２を有する。
【0103】
このような構成によれば、第２変形例と同様に、イオン交換膜５１の膨張時においてイオン交換膜５１が外周側に膨張して移動する場合、イオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２の角などに引っ掛かりにくく、イオン交換膜５１が外周側にスムーズに移動することができる。これにより、陰極４７と陽極４８との間でイオン交換膜５１に皺が発生することをより確実に抑制することができる。
【0104】
＜６．４ 第４変形例＞
図１２は、第４変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、第１支持部９１と陰極４７との間に、第１傾斜部１２１を有する。第１傾斜部１２１は、イオン交換膜５１の第１面５１ａと陰極４７（例えば陰極給電体５３）とによって規定される第１角部Ｃ１に対応して配置され、イオン交換膜５１の第１面５１ａおよび陰極４７（例えば陰極給電体５３）に面する。第１傾斜部１２１は、例えば、第１角部Ｃ１に対して傾斜した平面を有する。第１傾斜部１２１は、第１角部Ｃ１から離れている。本変形例では、第１支持部９１は、角部が面取りされた矩形状の断面形状を有する部材によって当該第１支持部９１が形成されることで、第１傾斜部１２１を有する。
図１２は、第４変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、第１支持部９１と陰極４７との間に、第１傾斜部１２１を有する。第１傾斜部１２１は、イオン交換膜５１の第１面５１ａと陰極４７（例えば陰極給電体５３）とによって規定される第１角部Ｃ１に対応して配置され、イオン交換膜５１の第１面５１ａおよび陰極４７（例えば陰極給電体５３）に面する。第１傾斜部１２１は、例えば、第１角部Ｃ１に対して傾斜した平面を有する。第１傾斜部１２１は、第１角部Ｃ１から離れている。本変形例では、第１支持部９１は、角部が面取りされた矩形状の断面形状を有する部材によって当該第１支持部９１が形成されることで、第１傾斜部１２１を有する。
【0105】
同様に、第２支持部９２は、第２支持部９２と陽極４８との間に、第２傾斜部１２２を有する。第２傾斜部１２２は、イオン交換膜５１の第２面５１ｂと陽極４８（例えば陽極給電体５５）とによって規定される第２角部Ｃ２に対応して配置され、イオン交換膜５１の第２面５１ｂおよびと陽極４８（例えば陽極給電体５５）に面する。第２傾斜部１２２は、例えば、第２角部Ｃ２に対して傾斜した平面を有する。本変形例では、第２支持部９２は、角部が面取りされた矩形状の断面形状を有する部材によって当該第２支持部９２が形成されることで、第２傾斜部１２２を有する。
【0106】
このような構成によれば、第２変形例と同様に、イオン交換膜５１の膨張時においてイオン交換膜５１が外周側に膨張して移動する場合、イオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２の角などに引っ掛かりにくく、イオン交換膜５１が外周側にスムーズに移動することができる。これにより、陰極４７と陽極４８との間でイオン交換膜５１に皺が発生することをより確実に抑制することができる。
【0107】
＜６．５ 第５変形例＞
図１３は、第５変形例の電解セル１１を示す断面図である。イオン交換膜５１は、膨潤率に関してＸ方向およびＹ方向に関する異方性を有することがある。図１３に示す例では、イオン交換膜５１のＸ方向の膨潤率がＹ方向の膨潤率と比べて大きく、イオン交換膜５１がＸ方向に伸びやすい例を示す。
図１３は、第５変形例の電解セル１１を示す断面図である。イオン交換膜５１は、膨潤率に関してＸ方向およびＹ方向に関する異方性を有することがある。図１３に示す例では、イオン交換膜５１のＸ方向の膨潤率がＹ方向の膨潤率と比べて大きく、イオン交換膜５１がＸ方向に伸びやすい例を示す。
【0108】
本変形例では、Ｘ方向における第１空間Ｓ１の幅Ｗ２（幅Ｗ２Ａ）は、Ｙ方向における第１空間Ｓ１の幅Ｗ２（幅Ｗ２Ｂ）よりも大きく設定される。これは、第２空間Ｓ２についても同様である。
【0109】
このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨潤率がＸ方向とＹ方向とで異なる場合であっても、イオン交換膜５１に皺が発生することをより確実に抑制することができる。
【0110】
＜６．６ 第６変形例＞
図１４は、第６変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆの全周に沿って設けられることに代えて、矩形状のイオン交換膜５１の４つの角部１３１，１３２，１３３，１３４に対応して設けられている。すなわち、第１支持部９１は、イオン交換膜５１の角部１３１に対応する第１部分１４１、イオン交換膜５１の角部１３２に対応する第２部分１４２、イオン交換膜５１の角部１３３に対応する第３部分１４３、およびイオン交換膜５１の角部１３４に対応する第４部分１４４を有する。これら第１から第４の部分１４１，１４２，１４３，１４４は、互いに分断されている。
図１４は、第６変形例の電解セル１１を示す断面図である。本変形例では、第１支持部９１は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆの全周に沿って設けられることに代えて、矩形状のイオン交換膜５１の４つの角部１３１，１３２，１３３，１３４に対応して設けられている。すなわち、第１支持部９１は、イオン交換膜５１の角部１３１に対応する第１部分１４１、イオン交換膜５１の角部１３２に対応する第２部分１４２、イオン交換膜５１の角部１３３に対応する第３部分１４３、およびイオン交換膜５１の角部１３４に対応する第４部分１４４を有する。これら第１から第４の部分１４１，１４２，１４３，１４４は、互いに分断されている。
【0111】
第２支持部９２は、第１支持部９１と同様に、イオン交換膜５１の周端部５１ｆの全周に沿って設けられることに代えて、矩形状のイオン交換膜５１の４つの角部１３１，１３２，１３３，１３４に対応して設けられている。すなわち、第２支持部９２は、イオン交換膜５１の角部１３１に対応する第１部分１４１、イオン交換膜５１の角部１３２に対応する第２部分１４２、イオン交換膜５１の角部１３３に対応する第３部分１４３、およびイオン交換膜５１の角部１３４に対応する第４部分１４４を有する。これら第１から第４の部分１４１，１４２，１４３，１４４は、互いに分断されている。
【0112】
ここで、イオン交換膜５１のなかでは、矩形状のイオン交換膜５１の４辺の各中央部と比べて、４つの角部１３１，１３２，１３３，１３４で皺が発生する可能性が高い。このため、本変形例のように、イオン交換膜５１の角部１３１，１３２，１３３，１３４の周囲でイオン交換膜５１が支持されていると、イオン交換膜５１の皺の発生を抑制することができる場合がある。
【0113】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。例えば、上述した実施形態では、封止部７０は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持している。ただし、封止部７０がイオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持することは必須ではない。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。例えば、上述した実施形態では、封止部７０は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持している。ただし、封止部７０がイオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持することは必須ではない。
【0114】
＜付記＞
各実施形態に記載の電解セル１１、電解装置１、および電解セル１１の製造方法は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の電解セル１１、電解装置１、および電解セル１１の製造方法は、例えば以下のように把握される。
【0115】
（１）第１態様の電解セル１１は、第１セパレータ４１と、第２セパレータ４２と、イオン交換膜５１と、陰極４７と、陽極４８と、封止部７０と、第１支持部９１と、第２支持部９２とを備える。第２セパレータ４２は、第１セパレータ４１との間に収容空間Ｓを空けて配置される。イオン交換膜５１は、収容空間Ｓに配置される。陰極４７は、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に配置される。陽極４８は、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に配置される。封止部７０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置され、収容空間Ｓを封止する。第１支持部９１は、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に配置され、陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間にイオン交換膜５１の皺を収容可能な第１空間Ｓ１を空けている。第２支持部９２は、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に配置され、陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間にイオン交換膜５１の皺を収容可能な第２空間Ｓ２を空けている。
【0116】
このような構成によれば、電解セル１１が組み立てられた後に電解セル１１内の収容空間Ｓに電解液が注入され、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に膨張し、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とのうち少なくとも一方にイオン交換膜５１の皺が吸収される。このため、イオン交換膜５１のなかで陰極４７と陽極４８との間の領域で皺が発生することが抑制される。また、第１支持部９１および第２支持部９２によって、イオン交換膜５１の膨張時に陰極４７または陽極４８の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陰極４７または陽極４８の角などでイオン交換膜５１が損傷することが抑制される。その結果、電解液が存在しない状態での乾式組み立てにより、電解セル１１を組み立てることができる。このため、湿式組立に対応した設備が不要になり、製造コストの低減を図ることができる。また、湿式組立は時間を要するため、乾式組立を採用することで、作業時間の観点でも製造コストの低減を図ることができる。これにより、性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる。
【0117】
（２）第２態様の電解セル１１は、（１）の電解セル１１であって、第１支持部９１および第２支持部９２は、イオン交換膜５１の膨張時にイオン交換膜５１が外周側に伸びることを許容する強さでイオン交換膜５１を支持する。このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時にはイオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に膨張しやすくなり、イオン交換膜５１のなかで陰極４７または陽極４８と対向する部分で皺が発生することが抑制される。
【0118】
（３）第３態様の電解セル１１は、（１）または（２）の電解セル１１であって、第１支持部９１は、陰極４７周囲の電解液が第１空間Ｓ１に漏れ出る程度の強さでイオン交換膜５１を支持する。第２支持部９２は、陽極４８周囲の電解液が第２空間Ｓ２に漏れ出る程度の強さでイオン交換膜５１を支持する。このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時にはイオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に膨張しやすくなり、イオン交換膜５１のなかで陰極４７または陽極４８と対向する部分で皺が発生することが抑制される。
【0119】
（４）第４態様の電解セル１１は、（１）から（３）のうちいずれか１つの電解セル１１であって、封止部７０は、イオン交換膜５１の周端部５１ｆを支持する。第１支持部９１および第２支持部９２は、封止部７０と比べて、イオン交換膜５１を緩く支持する。このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時にはイオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に膨張しやすくなり、イオン交換膜５１のなかで陰極４７または陽極４８と対向する部分で皺が発生することが抑制される。
【0120】
（５）第５態様の電解セル１１は、（１）から（４）のうちいずれか１つの電解セル１１であって、第１支持部９１および第２支持部９２の材質は、封止部７０の材質と比べて柔らかい。このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時にはイオン交換膜５１が第１支持部９１および第２支持部９２に案内されて外周側に膨張しやすくなる。その結果、イオン交換膜５１のなかで陰極４７または陽極４８と対向する部分で皺が発生することをより確実に抑制することができる。
【0121】
（６）第６態様の電解セル１１は、（１）から（５）のうちいずれか１つの電解セル１１であって、第１支持部９１は、陰極４７に接している。第２支持部９２は、陽極４８に接している。このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時に陰極４７または陽極４８の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陰極４７または陽極４８の角でイオン交換膜５１が損傷することをより確実に抑制することができる。
【0122】
（７）第７態様の電解セル１１は、（１）から（５）のうちいずれか１つの電解セル１１であって、第１支持部９１と陰極４７との間の隙間ｍ１、および第２支持部９２と陽極４８との間の隙間ｍ２の各々の大きさは、イオン交換膜５１の厚さｔの２倍未満である。このような構成によれば、イオン交換膜５１の膨張時に陰極４７または陽極４８の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陰極４７または陽極４８の角でイオン交換膜５１が損傷することをより確実に抑制することができる。
【0123】
（８）第７態様の電解セル１１は、（１）から（７）のうちいずれか１つの電解セル１１であって、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２は、電解液を含む。このような構成によれば、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２に露出するイオン交換膜５１の部分を電解液に浸すことができ、イオン交換膜５１の全体を湿潤に保つことができる。これにより、イオン交換膜５１の一部が湿潤状態と乾燥状態とを繰り返えすことによる劣化の進行を抑制することができる。その脚気、電解セル１１の寿命の向上を図ることができる。
【0124】
（９）第８態様の電解セル１１は、（１）から（８）のうちいずれか１つの電解セル１１であって、第１支持部９１は、陰極４７を囲む環状である。第２支持部９２は、陽極４８を囲む環状である。このような構成によれば、陰極４７の全周囲で、イオン交換膜５１の膨張時に陰極４７の近傍でイオン交換膜５１が折れ曲がり、陰極４７の角によってイオン交換膜５１が損傷することを抑制することができる。
【0125】
（１０）第１０態様の電解装置１は、（１）から（９）のうちいずれか１つの電解セル１１と、電解セル１１に電解液を供給する電解液供給部２０と、電解セル１１に電圧を印加する電源部３０と、を備える。このような構成によれば、（１）の電解セル１１と同様に、電解装置１の性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる。
【0126】
（１１）第１１態様の電解装置１は、（１０）の電解装置１であって、電解セル１１を含む複数の電解セル１１を有した電解セルスタック１０を備える。複数の電解セル１１のなかで隣り合う２つの電解セル１１は、バイポーラプレートである第１セパレータ４１または第２セパレータ４２を共有する。このような構成によれば、複数の電解セル１１を含む電解装置１に関して、性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる。
【0127】
（１２）第１２態様の電解セル１１の製造方法は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に電解液が存在しない状態で、イオン交換膜５１、陰極４７、陽極４８、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間の収容空間Ｓを封止する封止部７０、第１セパレータ４１とイオン交換膜５１との間に配置されて陰極４７よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間に第１空間Ｓ１を空けた第１支持部９１、および、第２セパレータ４２とイオン交換膜５１との間に配置されて陽極４８よりも外周側でイオン交換膜５１を支持し、封止部７０との間に第２空間Ｓ２を空けた第２支持部９２、を含む電解セル１１を組み立て、電解セル１１を組み立てた後に、収容空間Ｓに電解液を注入する、ことを含む。このような構成によれば、（１）の電解セル１１と同様に、電解セル１１の性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【0128】
１…電解装置
１０…電解セルスタック
１１…電解セル
２０…電解液供給部
３０…電源部
４０…電解槽
４１…第１セパレータ
４２…第２セパレータ
４７…陰極
４８…陽極
５１…イオン交換膜
５２…陰極触媒層
５３…陰極給電体
５４…陽極触媒層
５５…陽極給電体
７０…封止部
７１…第１封止部
７２…第２封止部
８０…位置規制部
８１…第１位置規制部
８２…第２位置規制部
９０…支持部
９１…第１支持部
９２…第２支持部
Ｓ…収容空間
Ｓ１…第１空間
Ｓ２…第２空間
１０…電解セルスタック
１１…電解セル
２０…電解液供給部
３０…電源部
４０…電解槽
４１…第１セパレータ
４２…第２セパレータ
４７…陰極
４８…陽極
５１…イオン交換膜
５２…陰極触媒層
５３…陰極給電体
５４…陽極触媒層
５５…陽極給電体
７０…封止部
７１…第１封止部
７２…第２封止部
８０…位置規制部
８１…第１位置規制部
８２…第２位置規制部
９０…支持部
９１…第１支持部
９２…第２支持部
Ｓ…収容空間
Ｓ１…第１空間
Ｓ２…第２空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】