知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024090747
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】水素・酸素発生装置および水素ガス製造方法
(51)【国際特許分類】
C25B 9/00 20210101AFI20240627BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20240627BHJP
C25B 15/08 20060101ALI20240627BHJP
C25B 9/77 20210101ALI20240627BHJP
C25B 9/19 20210101ALI20240627BHJP
C25B 9/75 20210101ALI20240627BHJP
C25B 13/02 20060101ALI20240627BHJP
C25B 15/00 20060101ALI20240627BHJP
【ＦＩ】
C25B9/00 A
C25B1/04
C25B15/08 302
C25B9/77
C25B9/19
C25B9/75
C25B13/02 302
C25B15/00 302Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022206830
(22)【出願日】2022-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】000192590
【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】西山（三宅） 明子
【テーマコード（参考）】
4K021
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021BC01
4K021CA08
4K021CA09
4K021CA15
4K021DB04
4K021DB15
4K021DB31
4K021DB49
4K021DB50
4K021DC01
4K021DC03
4K021EA06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】水電解セルの使用期間の長期化を図り、水素ガス製造効率の向上を図った水素・酸素発生装置、および水素ガス製造方法を提供する。
【解決手段】セルスタック（１１０）の積層方向の一端側と他端側との間に介装された中間板（１５０）を備え、該中間板によって区切られた複数のブロック（１１１，１１２）のそれぞれに水を供給するための複数の水供給口（１０１）と、前記複数のブロックのそれぞれから酸素ガスを排出するための複数の酸素ガス排出口（１０２）とが備えられ、前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、水素ガス排出経路に対応する位置に水素ガスを通過させるための通気部を有しており、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている。
【選択図】図２
【解決手段】セルスタック（１１０）の積層方向の一端側と他端側との間に介装された中間板（１５０）を備え、該中間板によって区切られた複数のブロック（１１１，１１２）のそれぞれに水を供給するための複数の水供給口（１０１）と、前記複数のブロックのそれぞれから酸素ガスを排出するための複数の酸素ガス排出口（１０２）とが備えられ、前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、水素ガス排出経路に対応する位置に水素ガスを通過させるための通気部を有しており、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備え、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されている水素・酸素発生装置であって、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている、水素・酸素発生装置。
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されている水素・酸素発生装置であって、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている、水素・酸素発生装置。
【請求項2】
前記電気分解モジュールが第１エンドプレートと第２エンドプレートとの２つのエンドプレートを備え、
該電気分解モジュールでは、前記電解セルが積層されている方向での前記セルスタックの両端部にそれぞれ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとが配されており、
前記セルスタックを前記第１エンドプレート側の第１ブロックと前記第２エンドプレート側の第２ブロックとの２つの前記ブロックに区切るべく前記中間板が前記セルスタックの一箇所にのみ介装され、
前記第１ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第１エンドプレートに開口され、
前記第２ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第２エンドプレートに開口され、
前記水素ガス排出口が前記第１エンドプレートに開口されている請求項１記載の水素・酸素発生装置。
該電気分解モジュールでは、前記電解セルが積層されている方向での前記セルスタックの両端部にそれぞれ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとが配されており、
前記セルスタックを前記第１エンドプレート側の第１ブロックと前記第２エンドプレート側の第２ブロックとの２つの前記ブロックに区切るべく前記中間板が前記セルスタックの一箇所にのみ介装され、
前記第１ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第１エンドプレートに開口され、
前記第２ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第２エンドプレートに開口され、
前記水素ガス排出口が前記第１エンドプレートに開口されている請求項１記載の水素・酸素発生装置。
【請求項3】
前記中間板に前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが設けられ、該中間板に隣接する２つの前記ブロックの内の一方のブロックに該中間板を通じて水を供給し得るように構成されているとともに該一方のブロックから前記中間板を通じて前記酸素ガスを排出し得るように構成されている請求項１記載の水素・酸素発生装置。
【請求項4】
前記電気分解モジュールは、前記セルスタックが複極式電解セルで構成され、前記中間板が導電性を有する素材で構成されており、前記複数のブロックに対して一つの電力系統で給電できるように構成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の水素・酸素発生装置。
【請求項5】
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記水素・酸素発生装置は、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されており、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
当該水素・酸素発生装置が、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成され、
前記電気分解モジュールを運転して水素ガスを製造することと、
前記電気分解モジュールの運転を停止して前記固体高分子電解質膜を検査することとを実施し、
前記検査では、前記陰極室と前記陽極室との間に圧力差を生じさせて前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する水素ガス製造方法。
前記水素・酸素発生装置は、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されており、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
当該水素・酸素発生装置が、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成され、
前記電気分解モジュールを運転して水素ガスを製造することと、
前記電気分解モジュールの運転を停止して前記固体高分子電解質膜を検査することとを実施し、
前記検査では、前記陰極室と前記陽極室との間に圧力差を生じさせて前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する水素ガス製造方法。
【請求項6】
前記検査では、前記陰極室が前記陽極室に比べて高い圧力となるように前記陰極室に窒素ガスを供給して前記ガス透過性を測定する請求項５記載の水素ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置と、そのような水素・酸素発生装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、クリーンなエネルギー源として水素ガスを利用する機会が広がっており、このような水素ガスを得るための方法としては、水を電気分解する方法が広く知られている。このような水素ガスの製造においては、水を電気分解するための電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置が知られている。
【0003】
水素・酸素発生装置の電気分解モジュールとしては、複数の電解セルが積層されたセルスタックを備え、電解セルが固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、固体高分子電解質膜の陽極面側に純水を流通させ、電解により酸素ガスと水素イオンとを生成し、水素イオンを当該陽極面側から陰極面側へと固体高分子電解質膜内を移動させ、陰極面側にて水素ガスを発生させるタイプのものが知られている。
【0004】
この種の電気分解モジュールでは、水を供給するための経路と、酸素ガスを排出する経路と、水素ガスを排出する経路とがセルスタックを貫通するように設けられ、水供給経路と酸素ガス排出経路とがそれぞれ全ての陽極室と連通するように設けられ、水素ガス排出経路が全ての陰極室と連通するように設けられている。また、この種の電気分解モジュールには、水供給経路を通じて陽極室に供給する水の供給口と、酸素ガス排出経路を通じて排出される酸素ガスの排出口と、水素ガス排出経路を通じて排出される水素ガスの排出口とが備えられている。そして、この種の電気分解モジュールは、電力を供給しつつ水供給口から水を供給することで酸素ガス排出口と水素ガス排出口とのそれぞれから酸素ガスと水素ガスとが排出されるように構成されている。
【0005】
電解セルでは、化学的な劣化等により固体高分子電解質膜にピンホールが生じることがある。そのため水素・酸素発生装置では、そのようなピンホールの発生を検知するために酸素ガス排出口から排出される酸素ガスにおける水素濃度が測定されたりしている（下記特許文献１の段落００４２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２２－８０１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
水素・酸素発生装置で固体高分子電解質膜にピンホール等の異常が発生した場合、どの電解セルで異常が生じているのかは、通常、セルスタックを解体せずに調べることが困難である。また、一度解体したセルスタックを元通りに組み直すことも困難であるため、ピンホール等の異常が発生した場合、セルスタックごと交換する修理方法がとられる。そのため、セルスタックでは最も寿命の短い電解セルによって全ての電解セルの使用期間が決定され、多くの電解セルは、耐用期間を満了する前に廃棄されたりしている。したがって、このような装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法においては、交換部品の消費量を抑制することが難しく、効率良く水素ガスを製造することが難しい状況になっている。本発明はこのような問題に着目してなされたものであり、電解セルの使用期間の長期化を図り、水素ガス製造効率の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するための本発明は、
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備え、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されている水素・酸素発生装置であって、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている水素・酸素発生装置、を提供する。
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備え、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されている水素・酸素発生装置であって、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている水素・酸素発生装置、を提供する。
【0009】
上記課題を解決するための本発明は、
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記水素・酸素発生装置は、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されており、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
当該水素・酸素発生装置が、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成され、
前記電気分解モジュールを運転して水素ガスを製造することと、
前記電気分解モジュールの運転を停止して前記固体高分子電解質膜を検査することとを実施し、
前記検査では、前記陰極室と前記陽極室との間に圧力差を生じさせて前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する水素ガス製造方法、を提供する。
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記水素・酸素発生装置は、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されており、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
当該水素・酸素発生装置が、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成され、
前記電気分解モジュールを運転して水素ガスを製造することと、
前記電気分解モジュールの運転を停止して前記固体高分子電解質膜を検査することとを実施し、
前記検査では、前記陰極室と前記陽極室との間に圧力差を生じさせて前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する水素ガス製造方法、を提供する。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、セルスタックが複数のブロックに区分けされているため、ブロック単位で固体高分子電解質膜の異常を検知できるとともにブロック単位で電解セルを交換できるため、異常の検知されなかったブロックでは電解セルをそのまま継続して使用することができ、電解セルの使用期間を長期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に図を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように本実施形態の水素・酸素発生装置１は、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュール１００を備えている。本実施形態の水素・酸素発生装置１は、電気分解モジュール１００で電気分解される水を貯留するタンク２００を有する。本実施形態の水素・酸素発生装置１は、電気分解モジュール１００の陽極側に水を循環供給し得るように構成されている。本実施形態の水素・酸素発生装置１は、電気分解によって消費されるよりも過剰の水を電気分解モジュール１００に供給し、電気分解モジュール１００の陽極側から酸素ガスと水とを気液混合流の状態で排出させ、該気液混合流をタンク２００に返送し、該タンク２００で気液分離を実施させ得るように構成されている。
【0013】
なお、図１では、該タンク２００に該気液混合流を返送し、該タンク２００で気液分離を実施するようにしているが、該タンク２００とは別に気液分離タンクを設け、該気液混合流は気液分離タンクに返送するようにしてもよく、また、該タンク２００の内部に仕切りを設け、電気分解モジュール１００で電気分解される水を貯留する部分と該気液混合流が返送される部分とに区画を分けるようにしてもよい。なお、区画を分ける仕切りは、仕切りを介して隣り合う一方と他方とでタンク内の気相部分が連通するように設けてもよく、それらが完全に別々になるように設けてもよい。
【0014】
本実施形態の水素・酸素発生装置１は、膜を透過する水が水素ガスに同伴されて電気分解モジュール１００の陰極側より排出され、水と水素ガスとを分離し得るように気液分離器３００をさらに有している。本実施形態の水素・酸素発生装置１は、タンク２００より電気分解モジュール１００に水を供給するための水搬送経路を構成する給水配管Ｌ１と、酸素ガスを含んだ気液混合流を電気分解モジュール１００から排出してタンク２００に返送するための酸素搬送経路を構成する酸素ガス排出配管Ｌ２と、電気分解モジュール１００から水素ガスを排出するための水素搬送経路を構成する水素ガス排出配管Ｌ３と、をさらに有している。
【0015】
電気分解モジュール１００は、固体高分子電解質膜を備えている。水素・酸素発生装置１は、固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する検査機４００をさらに備えている。以下においては、電気分解モジュール１００が、直方体状である場合を例示するが、電気分解モジュールは円柱状や他の形状であってもよい。
【0016】
本実施形態の電気分解モジュール１００は、直方体形状を有し、図２、図４、図６～図８に示すように正面視における横方向（左右方向）の寸法が奥行方向（前後方向）よりも長い。即ち、電気分解モジュール１００は、上方や下方から見た形状が横長な長方形となる形状を有している。以下の説明においては、この長方形の長辺に沿った第１の方向のことを電気分解モジュール１００の横方向Ｘと称し、短辺に沿った第２の方向のことを電気分解モジュール１００の奥行方向Ｙと称し、この第１の方向や第２の方向に直交する方向を電気分解モジュール１００の上下方向Ｚと称することがある。
【0017】
本実施形態の電気分解モジュール１００は、当該電気分解モジュール１００で電気分解される水をモジュール内に導入するための水供給口１０１と、電気分解して得られた酸素ガスを排出する酸素ガス排出口１０２と電気分解して得られた水素ガスを排出する水素ガス排出口１０３とを備えている。該電気分解モジュール１００には、複数の電解セル１０が上下方向Ｚに積層されたセルスタック１１０が備えられている。
【0018】
前記複数の電解セル１０のそれぞれは、図３に示すように、固体高分子電解質膜１１と、該固体高分子電解質膜を介して上下に隣り合う陰極室１２と陽極室１３とを備え、前記陽極室１３に水が供給されて該陽極室１３から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室１２から前記水素ガスが排出されるように構成されている。
【0019】
本実施形態での電解セル１０では、前記固体高分子電解質膜１１の上方に前記陽極室１３が配され、前記固体高分子電解質膜１１の下方に前記陰極室１２が配されている。前記陽極室１３の上方と前記陰極室１２の下方にはそれぞれ陽極室１３や陰極室１２に対して電気的エネルギーを供給するための電極板１４が配されている。本実施形態での電解セル１０には、陰極室１２を包囲するガスケット材（陰極ガスケットＳ２）と、陽極室１３を包囲するガスケット材（陽極ガスケットＳ１）とが設けられている。即ち、陰極室１２及び陽極室１３は、外周部がガスケット材でシールされ、上下方向への開口部が電極板１４と固体高分子電解質膜１１とでそれぞれ閉塞されて気密性の高い空間となって備えられている。
【0020】
本実施形態の前記セルスタック１１０は、複極式の電解セル１０で構成され、一枚の電極板１４が上下方向Ｚに隣り合う２つの電解セル１０の電極板として兼用されている。前記セルスタック１１０では、陰極室１２や陽極室１３が上下方向Ｚに２つ以上連続しておらず、陰極室１２と陽極室１３とが交互に配されている。そして、前記電極板１４の両面の内の一方の面は、当該電極板１４が兼用されている２つの電解セル１０の内の一方の電解セル１０の陰極室１２に向けた陰極面１４ｃとなっていて、該陰極面１４ｃとは反対の面は、他方の電解セル１０の陽極室１３に向けた陽極面１４ａとなっている。
【0021】
本実施形態の電気分解モジュール１００では、前記電解セル１０が積層されている上下方向Ｚでの前記セルスタック１１０の両端部にそれぞれ第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２との２つのエンドプレート１２０が備えられている。第１エンドプレート１２１は、セルスタック１１０の積層方向の一端側と他端側との内の一端側（上端部）に上方から接するように配されており、第２エンドプレート１２２は、セルスタック１１０の積層方向の一端側と他端側との内の他端側（下端部）に下方から接するように配されている。
【0022】
本実施形態の電気分解モジュール１００では、前記セルスタック１１０の積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板１５０を更に備え、該中間板１５０によって前記セルスタック１１０が複数のブロックに区切られている。図２に例示の電気分解モジュール１００は、１枚の中間板１５０が一箇所にのみ介装されて前記セルスタック１１０が２つのブロックに区切られている。２つのブロックの内の第１ブロック１１１は、第１エンドプレート１２１と中間板１５０との間に備えられ、第２ブロック１１２は、中間板１５０と第２エンドプレート１２２との間に配されている。なお、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２の厚さは、中間板１５０よりも厚いことが好ましい。また、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２の厚さは、電極板１４よりも厚いことが好ましい。
【0023】
電気分解モジュール１００での積層方向（上下方向Ｚ）に沿って見たときの電解セル１０の平面視や底面視における形状は、電気分解モジュール１００の平面形状や底面形状と同じく横長な長方形となっている。第１ブロック１１１及び第２ブロック１１２は、それぞれ複数の電解セル１０が上下方向Ｚに真っすぐに積層されて直方体形状となっている。第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とは、上下方向に沿ってそれらを見た平面視や底面視において全ての電解セル１０が輪郭を揃えた状態で中間板１５０を介して上下に積層されている。第１エンドプレート１２１、第２エンドプレート１２２及び中間板１５０は、本実施形態では、それぞれ電解セル１０以上の大きさを有する矩形板状である。本実施形態での第１エンドプレート１２１、第２エンドプレート１２２及び中間板１５０は、電解セル１０よりも一回り大きく、第１ブロック１１１や第２ブロック１１２よりも前後左右にはみ出した状態となって電気分解モジュール１００に備えられている。
【0024】
中間板１５０は、電解セル１０より大きくある必要はなく、電解セル１０と同等の大きさであってもよい。中間板１５０は、電解セル１０よりも外向きに突出する突出部を有していてもよく。突出部は、全周に亘って形成されるようにしてもよく、対向する２つの辺に設けてもよい。突出部は、対向する２辺の一部のみを突出するように設けてもよい。突出部を設けることで、第１ブロック１１１を垂直方向からはさみこむように突出部と第１エンドプレート１２１とを押圧する押圧部材を設置することができ、第２ブロック１１２に不具合が生じたときに突出部と第１エンドプレート１２１とを押圧部材ではさみこむことで第１ブロックを分解することなく第２ブロック１１２のみ点検することが可能となる。一方、突出部と第２ブロック１１２を押圧部材ではさみこむときは第１ブロック１１１を、第２ブロックを分解することなく点検することが可能となる。突出部は、中間板１５０の上下に隣接する電解セル１０より５ｍｍ以上外側に突出するように設けることができる。突出部は、１０ｍｍ以上外側に突出してもよく、１５ｍｍ以上外側に突出してもよく、２０ｍｍ以上外側に突出するように設けられていてもよい。
【0025】
突出部には、孔を設けて吊り治具で吊り下げまたは吊り上げることで移動させることができるようにしても良い。この場合、第１エンドプレート１２１、または第２エンドプレート１２２にも同様の吊り治具用の孔を設け、平面視で突出部の孔と第１エンドプレート１２１の孔、突出部の孔と第２エンドプレートの孔、または突出部の孔と第１エンドプレート１２１の孔と第２エンドプレートの孔が同じ位置に来るように設けるとより好ましい。
【0026】
中間板１５０は、複数枚重ねて配置しても良い。例えば、２枚重ねて配置することで片方のブロックのみモジュールから取り外した場合、もう一方のブロックの積層方向の片面がもう一枚の中間板１５０で保護されるため、もう一方のブロックの損傷を防ぐことができる。この場合、取り外しの容易さを考慮して、それぞれの中間板１５０の大きさを変える、または中間板１５０同士の突出部が平面視したときに重ならないようにするとより好ましい。中間板１５０の大きさについては、特に限定しないが、エンドプレートの外周部分には固定ボルトが通るため、ボルトの通る位置よりも内側にするとより好ましい。尚、ボルト、ナットなどの２つの部材を締結するための締結具は、部材同士が接近する方向に圧力を作用させることもできるため上記のような押圧部材として用いることができる。
【0027】
中間板１５０を複数枚重ねてブロック毎の保護をするための方法としては、例えば、図３Ａに示すように、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２とのそれぞれに係合してモジュール全体を一纏まりのものとして固定する全固定ボルトＢ０が通る領域よりも内側に位置する中間板１５０として上板１５０ａと下板１５０ｂとの２枚の中間板１５０を配置する方法が挙げられる。
【0028】
この図３Ａに示した例では、モジュール全体を固定する全固定ボルトＢ０として、外周面に螺子山が設けられた丸棒状の軸部Ｂ０ａと該軸部よりも径大な頭部Ｂ０ｂとを有し、該頭部Ｂ０ｂが前記軸部Ｂ０ａの長さ方向一端側に設けられている一般的なボルトが用いられている。この図３Ａに示した例では、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２とに全体を固定するための貫通孔として全固定用貫通孔Ｈ０が設けられている。全固定用貫通孔Ｈ０は、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２とをそれぞれ厚さ方向に貫通し、且つ、鉛直方向に延びる仮想軸が両者の中央部を通るように配されている。そして、全固定ボルトＢ０では、前記軸部Ｂ０ａが、全固定用貫通孔Ｈ０の内径以下の外径を有し、前記頭部Ｂ０ｂが前記全固定用貫通孔Ｈ０よりも径大となっている。
【0029】
図３Ａに示した例では、第１エンドプレート１２１の上面１２１ａから第２エンドプレートの下面１２２ｂまでの距離よりも長い軸部を備えた全固定ボルトＢ０を用い、第２エンドプレート１２２の下面１２２ｂよりも下方に突出した軸部Ｂ０ａの先端部にナットＮ０を嵌めて第１エンドプレート１２１－第２エンドプレート１２２間の固定を行っている
【0030】
図３Ａに示した例では、第１エンドプレート１２１と上板１５０ａとで上下方向から第１ブロック１１１を挟み込んで第１固定ボルトＢ１によって第１ブロック１１１での電解セル１０の積層状態を固定できるように第１エンドプレート１２１と上板１５０ａとのそれぞれに第１固定用貫通孔Ｈ１が設けられている。また、図３Ａに示した例では、第２固定ボルトＢ２によって下板１５０ｂと第２エンドプレート１２２とで上下方向から挟み込んで第２ブロック１１２を固定できるように第２エンドプレート１２２と下板１５０ｂとのそれぞれに第２固定用貫通孔Ｈ２が設けられている。
【0031】
本実施形態の電気分解モジュール１００での全固定ボルトＢ０によるセルスタック１１０の積層状態の固定は、電気分解モジュール１００が解体される場合を除き、原則的に常時行われる。一方で、第１固定ボルトＢ１での第１ブロック１１１の固定や第２固定ボルトＢ２での第２ブロック１１２の固定は、電気分解モジュール１００が解体される場合に実施され、原則的に通常運転時には行われない。第１固定ボルトＢ１、及び、第２固定ボルトＢ２のそれぞれは、全固定ボルトＢ０と干渉し合わない位置に設けられることが好ましく、全固定ボルトＢ０が装着された電気分解モジュール１００に対して着脱自在に装着可能であることが好ましい。
【0032】
第１固定ボルトＢ１、及び、第２固定ボルトＢ２のそれぞれは、要すれば、電気分解モジュール１００が解体される場合以外において装着されてもよい。全固定ボルトＢ０、第１固定ボルトＢ１、及び、第２固定ボルトＢ２のそれぞれは、電気分解モジュール１００の通電時においても装着され得る場合、電気的なショートパスを形成するのを防止すべくエンドプレートや中間板との間に電気的な絶縁性を確保して取り付けられる。
【0033】
図３Ａに示した例では、下板１５０ｂの上面において第２固定用貫通孔Ｈ２が開口している位置には前記上板１５０ａが設けられておらず、前記上板１５０ａには、前記第２固定用貫通孔Ｈ２に対応した位置に第２固定用貫通孔Ｈ２よりも大きな切欠部（以下、「上板切欠部１５０ａ１」ともいう）が設けられている。また、図３Ａに示した例では、上板１５０ａの下面において第１固定用貫通孔Ｈ１が開口している位置には前記下板１５０ｂが設けられておらず、前記下板１５０ｂには、前記第１固定用貫通孔Ｈ１に対応した位置に第１固定用貫通孔Ｈ１よりも大きな切欠部（以下、「下板切欠部１５０ｂ１」）が設けられている。
【0034】
図３Ａに示すように、この図に例示の電気分解モジュール１００では、全固定ボルトＢ０よりも短い第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２が第１ブロック１１１や第２ブロック１１２を電気分解モジュール１００から取り外す際に用いられ得る。該電気分解モジュール１００は、第１固定用貫通孔Ｈ１に第１固定ボルトＢ１を通して第１エンドプレート１２１と上板１５０ａとを締結し、これらによって第１ブロック１１１を上下方向から挟み込んで固定できるようになっている。該電気分解モジュール１００は、第２固定用貫通孔Ｈ２に第２固定ボルトＢ２を通して下板１５０ｂと第２エンドプレート１２２とを締結し、これらによって第２ブロック１１２を上下方向から挟み込んで固定することができるようになっている。従って、この図に例示の電気分解モジュール１００では、第１ブロック１１１や第２ブロック１１２を構成している電解セル１０の積層状態を元の状態から崩すことを防ぎつつ第１ブロック１１１や第２ブロック１１２を個別に取り出すことができる。
【0035】
尚、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２の形状等と第１固定用貫通孔Ｈ１や第２固定用貫通孔Ｈ２との関係性については全固定ボルトＢ０と全固定用貫通孔Ｈ０と同じである。即ち、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２も第１固定用貫通孔Ｈ１や第２固定用貫通孔Ｈ２以下の太さの丸棒状で外周に螺子切りが施されている軸部と、第１固定用貫通孔Ｈ１や第２固定用貫通孔Ｈ２よりも径大な頭部とを有し、軸部の長さがそれぞれのエンドプレート１２０から中間板１５０に到達可能な長さとなっている。加えて、第１固定ボルトＢ１は、上板１５０ａの側から第１エンドプレート１２１に向けて上向きに軸部を第１固定用貫通孔Ｈ１に通した時に頭部が下板切欠部１５０ｂ１に収まった状態で上板１５０ａの下面に当接され得るように構成されている。また、第２固定ボルトＢ２は、下板１５０ｂの側から第２エンドプレート１２２に向けて下向きに軸部を第２固定用貫通孔Ｈ２に通した時に頭部が上板切欠部１５０ａ１に収まった状態で下板１５０ｂの上面に当接され得るように構成されている。
【0036】
図に例示の第１固定ボルトＢ１は、頭部の厚さ（軸部の長さ方向での厚さ）が下板１５０ｂの厚さ以下となって、第１ブロック１１１の固定に際して頭部が下板１５０ｂの下面よりも下側に突出しないようになっているが頭部は下板１５０ｂの下面よりも下側に突出する厚さを有していてもよい。図に例示の第２固定ボルトＢ２は、頭部の厚さ（軸部の長さ方向での厚さ）が上板１５０ａの厚さ以下となって、第２ブロック１１２の固定に際して頭部が上板１５０ａの上面よりも上側に突出しないようになっているが、第２固定ボルトＢ２の頭部は上板１５０ａの上面よりも上側に突出する厚さを有していてもよい。
【0037】
上記のような構造を有することから、図３Ａに例示の電気分解モジュール１００では、組み立て時に第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２で第１ブロック１１１や第２ブロック１１２を固定していなくても、後から、必要に応じて第１ブロック１１１や第２ブロック１１２の固定を実施することができる。尚、そのような利点は、上板１５０ａや下板１５０ｂに切欠部を設けるのに代えて頭部を収容可能な大きさを有する貫通孔を設ける場合も同様に発揮され得る。
【0038】
電気分解モジュール１００の組み立て時点において予め第１ブロック１１１や第２ブロック１１２を固定しておくのであれば、図３Ｂに例示するような構造を採用してもよい。図３Ｂに例示の電気分解モジュール１００は、上板１５０ａと下板１５０ｂとの２枚の中間板１５０を間に電解セル１０を介装させることなく積層している点では図３Ａの態様と同じである。図３Ａの電気分解モジュール１００では、上板１５０ａと下板１５０ｂとの外周縁を全固定ボルトＢ０が通る領域よりも内側に位置させていたが、図３Ｂに例示する電気分解モジュール１００では、外周縁が全固定ボルトＢ０の通る領域に達する大きさの上板１５０ａと下板１５０ｂとを採用し、上板１５０ａと下板１５０ｂとの両方にも全固定用貫通孔Ｈ０を設けて全固定ボルトＢ０の軸部Ｂ０ａを挿通させるようにしている。
【0039】
図３Ｂに例示する電気分解モジュール１００では、上板１５０ａの下面側と下板１５０ｂの上面側とに座繰り部（上板座繰り部１５０ａ２，下板座繰り部１５０ｂ２）を設け、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２の頭部を座繰り部に収容させている。このような場合も電解セル１０の積層構造を維持したまま第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とを分離することができる。図３Ａ、図３Ｂに示すような態様においては、各ブロックでの積層状態を固定したまま電気分解モジュール１００が解体できるため、解体作業が容易になるだけでなく、取り換えが必要なブロックを取り換える際に取り換え不要なブロックにおいて電解セル１０に意図しない位置ずれが生じることを防止することができる。
【0040】
前述のように第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２は、通常、電気分解モジュール１００を解体する際に装着される。一方、図３Ｂに例示の態様では、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２が常時装着された状態になるため、エンドプレートや中間板との間に電気絶縁性を確保する必要がある。電気絶縁性を確保するためには、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２とエンドプレートや中間板との間に電気絶縁性を有する部材を介装させたり、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２としてそれ自身が電気絶縁性を有するボルト（例えば、樹脂ボルトやセラミックボルトなど）を採用したりしてもよい。尚、電気分解モジュール１００の構成をシンプルなものにする上では、図３Ａに示すような構成を採用することが好ましく、第１固定ボルトＢ１や第２固定ボルトＢ２は、全固定ボルトＢ０で電気分解モジュール１００全体が固定された状態において着脱自在であることが好ましい。
【0041】
図５、図７に示すように第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２とは、それぞれ水供給口１０１と酸素ガス排出口１０２とを有している。具体的には、第１エンドプレート１２１には、平面視における長手方向（横方向Ｘ）での一端側において前後（奥行方向Ｙ）に対を為すように２つの水供給口１０１（以下、「第１水供給口１０１ａ」ともいう）が設けられ、長手方向での他端側において前後に対を為すように２つの酸素ガス排出口１０２（以下、「第１酸素ガス排出口１０２ａ」ともいう）が設けられている。即ち、本実施形態において横長な長方形となっている第１エンドプレート１２１では、長辺の一端側の２つの角部にそれぞれ水供給口１０１が設けられ、他端側の２つの角部にそれぞれ酸素ガス排出口１０２が設けられている。
【0042】
前記給水配管Ｌ１は、第１エンドプレート１２１においては水供給口１０１に接続されている。前記給水配管Ｌ１には、図１１Ａ～図１１Ｃに示すように、水供給口１０１との接続箇所に、開閉弁（以下「給水弁Ｖ１」ともいう）が設けられている。即ち、本実施形態の電気分解モジュール１００は、水供給口１０１を介した外部との流通が可能な状態と外部との流通が阻止された状態とに切替可能になっている。
【0043】
前記酸素ガス排出配管Ｌ２は、第１エンドプレート１２１においては酸素ガス排出口１０２に接続されている。前記酸素ガス排出配管Ｌ２には、酸素ガス排出口１０２との接続箇所に開閉弁（以下「酸素ガス排出弁Ｖ２」ともいう）が設けられている。即ち、本実施形態の電気分解モジュール１００は、酸素ガス排出口１０２を介した外部との流通が可能な状態と外部との流通が阻止された状態とに切替可能になっている。
【0044】
第１エンドプレート１２１には、図５に示すように、長手方向の一端側で前後に対になっている２つの第１水供給口１０１ａの間に設けられた第１水素ガス排出口１０３ａと長手方向の他端側で前後に対になっている２つの第１酸素ガス排出口１０２ａの間に設けられた第２水素ガス排出口１０３ｂとの２つの水素ガス排出口１０３が設けられている。
【0045】
前記水素ガス排出配管Ｌ３は、第１エンドプレート１２１においては水素ガス排出口１０３に接続されている。前記水素ガス排出配管Ｌ３には、水素ガス排出口１０３との接続箇所に開閉弁（以下「水素ガス排出弁Ｖ３」ともいう）が設けられている。即ち、本実施形態の電気分解モジュール１００は、水素ガス排出口１０３を介した外部との流通が可能な状態と外部との流通が阻止された状態とに切替可能になっている。
【0046】
本実施形態での第２エンドプレート１２２には、図７に示すように、第１エンドプレート１２１に設けられた２つの第１水供給口１０１ａと上下方向Ｚにそれぞれ対を為すように設けられた２つの水供給口１０１（以下、「第２水供給口１０１ｂ」ともいう）が設けられている。また、第２エンドプレート１２２には、第１エンドプレート１２１に設けられた２つの第１酸素ガス排出口１０２ａと上下方向Ｚにそれぞれ対を為すように設けられた２つの酸素ガス排出口１０２（以下、「第２酸素ガス排出口１０２ｂ」ともいう）が設けられている。即ち、長辺の一端側の２つの角部にそれぞれ水供給口１０１が設けられ、他端側の２つの角部にそれぞれ酸素ガス排出口１０２が設けられている点では、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２とは共通している。
【0047】
給水弁Ｖ１を設けた給水配管Ｌ１が水供給口１０１に接続されている点については第２エンドプレート１２２の側についても同じである。即ち、本実施形態の電気分解モジュール１００は、第２水供給口１０１ｂを介した外部との流通が可能な状態と外部との流通が阻止された状態とに切替可能になっている。また、酸素ガス排出弁Ｖ２を設けた酸素ガス排出配管Ｌ２が酸素ガス排出口１０２に接続されている点については第２エンドプレート１２２の側についても同じである。即ち、本実施形態の電気分解モジュール１００は、第２酸素ガス排出口１０２ｂを介した外部との流通が可能な状態と外部との流通が阻止された状態とに切替可能になっている。
【0048】
本実施形態での第２エンドプレート１２２には、水素ガス排出口１０３が形成されておらず電気分解モジュール１００は、第１エンドプレート１２１の側からのみ水素ガスを取り出し可能になっている。尚、本実施形態の電気分解モジュール１００は、第２エンドプレート１２２にも第１水素ガス排出経路１６１や第２水素ガス排出経路１６２に繋がる水素ガス排出口１０３を設けて上下両方から水素ガスを取り出し可能にしてもよい。この場合も、第２エンドプレート１２２に設けた水素ガス排出口１０３には、開閉弁を設けた水素ガス排出配管Ｌ３を接続することができる。
【0049】
図４、図８、図９などに示すように、前記電気分解モジュール１００での前記セルスタック１１０には、複数の電解セル１０が積層されている上下方向Ｚに当該複数の電解セル１０を貫通し、前記中間板１５０をも貫通してそれぞれの前記電解セル１０の前記陰極室１２と連通する水素ガス排出経路１６０が備えられている。本実施形態では第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２との２つの水素ガス排出経路１６０が設けられ、それらが電気分解モジュール１００の横方向Ｘでの両端部にそれぞれ設けられている。
【0050】
第１水素ガス排出経路１６１は、第１水素ガス排出口１０３ａに連通し、第１水素ガス排出口１０３ａから下方に延びるように設けられている。第２水素ガス排出経路１６２は、第２水素ガス排出口１０３ｂに連通し、第２水素ガス排出口１０３ｂから下方に延びるように設けられている。第１水素ガス排出経路１６１及び第２水素ガス排出経路１６２は、セルスタック１１０の最も下方に設けられている陰極室１２に到達するように延在している。
【0051】
電気分解モジュール１００に備えられている全ての陰極室１２は、横方向Ｘでの一端側と他端側とのそれぞれにおいて水素ガス排出経路１６０に連通している。第１水素ガス排出経路１６１は、図２正面視左側の端部において陰極室１２に連通し、第２水素ガス排出経路１６２は、右側の端部において陰極室１２に連通している。尚、第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２とは、それぞれ奥行方向Ｙでの中央部において陰極室１２に連通している。即ち、第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２とは、横方向Ｘでの両端部、且つ、奥行方向Ｙでの中央部において上下方向Ｚに垂直に延びるように電気分解モジュール１００に設けられている。
【0052】
第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２とのそれぞれの水素ガス排出経路１６０は、図６Ａに示すように、固体高分子電解質膜１１よりも陽極室側では、陽極室１３の周囲を画定するガスケット材（陽極ガスケットＳ１）において陽極室１３から離れた位置を通過するように配されている。一方で第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２とのそれぞれの水素ガス排出経路１６０は、図６Ｂに示すように、固体高分子電解質膜１１よりも陰極室側では、陰極室１２に連通するようにガスケット材（陰極ガスケットＳ２）を通過している。
【0053】
前記中間板１５０については、図６Ｃに示すように、これらの水素ガス排出経路１６０に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部１５１を有し、水素ガス排出経路１６０を通る水素ガスの流れを遮断しないようになっている。そして、本実施形態では、水素ガス排出経路１６０を上方に延長するように第１エンドプレート１２１に貫通孔が設けられ、当該貫通孔が水素ガス排出口１０３となっている。前記のように本実施形態では、横方向Ｘ及び奥行方向Ｙでの位置が第１水素ガス排出経路１６１に対応した位置に設けられた第１水素ガス排出口１０３ａと第２水素ガス排出経路１６２に対応した位置に設けられた第２水素ガス排出口１０３ｂとの２つの水素ガス排出経路１６０が横方向Ｘに対を為すように設けられている。本実施形態においては、２つの経路で水素ガスを取り出せるようにしているが、一方の水素ガス排出口１０３を閉塞して一つの経路のみで水素ガスを取り出すようにしてもよい。
【0054】
前述の上板１５０ａと下板１５０ｂとのように積層方向における一箇所に複数枚の中間板１５０を介装させる場合、それぞれの中間板１５０に通気部１５１が形成される。該通気部１５１は、中間板１５０を厚さ方向に貫通する貫通孔などによって構成されてよく、上板１５０ａと下板１５０ｂとのそれぞれにこのような貫通孔を通気部１５１として設ける場合、上板１５０ａと下板１５０ｂとの界面を通じて水素ガスが漏洩しないように通気部１５１を囲繞するシーリング材（例えば、Ｏリングなど）を配置するようにしてもよい。シーリング材は、メタルガスケットやメタルＯリングなどの導電性を有するものであってもよい。
【0055】
本実施形態ではそれぞれの水供給口１０１から上下方向に延びて陽極室１３に連通する水供給経路１３０を有する。本実施形態の水供給経路１３０は、水素ガス排出経路１６０のように中間板１５０を通過できるようにはなっておらず、第１エンドプレート１２１に設けられた第１水供給口１０１ａから下方に延びる水供給経路１３０と、第２エンドプレート１２２に設けられた第２水供給口１０１ｂから上方に延びる水供給経路１３０とは、中間板１５０で分離されている。即ち、本実施形態においては、第１ブロック１１１において複数の電解セル１０が積層されている上下方向Ｚに当該複数の電解セル１０を貫通して第１ブロック１１１の全ての陽極室１３に連通する第１水供給経路１３１と、第２ブロック１１２において複数の電解セル１０が積層されている上下方向Ｚに当該複数の電解セル１０を貫通して第２ブロック１１２の全ての陽極室１３に連通する第２水供給経路１３２との２つの水供給経路１３０は、互いに連通し合わないように設けられている。
【0056】
本実施形態ではそれぞれの酸素ガス排出口１０２から上下方向に延びて陽極室１３に連通する酸素ガス排出経路１４０を有する。本実施形態の酸素ガス排出経路１４０は、水供給口１０１と同様に中間板１５０を通過できるようにはなっておらず、第１エンドプレート１２１に設けられた２つの第１酸素ガス排出口１０２ａのそれぞれから下方に延びる酸素ガス排出経路１４０と、第２エンドプレート１２２に設けられた２つの第２酸素ガス排出口１０２ｂのそれぞれから上方に延びる酸素ガス排出経路１４０とは、中間板１５０で分離されている。即ち、本実施形態においては、第１ブロック１１１において複数の電解セル１０が積層されている上下方向Ｚに当該複数の電解セル１０を貫通して第１ブロック１１１の全ての陽極室１３に連通する第１酸素ガス排出経路１４１と、第２ブロック１１２において複数の電解セル１０が積層されている上下方向Ｚに当該複数の電解セル１０を貫通して第２ブロック１１２の全ての陽極室１３に連通する第２酸素ガス排出経路１４２との２つの酸素ガス排出経路１４０は、互いに連通し合わないように設けられている。
【0057】
本実施形態での電気分解モジュール１００は、第１ブロック１１１での電気分解において、第１エンドプレート１２１に設けられた第１水供給口１０１ａに接続された給水配管Ｌ１から水を供給し、この供給された水を第１ブロック１１１に設けられている複数の陽極室１３に第１水供給経路１３１を通じて分配し、該水を陽極室１３の一端側から他端側へと通過させる間に酸素ガスと水素イオンとを発生させ、該酸素ガスを第１酸素ガス排出経路１４１及び酸素ガス排出口１０２（第１酸素ガス排出口１０２ａ）を通じて酸素ガス排出配管Ｌ２へと排出するとともに固体高分子電解質膜１１を通じて陰極室１２に前記水素イオンを移動させて水素ガスを生成させ、当該水素ガスを陰極室１２の両端部に配された第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２とを通じて水素ガス排出口１０３より水素ガス排出配管Ｌ３へと排出し得るように構成されている。
【0058】
本実施形態での電気分解モジュール１００は、また、第２ブロック１１２での電気分解において、第２エンドプレート１２２に設けられた第２水供給口１０１ｂに接続された給水配管Ｌ１から水を供給し、この供給された水を第２ブロック１１２に設けられている複数の陽極室１３に第２水供給経路１３２を通じて分配し、該水を陽極室１３の一端側から他端側へと通過させる間に酸素ガスと水素イオンとを発生させ、該酸素ガスを第２酸素ガス排出経路１４２及び酸素ガス排出口１０２（第２酸素ガス排出口１０２ｂ）を通じて酸素ガス排出配管Ｌ２へと排出するとともに固体高分子電解質膜１１を通じて陰極室１２に前記水素イオンを移動させて水素ガスを生成させ、当該水素ガスを陰極室１２の両端部に配された第１水素ガス排出経路１６１と第２水素ガス排出経路１６２とを通じて第１エンドプレート１２１に設けられた水素ガス排出口１０３より水素ガス排出配管Ｌ３へと排出し得るように構成されている。
【0059】
本実施形態での電気分解モジュール１００は、例えば、電解セル１０で電気分解される以上の量の水が第１水供給口１０１ａや第２水供給口１０１ｂから供給され、電気分解によって生じた酸素ガスと電気分解されずに残った水とが気液混合状態となって第１酸素ガス排出口１０２ａと第２酸素ガス排出口１０２ｂとのそれぞれから排出されるようになっている。
【0060】
上記のように本実施形態の電気分解モジュール１００では、陽極側の空間が中間板１５０で分断されて第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とでそれぞれ独立しているのに対し、陰極側の空間が第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とで連通されて全体で一纏まりの空間を構成している。水と酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ両ブロックから排出される水素ガスを両ブロックとも同じ水素ガス排出経路１６０と水素ガス排出口１０３とを通じて排出できるように構成されている電気分解モジュール１００は、前記陰極室１２と前記陽極室１３との間に圧力差を生じさせて固体高分子電解質膜１１のガス透過性を容易に測定することができ、固体高分子電解質膜１１にピンホールなどの異常が生じていないかをブロックごとに確認することができる。
【0061】
前記電気分解モジュール１００は、中間板１５０の材質が電極板と同じで、かつ、中間板１５０と電極板１４の材質が導電性を有する素材であることが好ましく、これらが純チタン、又は、チタン合金であることが好ましい。本実施形態の電気分解モジュール１００は、中間板１５０の設けられている箇所で第１ブロック１１１の側と第２ブロック１１２の側とを電気的に絶縁して第１ブロック１１１での電気分解のための電力を供給する電力系統と、第２ブロック１１２での電気分解のための電力を供給する電力系統とを別系統としてもよいが一つの電力系統で給電できる構成とすることで、装置構成をシンプルにすることができる。より具体的には、本実施形態の電気分解モジュール１００は、第１エンドプレート１２１と第２エンドプレート１２２とが対電極となるように第１エンドプレート１２１に陽極電位を負荷するとともに第２エンドプレート１２２に陰極電位が負荷されることで第１ブロック１１１と第２ブロック１１２とで同時に水の電気分解を実施し得るように構成されている。
【0062】
本実施形態で電気分解に用いられる電力としては、火力発電や原子力発電などによって発電されて送電線によって広域に供給されて常時安定的に利用可能になっている系統電力と称されるものであってもよく、再生可能エネルギーにより発電された電力であってもよい。再生可能エネルギーは、例えば、太陽光、風力、波力、潮力、バイオマス、地熱、流水などであってもよい。系統電力を用いる場合は、安定した電気分解を実施することができる。再生可能エネルギーにより発電された電力を用いる場合は、電力供給が不安定になり易いが休転を余儀なくされた時間を固体高分子電解質膜１１の検査のために有効活用し易い。また、再生可能エネルギーにより発電された電力を用いる場合は、電力供給が不安定で固体高分子電解質膜１１に与えるストレスが大きい場合も想定される。そのため、最も早期に異常を生じた電解セルによって全ての電解セルの交換時期が決定されることが回避可能な本発明の効果は、そのような電力が安定し難い状況においてより顕著に発揮され得る。
【0063】
本実施形態の電気分解モジュール１００は、ピンホールなどの異常が固体高分子電解質膜１１に生じたことが検知されたときやそのような異常が疑われる場合には、例えば、電気分解モジュール１００の運転を停止した後に給水配管Ｌ１と電気分解モジュール１００との流通を遮断するとともに電気分解モジュール１００と酸素ガス排出配管Ｌ２との流通、および、電気分解モジュール１００と水素ガス排出配管Ｌ３との流通を遮断し、水素・酸素発生装置１において電気分解モジュール１００を周囲から縁切りされた状態にして検査を行うことができる。この場合の検査は、電気分解モジュール１００を水素・酸素発生装置１に取り付けられたままの状態で実施してもよく、電気分解モジュール１００を水素・酸素発生装置１から取り出して実施してもよい。そして、前記のように陰極室１２と陽極室１３との間に圧力差を生じさせて固体高分子電解質膜１１の健全性を検査することができる。検査は、運転停止後の電気分解モジュール１００の内部を窒素ガスでパージして大気圧に戻してから開始することができる。
【0064】
検査は、そのような場合だけでなく、定期的に実施されてもよい。より具体的には、運転時に、陽極室１３から排出されるガス中の水素濃度が上昇してきた場合に、例えば、陰極室１２が陽極室１３に比べて高い圧力となるように前記水素ガス排出口１０３より窒素ガスを供給し、前記水供給口１０１と前記酸素ガス排出口１０２との内の一方又は両方から排出されるガス量を測定する。ガス量が基準値以上のときは膜にピンホールが生じていると判断する。窒素ガスは、窒素ガスボンベ等から供給することができる。このような検査は、例えば、陽極室から排出されるガスにおける水素ガス濃度が３０００ｐｐｍ以上となった時に実施することができる。
【0065】
このような方法により、固体高分子電解質膜１１のガス透過性の程度を確認することができ、固体高分子電解質膜１１の健全性を評価することができる。供給するガスの圧力は、窒素ガスの場合、使用する電解セル１０の圧力許容設計値以下、またはゲージ圧で０．２ＭＰａ以上１．０ＭＰａ未満である。ガス量の基準値は、膜の種類、供給するガスの圧力によって決められる。
【0066】
上記方法以外では、水素ガス排出口１０３より陽極室１３へ窒素ガスを供給して陰極室１２よりも圧力が高い状態とし、陰極室１２から水供給口１０１と前記酸素ガス排出口１０２との内の一方又は両方から排出されるガス量を測定し、ガス量が基準値以上となったときは膜にピンホールが生じていると判断するようにしても良い。
【0067】
より確実に固体高分子電解質膜１１の健全性を検査するため、固体高分子電解質膜１１を通過するガスの量の測定は、一回の検査において２回行ってもよいが、１回でもよい。
【0068】
また、窒素ガス以外のガスを用いて検査することも可能である。例えば、電気分解モジュール１００の運転中にピンホールが疑われるような事態になった場合は、電気分解のための電力供給を停止し、陽極室１３の側では水の供給を継続し、第１酸素ガス排出口１０２ａや第２酸素ガス排出口１０２ｂから水がそのまま排出される状態にし、陰極室１２の側では水素ガスを加圧状態のまま保持させ、第１酸素ガス排出口１０２ａや第２酸素ガス排出口１０２ｂから排出される水に同伴されて水素ガスがどの程度排出されるかを測定してピンホールなどの異常の有無を確認するようにしてもよい。即ち、本実施形態では、窒素ガスではなく水素ガスでピンホール検査を行うこともできる。
【0069】
検査は、陰極室１２を正圧にして実施する必要はなく、陽極室１３の側を負圧にして実施することもできる。また、検査は、陽極室１３が陰極室１２に比べて高い圧力となるようにして行うこともできる。例えば、第１ブロック１１１の陽極室１３を窒素ガスで充満させるようにし、第２ブロック１１２の陽極室１３を酸素ガスで充満させるようにし、陽極室１３が陰極室１２に比べて高い圧力となるようにし、ピンホールなどが存在する場合に窒素ガスや酸素ガスが陰極室１２に移動される状況にして、水素ガス排出経路１６０を通じて水素ガス排出口１０３から排出されるガスの量を測定すればブロックごとに固体高分子電解質膜１１の健全性を確認することができる。
【0070】
上記のように第１ブロックと第２ブロックとを含む複数のブロックに区切られたセルスタックを有する電気分解モジュールの検査は、各ブロックの検査を同時に並行して実施してもよく、順次実施してもよい。例えば、前記第１ブロックの陽極室に第１のガスを供給し、該第１ブロックの健全性を確認した後で、前記第２ブロックの陽極室に第１のガスと同じか、又は、第１のガスとは異なる第２のガスを供給する方法で実施することができる。
【0071】
検査によって何れかのブロックにピンホールなどの異常が認められた場合は、当該ブロックの電解セル１０を新たなものに交換し、異常が認められなかったブロックについては同じ電解セル１０を引き続き使用することができる。このようにして本実施形態の水素・酸素発生装置では、電解セル１０の使用期間を長期化することができる。
【0072】
本実施形態の水素・酸素発生装置を用いた水素ガス製造方法では、電気分解モジュール１００を運転して水素ガスを製造することと、電気分解モジュール１００の運転を停止して前記固体高分子電解質膜１１を検査することとを実施し、この検査では、陰極室１２と陽極室１３との間に圧力差を生じさせて固体高分子電解質膜１１のガス透過性を測定することでブロックごとの電解セル１０の健全性が容易に確認することができるため、交換用部材の消費を抑制することができ、効率よく水素ガスを製造することができる。
【0073】
水素ガス製造方法では、単位時間当たりの水素ガスの製造量を従来に比べて増加させることが要望される場合がある。その場合、セルスタックにおける電解セルの積層数を従来のものに比べて増加させることで対応可能となる。従来の方法の場合、電解セルの積層数を単に増加させただけでは、その内の一つの電解セルが早期に寿命を迎えただけで全ての電解セルを取り換えなければならずハイリスクな状況となってしまいかねない。一方で本実施形態の方法においては、ブロック単位で電解セルを取り換えることができるため水素ガスの製造能力を大容量化しても上記のようなリスクを負い難い。
【0074】
前記検査は、より具体的には、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに例示の機構を利用して実施することができる。また、検査対象とする各ブロックでの電解セル（固体高分子電解質膜）の数は２０以上５０以下であることが好ましい。
【0075】
図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００では、接続されている各配管に開閉弁が設けられている。図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００には、開閉弁（給水弁Ｖ１）を経由することなくモジュール外の空間と第１水供給経路１３１とを連通させることが可能な分岐経路（以下「給水分岐経路Ｌ１１」ともいう）が設けられている。また、図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００には、開閉弁（水素ガス排出弁Ｖ３）を経由することなくモジュール外の空間と水素ガス排出経路１６０とを連通させることが可能な分岐経路（以下「水素ガス分岐経路Ｌ３１」ともいう）が設けられている。図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００は、それぞれの分岐経路と外部空間との間に、開閉弁が装着されて当該分岐経路の開閉状態を切替可能になっている。尚、開閉弁を設ける方法に替え、密栓などの着脱操作によって分岐経路の開閉状態を切替可能にしてもよい。図１１Ａには明記していないが、第２エンドプレート１２２の側にも同様の分岐経路が設けられている。また、このような分岐経路は、第１ブロックや第２ブロックに対してのみ設けられるものではなく、第３番目以降のブロックが設けられる場合においても各ブロックに設けられ得る。
【0076】
図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００は、分岐経路を有することで給水配管Ｌ１、酸素ガス排出配管Ｌ２、水素ガス排出配管Ｌ３を接続したまま検査できるようになっている。
【0077】
図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００は、第１エンドプレート１２１や第２エンドプレート１２２の厚さ方向での中間地点で水供給経路１３０に給水分岐経路Ｌ１１が接続されており、該給水分岐経路Ｌ１１がエンドプレートの側面部を通って外部空間と連通するように構成されている。また、図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００は、第１エンドプレート１２１や第２エンドプレート１２２の厚さ方向での中間地点で水素ガス排出経路１６０に水素ガス分岐経路Ｌ３１が接続されており、該水素ガス分岐経路Ｌ３１がエンドプレートの側面部を通って外部空間と連通するように構成されている。尚、給水分岐経路Ｌ１１や水素ガス分岐経路Ｌ３１は、図１１Ｂに示すように第１エンドプレート１２１の上面側や第２エンドプレートの下面側で外部空間と連通するように形成されてもよい。
【0078】
本実施形態においては、図１１Ａに示した態様のように、分岐経路と外部空間とがエンドプレートの側面部で連通されるように電気分解モジュール１００を構成することが好ましい。また、本実施形態においては、図１１Ａに示した態様のように陰極側に分岐経路を１つ設け、陽極側の分岐経路を各ブロックに１つずつ設けることが好ましい。尚、分岐経路と外部空間との連通箇所は、エンドプレートの側面部でなくてもよい。また、分岐経路は陰極側、陽極側のそれぞれに複数ずつ設けてもよい。以下、図１１Ｂ、図１１Ｃを参照しつつそのような事例について説明する。
【0079】
図１１Ｂに例示の電気分解モジュール１００は、接続されている各配管に開閉弁が設けられている点において図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００と共通する。図１１Ｂに例示の電気分解モジュール１００にも、開閉弁（給水弁Ｖ１）を経由することなくモジュール外の空間と第１水供給経路１３１とを連通させることが可能な分岐経路（給水分岐経路Ｌ１１）が設けられている。また、図１１Ｂに例示の電気分解モジュール１００には、開閉弁（酸素ガス排出弁Ｖ２）を経由することなくモジュール外の空間と第１酸素ガス排出経路１４１とを連通させることが可能な分岐経路（以下「酸素ガス分岐経路Ｌ２１」ともいう）が設けられている。さらに、図１１Ｂに例示の電気分解モジュール１００には、開閉弁（水素ガス排出弁Ｖ３）を経由することなくモジュール外の空間と水素ガス排出経路１６０とを連通させることが可能な分岐経路（水素ガス分岐経路Ｌ３１）が設けられている。図１１Ｂに例示の電気分解モジュール１００は、それぞれの分岐経路と外部空間との間に、開閉弁が装着されて当該分岐経路の開閉状態を切替可能になっている。尚、開閉弁を設ける方法に替え、密栓などの着脱操作によって分岐経路の開閉状態を切替可能にしてもよい点については図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００と同じである。第２エンドプレート１２２の側にも同様の分岐経路が設けられているこのような分岐経路は、第１ブロックや第２ブロックに対してのみ設けられるものではなく、第３番目以降のブロックが設けられる場合においても各ブロックに設けられ得る点についても図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００と同じである。
【0080】
図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、分岐経路を設けることを省略して開閉弁（給水弁Ｖ１，酸素ガス排出弁Ｖ２，水素ガス排出弁Ｖ３）として三方弁を設けている。図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００も、給水配管Ｌ１、酸素ガス排出配管Ｌ２、水素ガス排出配管Ｌ３が三方弁を介して電気分解モジュール１００に接続され、電気分解モジュール１００からの経路を各配管と外部空間とに切替可能になっている。
【0081】
図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、
第１の出口と第２の出口と第３の出口との三方の出口を備え、
第１の出口と第２の出口との間が連通し、第１の出口と第３の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第１の状態と、
第１の出口と第３の出口との間が連通し、第１の出口と第２の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第２の状態とに切替可能な三方弁が備えられ、
該三方弁での第１の出口から第３の出口までの流路が、水搬送経路を構成し、且つ、第１の出口が電気分解モジュール１００の側となるように給水配管Ｌ１に三方弁が備えられている。
また、図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、
第１の出口と第２の出口と第３の出口との三方の出口を備え、
第１の出口と第２の出口との間が連通し、第１の出口と第３の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第１の状態と、
第１の出口と第３の出口との間が連通し、第１の出口と第２の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第２の状態とに切替可能な三方弁が備えられ、
該三方弁での第１の出口から第３の出口までの流路が、酸素搬送経路を構成し、且つ、第１の出口が電気分解モジュール１００の側となるように酸素ガス排出配管Ｌ２に三方弁が備えられている。
さらに、図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、
第１の出口と第２の出口と第３の出口との三方の出口を備え、
第１の出口と第２の出口との間が連通し、第１の出口と第３の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第１の状態と、
第１の出口と第３の出口との間が連通し、第１の出口と第２の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第２の状態とに切替可能な三方弁が備えられ、
該三方弁での第１の出口から第３の出口までの流路が、水素搬送経路を構成し、且つ、第１の出口が電気分解モジュール１００の側となるように水素ガス排出配管Ｌ３に三方弁が備えられている。
そのため、図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、それぞれの三方弁の第２の出口を固体高分子電解質膜の検査におけるガスの出入り口として利用することができる。
以下にこれらのような電気分解モジュール１００での検査の一例を挙げる。
第１の出口と第２の出口と第３の出口との三方の出口を備え、
第１の出口と第２の出口との間が連通し、第１の出口と第３の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第１の状態と、
第１の出口と第３の出口との間が連通し、第１の出口と第２の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第２の状態とに切替可能な三方弁が備えられ、
該三方弁での第１の出口から第３の出口までの流路が、水搬送経路を構成し、且つ、第１の出口が電気分解モジュール１００の側となるように給水配管Ｌ１に三方弁が備えられている。
また、図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、
第１の出口と第２の出口と第３の出口との三方の出口を備え、
第１の出口と第２の出口との間が連通し、第１の出口と第３の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第１の状態と、
第１の出口と第３の出口との間が連通し、第１の出口と第２の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第２の状態とに切替可能な三方弁が備えられ、
該三方弁での第１の出口から第３の出口までの流路が、酸素搬送経路を構成し、且つ、第１の出口が電気分解モジュール１００の側となるように酸素ガス排出配管Ｌ２に三方弁が備えられている。
さらに、図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、
第１の出口と第２の出口と第３の出口との三方の出口を備え、
第１の出口と第２の出口との間が連通し、第１の出口と第３の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第１の状態と、
第１の出口と第３の出口との間が連通し、第１の出口と第２の出口との間および第２の出口と第３の出口との間が遮断された第２の状態とに切替可能な三方弁が備えられ、
該三方弁での第１の出口から第３の出口までの流路が、水素搬送経路を構成し、且つ、第１の出口が電気分解モジュール１００の側となるように水素ガス排出配管Ｌ３に三方弁が備えられている。
そのため、図１１Ｃに例示の電気分解モジュール１００を備えた水素・酸素発生装置１では、それぞれの三方弁の第２の出口を固体高分子電解質膜の検査におけるガスの出入り口として利用することができる。
以下にこれらのような電気分解モジュール１００での検査の一例を挙げる。
【0082】
図１１Ａに例示の電気分解モジュール１００は、前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定するのに際し、まず、当該電気分解モジュール１００の運転を停止する。
このとき、陽極側での水の循環は継続し、陽極室に残留している酸素ガスをできるだけ追い出すようにしてもよい。
酸素ガスが十分に電気分解モジュール１００から排出された後は、電気分解モジュール１００への水の供給を一旦停止し、水の還流経路となる給水配管Ｌ１と酸素ガス排出配管Ｌ２との開閉弁（給水弁Ｖ１、酸素ガス排出弁Ｖ２）を閉止する。
次いで、給水分岐経路Ｌ１１にパイプを接続し、別途用意した水槽にこのパイプの先端部を浸漬させる。なお、パイプは特に材質や形状は限定されず、例えばポリテトラフロロエチレンチューブ等の市販品を用いることができる。
次いで、水素ガス排出配管Ｌ３の開閉弁を閉止し、水素ガス分岐経路Ｌ３１を窒素ガスボンベに接続し、陰極室側を所定の加圧状態にする。
検査する際に陰極室側に発生させる圧力は、窒素ガスボンベにレギュレーターなどを設けて調整することができる。
この状態でパイプから規定量を超える気泡が排出されるようであれば、陰極室から陽極室へと通常での量を超えて窒素ガスが透過したとみなすことができ、ピンホール等が存在していて十分な健全性を備えていないと判断することができる。
そして、パイプの先端から放出される気泡（窒素ガス）の単位時間当たりの量を測定することで、各ブロックにおいてどの程度の窒素ガスの漏洩が生じているかを確認することができる。
このとき、陽極側での水の循環は継続し、陽極室に残留している酸素ガスをできるだけ追い出すようにしてもよい。
酸素ガスが十分に電気分解モジュール１００から排出された後は、電気分解モジュール１００への水の供給を一旦停止し、水の還流経路となる給水配管Ｌ１と酸素ガス排出配管Ｌ２との開閉弁（給水弁Ｖ１、酸素ガス排出弁Ｖ２）を閉止する。
次いで、給水分岐経路Ｌ１１にパイプを接続し、別途用意した水槽にこのパイプの先端部を浸漬させる。なお、パイプは特に材質や形状は限定されず、例えばポリテトラフロロエチレンチューブ等の市販品を用いることができる。
次いで、水素ガス排出配管Ｌ３の開閉弁を閉止し、水素ガス分岐経路Ｌ３１を窒素ガスボンベに接続し、陰極室側を所定の加圧状態にする。
検査する際に陰極室側に発生させる圧力は、窒素ガスボンベにレギュレーターなどを設けて調整することができる。
この状態でパイプから規定量を超える気泡が排出されるようであれば、陰極室から陽極室へと通常での量を超えて窒素ガスが透過したとみなすことができ、ピンホール等が存在していて十分な健全性を備えていないと判断することができる。
そして、パイプの先端から放出される気泡（窒素ガス）の単位時間当たりの量を測定することで、各ブロックにおいてどの程度の窒素ガスの漏洩が生じているかを確認することができる。
【0083】
図１１Ｂに例示の電気分解モジュール１００は、前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定するのに際し、まず、当該電気分解モジュール１００の運転を停止する。
このとき、陽極側での水の循環は継続し、陽極室に残留している酸素ガスをできるだけ追い出すようにしてもよい。
酸素ガスが十分に電気分解モジュール１００から排出された後は、電気分解モジュール１００への水の供給を一旦停止し、水の還流経路となる酸素ガス排出配管Ｌ２の開閉弁を閉止する。
次いで、酸素ガス分岐経路Ｌ２１にパイプを接続し、別途用意した水槽にこのパイプの先端部を浸漬させる。酸素ガス分岐経路Ｌ２１は、各ブロックに２つずつ設けられているが、パイプを接続するのは各ブロック１つずつであってもよい。その場合、パイプの接続されていない酸素ガス分岐経路Ｌ２１では、開閉弁を閉状態にし、パイプの接続されている酸素ガス分岐経路Ｌ２１の方だけを開閉弁を開状態にする。なお、パイプは特に材質や形状は限定されず、例えばポリテトラフロロエチレンチューブ等の市販品を用いることができる。
尚、パイプは、酸素ガス分岐経路Ｌ２１に接続せず、各ブロックに２つずつ設けられている給水分岐経路Ｌ１１の一方に接続してもよい。
検査する際に陰極室側に発生させる圧力は、窒素ガスボンベにレギュレーターなどを設けて調整することができる。
この状態でパイプから規定量を超える気泡が排出されるようであれば、陰極室から陽極室へと通常での量を超えて窒素ガスが透過したとみなすことができ、ピンホール等が存在していて十分な健全性を備えていないと判断することができる。
陰極室から陽極室へと移動した窒素ガスを速やかに排出させるために、給水配管Ｌ１による陽極室への水の供給は、検査が終了するまで継続してもよい。
そして、パイプの先端から放出される気泡（窒素ガス）の単位時間当たりの量を測定することで、各ブロックにおいてどの程度の窒素ガスの漏洩が生じているかを確認することができる。
このとき、陽極側での水の循環は継続し、陽極室に残留している酸素ガスをできるだけ追い出すようにしてもよい。
酸素ガスが十分に電気分解モジュール１００から排出された後は、電気分解モジュール１００への水の供給を一旦停止し、水の還流経路となる酸素ガス排出配管Ｌ２の開閉弁を閉止する。
次いで、酸素ガス分岐経路Ｌ２１にパイプを接続し、別途用意した水槽にこのパイプの先端部を浸漬させる。酸素ガス分岐経路Ｌ２１は、各ブロックに２つずつ設けられているが、パイプを接続するのは各ブロック１つずつであってもよい。その場合、パイプの接続されていない酸素ガス分岐経路Ｌ２１では、開閉弁を閉状態にし、パイプの接続されている酸素ガス分岐経路Ｌ２１の方だけを開閉弁を開状態にする。なお、パイプは特に材質や形状は限定されず、例えばポリテトラフロロエチレンチューブ等の市販品を用いることができる。
尚、パイプは、酸素ガス分岐経路Ｌ２１に接続せず、各ブロックに２つずつ設けられている給水分岐経路Ｌ１１の一方に接続してもよい。
検査する際に陰極室側に発生させる圧力は、窒素ガスボンベにレギュレーターなどを設けて調整することができる。
この状態でパイプから規定量を超える気泡が排出されるようであれば、陰極室から陽極室へと通常での量を超えて窒素ガスが透過したとみなすことができ、ピンホール等が存在していて十分な健全性を備えていないと判断することができる。
陰極室から陽極室へと移動した窒素ガスを速やかに排出させるために、給水配管Ｌ１による陽極室への水の供給は、検査が終了するまで継続してもよい。
そして、パイプの先端から放出される気泡（窒素ガス）の単位時間当たりの量を測定することで、各ブロックにおいてどの程度の窒素ガスの漏洩が生じているかを確認することができる。
【0084】
図１１Ｃに示した電気分解モジュール１００でも上記と同様にピンホールの検査を行うことができる。前記検査で、前記陰極室が前記陽極室に比べて高い圧力となるように前記陰極室に検査用のガスを供給し、陽極室には水を供給して陰極室から陽極室へと移動した検査用のガスを電気分解モジュール１００から速やかに排出させてもよい点についても上記と同じである。
【0085】
図２などに例示の電気分解モジュール１００では、セルスタック１１０が２つのブロックに分割されているが、より多くの電解セル１０の使用期間を長期化させるべく、図１０に示すようにセルスタック１１０を３つのブロックに分割するようにしてもよい。即ち、前記中間板１５０は、１枚である必要はなく、図１０に示すように複数枚であってもよい。
【0086】
図１０に示す態様においては、第１中間板１５０’と第２中間板１５０”とを含む複数枚の中間板１５０を有し、セルスタック１１０が区切られて出来たブロックが中間板１５０とエンドプレート１２０との間だけでなく、第１中間板１５０’と第２中間板１５０”との中間板１５０どうしの間にも形成されている。
【0087】
図１０に示す電気分解モジュール１００は、第１エンドプレート１２１と中間板１５０との間に第１ブロック１１１を有し、第２エンドプレート１２２と中間板１５０との間に第２ブロック１１２を備えている点においては図２に示した電気分解モジュール１００と共通している。図１０に示す電気分解モジュール１００は、第１エンドプレート１２１とともに第１ブロック１１１を画定している第１中間板１５０’と、第２エンドプレート１２２とともに第２ブロック１１２を画定している第２中間板１５０”との２つの中間板１５０を備え、該２つの中間板１５０の間に第３ブロック１１３を有している点において図２に例示の電気分解モジュール１００と異なっている。
【0088】
隣り合うブロック間に複数枚の中間板１５０を介装してブロックの固定を行わせることが可能であることは図１０におけるような態様においても同じである。即ち、本実施形態においては、隣り合うブロック間を仕切る中間板１５０として先述の上板１５０ａと下板１５０ｂとのような複数枚の中間板１５０が重ねて備えられており、該中間板１５０（上板１５０ａや下板１５０ｂ）と、該中間板１５０が接するブロックの反対側に設けられた他の中間板１５０又はエンドプレートとの間をボルト、ナットなどの締結具で締結可能に構成され、電気分解モジュール１００の解体時にブロックを固定したまま解体可能に構成されていることで、交換が必要なブロックの取り換えが容易になり得る。そして、この点については、ブロックが３以上設けられている場合も同じである。
【0089】
第１中間板１５０’と、第２中間板１５０”とのそれぞれは、ガス非透過性で電極板１４と同じであることが好ましい点や純チタン、チタン合金などの導電性を有する素材で構成されることが好ましい点、及び、水素ガス排出経路に対応する位置に通気部を有している点において図２に例示の電気分解モジュール１００の中間板１５０と共通している。
【0090】
図１０に示す電気分解モジュール１００でのセルスタック１１０において、第１ブロック１１１と第３ブロック１１３との２つのブロックを区切っている第１中間板１５０’は、当該第３ブロック１１３での水供給経路１３０に連通する水供給口１０１（第３水供給口１０１ｃ）と第３ブロック１１３での酸素ガス排出経路１４０に連通する酸素ガス排出口１０２（第３酸素ガス排出口１０２ｃ）とを備えている点で図２に例示の電気分解モジュール１００の中間板１５０とは相違している。一方で第３ブロック１１３と第２ブロック１１２との２つのブロックを区切っている第２中間板１５０”は、図２に例示の電気分解モジュール１００の中間板１５０と同様の構造を有している。即ち、図１０に示す電気分解モジュール１００は、陽極側の空間がブロックごとに独立している一方で陰極側の空間がブロック間で連通して全体で一つの空間を形成している点においても図２に例示の電気分解モジュール１００と共通している。
【0091】
図１０に示す第１中間板１５０’は、前記水供給口１０１と前記酸素ガス排出口１０２とを有し、該第１中間板１５０’に隣接する２つの前記ブロックの内の一方のブロックに水を供給し得るように構成されているとともに該一方のブロックから酸素ガスを排出し得るように構成されている。そのため、例えば、第１中間板１５０’と第２中間板１５０”との間に第１中間板１５０’と同様に水供給口１０１と酸素ガス排出口１０２とを備えた第３中間板を更に介挿し、第３ブロック１１３を更に区切って合計４ブロックとなるようにしても、図１０での第３ブロック１１３を第１ブロック１１１と第２ブロック１１２との間に上下に２つ並べて配置したような状態にすることができる。
【0092】
即ち、第１中間板１５０’は、セルスタック１１０の途中に介装させるだけで水供給経路１３０と酸素ガス排出経路１４０とをそれぞれセルスタック１１０の積層方向における途中で分断することができ、当該第１中間板１５０’を介してそれぞれ２つに分断された水供給経路１３０と酸素ガス排出経路１４０との一方に連通可能な水供給口１０１と酸素ガス排出口１０２とを備えるため、セルスタック１１０の任意の位置に介装することで一つのブロックを形成することができる。そして、このように３つ以上のブロックが形成される場合も、図２に示すような電気分解モジュール１００と同様に陰極室と、陽極室との間に圧力差を生じさせて固体高分子電解質膜の検査を容易に行うことができる。
【0093】
この第１中間板１５０’にも給水配管Ｌ１や酸素ガス排出配管Ｌ２などが接続されるため、分岐経路を設けたり三方弁を介して配管を接続したりすれば、図１１Ａ～図１１Ｃに例示の機構を当該第１中間板１５０’にも付与することができ、各配管を第１中間板１５０’から取り外すことなく検査を実施することができる。
【0094】
尚、本実施形態での水素・酸素発生装置や水素ガス製造方法についての上記のような例示は、あくまで限定的な例示に過ぎない。したがって、本発明の水素・酸素発生装置や水素ガス製造方法は、上記例示に何等限定されるものではない。
【0095】
上記のように本明細書においては、以下のような開示を含む。
【0096】
（１）
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備え、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されている水素・酸素発生装置であって、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている、水素・酸素発生装置。
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備え、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されている水素・酸素発生装置であって、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成されている、水素・酸素発生装置。
【0097】
（２）
前記電気分解モジュールが第１エンドプレートと第２エンドプレートとの２つのエンドプレートを備え、
該電気分解モジュールでは、前記電解セルが積層されている方向での前記セルスタックの両端部にそれぞれ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとが配されており、
前記セルスタックを前記第１エンドプレート側の第１ブロックと前記第２エンドプレート側の第２ブロックとの２つの前記ブロックに区切るべく前記中間板が前記セルスタックの一箇所にのみ介装され、
前記第１ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第１エンドプレートに開口され、
前記第２ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第２エンドプレートに開口され、
前記水素ガス排出口が前記第１エンドプレートに開口されている（１）記載の水素・酸素発生装置。
前記電気分解モジュールが第１エンドプレートと第２エンドプレートとの２つのエンドプレートを備え、
該電気分解モジュールでは、前記電解セルが積層されている方向での前記セルスタックの両端部にそれぞれ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとが配されており、
前記セルスタックを前記第１エンドプレート側の第１ブロックと前記第２エンドプレート側の第２ブロックとの２つの前記ブロックに区切るべく前記中間板が前記セルスタックの一箇所にのみ介装され、
前記第１ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第１エンドプレートに開口され、
前記第２ブロックの前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが前記第２エンドプレートに開口され、
前記水素ガス排出口が前記第１エンドプレートに開口されている（１）記載の水素・酸素発生装置。
【0098】
（３）
前記中間板に前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが設けられ、該中間板に隣接する２つの前記ブロックの内の一方のブロックに該中間板を通じて水を供給し得るように構成されているとともに該一方のブロックから前記中間板を通じて前記酸素ガスを排出し得るように構成されている（１）記載の水素・酸素発生装置。
前記中間板に前記水供給口と前記酸素ガス排出口とが設けられ、該中間板に隣接する２つの前記ブロックの内の一方のブロックに該中間板を通じて水を供給し得るように構成されているとともに該一方のブロックから前記中間板を通じて前記酸素ガスを排出し得るように構成されている（１）記載の水素・酸素発生装置。
【0099】
（４）
前記電気分解モジュールは、前記セルスタックが複極式電解セルで構成され、前記中間板が導電性を有する素材で構成されており、前記複数のブロックに対して一つの電力系統で給電できるように構成されている（１）乃至（３）の何れか１つに記載の水素・酸素発生装置。
前記電気分解モジュールは、前記セルスタックが複極式電解セルで構成され、前記中間板が導電性を有する素材で構成されており、前記複数のブロックに対して一つの電力系統で給電できるように構成されている（１）乃至（３）の何れか１つに記載の水素・酸素発生装置。
【0100】
（５）
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記水素・酸素発生装置は、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されており、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
当該水素・酸素発生装置が、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成され、
前記電気分解モジュールを運転して水素ガスを製造することと、
前記電気分解モジュールの運転を停止して前記固体高分子電解質膜を検査することとを実施し、
前記検査では、前記陰極室と前記陽極室との間に圧力差を生じさせて前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する水素ガス製造方法。
水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを発生させる電気分解モジュールを備えた水素・酸素発生装置で水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記水素・酸素発生装置は、
前記電気分解モジュールが前記酸素ガスを排出する酸素ガス排出口と前記水素ガスを排出する水素ガス排出口とを備え、
該電気分解モジュールには、複数の電解セルが積層されたセルスタックが備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれは、固体高分子電解質膜と、該固体高分子電解質膜を介して隣り合う陰極室と陽極室とを備え、前記陽極室に水が供給されて該陽極室から前記酸素ガスが排出されるとともに前記陰極室から前記水素ガスが排出されるように構成され、
前記セルスタックには、前記複数の電解セルが積層されている方向に前記電解セルを貫通し、それぞれの前記電解セルの前記陰極室と連通する水素ガス排出経路が備えられ、
前記複数の電解セルのそれぞれの前記陰極室で発生された前記水素ガスが前記水素ガス排出経路を通じて前記水素ガス排出口より排出されるように構成されており、
前記セルスタックの積層方向の一端側と他端側との間に介装された１枚又は複数枚の中間板を更に備え、
該中間板によって前記セルスタックが複数のブロックに区切られ、
前記電気分解モジュールには、前記複数のブロックのそれぞれに前記水を供給するための複数の水供給口と、前記複数のブロックのそれぞれから前記酸素ガスを排出するための複数の前記酸素ガス排出口とが備えられ、
前記中間板が、ガス非透過性の素材で構成され、且つ、前記水素ガス排出経路に対応する位置に前記水素ガスを通過させるための通気部を有しており、
当該水素・酸素発生装置が、前記水と前記酸素ガスとのブロック間での移動を規制しつつ前記複数のブロックから排出される前記水素ガスを前記水素ガス排出口から排出できるように構成され、
前記電気分解モジュールを運転して水素ガスを製造することと、
前記電気分解モジュールの運転を停止して前記固体高分子電解質膜を検査することとを実施し、
前記検査では、前記陰極室と前記陽極室との間に圧力差を生じさせて前記固体高分子電解質膜のガス透過性を測定する水素ガス製造方法。
【0101】
（６）
前記検査では、前記陰極室が前記陽極室に比べて高い圧力となるように前記陰極室に窒素ガスを供給して前記ガス透過性を測定する請求項５記載の水素ガス製造方法。
前記検査では、前記陰極室が前記陽極室に比べて高い圧力となるように前記陰極室に窒素ガスを供給して前記ガス透過性を測定する請求項５記載の水素ガス製造方法。
【0102】
以上のような本発明では、水素・酸素発生装置での電解セルの使用期間の長期化を図ることができ、水素ガスの製造効率の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【0103】
１０：電解セル、１１：固体高分子電解質膜、１２：陰極室、１３：陽極室、１４：電極板、
１００：電気分解モジュール、１０１：水供給口、１０２：酸素ガス排出口、１０３：水素ガス排出口、
１１０：セルスタック、１１１：第１ブロック、１１２：第２ブロック、
１２０：エンドプレート、１３０：水供給経路、１４０：酸素ガス排出経路、
１５０：中間板、１５１：通気部、
１６０：水素ガス排出経路
１００：電気分解モジュール、１０１：水供給口、１０２：酸素ガス排出口、１０３：水素ガス排出口、
１１０：セルスタック、１１１：第１ブロック、１１２：第２ブロック、
１２０：エンドプレート、１３０：水供給経路、１４０：酸素ガス排出経路、
１５０：中間板、１５１：通気部、
１６０：水素ガス排出経路
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
