特表 2024-546669 アルカリ電解槽装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-26

(54)【発明の名称】アルカリ電解槽装置

(51)【国際特許分類】

   C25B 9/60 20210101AFI20241219BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20241219BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20241219BHJP

   C25B 9/77 20210101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

C25B9/60

C25B1/04

C25B9/00 A

C25B9/77

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2024533911

(86)(22)【出願日】2022-12-07

(85)【翻訳文提出日】2024-06-05

(86)【国際出願番号】 EP2022084720

(87)【国際公開番号】W WO2023110564

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】21214975.1

(32)【優先日】2021-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505056845

【氏名又は名称】アーベーベー・シュバイツ・アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＡＢＢ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｕｇｇｅｒｓｔｒａｓｓｅ ６６， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】ソーバーン、ステファン

(72)【発明者】

【氏名】レアル－アヤラ、アンドレス

(72)【発明者】

【氏名】ビスコピン、マティアス

(72)【発明者】

【氏名】チャルトウニ、ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】プリマス、ベルンハルト

(72)【発明者】

【氏名】ケーニッヒ、カイ

(72)【発明者】

【氏名】グタームート、ゲオルグ

【テーマコード（参考）】

4K021

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021BA02

4K021CA01

4K021CA15

4K021DB04

4K021DB31

4K021DB36

4K021DB53

4K021DC03

(57)【要約】

本発明は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）に関する。本装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、４１、７１、３１１）及び第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、５１、８１、３２１）を備え、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットの各々は、第１のエンドプレート（１３、２３、４３、５３、７３、８３、３１３、３２３）、第２のエンドプレート（１５、２５、４５、５５、７５、８５、３１５、３２５）、及び第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタック（１７、２７、４７、５７、７７、８７、１１７、３１７、３２７）を形成する複数の電解槽セル（１９、２９、４９、５９）を備える。本アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニットと第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）を更に備え、これにより、第２のアルカリ電解槽ユニットは、第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、耐荷重面によって支持される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）であって、前記アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、４１、７１、３１１）及び第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、５１、８１、３２１）を備え、前記第１のアルカリ電解槽ユニット及び前記第２のアルカリ電解槽ユニットの各々は、第１のエンドプレート（１３、２３、４３、５３、７３、８３、３１３、３２３）、第２のエンドプレート（１５、２５、４５、５５、７５、８５、３１５、３２５）、及び前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタック（１７、２７、４７、５７、７７、８７、１１７、３１７、３２７）を形成する複数の電解槽セル（１９、２９、４９、５９）を備え、前記アルカリ電解槽装置は、前記第１のアルカリ電解槽ユニットと前記第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）を更に備え、これにより、前記第２のアルカリ電解槽ユニットは、前記第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、前記耐荷重面によって支持され、前記耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、４１、７１、３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、５１、８１、３２１）のうちの一方に一体化されている、アルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）。

【請求項2】

前記耐荷重面（６０、９０）は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（４１、７１）の前記第１のエンドプレート（４３、７３）及び前記第２のエンドプレート（４５、７５）の少なくとも一方に含まれている、請求項１に記載のアルカリ電解槽装置（４０、７０）。

【請求項3】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（４１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（５１）のそれぞれの前記セルスタック（４７、５７）内の前記電解槽セル（４９、５９）は、垂直方向に積み重ねられている、請求項２に記載のアルカリ電解槽装置（４０）。

【請求項4】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、７１、３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、８１、３２１）のそれぞれの前記セルスタック（１７、７７、３１７）内の前記電解槽セルは、水平方向に積み重ねられている、請求項１又は２に記載のアルカリ電解槽装置（１０、７０、３１０）。

【請求項5】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、３１１）は、前記第１のエンドプレート（１３、３１３）から前記第２のエンドプレート（１５、３１５）まで延在する平面構造体（３１、３３１）を更に備え、前記平面構造体は、前記耐荷重面（３０、３３０）を備える、請求項４に記載のアルカリ電解槽装置（１０、３１０）。

【請求項6】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、７１）の前記第１のエンドプレート（１３、７３）と前記第２のエンドプレート（１５、７５）との間に配置された中間耐荷重プレート（１４、７４、１７４）を更に備え、前記第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、８１）は、前記中間耐荷重プレート（１４、７４、１７４）によって少なくとも部分的に支持されている、請求項４又は５に記載のアルカリ電解槽装置（１０、７０）。

【請求項7】

前記耐荷重面（３０、３３０）は、格子又はグリッド（３１’）である、請求項１～６のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（１０、３１０）。

【請求項8】

少なくとも前記第１のアルカリ電解槽ユニット（７１）は、前記第１のエンドプレート（７３）から前記第２のエンドプレート（７５）まで延在するように配置され、かつ前記セルスタック（７７）内の前記電解槽セルを圧縮するように構成された少なくとも１つの接続ロッド（７８）を更に備え、前記耐荷重面（９０）は、前記少なくとも１つの接続ロッド（７８）とは離れている、請求項１～７のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（７０）。

【請求項9】

前記セルスタック（３１７）の前記電解槽セルから生成ガスを輸送するように構成された配管（３１４）を更に備え、前記配管は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（３１１）と前記第２のアルカリ電解槽ユニット（３２１）との間に垂直方向に配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。

【請求項10】

前記耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）は、水平方向に配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）。

【請求項11】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（３２１）を収容する封入マントル（４００）を更に備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。

【請求項12】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（３２１）からの任意の漏出ガスを検出するように構成されたガスセンサ（４１０、４２０）を更に備え、前記ガスセンサは、前記第２のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に前記封入マントル内に配置されている、請求項１１に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。

【請求項13】

前記封入マントル（４００）は、前記封入マントルの上部分（４０１）に配置されたガイド面（４０３、４０５）を備え、前記ガイド面は、任意の漏出したガスを前記ガスセンサ（４１０、４２０）にガイドするように構成されている、請求項１２に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置に関し、アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備える。

【背景技術】

【0002】

より多くの国が脱炭素戦略を推し進めるにつれて、エネルギー輸送体である水素がより重要になる可能性が最も高い。水素の使用は、直接電化が困難な分野、例えば、製鉄及び特定の化学製造、長距離輸送、すなわち船舶輸送及び航空において、特に関連する。好ましくは、生成された水素は、カーボンフットプリントが低く、例えば、再生可能資源からの電気を使用した水の電気分解によって生成されることによって最終的にグリーンである。規制及びマーケットデザインに加えて、水素生成のコストが依然として障壁である。

【0003】

電解槽、すなわち水電解槽は、電流を通すことによって水分子を水素と酸素に分解するために使用される電気化学デバイスである。電解槽は、電気化学的プロセスが生じる電解槽セルを備える。電解槽セルは、典型的には、液体電解質中に浸漬された又は固体電解質に隣接した２つの電極（陽極及び陰極）と、反応物の輸送及び生成物の除去を容易にする膜又は他の多孔質輸送層とからなる。電極において、水は、イオン、典型的にはＨ＋又はＯＨ－が液体電解質又は固体膜電解質を通過して、酸素と水素に分解される。両電極間にある膜も、生成ガス（水素及び酸素）を分離したままに保ち、ガスの混合を回避することを担う。

【0004】

電解槽は、典型的には、セルスタック内に配置され、かつ機械的支持を提供する２つのエンドプレート間に配置されたそのような電解槽セルを複数備える。セルスタックは更に、電解槽セル内の２つの対向する電極間の絶縁材料であるスペーサと、シールと、更なる機械的支持のためのフレームとを含み得る。更に、冷却、水素の処理（例えば、純度及び圧縮のため）、電気入力の変換（例えば、変圧器及び整流器）、給水の処置（例えば、脱イオン化）、及び（例えば、酸素の）ガス出力のための機器を含む電解槽システム内に複数の電解槽ユニットが配置され得る。そのような電解槽システムが、例えば、水素製造プラントに含まれていてよい。

【0005】

電解槽は、典型的には、電解質及び動作温度に基づいて異なる技術に分けられる。例えば、アルカリ電解槽は液体アルカリ電解質を使用するが、プロトン交換膜（ＰＥＭ）型電解槽は固体ポリマー電解質を使用し、固体酸化物型電解槽（ＳＯＥＣ）は電解質として固体セラミック材料を使用する。

【0006】

すべてのタイプの電解槽が、水素生成のコストが比較的高くなってしまっている。しかしながら、アルカリ電解槽は、典型的には、ＰＥＭで通常使用される白金族金属系触媒と比べてより安価な触媒に関連している。更に、アルカリ電解槽のほうが、典型的には、交換可能な電解質及び陽極触媒のより低い溶解に起因して耐久性が高い。更に、アルカリ電解槽は、典型的には、アルカリ電解質中のガス拡散性がより低いことに起因してより高いガス純度を達成する。

【0007】

しかしながら、特に、設置のために大きい表面積を必要とする水素プラントでは、電解槽に関連する課題が依然としてある。このことから、大型水素プラントの設置が比較的少ないことと合わせて、電解槽装置をより効率的にし、コスト効果を高くする必要性が求められている。

【発明の概要】

【0008】

本発明の目的は、上記問題の少なくともいくつかを克服し、先行技術の解決手段と比較して少なくともある程度改善された、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置を提供することである。この目的及び以下で明らかになる他の目的は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置によって達成され、本装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備える。

【0009】

本発明の第１の態様によれば、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置が提供される。本装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備え、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットの各々は、第１のエンドプレート、第２のエンドプレート、及び第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタックを形成する複数の電解槽セルを備え、アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニットと第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された耐荷重面を更に備え、これにより、第２のアルカリ電解槽ユニットは、第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、耐荷重面によって支持される。

【0010】

これによって、電解槽装置の設置のための表面積がより効率的に使用される。言い換えれば、電解槽装置の設置のための同じ量の表面積を使用することによって、電解槽装置の容量が増加する。したがって、本発明によって、表面積当たりの電解槽装置の容量が増加する。容量は、例えば、水素生成容量として定義することができる。

【0011】

第２のアルカリ電解槽ユニットが、第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、耐荷重面によって支持されることを述べるとき、耐荷重面が第１のアルカリ電解槽ユニットと第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された状態で、第２のアルカリ電解槽ユニットが第１のアルカリ電解槽ユニットの上に配置されていることを理解されたい。よって、第１のエンドプレート、第２のエンドプレート、及び第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタックを形成する複数の電解槽セルを備える第２のアルカリ電解槽ユニットは、第１のエンドプレート、第２のエンドプレート、及び第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタックを形成する複数の電解槽セルを備える第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、第２のアルカリ電解槽ユニットは、耐荷重面によって支持される。

【0012】

第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレート及び第２のエンドプレートは、それぞれ、第１のユニットの第１のエンドプレート及び第１のユニットの第２のエンドプレートと呼ばれることもある。更に、第１のユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置された複数の電解槽セルのセルスタックは、第１のユニットのセルスタックと呼ばれることもある。これに対応して、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレート及び第２のエンドプレートは、それぞれ、第２のユニットの第１のエンドプレート及び第２のユニットの第２のエンドプレートと呼ばれることもある。更に、第２のユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置された複数の電解槽セルのセルスタックは、第２のユニットのセルスタックと呼ばれることもある。

【0013】

第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット各々のセルスタック内の電解槽セルは、典型的には、膜によって分離されており、かつ水電解を達成するために液体アルカリ電解質溶液（単にアルカリ電解質と呼ぶ）中で動作している２つの電極（陽極及び陰極）を備えることを理解されたい。使用時には、陽極においてＯＨの陰イオンによって酸素ガス（及び水）が生成され、陰極において供給された電子によって水素ガス（及びＯＨの陰イオン）が生成される。アルカリ電解質及び／又は水が、アルカリ電解槽ユニットに連続的に供給され得る。ＯＨの陰イオンは、陰極から膜を介して陽極に輸送される。第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットの各セルスタックは、そのような電解槽セルを複数備える。

【0014】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット各々のセルスタック内の電解槽セル内の電極の表面積は、０．５～３ｍ２である。

【0015】

第１のアルカリ電解槽ユニットが、第２のアルカリ電解槽ユニットとは別個のユニットであることを理解されたい。よって、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルから分離されており、独立して動作される。例えば、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されているが、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、（第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されるので）配置されていない。第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルが、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルから分離されており、独立して動作される限り、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートは、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートに接続されてもよいし、又は一体化されてもよいことを理解されたい。これに対応して、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルが、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルから分離されており、独立して動作される限り、第１のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートは、第２のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートに接続されてもよいし、又は一体化されてもよい。しかしながら、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルが、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルから分離されており、独立して動作されていても、第１及び第２の電解槽ユニットは、生成ガス（水素及び／又は酸素）を共通配管に提供するように構成され得る。

【0016】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のエンドプレートは、ベースプレート又は荷重キャリアプレート（load carrier plate）である。よって、第１及び第２のエンドプレートは、関連付けられた電解槽ユニットのセルスタックのための主キャリア構造体を形成する。典型的には、第１及び第２のエンドプレートは、セルスタックの任意の電極とは異なる。

【0017】

第２のアルカリ電解槽ユニットが第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、耐荷重面によって支持されることを述べるとき、アルカリ電解槽装置は、３次元空間との関連で説明されていることを理解されたい。例えば、デカルト座標系（ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸によって定義されるｘｙｚ系）では、水平面はｘ軸及びｙ軸によって定義され（すなわちｘｙ平面）、ｚ軸は水平面を垂直に切断する垂直軸である。換言すれば、ｚ軸、すなわち垂直軸は、重力が従う軸に平行である。よって、ｚ軸に関する第２のアルカリ電解槽ユニットの位置は、第１のアルカリ電解槽ユニットの位置と比較して高い。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第２のアルカリ電解槽ユニットの最低ｚ座標は、第１のアルカリ電解槽ユニットの最高ｚ座標よりも高い。

【0018】

第２のアルカリ電解槽ユニットが、典型的には、第１のアルカリ電解槽ユニットの上に配置されることを理解されたい。例えば、第２のアルカリ電解槽ユニットは、ｘ軸及びｙ軸に関して（すなわち、水平面において）第１のアルカリ電解槽ユニットと同じ位置に配置される。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第２のアルカリ電解槽ユニットのｘ軸及びｙ軸に関する位置は、第１のアルカリ電解槽ユニットのｘ軸及びｙ軸に関する位置と少なくとも部分的に重なる。よって、第２のアルカリ電解槽ユニットは、水平面（ｘｙ平面）において第１のアルカリ電解槽ユニットに位置合わせされていてもよいし、又はわずかにオフセットされていてもよい。

【0019】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのうちの一方に含まれている。

【0020】

これによって、第２のアルカリ電解槽ユニットが第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、かつ耐荷重面によって支持されるように耐荷重面を配置するために別個の組み立てステップは必要ない。言い換えれば、耐荷重面は、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのうちの一方に一体化されている。よって、単に第２のアルカリ電解槽ユニットを第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置することによって、第２のアルカリ電解槽ユニットが第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、かつ耐荷重面によって支持されるように、耐荷重面が配置される。

【0021】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、第１のアルカリ電解槽ユニットに含まれている。好ましくは、第１のアルカリ電解槽ユニットの耐荷重面は、第１のアルカリ電解槽ユニットの上面である。よって、アルカリ電解槽装置の組み立て中、第１のアルカリ電解槽ユニットは、その正しい位置に置かれてよく、その後に、第２のアルカリ電解槽ユニットは、第１のアルカリ電解槽ユニットの上に配置され、そこで第１のアルカリ電解槽ユニットの耐荷重面によって支持される。これによって、アルカリ電解槽装置の組み立てが改善される。

【0022】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレート及び第２のエンドプレートの少なくとも一方に含まれている。

【0023】

これによって、耐荷重面は、第１のアルカリ電解槽ユニットの既存の構成部品に一体化される。よって、耐荷重面を備える、第１のアルカリ電解槽ユニットと第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された別個の耐荷重構造体を省略することができる。更に、第１及び第２のエンドプレートは、典型的には、荷重キャリアプレートであるので、耐荷重面は、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタックのための主キャリア構造体に一体化される。耐荷重面は、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレート及び／又は第２のエンドプレートに含まれていてもよいし、又は一体化されていてもよい。

【0024】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのそれぞれのセルスタック内の電解槽セルは、垂直方向に積み重ねられる。

【0025】

これによって、表面積当たりの容量を更に増加させることができる。よって、電解槽セルは、垂直方向に、すなわち前述のデカルト座標系に関して説明したｚ軸に沿って差し込まれる。よって、第１のエンドプレート、セルスタック、及び第２のエンドプレートが垂直方向に順に配置される。換言すれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットの中心軸は垂直軸である。典型的には、そのような垂直スタック配置構成の各電解槽セルは、垂直方向に、すなわちｚ軸に沿って差し込まれた電極及び膜を備える。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、電極及び／又は膜は、ガストラップを回避するためにｘｙ平面に対して傾斜しているか、又は傾いている。

【0026】

例えば、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートは、アルカリ電解槽装置の電解槽現場の地面に配置される。第１のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートは、第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向に配置されたセルスタックが第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されるように、第１のエンドプレートと位置合わせされ、第１のエンドプレートの上方に配置される。第２のエンドプレートは、第２のアルカリ電解槽ユニットがその上に支持される耐荷重面を備える。よって、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートは、第１のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレート上に配置される。第２のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートは、第２のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向に配置されたセルスタックが、第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置され、かつ第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置されるように、第１のエンドプレートと位置合わせされ、第１のエンドプレートの上方に配置される。

【0027】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１のアルカリ電解槽ユニットは、第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまで延在する平面構造体を更に備え、平面構造体は、耐荷重面を備える。

【0028】

これによって、第１及び第２のエンドプレートとは別個の耐荷重構造体であり、耐荷重面を備える平面構造体が、第１のアルカリ電解槽ユニットに含まれている。そのような平面構造体は、第２のアルカリ電解槽ユニットのための有利な支持体を提供する。

【0029】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、平面構造体は、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタックに面するように配置された内側に面する面と、第２のアルカリ電解槽ユニットに面するように配置された外側に面する面とを備え、外側に面する面は、耐荷重面である。

【0030】

よって、前述の第１のアルカリ電解槽ユニットの上面は、好ましくは、平面構造体の外側に面する面であり、耐荷重面としての役割をする。これによって、第１のアルカリ電解槽ユニットの上に第２のアルカリ電解槽ユニットを配置することが改善される。

【0031】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重構造体は、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのうちの少なくとも一方の第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまで延在する。これによって、耐荷重構造体は、対応するアルカリ電解槽ユニットの堅牢性を高めるために設けられ得る。例えば、耐荷重構造体は、セルスタック内の電解槽セルを圧縮するように構成され得る。これによって、接続ロッドを省略するか、少なくとも減らすことができる。

【0032】

耐荷重構造体は、例えば、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートの上部分又は上面に取り付けられ、第１のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートの上部分又は上面に取り付けられ、それによって、第１のエンドプレートの上部分又は上面から第２のエンドプレートの上部分又は上面まで延在し得る。エンドプレートの上部分又は上面は、ここでは、第２のアルカリ電解槽ユニットに面するエンドプレートの部分又は表面を指す。代替として、耐荷重構造体は、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートの下部分又は下面に取り付けられ、第２のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートの下部分又は下面に取り付けられ、それによって、第１のエンドプレートの下部分又は下面から第２のエンドプレートの下部分又は下面まで延在してもよい。エンドプレートの下部分又は下面は、ここでは、第１のアルカリ電解槽ユニットに面するエンドプレートの部分又は表面を指す。

【0033】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、第１又は第２のアルカリ電解槽ユニットの耐荷重構造体（又は平面構造体）に、又は対応するアルカリ電解槽ユニットの電解質と接触している第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートの少なくとも一方に一体化されている。よって、耐荷重面は、耐荷重面を備える構造体が第１のアルカリ電解槽ユニットの電解質と接触していることによって、第１のアルカリ電解槽ユニットに一体化され得る。代替として、耐荷重面は、耐荷重面を備える構造体が第２のアルカリ電解槽ユニットの電解質と接触していることによって、第２のアルカリ電解槽ユニットに一体化されていてもよい。例えば、耐荷重面が第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートの少なくとも一方に含まれている実施形態では、第１及び第２のエンドプレートは、第１のアルカリ電解槽ユニットの電解質と接触している。更に、耐荷重面が、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのうちの少なくとも一方の第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまで延在する耐荷重構造体又は平面構造体に含まれている実施形態では、耐荷重構造体又は平面構造体は、対応するアルカリ電解槽ユニットの電解質と接触するように配置され得る。

【0034】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのそれぞれのセルスタック内の電解槽セルは、水平方向に積み重ねられる。

【0035】

これによって、従来のセルスタック配置構成をアルカリ電解槽装置のために使用することができる。よって、電解槽セルは、水平方向に、すなわち前述のデカルト座標系に関して説明したｘ軸又はｙ軸に沿って差し込まれる。よって、第１のエンドプレート、セルスタック、及び第２のエンドプレートは、水平方向に（ｘ軸又はｙ軸に沿って）順に配置されている。換言すれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットの中心軸は水平軸である。典型的には、そのような水平スタック配置構成の各電解槽セルは、水平方向に、すなわち、ｘ軸又はｙ軸に沿って差し込まれた電極及び膜を備える。

【0036】

例えば、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートは、アルカリ電解槽装置の電解槽現場の地面に配置される。第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートは、典型的には、第１のアルカリ電解槽ユニットの水平方向に配置されたセルスタックが第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されるように、水平方向に位置合わせされ、並んで配置されている。耐荷重面が第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートに含まれている少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、典型的には、第１のエンドプレートの上面と第２のエンドプレートの上面とで分割されており、その上に、第２のアルカリ電解槽ユニットのそれぞれの第１及び第２のエンドプレートが支持される。よって、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートは、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートの上に配置され、第２のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートは、第１のアルカリ電解槽ユニットの第２のエンドプレートの上に配置される。よって、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートと、これらの間に配置された水平方向に配置されたセルスタックとが、第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置される。

【0037】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、格子又はグリッドである。

【0038】

これによって、強度があるが比較的低重量の耐荷重面が設けられる。例えば、耐荷重面を備える耐荷重構造体は、格子又はグリッドとして配置される。代替として、耐荷重面が第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び／又は第２のエンドプレートに含まれている実施形態では、対応する第１及び／又は第２のエンドプレート（単数又は複数）は、格子又はグリッドとして配置される。例えば、格子又はグリッドは、高い垂直荷重（すなわち、少なくとも第２のアルカリ電解槽ユニットの重量に相当）に耐えるように構成された構造体を提供するために、３Ｄプリントされるか、又は他の方法で製造される。耐荷重面として格子又はグリッドを有することによって、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットへの及び／又はそれらからのガス又は液体の輸送が格子又はグリッドの開口部を介して達成できるので、そのような輸送が容易になる。

【0039】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置された中間耐荷重プレートを更に備え、第２のアルカリ電解槽ユニットは、中間耐荷重プレートによって少なくとも部分的に支持される。

【0040】

そのような中間耐荷重プレートは、典型的には、セルスタックの一部分を取り囲むように配置されるか、又はセルスタックの一部を形成する中央構造を備える。このような中央構造は、例えば、アルカリ電解質がそこを通って流れることを可能にするグリッド又は格子を備え得る。例えば、中央構造は、２つの電極間に配置され、ダミーセル（すなわち、ダミーセルの電極間に印加電位がないので水素も酸素も生成しない、セルスタック内のセル）を形成し得る。中間耐荷重プレートは、典型的には、第１及び第２のエンドプレートから等距離に配置されることによって、典型的には、第１及び第２のエンドプレートから離れて配置される。アルカリ電解槽装置は、１つより多くの中間耐荷重プレートを備え得る。そのような実施形態では、複数の中間耐荷重プレートは、第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまでの距離に沿って配置される。中間耐荷重プレートは、中間耐荷重構造体と呼ばれることもある。

【0041】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第２のアルカリ電解槽ユニットが中間耐荷重プレートによって少なくとも部分的に支持されることは、耐荷重面が中間耐荷重プレートならびに第１のアルカリ電解槽ユニットの第１及び第２のエンドプレートに含まれていることによって達成される。耐荷重面は、典型的には、第１のエンドプレートの上面と、第２のエンドプレートの上面と、中間耐荷重プレートの上面とで分割されており、その上に、第２のアルカリ電解槽ユニットのそれぞれの第１のエンドプレート、第２のエンドプレート、及び中間プレートが支持される。よって、そのような実施形態では、第２のアルカリ電解槽ユニットは、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に、第１の電解槽ユニットの中間耐荷重プレートに対応して配置された中間プレートを備える。代替として、第２のアルカリ電解槽ユニットが中間耐荷重プレートによって少なくとも部分的に支持されることは、耐荷重構造体が第１及び第２のエンドプレート並びに中間耐荷重プレートによって支持されることによって達成され、耐荷重構造体は、前述のような耐荷重面を備える。

【0042】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、アルカリ電解槽装置は、温度、圧力、及び／又は導電率を測定するように構成された１つ又は複数のセンサを備え、１つ又は複数のセンサは、中間耐荷重プレートに一体化されている。このような一体化は、中間耐荷重プレートの配置により、センサ（単数又は複数）をセルスタックの中央部分に容易に配置することができるので有利である。

【0043】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも第１のアルカリ電解槽ユニットは、第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまで延在するように配置され、かつセルスタック内の電解槽セルを圧縮するように構成された少なくとも１つの接続ロッドを更に備え、耐荷重面は、少なくとも１つの接続ロッドと離れている。

【0044】

よって、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、少なくとも１つの接続ロッドによって第１及び第２のエンドプレート内で圧縮され、しっかりと保持される。耐荷重面が少なくとも１つの接続ロッドと離れていることを述べるとき、耐荷重面が少なくとも１つの接続ロッドとは異なるものであることを理解されたい。言い換えれば、少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、少なくとも１つの接続ロッドにも、第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまで延在するように配置され、かつセルスタック内の電解槽セルを圧縮するように構成された任意の接続ロッドにも含まれていない。しかしながら、少なくとも１つの代替の例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットの上述の垂直方向に配置されたセルスタックの場合、第１のアルカリ電解槽ユニットは、少なくとも２つの接続ロッドを備えてよく、少なくとも２つの接続ロッドの第２のアルカリ電解槽ユニットに面するそれぞれの端面が、耐荷重面を備える。よって、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートは、第１のアルカリ電解槽ユニットの少なくとも２つの接続ロッドの端面によって支持され得る。

【0045】

典型的には、第２のアルカリ電解槽ユニットも、第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートから第２のエンドプレートまで延在するように配置された少なくとも１つの接続ロッドを備え、接続ロッドは、セルスタック内の電解槽セルを圧縮するように構成される。よって、耐荷重面は、少なくとも１つの接続ロッドとは離れているか、又は異なるものである。

【0046】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、アルカリ電解槽装置は更に、セルスタックの電解槽セルから生成ガスを輸送するように構成された配管を備え、配管は、第１のアルカリ電解槽ユニットと第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に垂直方向に配置される。

【0047】

これによって、配管を配置する効率的な方法が提供される。例えば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットは、生成ガスを同じ配管に提供するように構成され得る。例えば、配管は、生成された水素ガスを取り扱うための第１の配管系と、生成された酸素ガスを取り扱うための第２の配管系とを備え、第２の配管系は、第１の配管系とは分離されており、異なるものである。

【0048】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、配管は更に、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットに及びそれらからアルカリ電解質（又はその対応する溶液）及び／又は水を輸送するように構成される。よって、配管は、アルカリ電解質及び／又は水を取り扱うための第３の配管系を備え得る。典型的には、アルカリ電解質及び／又は水は、セルスタックの内外に再循環される。

【0049】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、配管は、前述の耐荷重面を備える耐荷重構造体に少なくとも部分的に含まれている。耐荷重構造体は更に、ガス又は液体の流れを測定するためのセンサ又は計量機器を備え得る。

【0050】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、耐荷重面は、水平方向に配置される。

【0051】

これによって、第２のアルカリ電解槽ユニットのための有利な支持体が提供される。すなわち、耐荷重面は、典型的には、ｘｙ平面に延在する水平面である。

【0052】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、アルカリ電解槽装置は更に、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットを収容する封入マントルを備える。

【0053】

これによって、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットからの漏出ガスが、封入マントルの内部に捕捉され得る。

【0054】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットからの任意の漏出ガスを検出するように構成されたガスセンサを更に備え、ガスセンサは、第２のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に封入マントル内に配置される。

【0055】

よって、漏出ガスを検出するための効率的な手段が提供される。ガスセンサは、典型的には、水素ガス及び／又は酸素ガスを検出するように構成される。

【0056】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、封入マントルは、封入マントルの上部分に配置されたガイド面を備え、ガイド面は、漏出したガスをガスセンサにガイドするように構成される。

【0057】

これによって、漏出ガスの検出が改善される。よって、ガスセンサは、典型的には、封入マントルの上部分に配置される。

【0058】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットは、直列又は並列に接続される。

【0059】

すなわち、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットは、直列又は並列に電気的に接続され得る。

【0060】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットは、冗長ユニットとして動作するように配置される。代替として、それらは、水素ガスを提供するために互いに依存して（又は共通して）動作するように配置される。

【0061】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２の電解槽ユニット各々の動作温度は、７０～９０℃である。そのような動作温度は、通常動作温度と呼ばれることもある。第１及び第２の電解槽ユニット各々の動作圧力は、例えば１～３０バールであり得る。

【0062】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、アルカリ電解質は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）である。ＫＯＨの場合、濃度は、例えば、５７Ｍ（モル）であり得る。

【0063】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、セルスタックにおいて使用される膜の材料は、ＺｒＯ又はＮｉＯである。膜は、メッシュ、例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ：polyphenylene sulfide）メッシュで安定化され得る。膜は、例えば、薄い多孔性の箔から構成されていてよい。そのような箔の厚さは、例えば０．０５～０．５ｍｍであり得る。しかしながら、ガスの混合を回避するために、少なくとも０．２５の厚さが好ましい。膜は電子を伝導せず、よって、電解槽セルの陽極と陰極との間の電気的短絡を回避するとともに、電極間の距離を小さくすることを可能にすることを理解されたい。膜は、アルカリ電解質が膜の孔に浸透し得るので、ＯＨの陰イオンを伝導するように構成される。更に、膜は、膜の別個の側で生成されたガス（酸素及び水素）を分離する。膜がダイアフラム又はセパレータと呼ばれこともあることに留意されたい。

【0064】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、陽極、すなわち酸素側のためにセルスタック内で使用される電極（及び触媒）は、ニッケルめっき鋼電極、例えばニッケルめっき穿孔ステンレス鋼電極である。

【0065】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、陰極、すなわち水素側のためにセルスタック内で使用される電極（及び触媒）は、ニッケルめっき鋼電極、例えばニッケルめっき穿孔ステンレス鋼電極である。

【0066】

よって、酸素側及び水素側のためにセルスタック内で使用される電極（及び触媒）は、同じタイプのものであってもよい。言い換えれば、陽極及び陰極は、同じ材料から作られていてもよい。

【0067】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２の電解槽ユニットの各々は、陽極又は陰極に多孔質輸送層を備える。そのような輸送層は、Ｎｉメッシュから構成されていてよい。

【0068】

本装置は更に、当業者には既知であるように、生成された酸素及び水素それぞれのためのガスセパレータ機器、生成された水素ガスを乾燥させるためのドライヤ機器、アルカリ溶液及び水のポンプ又は他の輸送手段、並びに装置の動作に必要な関連付けられた電気機器を備え得る。

【0069】

本発明の第２の態様によれば、水素プラントが提供される。水素プラントは、本発明の第１の態様に係るアルカリ電解槽装置を複数備える。よって、アルカリ電解槽ユニットは、水素生成アルカリ電解槽ユニットと呼ばれることもある。

【0070】

例えば、単一のアルカリ電解槽ユニットは、数ＭＷの電力需要に相当する容量を有してよく、典型的には、生成されるＮｍ３Ｈ２（標準立方メートル）当たり４～５ｋＷｈのエネルギー入力が必要になる。例えば、水素プラントは、１ＧＷの電力需要に相当する５０～１５０個のアルカリ電解槽ユニットを備え得る。

【0071】

本発明の第２の態様の効果及び特徴は、本発明の第１の態様に関連させて上述したものと大部分が類似している。本発明の第１の態様に関連して言及した実施形態は、本発明の第２の態様と大部分が互換性があり、そのうちのいくつかを以下で例示する。

【0072】

本発明の更なる利点及び特徴について、以下の説明及び添付図面において開示及び説明する。

【0073】

次に、本発明のこれらの態様及び他の態様について、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して詳述する。

【図面の簡単な説明】

【0074】

【図1】本発明の例示的な実施形態にしたがって使用されるアルカリ電解槽ユニットの斜視図である。

【図2】本発明の例示的な実施形態に係るアルカリ電解槽ユニットにおいて使用される電解槽セルの概略図である。

【図3】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態に係る、第１の電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備えるアルカリ電解槽装置を概略的に例示する。

【図4A】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態にしたがって使用される耐荷重面を備える耐荷重構造体を概略的に例示する。

【図4B】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態にしたがって使用される耐荷重面を備える別の耐荷重構造体を概略的に例示する。

【図4C】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態に係る、例えば図３のアルカリ電解槽装置の中間プレートの正面図である。

【図5】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態に係る、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備えるアルカリ電解槽装置の概略的な斜視図である。

【図6】本発明の少なくとも１つの実施形態に係る、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備えるアルカリ電解槽装置の別の概略的な斜視図である。

【図7】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態に係る、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備える更に別のアルカリ電解槽装置を概略的に例示する。

【発明を実施するための形態】

【0075】

以下の説明には、限定ではなく説明を目的として、本発明の完全な理解を提供するために、例えば特定の構成部品、インターフェース、技法等の特定の詳細が記載されている。しかしながら、当業者には、本発明がこれらの特定の詳細から逸脱する他の実施形態で実施されてもよいことが明らかになるであろう。他の事例では、周知のユニット、デバイス又はシステム、電解槽セル、及び方法の詳細な説明を、不要な詳細で本発明の説明を曖昧にしないように省略する。

【0076】

図１は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽ユニット１０１を概略的に示す。アルカリ電解槽ユニット１０１は、以下で説明するように、アルカリ電解槽装置の第１及び／又は第２のアルカリ電解槽ユニットとして使用され得る。よって、最初に、アルカリ電解槽ユニット１０１について大まかに説明し、次いで、第１のアルカリ電解槽ユニット及び第２のアルカリ電解槽ユニットを備えるアルカリ電解槽装置の様々な実施形態について説明する。

【0077】

アルカリ電解槽ユニット１０１は、第１のエンドプレート１０３、第２のエンドプレート１０５、及び第１のエンドプレート１０３と第２のエンドプレート１０５との間に配置されたセルスタック１０７を備える。セルスタック１０７は、複数の電解槽セル１０９から形成されており、図１には、そのうちの３つのみが概略的に示されている。しかしながら、セルスタック１０７は、典型的には、より多くの電解槽セル、例えば、５０～７００個の電解槽セル、典型的には１５０～５００個の電解槽セルを備える。典型的な電解槽セルについて、図２を参照して以下で説明する。アルカリ電解槽ユニット１０１は更に、セルスタック１０７内の電解槽セル１０９を圧縮するために、第１のエンドプレート１０３から第２のエンドプレート１０５まで延在するように配置された２つの接続ロッド１１１ａ、１１１ｂを備える。図１の２つの接続ロッド１１１ａ、１１１ｂは、セルスタック１０７を通して延在しているので、部分的に破線で示されている。接続ロッド１１１ａ、１１１ｂは、例えば、ナット又はスクリューナット（図示せず）によって第１及び第２のエンドプレート１０３、１０５の各々に取り付けられ得る。

【0078】

図１のアルカリ電解槽ユニット１０１のセルスタック１０７は、以下で詳述するように、セルスタック１０７から生成ガスを輸送するため、並びに／又はセルスタック１０７に及び／若しくはセルスタック１０７からアルカリ電解質を輸送するための配管１１３に接続されている。

【0079】

図２は、電解槽セル２０９を概略的に示す。図２の電解槽セル２０９は、図１のセルスタック１０７の複数の電解槽セル１０９の各々に使用され得る。電解槽セル２０９は、陽極２０１である第１の電極２０１と、陰極２０３である第２の電極２０３とを備える。陽極２０１及び陰極２０３は、膜２０５によって分離されている。陽極２０１及び陰極２０３は、水電解を達成するために、以下では単にアルカリ電解質２０７と呼ぶ液体アルカリ電解質溶液２０７中で動作している。使用時には、陽極２０１においてＯＨの陰イオンによって酸素ガスと水が生成され、陰極２０３において供給された電子によって水素ガスとＯＨの陰イオンが生成される。電子は、電子移動ブリッジ２１１によって陽極側から陰極側に移動される。ＯＨの陰イオンは、陰極２０３から膜２０５を介して陽極２０１に輸送される。図１のアルカリ電解槽ユニット１０１のセルスタック１０７は、典型的には、このような電解槽セル２０９を複数備える。

【0080】

図３は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置１０を概略的に示す。アルカリ電解槽装置１０は、２つのアルカリ電解槽ユニット１１、２１を備えるが、２つよりも多い数のアルカリ電解槽ユニットがアルカリ電解槽装置１０に含まれていてもよい。２つのアルカリ電解槽ユニット１１、２１の各々は、好ましくは、図１のアルカリ電解槽ユニット１０１として構成され得る。すなわち、第１のアルカリ電解槽ユニット１１は、第１のエンドプレート１３、第２のエンドプレート１５、及び第１のエンドプレート１３と第２のエンドプレート１５との間に配置されたセルスタック１７を形成する複数の電解槽セル１９（そのうちの３つのみが図示されている）を備える。これに対応して、第２のアルカリ電解槽ユニット２１は、第１のエンドプレート２３、第２のエンドプレート２５、及び第１のエンドプレート２３と第２のエンドプレート２５との間に配置されたセルスタック２７を形成する複数の電解槽セル２９（そのうちの３つのみが図示されている）を備える。図３に示すように、第１のアルカリ電解槽ユニット１１は任意選択的に、第１のエンドプレート１３と第２のエンドプレート１５との間に別個に配置された中間耐荷重プレート１４（破線で示す）を備え得る。そのような中間耐荷重プレート１４は、典型的には、セルスタック１７の一部分を取り囲むように配置されるか、又はセルスタック１７の一部を形成する中央構造（図４Ｃに更に示す）を備える。図１に示すような任意の配管及び接続ロッドは、簡潔にするために取り除かれている。

【0081】

アルカリ電解槽装置１０は更に、第１のアルカリ電解槽ユニット１１と第２のアルカリ電解槽ユニット２１との間に配置された耐荷重面３０を備え、これにより、第２のアルカリ電解槽ユニット２１は、第１のアルカリ電解槽ユニット１１の垂直方向上方に配置され、耐荷重面３０によって支持される。図３の実施形態では、耐荷重面３０は、第１のエンドプレート１３から第２のエンドプレート１５まで延在する平面構造体３１である耐荷重構造体３１として一体化されることによって、第１のアルカリ電解槽ユニット１１に含まれている。図３では、耐荷重性が、任意選択の中間耐荷重プレート１４によって高められ得る。よって、耐荷重構造体３１は、第１及び第２のエンドプレート１３、１５、ならびに中間耐荷重プレート１４によって支持されている。よって、第２のアルカリ電解槽ユニット２１は、中間耐荷重プレート１４によって少なくとも部分的に支持される。

【0082】

しかしながら、代替として、耐荷重面３０は、第２のアルカリ電解槽ユニット２１に含まれていてもよいし、又は一体化されていてもよい。

【0083】

平面構造体３１は、第１のアルカリ電解槽ユニット１１のセルスタック１７に面するように配置された内側に面する面３１ａと、第２のアルカリ電解槽ユニット２１に面するように配置された外側に面する面３１ｂとを備える。よって、外側に面する面３１ｂは、耐荷重面３０を備えるか、又は形成している。平面構造体３１である耐荷重構造体３１は、図４Ａの斜視図に別個に示すように、典型的には直方体として形成されている。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、図４Ｂに示すように、耐荷重面３０’を備える耐荷重構造体は、格子又はグリッド３１’として形成される。これによって、低重量と十分な耐荷重性との有利な組合せが提供される。

【0084】

図１及び図３に示すように、アルカリ電解槽ユニット１０１、１１、２１のそれぞれのセルスタック１０７、１７、２７内の電解槽セル１０９、１９、２９は、水平方向に積み重ねられている。ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸によって定義されるデカルト座標系、すなわちｘｙｚ系（図１の斜視図に示されており、図３ではｚ軸及びｘ軸のみが示されている）では、水平面はｘ軸及びｙ軸によって定義され（すなわちｘｙ平面）、ｚ軸は水平面を垂直に切断する垂直軸である。換言すれば、ｚ軸、すなわち垂直軸は、重力が従う軸に平行である。よって、水平セルスタック１０７、１７、２７に対して、電解槽セル１０９、１９、２９は、水平方向に、すなわち図３に示すｘ軸に沿って差し込まれている。よって、第１のエンドプレート１０３、１３、２３、セルスタック１０７、１７、２７、及び第２のエンドプレート１０５、１５、２５は、水平方向に（ｘ軸又はｙ軸に沿って）順に配置されている。換言すれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット１０１、１１、２１の中心軸は水平軸である。典型的には、そのような水平スタック配置構成の各電解槽セル１０９、１９、２９は、水平方向に、すなわち、ｘ軸又はｙ軸に沿って差し込まれた電極２０１、２０３及び膜２０５を備える。

【0085】

しかしながら、図５に示す少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニットのそれぞれのセルスタック内の電解槽セルは、垂直方向に積み重ねられている。図５は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置４０の斜視図を概略的に示し、これは、図３のアルカリ電解槽装置１０と原理的には同様であるが、以下に説明するある構造的な違いがある。図５のアルカリ電解槽装置４０は、２つのアルカリ電解槽ユニット、すなわち第１のアルカリ電解槽ユニット４１及び第２のアルカリ電解槽ユニット５１を備えるが、２つよりも多い数のアルカリ電解槽ユニットがアルカリ電解槽装置４０に含まれていてもよい。２つのアルカリ電解槽ユニット４１、５１の各々は、好ましくは、図１のアルカリ電解槽ユニット１０１として構成され得るが、水平スタック配置構成ではなく垂直スタック配置構成を有する。すなわち、第１のアルカリ電解槽ユニット４１は、第１のエンドプレート４３、第２のエンドプレート４５、及び第１のエンドプレート４３と第２のエンドプレート４５との間に配置されたセルスタック４７を形成する複数の電解槽セル４９（そのうちの３つのみが図示されている）を備え、セルスタック４７内の電解槽セル４９は、垂直方向に積み重ねられている。これに対応して、第２のアルカリ電解槽ユニット５１は、第１のエンドプレート５３、第２のエンドプレート５５、及び第１のエンドプレート５３と第２のエンドプレート５５との間に配置されたセルスタック５７を形成する複数の電解槽セル５９（そのうちの３つのみが図示されている）を備え、セルスタック５７内の電解槽セル５９は、垂直方向に積み重ねられている。これによって、表面積当たりの容量を更に増加させることができる。

【0086】

より詳細には、第１のアルカリ電解槽ユニット４１の第１のエンドプレート４３は、アルカリ電解槽装置４０の電解槽現場の地面６００に配置される。第１のアルカリ電解槽ユニット４１の第２のエンドプレート４５は、第１のアルカリ電解槽ユニット４１の垂直方向に配置されたセルスタック４７が垂直方向に関して第１のエンドプレート４３と第２のエンドプレート４５との間に配置されるように、第１のエンドプレート４３と位置合わせされ、第１のエンドプレート４３の上方に配置される。第２のエンドプレート４５、又はより厳密にいえば第２のエンドプレート４５の外側に面する面は、第２のアルカリ電解槽ユニット５１がその上に支持される耐荷重面６０を備える。よって、第２のアルカリ電解槽ユニット５１の第１のエンドプレート５３は、第１のアルカリ電解槽ユニット４１の第２のエンドプレート４５上に配置される。第２のアルカリ電解槽ユニット５１の第２のエンドプレート５５は、第２のアルカリ電解槽ユニット５１の垂直方向に配置されたセルスタック５７が、垂直方向に関して第１のエンドプレート５３と第２のエンドプレート５５との間に配置され、かつ第１のアルカリ電解槽ユニット４１の垂直方向上方に配置されるように、第１のエンドプレート５３と位置合わせされ、第１のエンドプレート５３の上方に配置される。よって、第２のアルカリ電解槽ユニット５１は、第１のアルカリ電解槽ユニット４１の第２のエンドプレート４５及びそこに含まれている耐荷重面６０によって、第１のアルカリ電解槽ユニット４１の上に配置される。

【0087】

図１のアルカリ電解槽ユニット１０１に関して示されているような任意の配管及び接続ロッドは、簡潔にするために取り除かれている。しかしながら、第２のアルカリ電解槽ユニット５１のための耐荷重面６０を形成する第２のエンドプレート４５を有するのではなく、セルスタック４７内の電解槽セル４９を圧縮するように構成された少なくとも２つの接続ロッドのそれぞれの端面が、第２のアルカリ電解槽ユニット５１の第１のエンドプレート５３と接触して配置され、したがって耐荷重面を形成してもよいことに留意されたい。更なる代替として、第１のアルカリ電解槽ユニット４１の第２のエンドプレート４５と第２のアルカリ電解槽ユニット５１の第１のエンドプレート５３との間に、別個の中間支持プレートが配置されてもよい。

【0088】

図５に見られるように、それぞれのセルスタック４７、５７の電解槽セル４９、５９は、水平面（ｘｙ平面）に対して傾斜しているか、又は傾いている。よって、電解槽セル４９、５９の電極２０１、２０３及び／又は膜２０５は、ガストラップを回避するために、水平面に対して傾斜しているか、又は傾いている。水平面に対するそのような傾きの傾斜角は、例えば、５°～４５°であり得る。

【0089】

図６は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置７０の斜視図を概略的に示し、これは、図３のアルカリ電解槽装置１０と原理的に同様であるが、以下に説明するある構造的な違いがある。図６のアルカリ電解槽装置７０は、２つのアルカリ電解槽ユニット、すなわち第１のアルカリ電解槽ユニット７１及び第２のアルカリ電解槽ユニット８１を備えるが、２つよりも多い数のアルカリ電解槽ユニットがアルカリ電解槽装置７０に含まれていてもよい。２つのアルカリ電解槽ユニット７１、８１の各々は、好ましくは、図１のアルカリ電解槽ユニット１０１として構成され得る（すなわち、水平セルスタックを有する）。すなわち、第１のアルカリ電解槽ユニット７１は、第１のエンドプレート７３、第２のエンドプレート７５、及び第１のエンドプレート７３と第２のエンドプレート７５との間に配置されたセルスタック７７を形成する複数の電解槽セル（別個に図示せず）を備える。これに対応して、第２のアルカリ電解槽ユニット８１は、第１のエンドプレート８３、第２のエンドプレート８５、及び第１のエンドプレート８３と第２のエンドプレート８５との間に配置されたセルスタック８７を形成する複数の電解槽セル（別個に図示せず）を備える。

【0090】

任意選択的に、第１のアルカリ電解槽ユニット７１は、図３に示すものと同様の中間耐荷重プレート７４を備える。例えば、中間耐荷重プレート７４は、図４Ｃを参照して説明するように配置される。よって、中間耐荷重プレート７４は、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の第１のエンドプレート７３と第２のエンドプレート７５との間に配置される。これに対応して、第２のアルカリ電解槽ユニット８１は、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の第１のエンドプレート８３と第２のエンドプレート８５との間に配置された中間プレート８４を備え得る。第２のアルカリ電解槽ユニット８１の中間プレート８４は、図４Ｃを参照して説明するように配置され得る。

【0091】

図３のアルカリ電解槽装置１０と比較して、図６のアルカリ電解槽装置７０には別個の耐荷重構造体がなく、その代わりに、耐荷重面９０が、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の第１及び第２のエンドプレート７３、７５に、並びに任意選択的に中間耐荷重プレート７４に含まれている。これによって、耐荷重面９０は、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の既存の構成部品に一体化される。よって、耐荷重面を備える別個の耐荷重構造体が必要ない。

【0092】

図６に示すように、耐荷重面９０は、典型的には、第１のエンドプレート７３の上面７３ａと第２のエンドプレート７５の上面７５ａとで分割されており、その上に、第２のアルカリ電解槽ユニット８１のそれぞれの第１及び第２のエンドプレート８３、８５が支持されている。第１のアルカリ電解槽ユニット７１の中間耐荷重プレート７４と、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の中間プレート８４とを含む実施形態では、耐荷重面９０は更に、中間耐荷重プレート７４の上面７４ａに含まれ、その上に、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の中間プレート８４が支持される。よって、耐荷重面９０は、少なくとも２つの別個の耐荷重面部分７３ａ、７５ａと、任意選択的に上面部分７４ａとを備える。よって、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の第１のエンドプレート８３は、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の第１のエンドプレート７３の上に配置され、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の第２のエンドプレート８５は、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の第２のエンドプレート７５の上に配置され、任意選択的に、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の中間プレート８４は、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の中間耐荷重プレート７４の上に配置される。よって、第２のアルカリ電解槽ユニット８１の第１及び第２のエンドプレート８３、８５と、これらの間に配置された水平方向に配置されたセルスタック８７とが、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の垂直方向上方に配置される。更に、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の第１及び第２のエンドプレート７３、７５、並びに任意選択の中間耐荷重プレート７４は、典型的には、荷重キャリアプレートであるので、耐荷重面９０は、第１のアルカリ電解槽ユニット７１の主キャリア構造体に一体化されている。更に、図６に明確に示すように、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット７１、８１の任意の接続ロッド７８、８８は、耐荷重面９０とは離れており、異なるものである。

【0093】

図４Ｃは、アルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置される例示的な中間プレート１７４の正面図を概略的に示す。中間プレート１７４は、例えば、図３の実施形態の中間耐荷重プレート１４、又は図６の実施形態の中間耐荷重プレート７４のような、例えば、第１のアルカリ電解槽ユニットの中間耐荷重プレートであり得る。更に、中間プレート１７４は、例えば図６の実施形態の中間プレート８４のような、第２のアルカリ電解槽ユニットの中間プレートであり得る。

【0094】

中間プレート１７４は、典型的には、（例えば、図３及び図６の実施形態のセルスタック１７、７７、８７のうちのいずれか１つのような）セルスタック１１７の一部を形成する中央構造１７４ａを備えるように配置される。このような中央構造１７４ａは、例えば、アルカリ電解質がそこを通って流れることを可能にするグリッド又は格子１７４ｂを備え得る。例えば、中央構造１７４ａは、２つの電極（図示せず）間に配置され、ダミーセルを形成し得る。ダミーセルは、ダミーセルの電極間に印加電位がないので水素も酸素も生成しない、セルスタック１１７内のセルである。代替として、中間プレート１７４は、単にセルスタック１１７の一部分を取り囲むフレームを備え得る。

【0095】

温度、圧力、及び／又は導電率を測定するように構成された１つ又は複数のセンサ１７４ｃが、中間プレート１７４に一体化され得る。このような一体化は、中間プレート１７４の配置により、センサ（単数又は複数）１７４ｃをセルスタックの中央部分に容易に配置することができるので有利である。

【0096】

図７は、水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置３１０の斜視図を概略的に示し、これは、図３のアルカリ電解槽装置１０と原理的に同様であるが、以下に説明するある構造的な違いがある。図７のアルカリ電解槽装置３１０は、２つのアルカリ電解槽ユニット、すなわち第１のアルカリ電解槽ユニット３１１及び第２のアルカリ電解槽ユニット３２１を備えるが、２つよりも多い数のアルカリ電解槽ユニットがアルカリ電解槽装置３１０に含まれていてもよい。２つのアルカリ電解槽ユニット３１１、３２１の各々は、好ましくは、図１のアルカリ電解槽ユニット１０１として構成され得る（すなわち、水平セルスタックを有する）。すなわち、第１のアルカリ電解槽ユニット３１１は、第１のエンドプレート３１３、第２のエンドプレート３１５、及び第１のエンドプレート３１３と第２のエンドプレート３１５との間に配置されたセルスタック３１７を形成する複数の電解槽セル（別個に図示せず）を備える。これに対応して、第２のアルカリ電解槽ユニット３２１は、第１のエンドプレート３２３、第２のエンドプレート３２５、及び第１のエンドプレート３２３と第２のエンドプレート３２５との間に配置されたセルスタック３２７を形成する複数の電解槽セル（別個に図示せず）を備える。

【0097】

図３のアルカリ電解槽装置１０と同様に、第１のアルカリ電解槽ユニット３１１は、第１のエンドプレート３１３から第２のエンドプレート３１５まで延在する耐荷重構造体３３１を備える。耐荷重構造体３３１は、前述のように耐荷重面３３０を備え、図７に示す実施形態では、格子又はグリッド（例えば図４Ｂに示す）として配置される。よって、耐荷重構造体３３１及び耐荷重面３３０は、第２のアルカリ電解槽ユニット３２１が第１のアルカリ電解槽ユニット３１１の垂直方向上方に配置され、かつ耐荷重面３３０によって支持されるように、第１のアルカリ電解槽ユニット３１１と第２のアルカリ電解槽ユニット３２１との間に配置される。耐荷重構造体３３１の格子又はグリッドにより、配管３１４が、有利なことに、第１のアルカリ電解槽ユニット３１１のセルスタック３１７から耐荷重構造体３３１を通って延在し、耐荷重構造体３３１の上方の配管部分と相互作用することができる。

【0098】

図７に示すように、図７のアルカリ電解槽装置３１０は、セルスタック３１７、３２７の電解槽セルから生成ガスを輸送するように構成された配管３１４を備える。配管３１４は、第１のアルカリ電解槽ユニット３１１と第２のアルカリ電解槽ユニット３２１との間に垂直方向に配置されている。より詳細には、配管３１４は、生成された水素ガスを取り扱うための第１の配管系３１４ａと、生成された酸素ガスを取り扱うための第２の配管系３１４ｂとを備える。図７の実施形態に示すように、第１及び第２の配管系３１４ａ、３１４ｂは、互いに分離されている。第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット３１１、３２１は、図７では、生成ガスを共通して第１及び第２の配管系３１４ａ、３１４ｂに提供するように配置されている。しかしながら、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット３１１、３２１は、生成ガスを別個の配管系に提供するように配置されてもよい。

【0099】

図７のアルカリ電解槽装置３１０は、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット３１１、３２１を収容する封入マントル４００を備える。これによって、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット３１１、３２１からの漏出ガスが、封入マントル４００の内部に捕捉され得る。また図７に示すように、アルカリ電解槽装置３１０は、第１のガスセンサ４１０及び第２のガスセンサ４２０を備え、その両方は、第１及び第２のアルカリ電解槽ユニット３１１、３２１からの漏出ガスを検出するように構成されている。第１及び第２のガスセンサは、第２のアルカリ電解槽ユニット３２１の垂直方向上方に封入マントル４００内に配置されている。よって、漏出したガスは、典型的には、封入マントル４００内を上方に移動していくので、漏出ガスを検出するための効率的な手段が設けられている。第１及び第２のガスセンサは、典型的には、水素ガス及び／又は酸素ガスを検出するように構成される。

【0100】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、封入マントル４００は、封入マントル４００の上部分４０１に配置されたガイド面４０３、４０５を備え、ガイド面は、漏出したガスをそれぞれの第１及び第２のガスセンサ４１０、４２０にガイドするように構成される。すなわち、第１のガイド面４０３は、漏出したガスを第１のガスセンサ４１０にガイドするように構成されており、典型的には第１のガスセンサ４１０に向かって傾斜している。これに対応して、第２のガイド面４０５は、漏出したガスを第２のガスセンサ４２０にガイドするように構成されており、典型的には第２のガスセンサ４２０に向かって傾斜している。これによって、漏出ガスの検出が改善される。

【0101】

本発明について、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連させて説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、その反対に、様々な修正形態及び均等な配置構成を包含することを意図するものであることを理解されたい。追加として、開示された実施形態の変形形態が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の参酌から、請求項に記載の発明概念を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。特許請求の範囲において、「備える」という語は他の要素又は工程を除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すわけではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置（４０、７０）であって、前記アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット（４１、７１）及び第２のアルカリ電解槽ユニット（５１、８１）を備え、前記第１のアルカリ電解槽ユニット及び前記第２のアルカリ電解槽ユニットの各々は、第１のエンドプレート（４３、５３、７３、８３）、第２のエンドプレート（４５、５５、７５、８５）、及び前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタック（４７、５７、７７、８７）を形成する複数の電解槽セル（４９、５９）を備え、前記アルカリ電解槽装置は、前記第１のアルカリ電解槽ユニットと前記第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）を更に備え、これにより、前記第２のアルカリ電解槽ユニットは、前記第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、前記耐荷重面によって支持され、前記耐荷重面（６０、９０）は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（４１、７１）の前記第１のエンドプレート（４３、７３）及び前記第２のエンドプレート（４５、７５）の少なくとも一方に一体化されている、アルカリ電解槽装置（４０、７０）。

【請求項2】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（４１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（５１）のそれぞれの前記セルスタック（４７、５７）内の前記電解槽セル（４９、５９）は、垂直方向に積み重ねられている、請求項１に記載のアルカリ電解槽装置（４０）。

【請求項3】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（７１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（８１）のそれぞれの前記セルスタック（７７）内の前記電解槽セルは、水平方向に積み重ねられている、請求項１に記載のアルカリ電解槽装置（７０）。

【請求項4】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット（７１）の前記第１のエンドプレート（７３）と前記第２のエンドプレート（７５）との間に配置された中間耐荷重プレート（７４）を更に備え、前記第２のアルカリ電解槽ユニット（８１）は、前記中間耐荷重プレート（７４）によって少なくとも部分的に支持されている、請求項３に記載のアルカリ電解槽装置（１０、７０）。

【請求項5】

少なくとも前記第１のアルカリ電解槽ユニット（７１）は、前記第１のエンドプレート（７３）から前記第２のエンドプレート（７５）まで延在するように配置され、かつ前記セルスタック（７７）内の前記電解槽セルを圧縮するように構成された少なくとも１つの接続ロッド（７８）を更に備え、前記耐荷重面（９０）は、前記少なくとも１つの接続ロッド（７８）とは離れている、請求項１～４のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（７０）。

【請求項6】

前記セルスタックの前記電解槽セルから生成ガスを輸送するように構成された配管（３１４）を更に備え、前記配管は、前記第１のアルカリ電解槽ユニットと前記第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に垂直方向に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置。

【請求項7】

前記耐荷重面（６０、９０）は、水平方向に配置されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（４０、７０）。

【請求項8】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット及び前記第２のアルカリ電解槽ユニットを収容する封入マントル（４００）を更に備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置。

【請求項9】

前記第１のアルカリ電解槽ユニット及び前記第２のアルカリ電解槽ユニットからの任意の漏出ガスを検出するように構成されたガスセンサ（４１０、４２０）を更に備え、前記ガスセンサは、前記第２のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に前記封入マントル内に配置されている、請求項８に記載のアルカリ電解槽装置。

【請求項10】

前記封入マントル（４００）は、前記封入マントルの上部分（４０１）に配置されたガイド面（４０３、４０５）を備え、前記ガイド面は、任意の漏出したガスを前記ガスセンサ（４１０、４２０）にガイドするように構成されている、請求項９に記載のアルカリ電解槽装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0015】

第１のアルカリ電解槽ユニットが、第２のアルカリ電解槽ユニットとは別個のユニットであることを理解されたい。よって、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルから分離されており、独立して動作される。例えば、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、第１のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されているが、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルは、（第２のアルカリ電解槽ユニットの第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に配置されるので）配置されていない。しかしながら、第１のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルが、第２のアルカリ電解槽ユニットのセルスタック内の電解槽セルから分離されており、独立して動作されていても、第１及び第２の電解槽ユニットは、生成ガス（水素及び／又は酸素）を共通配管に提供するように構成され得る。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0101】

本発明について、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連させて説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、その反対に、様々な修正形態及び均等な配置構成を包含することを意図するものであることを理解されたい。追加として、開示された実施形態の変形形態が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の参酌から、請求項に記載の発明概念を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。特許請求の範囲において、「備える」という語は他の要素又は工程を除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示すわけではない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 水素ガスを生成するためのアルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）であって、前記アルカリ電解槽装置は、第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、４１、７１、３１１）及び第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、５１、８１、３２１）を備え、前記第１のアルカリ電解槽ユニット及び前記第２のアルカリ電解槽ユニットの各々は、第１のエンドプレート（１３、２３、４３、５３、７３、８３、３１３、３２３）、第２のエンドプレート（１５、２５、４５、５５、７５、８５、３１５、３２５）、及び前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に配置されたセルスタック（１７、２７、４７、５７、７７、８７、１１７、３１７、３２７）を形成する複数の電解槽セル（１９、２９、４９、５９）を備え、前記アルカリ電解槽装置は、前記第１のアルカリ電解槽ユニットと前記第２のアルカリ電解槽ユニットとの間に配置された耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）を更に備え、これにより、前記第２のアルカリ電解槽ユニットは、前記第１のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に配置され、前記耐荷重面によって支持され、前記耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、４１、７１、３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、５１、８１、３２１）のうちの一方に一体化されている、アルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）。
［２］ 前記耐荷重面（６０、９０）は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（４１、７１）の前記第１のエンドプレート（４３、７３）及び前記第２のエンドプレート（４５、７５）の少なくとも一方に含まれている、［１］に記載のアルカリ電解槽装置（４０、７０）。
［３］ 前記第１のアルカリ電解槽ユニット（４１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（５１）のそれぞれの前記セルスタック（４７、５７）内の前記電解槽セル（４９、５９）は、垂直方向に積み重ねられている、［２］に記載のアルカリ電解槽装置（４０）。
［４］ 前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、７１、３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、８１、３２１）のそれぞれの前記セルスタック（１７、７７、３１７）内の前記電解槽セルは、水平方向に積み重ねられている、［１］又は［２］に記載のアルカリ電解槽装置（１０、７０、３１０）。
［５］ 前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、３１１）は、前記第１のエンドプレート（１３、３１３）から前記第２のエンドプレート（１５、３１５）まで延在する平面構造体（３１、３３１）を更に備え、前記平面構造体は、前記耐荷重面（３０、３３０）を備える、［４］に記載のアルカリ電解槽装置（１０、３１０）。
［６］ 前記第１のアルカリ電解槽ユニット（１１、７１）の前記第１のエンドプレート（１３、７３）と前記第２のエンドプレート（１５、７５）との間に配置された中間耐荷重プレート（１４、７４、１７４）を更に備え、前記第２のアルカリ電解槽ユニット（２１、８１）は、前記中間耐荷重プレート（１４、７４、１７４）によって少なくとも部分的に支持されている、［４］又は［５］に記載のアルカリ電解槽装置（１０、７０）。
［７］ 前記耐荷重面（３０、３３０）は、格子又はグリッド（３１’）である、［１］～［６］のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（１０、３１０）。
［８］ 少なくとも前記第１のアルカリ電解槽ユニット（７１）は、前記第１のエンドプレート（７３）から前記第２のエンドプレート（７５）まで延在するように配置され、かつ前記セルスタック（７７）内の前記電解槽セルを圧縮するように構成された少なくとも１つの接続ロッド（７８）を更に備え、前記耐荷重面（９０）は、前記少なくとも１つの接続ロッド（７８）とは離れている、［１］～［７］のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（７０）。
［９］ 前記セルスタック（３１７）の前記電解槽セルから生成ガスを輸送するように構成された配管（３１４）を更に備え、前記配管は、前記第１のアルカリ電解槽ユニット（３１１）と前記第２のアルカリ電解槽ユニット（３２１）との間に垂直方向に配置されている、［１］～［８］のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。
［１０］ 前記耐荷重面（３０、３０’、６０、９０、３３０）は、水平方向に配置されている、［１］～［９］のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（１０、４０、７０、３１０）。
［１１］ 前記第１のアルカリ電解槽ユニット（３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（３２１）を収容する封入マントル（４００）を更に備える、［１］～［１０］のいずれか一項に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。
［１２］ 前記第１のアルカリ電解槽ユニット（３１１）及び前記第２のアルカリ電解槽ユニット（３２１）からの任意の漏出ガスを検出するように構成されたガスセンサ（４１０、４２０）を更に備え、前記ガスセンサは、前記第２のアルカリ電解槽ユニットの垂直方向上方に前記封入マントル内に配置されている、［１１］に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。
［１３］ 前記封入マントル（４００）は、前記封入マントルの上部分（４０１）に配置されたガイド面（４０３、４０５）を備え、前記ガイド面は、任意の漏出したガスを前記ガスセンサ（４１０、４２０）にガイドするように構成されている、［１２］に記載のアルカリ電解槽装置（３１０）。

【国際調査報告】