WO2023233740A1 - 膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法 - Google Patents

膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法 Download PDF

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直人 田上
貴洋 祐延
崇仁 三好
英彦 田島
翔一 古川
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Mitsubishi Power Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Power Ltd
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Definitions

  • the present disclosure relates to a membrane electrode assembly, an electrolytic cell, an electrolytic device, and a method for manufacturing a membrane electrode assembly.
  • Patent Document 1 describes a laminated electrolyte membrane used in PEM (Polymer Electrolyte Membrane) type water electrolysis, which includes a first electrolyte membrane, a second electrolyte membrane, and a laminated electrolyte membrane provided between the first electrolyte membrane and the second electrolyte membrane.
  • a laminated electrolyte membrane comprising a nanosheet laminated catalyst layer containing a catalyst and voids, and a transfer layer provided between a second electrolyte membrane and the nanosheet laminated catalyst layer.
  • the nanosheet stacked catalyst layer is provided to suppress hydrogen and oxygen crossover. According to such a configuration, a laminated electrolyte membrane with low crossover and low membrane resistance can be obtained.
  • the first electrode including the cathode catalyst layer and the second electrode including the anode catalyst layer are formed by integrating the above-described first electrolyte membrane, second electrolyte membrane, nanosheet laminated catalyst layer, and transfer layer as a laminated electrolyte membrane. combined with a laminated electrolyte membrane.
  • Patent Document 2 discloses a method in which a supporting film and an EPTFE film are overlapped and passed between two metal rolls, a mixed liquid is supplied, the gap in the EPTFE film is impregnated with the mixed liquid, and the supporting film is then removed.
  • An electrode manufacturing method is disclosed in which an electrode is obtained by performing the following steps.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and the production of a membrane electrode assembly, an electrolytic cell, an electrolytic device, and a membrane electrode assembly that can improve the stability of performance as an electrolytic device.
  • the purpose is to provide a method.
  • a membrane electrode assembly includes a first ion exchange membrane including a first surface and a second surface located on the opposite side of the first surface; a second ion exchange membrane including a fourth surface located on the opposite side to the third surface; a cathode catalyst layer provided on the first surface; and an anode catalyst layer provided on the third surface; Equipped with.
  • the first ion exchange membrane and the second ion exchange membrane are anion exchange membranes having hydroxide ion conductivity, and are integrated with the second surface and the fourth surface facing each other.
  • an electrolysis cell includes a first separator, a second separator, and a membrane electrode assembly disposed between the first separator and the second separator.
  • the membrane electrode assembly includes a first ion exchange membrane including a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a third surface located on the opposite side to the third surface.
  • a second ion exchange membrane including a fourth surface, a cathode catalyst layer provided on the first surface, and an anode catalyst layer provided on the third surface.
  • the first ion exchange membrane and the second ion exchange membrane are anion exchange membranes having hydroxide ion conductivity, and are integrated with the second surface and the fourth surface facing each other.
  • an electrolytic device includes an electrolytic cell, an electrolytic solution supply section that supplies an electrolytic solution to the electrolytic cell, and a power supply section that applies a voltage to the electrolytic cell.
  • the electrolytic cell includes a first separator, a second separator, and a membrane electrode assembly disposed between the first separator and the second separator.
  • the membrane electrode assembly includes a first ion exchange membrane including a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a third surface located on the opposite side to the third surface.
  • a second ion exchange membrane including a fourth surface, a cathode catalyst layer provided on the first surface, and an anode catalyst layer provided on the third surface.
  • the first ion exchange membrane and the second ion exchange membrane are anion exchange membranes having hydroxide ion conductivity, and are integrated with the second surface and the fourth surface facing each other.
  • a method for manufacturing a membrane electrode assembly includes providing a cathode catalyst layer on the first surface of the first ion exchange membrane and an anode catalyst layer on the third surface of the second ion exchange membrane. After providing a cathode catalyst layer on the first surface and providing an anode catalyst layer on the third surface, the second surface of the first ion exchange membrane and the fourth surface of the second ion exchange membrane are separated. The method includes integrating the first ion exchange membrane and the second ion exchange membrane so that they face each other.
  • the membrane electrode assembly electrolytic cell, electrolytic device, and method for manufacturing a membrane electrode assembly of the present disclosure, it is possible to improve the stability of performance as an electrolytic device.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of an electrolysis device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electrolytic cell according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an electrolytic cell according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a membrane electrode assembly according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell according to a modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of an electrolysis device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an electrolytic cell according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an exploded
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the electrolytic cell according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the electrolytic cell according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell according to a third embodiment of the present disclosure.
  • opposite means that two members overlap when viewed in a certain direction, and another member (for example, another layer) may exist between the two members. .
  • the Z direction is a direction from a first separator 41 to a second separator 42, which will be described later.
  • the X direction is a direction that intersects (for example, is perpendicular to) the Z direction, and is a direction from a central portion C of the membrane electrode assembly 43 to one end of the membrane electrode assembly 43, which will be described later.
  • the Y direction is a direction that intersects (for example, is orthogonal to) the Z direction and the X direction, and is, for example, the depth direction of the paper plane in FIG. 4 .
  • area means the area when viewed in the Z direction (that is, the area extending in the X direction and the Y direction).
  • outer size means the outer size when viewed in the Z direction. That is, “external size” and “area” may mean substantially the same thing, and may be read as interchangeable with each other as appropriate.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of an electrolysis device 1 according to the first embodiment.
  • the electrolysis device 1 is, for example, a device that generates hydrogen by electrolyzing water contained in an electrolytic solution.
  • the electrolyzer 1 is, for example, an anion exchange membrane (AEM) type electrolyzer.
  • AEM anion exchange membrane
  • the electrolytic device 1 is not limited to the above example, and may be a different type of electrolytic device such as a device that electrolytically reduces carbon dioxide.
  • the electrolyzer 1 includes, for example, an electrolytic cell stack 10, an electrolyte supply section 20, and a power supply section 30.
  • the electrolytic cell stack 10 is an assembly of a plurality of electrolytic cells 11.
  • the electrolytic cell stack 10 is formed by arranging a plurality of electrolytic cells 11 in one direction.
  • Each electrolytic cell 11 includes a cathode chamber Sa and an anode chamber Sb. The electrolytic cell 11 will be described in detail later.
  • the electrolytic solution supply section 20 is a supply section that supplies an electrolytic solution to each electrolytic cell 11.
  • the electrolytic solution is, for example, pure water or an alkaline aqueous solution.
  • the electrolyte supply section 20 includes a cathode side supply section 20a and an anode side supply section 20b.
  • the cathode side supply section 20a is a supply section that supplies the electrolyte to the cathode chamber Sa of each electrolytic cell 11.
  • the cathode side supply section 20a includes, for example, a hydrogen gas-liquid separator 21, a first pump 22, a hydrogen recovery section 23, a first electrolyte supply section 24, and piping lines L1 and L2.
  • the hydrogen gas-liquid separator 21 stores electrolyte.
  • a supply port of the hydrogen gas-liquid separator 21 is connected to the cathode chamber Sa of the electrolytic cell 11 via a piping line L1.
  • the first pump 22 is provided in the middle of the piping line L1 and sends the electrolytic solution stored in the hydrogen gas-liquid separator 21 toward the cathode chamber Sa of the electrolytic cell 11.
  • the return port of the hydrogen gas-liquid separator 21 is connected to the cathode chamber Sa of the electrolytic cell 11 via a piping line L2.
  • An electrolytic solution containing hydrogen generated in the electrolytic cell 11 flows into the hydrogen gas-liquid separator 21 from the electrolytic cell 11 .
  • the hydrogen gas-liquid separator 21 has a gas-liquid separation section that separates hydrogen contained in the electrolyte. Hydrogen separated from the electrolyte by the hydrogen gas-liquid separator 21 is recovered by the hydrogen recovery section 23.
  • the hydrogen gas-liquid separator 21 is replenished with electrolyte from the first electrolyte supply section 24 .
  • the anode side supply section 20b is a supply section that supplies the electrolyte to the anode chamber Sb of each electrolytic cell 11.
  • the anode side supply section 20b includes, for example, an oxygen gas-liquid separator 26, a second pump 27, an oxygen recovery section 28, a second electrolyte supply section 29, and piping lines L3 and L4.
  • the oxygen gas-liquid separator 26 stores electrolyte.
  • a supply port of the oxygen gas-liquid separator 26 is connected to the anode chamber Sb of the electrolytic cell 11 via a piping line L3.
  • the second pump 27 is provided in the middle of the piping line L3 and sends the electrolytic solution stored in the oxygen gas-liquid separator 26 toward the anode chamber Sb of the electrolytic cell 11.
  • the return port of the oxygen gas-liquid separator 26 is connected to the anode chamber Sb of the electrolytic cell 11 via a piping line L4.
  • An electrolytic solution containing oxygen generated in the electrolytic cell 11 flows into the oxygen gas-liquid separator 26 from the electrolytic cell 11 .
  • the oxygen gas-liquid separator 26 has a gas-liquid separation section that separates oxygen contained in the electrolyte. Oxygen separated from the electrolyte by the oxygen gas-liquid separator 26 is recovered by the oxygen recovery section 28.
  • the oxygen gas-liquid separator 26 is replenished with electrolyte from the second electrolyte supply section 29 .
  • the power supply section 30 is a DC power supply device that applies voltage to the electrolytic cell 11.
  • the power supply section 30 applies a DC voltage necessary for electrolysis of the electrolytic solution between the anode and the cathode of the electrolytic cell 11.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the electrolytic cell 11.
  • the electrolytic cell 11 includes, for example, a first separator 41, a second separator 42, and a membrane electrode assembly 43.
  • the first separator 41 is a member that defines one surface of the internal space S of the electrolytic cell 11.
  • the internal space S is a space including a cathode chamber Sa and an anode chamber Sb, which will be described later.
  • the first separator 41 has a rectangular plate shape, for example, and is made of a metal member. For example, a negative voltage is applied to the first separator 41 from the power supply unit 30 via a first current collector 61 (see FIG. 3), which will be described later.
  • the first separator 41 has a first end 41e1 (for example, a lower end) and a second end 41e2 (for example, an upper end) located on the opposite side of the first end 41e1.
  • the above-mentioned piping line L1 is connected to the first end 41e1 of the first separator 41.
  • the above-mentioned piping line L2 is connected to the second end portion 41e2 of the first separator 41.
  • the first separator 41 has a first inner surface 41a facing a cathode chamber Sa, which will be described later.
  • a first flow path FP1 is formed in the first inner surface 41a, through which the electrolytic solution supplied from the piping line L1 flows.
  • the first flow path FP1 is, for example, a groove provided in the first inner surface 41a.
  • the electrolytic solution that has flowed through the first flow path FP1 is discharged to the outside of the electrolytic cell 11 through the piping line L2.
  • each structure for example, a flow path structure, etc.
  • FIG. 2 is merely an example, and does not limit the content of this embodiment.
  • various structures can be used for the channel structure depending on the size, purpose, and usage environment of the device. This also applies to each structure shown in other figures.
  • the second separator 42 is a member that is arranged with an internal space S between it and at least a portion of the first separator 41, and defines the other surface of the internal space S.
  • the second separator 42 has a rectangular plate shape, for example, and is made of a metal member.
  • a positive voltage is applied to the second separator 42 from the power supply unit 30 via a second current collector 62 (see FIG. 3), which will be described later.
  • the first separator 41 and the second separator 42 included in the same electrolytic cell 11 form the electrolytic bath 40 of the electrolytic cell 11 as a pair of separators.
  • the second separator 42 has a first end 42e1 (for example, a lower end) and a second end 42e2 (for example, an upper end) located on the opposite side of the first end 42e1.
  • the above-mentioned piping line L3 is connected to the first end 42e1 of the second separator 42.
  • the above-mentioned piping line L4 is connected to the second end portion 42e2 of the second separator 42.
  • the second separator 42 has a second inner surface 42a facing an anode chamber Sb, which will be described later.
  • a second flow path FP2 through which the electrolytic solution supplied from the piping line L3 flows is formed in the second inner surface 42a.
  • the second flow path FP2 is, for example, a groove provided in the second inner surface 42a.
  • the electrolytic solution that has flowed through the second flow path FP2 is discharged to the outside of the electrolytic cell 11 through the piping line L4.
  • the first inner surface 41a of the first separator 41 has a channel groove (first channel FP1)
  • the second inner surface 42a of the second separator 42 has a channel groove (first channel FP1).
  • a configuration having two flow paths FP2) is described.
  • the first separator 41 of the electrolytic cell 11 included in the electrolytic cell stack 10 has a similar flow path on the surface 41b opposite to the first inner surface 41a in addition to the first inner surface 41a.
  • a bipolar plate having a groove first flow path FP1, shown by a two-dot chain line in FIG. 2 may be used.
  • the second separator 42 of the electrolytic cell 11 included in the electrolytic cell stack 10 has a similar channel groove (a second flow channel A bipolar plate having a path FP2 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) may also be used.
  • a second flow channel A bipolar plate having a path FP2 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) may also be used.
  • the flow channel grooves provided on both sides of the first separator 41 may have different shapes and arrangements.
  • the flow path grooves provided on both sides of the second separator 42 may have different shapes and arrangements.
  • the membrane electrode assembly (MEA) 43 is a structure in which an ion exchange membrane, a catalyst, and a power supply are assembled.
  • the membrane electrode assembly 43 is arranged between the first separator 41 and the second separator 42, and is located in the internal space S.
  • the membrane electrode assembly 43 includes, for example, a first ion exchange membrane 51, a second ion exchange membrane 52, an ionomer layer 53, a cathode catalyst layer 54, a cathode power supply 55, an anode catalyst layer 56, and an anode power supply 57.
  • the first ion exchange membrane 51 is a membrane that selectively permeates ions.
  • the first ion exchange membrane 51 is, for example, a solid polymer electrolyte membrane.
  • the first ion exchange membrane 51 is, for example, an anion exchange membrane (AEM) having hydroxide ion conductivity.
  • AEM anion exchange membrane
  • the first ion exchange membrane 51 is not limited to the above example, and may be an ion exchange membrane of a different type from the above example.
  • the first ion exchange membrane 51 is, for example, in the shape of a rectangular sheet.
  • the outer size of the first ion exchange membrane 51 is smaller than the outer size of the first separator 41 or the second separator 42 .
  • the first ion exchange membrane 51 is disposed between the first separator 41 and the second separator 42, and is located in the internal space S described above.
  • the first ion exchange membrane 51 has a first surface 51a facing the first inner surface 41a of the first separator 41, and a second surface 51b located on the opposite side to the first surface 51a.
  • a cathode chamber Sa is defined between the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51 and the first inner surface 41a of the first separator 41.
  • the second ion exchange membrane 52 is a membrane that selectively permeates ions.
  • the second ion exchange membrane 52 is, for example, a solid polymer electrolyte membrane.
  • the second ion exchange membrane 52 is, for example, an anion exchange membrane with hydroxide ion conductivity.
  • the second ion exchange membrane 52 is not limited to the above example, and may be a different type of ion exchange membrane from the above example.
  • the second ion exchange membrane 52 is, for example, in the shape of a rectangular sheet.
  • the outer size of the second ion exchange membrane 52 is smaller than the outer size of the first separator 41 or the second separator 42 .
  • the outer size of the second ion exchange membrane 52 is the same as the outer size of the first ion exchange membrane 51.
  • the second ion exchange membrane 52 is disposed between the first separator 41 and the second separator 42, and is located in the internal space S described above.
  • the second ion exchange membrane 52 has a third surface 52a facing the second inner surface 42a of the second separator 42, and a fourth surface 52b located on the opposite side to the third surface 52a.
  • an anode chamber Sb is defined between the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52 and the second inner surface 42a of the second separator 42.
  • ordinal numbers such as “first” and “second” attached to names of constituent elements are for convenience of explanation.
  • the names “third” and “fourth” do not assume that the names “first” and “second” exist for the same member.
  • the names “third surface 52a” and “fourth surface 52b” of the second ion exchange membrane 52 are based on the premise that the second ion exchange membrane 52 has a first surface and a second surface. It's not something you do. Therefore, the names “third surface 52a” and “fourth surface 52b” may be read as “first surface 52a” and "second surface 52b" of the second ion exchange membrane 52.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are integrated with the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52 facing each other. has been done.
  • "the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are integrated" is limited to the case where the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are directly combined.
  • another layer for example, an ionomer layer 53 to be described later
  • the materials of the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 may be the same or different.
  • the materials of the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are selected as follows. That is, since no oxidation reaction occurs in the cathode chamber Sa, the first ion exchange membrane 51 does not need to have high oxidation resistance. Therefore, as the first ion exchange membrane 51, for example, a membrane made of a material having higher ionic conductivity than the second ion exchange membrane 52 is used. On the other hand, since an oxidation reaction occurs in the anode chamber Sb, it is preferable that the second ion exchange membrane 52 has high oxidation resistance. Therefore, as the second ion exchange membrane 52, for example, a membrane made of a material with higher oxidation resistance than the first ion exchange membrane 51 is employed.
  • An example of a “membrane with high ionic conductivity” is a membrane containing a polystyrene-based or tetraphenyl-based composition in the main chain and an imidazolium group or a quaternary ammonium group in the side chain.
  • the "highly oxidation-resistant film” is, for example, a film containing a polysulfone-based or bromobutylstyrene-based composition.
  • the ionomer layer 53 is a layer for bonding the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52.
  • the ionomer layer 53 is a layer through which hydroxide ions can pass.
  • the ionomer layer 53 is provided between the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52.
  • the ionomer layer 53 is provided over the entire second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and over the entire fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52.
  • the thickness of the ionomer layer 53 is, for example, 10 nm or more and 10 ⁇ m or less.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are integrated via the ionomer layer 53.
  • the cathode catalyst layer 54 is a layer that promotes the chemical reaction in the cathode chamber Sa described above.
  • the cathode catalyst layer 54 is, for example, in the shape of a rectangular sheet.
  • the external size of the cathode catalyst layer 54 is smaller than the external size of the first ion exchange membrane 51.
  • the cathode catalyst layer 54 is arranged in the cathode chamber Sa, and is adjacent to the first ion exchange membrane 51. Note that "adjacent" in this application is not limited to the case where two members are independently adjacent to each other, and at least a portion of one of the two members may enter the other member.
  • a portion of the cathode catalyst layer 54 may enter the surface of the first ion exchange membrane 51.
  • the cathode catalyst layer 54 is provided on the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51.
  • the cathode catalyst layer 54 is formed by applying the material of the cathode catalyst layer 54 to the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51.
  • a negative voltage is applied to the cathode catalyst layer 54 from the power supply section 30 via the first separator 41 and the cathode power supply body 55, and the cathode catalyst layer 54 functions as a part of the cathode 47 of the battery cell 11.
  • the material for the cathode catalyst layer 54 may be any material that promotes the chemical reaction in the cathode chamber Sa, and various materials can be used.
  • the cathode catalyst layer 54 contains at least one of nickel, nickel alloy, cerium oxide, lanthanum oxide, and platinum.
  • XX oxide may contain another material (another element) other than XXX and oxygen.
  • the cathode catalyst layer 54 may contain another material such as carbon in addition to the above-mentioned materials.
  • the cathode power supply body 55 is an electrical connection part that transmits the voltage applied to the first separator 41 to the cathode catalyst layer 54.
  • the cathode power supply body 55 is arranged in the cathode chamber Sa.
  • the cathode power supply body 55 is located between the first inner surface 41a of the first separator 41 and the cathode catalyst layer 54, and is in contact with the first inner surface 41a of the first separator 41 and the cathode catalyst layer 54, respectively. Note that at least a portion of the cathode power supply body 55 may overlap at least a portion of at least one of the first separator 41 and the cathode catalyst layer 54.
  • the cathode power supply body 55 has a structure through which an electrolytic solution and gas can pass.
  • the cathode power supply body 55 is formed of, for example, a metal mesh structure, a sintered body, a fiber, or the like.
  • the external size of the cathode power supply body 55 is the same as the external size of the cathode catalyst layer 54.
  • the cathode 47 of the battery cell 11 is formed by the cathode catalyst layer 54 and the cathode power supply body 55.
  • the anode catalyst layer 56 is a layer that promotes the chemical reaction in the anode chamber Sb described above.
  • the anode catalyst layer 56 is, for example, in the shape of a rectangular sheet.
  • the external size of the anode catalyst layer 56 is smaller than the external size of the second ion exchange membrane 52.
  • the anode catalyst layer 56 is arranged in the anode chamber Sb and is adjacent to the second ion exchange membrane 52. Note that, for example, a portion of the anode catalyst layer 56 may enter the surface portion of the second ion exchange membrane 52.
  • the anode catalyst layer 56 is provided on the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52.
  • the anode catalyst layer 56 is formed by applying the material of the anode catalyst layer 56 to the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52.
  • a positive voltage is applied to the anode catalyst layer 56 from the power supply section 30 via the second separator 42 and the anode power supply body 57, and the anode catalyst layer 56 functions as a part of the anode 48 of the battery cell 11.
  • the material of the anode catalyst layer 56 may be any material that promotes the chemical reaction in the anode chamber Sb described above, and various materials can be used.
  • the anode catalyst layer 56 includes at least one of nickel, nickel alloy, nickel oxide, copper oxide, iridium oxide, niobium oxide, lead oxide, and bismuth oxide.
  • the "XX oxide” may contain another material (another element) other than XX and oxygen.
  • nickel oxide may contain elements such as iron and cobalt in addition to nickel and oxygen.
  • the "copper oxide” may contain elements such as cobalt in addition to copper and oxygen.
  • Iridium oxide may contain elements such as ruthenium in addition to iridium and oxygen.
  • Lead oxide may contain elements such as ruthenium in addition to lead and oxygen.
  • “Bismuth oxide” may contain elements such as ruthenium in addition to bismuth and oxygen.
  • the anode power supply body 57 is an electrical connection part that transmits the voltage applied to the second separator 42 to the anode catalyst layer 56.
  • the anode power supply body 57 is arranged in the anode chamber Sb.
  • the anode power supply body 57 is located between the second inner surface 42a of the second separator 42 and the anode catalyst layer 56, and is in contact with the second inner surface 42a of the second separator 42 and the anode catalyst layer 56, respectively. Note that at least a portion of the anode power supply body 57 may overlap at least a portion of at least one of the second separator 42 and the anode catalyst layer 56.
  • the anode power supply body 57 has a structure through which an electrolytic solution and gas can pass.
  • the anode power supply body 57 is formed of, for example, a metal mesh structure, a sintered body, a fiber, or the like.
  • the external size of the anode power supply body 57 is the same as the external size of the anode catalyst layer 56.
  • the anode 48 of the battery cell 11 is formed by the anode catalyst layer 56 and the anode power supply body 57.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the electrolytic cell 11.
  • the electrolytic cell 11 includes, for example, a first current collector 61, a second current collector 62, a first insulator 63, a second insulator 64, a first insulator 65, and a second insulator 66. , a first end plate 67, and a second end plate 68. Note that in FIG. 3, for convenience of explanation, illustrations of a support portion 70 and a sealing portion 80, which will be described later, are omitted.
  • the first current collector 61 is an electrical connection part that transmits a negative voltage applied from the power supply section 30 to the first separator 41.
  • the first current collector 61 is a metal plate member (for example, a copper plate).
  • the first current collector 61 contacts the first separator 41 from the side opposite to the internal space S of the electrolytic cell 11 and is electrically connected to the first separator 41 .
  • a negative voltage necessary for electrolysis in the electrolytic cell 11 is applied to the first current collector 61 from the power supply section 30 .
  • the first current collector 61 may be shared by two electrolytic cells 11 adjacent to each other in the electrolytic cell stack 10.
  • the second current collector 62 is an electrical connection section that transmits the positive voltage applied from the power supply section 30 to the second separator 42 .
  • the second current collector 62 is a metal plate member (for example, a copper plate).
  • the second current collector 62 contacts the second separator 42 from the side opposite to the internal space S of the electrolytic cell 11 and is electrically connected to the second separator 42 .
  • a positive voltage necessary for electrolysis in the electrolytic cell 11 is applied to the second current collector 62 from the power supply section 30 .
  • the second current collector 62 may be shared by two electrolytic cells 11 adjacent to each other in the electrolytic cell stack 10.
  • the first insulator 63 is a member that insulates between the outer circumference of the first separator 41 and the outer circumference of the second separator 42 .
  • the first insulator 63 is a frame-shaped sheet member that is slightly larger than the outer shape of the cathode catalyst layer 54 and the outer shape of the cathode power supply body 55 .
  • the first insulator 63 is attached to the first inner surface 41a of the first separator 41 and covers the end of the first inner surface 41a.
  • the material of the first insulator 63 is not particularly limited as long as it is an insulating material, and is, for example, a sheet-shaped resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • the second insulator 64 is a member that insulates between the outer circumference of the first separator 41 and the outer circumference of the second separator 42.
  • the second insulator 64 is a frame-shaped sheet member that is slightly larger than the outer shape of the anode catalyst layer 56 and the outer shape of the anode power supply body 57 .
  • the second insulator 64 is attached to the second inner surface 42a of the second separator 42 and covers the end of the second inner surface 42a.
  • the material of the second insulator 64 is not particularly limited as long as it is an insulating material, and is, for example, a sheet-shaped resin such as PTFE.
  • the first insulator 63 and the second insulator 64 can also be used as an integrated insulator.
  • the first insulating material 65 is located between the first current collector 61 and the first end plate 67.
  • the outer size of the first insulating material 65 is, for example, the same as the outer size of the first current collector 61 or larger than the outer size of the first current collector 61.
  • the second insulating material 66 is located between the second current collector 62 and the second end plate 68.
  • the external size of the second insulating material 66 is, for example, the same as the external size of the second current collector 62, or larger than the external size of the second current collector 62.
  • the first end plate 67 is located on the opposite side of the first insulating material 65 with respect to the internal space S of the electrolytic cell 11 .
  • the outer size of the first end plate 67 is larger than the outer size of the first insulating material 65, for example.
  • the second end plate 68 is located on the opposite side of the second insulating material 66 with respect to the internal space S of the electrolytic cell 11 .
  • the outer size of the second end plate 68 is larger than the outer size of the second insulating material 66, for example.
  • the electrolytic cell 11 is not limited to the configuration described above.
  • two adjacent electrolytic cells 11 among the plurality of electrolytic cells 11 are separated by a first separator 41 or a second separator 42, respectively, which are bipolar plates. may be shared.
  • a current collector first current collector 61 or second current collector 62
  • an insulator first insulator 63 or second insulator 64
  • the insulating material the first insulating material 65 or the second insulating material 66
  • the end plate the first end plate 67 or the second end plate 68
  • FIG. 4 is a sectional view showing the electrolytic cell 11.
  • the outer size of the first ion exchange membrane 51 is larger than each of the outer size of the cathode catalyst layer 54 and the outer size of the cathode power supply body 55.
  • the area of the first ion exchange membrane 51 is larger than each of the area of the cathode catalyst layer 54 and the area of the cathode power supply body 55.
  • the first ion exchange membrane 51 is located outside (the outer periphery) of the cathode catalyst layer 54 and the cathode power supply body 55 in a direction (for example, the X direction or the Y direction) perpendicular to the thickness direction (Z direction) of the membrane electrode assembly 43. protruding from the side).
  • “outside” or “outer peripheral side” refers to the central part of the membrane electrode assembly 43 in a direction (for example, the X direction or the Y direction) orthogonal to the thickness direction (Z direction) of the membrane electrode assembly 43. It means the side away from C.
  • the external size of the second ion exchange membrane 52 is larger than each of the external sizes of the anode catalyst layer 56 and the anode power supply body 57.
  • the area of the second ion exchange membrane 52 is larger than each of the area of the anode catalyst layer 56 and the area of the anode power supply body 57.
  • the second ion exchange membrane 52 is located closer to the outer periphery than the anode catalyst layer 56 and the anode power supply body 57 in a direction (for example, the X direction or the Y direction) perpendicular to the thickness direction (Z direction) of the membrane electrode assembly 43. It stands out.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are collectively referred to as an "ion exchange membrane stack 59.”
  • the electrolytic cell 11 includes, for example, a support portion 70 and a sealing portion 80.
  • the support part 70 is a member that supports the membrane electrode assembly 43 inside the electrolytic cell 11.
  • the sealing part 80 is a member that closes the internal space S between the first separator 41 and the second separator 42.
  • the support part 70 is arranged between the first separator 41 and the second separator 42.
  • the support portion 70 is located inside (on the inner peripheral side) of the outer edge portion 59e of the ion exchange membrane stack 59 and supports the ion exchange membrane stack 59.
  • the “outer edge portion” refers to a portion away from the central portion C of the membrane electrode assembly 43 in a direction (for example, the X direction or the Y direction) orthogonal to the thickness direction (Z direction) of the membrane electrode assembly 43. means the edge.
  • “inner side” or “inner peripheral side” means the inner side (the side closer to the center C) when viewed from the center C of the membrane electrode assembly 43.
  • the support section 70 includes, for example, a first support section 71 and a second support section 72.
  • the first support section 71 is a support section on the cathode side.
  • the first support portion 71 is arranged between the first inner surface 41a of the first separator 41 and the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51.
  • the first support portion 71 is located inside (on the inner peripheral side) of the outer edge portion 59e of the ion exchange membrane stack 59 (for example, the outer edge portion 51e of the first ion exchange membrane 51).
  • the first support portion 71 connects the first inner surface 41a (or the first insulator 63) of the first separator 41 and the first ion exchange membrane 51 at a position outside (outer circumferential side) of the cathode catalyst layer 54 and the cathode power supply body 55.
  • the first ion exchange membrane 51 is supported against the first inner surface 41a of the first separator 41.
  • the first support portion 71 has an annular shape (for example, a frame shape) along the outer edge 51e of the first ion exchange membrane 51, and is formed in an annular shape that is one size smaller than the outer edge 51e of the first ion exchange membrane 51.
  • the second support portion 72 is a support portion on the anode side.
  • the second support portion 72 is arranged between the second inner surface 42a of the second separator 42 and the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52.
  • the second support portion 72 is located inside (on the inner peripheral side) of the outer edge 59e of the ion exchange membrane stack 59 (for example, the outer edge 52e of the second ion exchange membrane 52).
  • the second support portion 72 is located between the second inner surface 42a of the second separator 42 and the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52 at a position outside (outer circumferential side) of the anode catalyst layer 56 and the anode power supply body 57.
  • the second ion exchange membrane 52 is supported against the second inner surface 42a of the second separator 42.
  • the second support portion 72 has an annular shape (for example, a frame shape) along the outer edge portion 52e of the second ion exchange membrane 52, and is formed in an annular shape that is one size smaller than the outer edge portion 52e of the second ion exchange membrane 52.
  • the sealing part 80 is arranged between the first separator 41 and the second separator 42.
  • the sealing portion 80 is located outside (on the outer peripheral side) of the outer edge 59e of the ion exchange membrane stack 59 (that is, the outer edge 51e of the first ion exchange membrane 51 and the outer edge 52e of the second ion exchange membrane 52). Then, the internal space S of the electrolytic cell 11 is sealed.
  • the sealing section 80 includes a first sealing section 81 and a second sealing section 82 .
  • the first sealing part 81 and the second sealing part 82 may be formed integrally. That is, the first sealing part 81 and the second sealing part 82 may be one member.
  • the sealing part 80 may be formed integrally with at least one of the first insulator 63 and the second insulator 64 described above.
  • the first sealing part 81 is a sealing part on the cathode side.
  • the first sealing portion 81 is located outside (on the outer peripheral side) of the outer edge portion 59e of the ion exchange membrane stack 59.
  • the first sealing part 81 is sandwiched between the first inner surface 41a of the first separator 41 and the second sealing part 82, and seals a part of the outer peripheral side of the internal space S.
  • the first sealing part 81 is annular (for example, frame-shaped) along the outer edge 51e of the first ion exchange membrane 51, and is formed in an annular shape that is one size larger than the outer edge 51e of the first ion exchange membrane 51.
  • the second sealing part 82 is a sealing part on the anode side.
  • the second sealing portion 82 is located outside the outer edge portion 59e of the ion exchange membrane stack 59.
  • the second sealing part 82 is sandwiched between the second inner surface 42a of the second separator 42 and the first sealing part 81, and seals a part of the outer peripheral side of the internal space S.
  • the second sealing portion 82 is annular (for example, frame-shaped) along the outer edge 52e of the second ion exchange membrane 52, and is formed in an annular shape that is one size larger than the outer edge 52e of the second ion exchange membrane 52.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the membrane electrode assembly 43.
  • the cathode catalyst layer 54 is provided on the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51.
  • the cathode catalyst layer 54 is formed by applying (coating) the material of the cathode catalyst layer 54 to the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51, and combining the applied material of the cathode catalyst layer 54 with the first ion exchange membrane 51. It is formed by pressing under a predetermined temperature and predetermined pressure.
  • an anode catalyst layer 56 is provided on the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52.
  • the anode catalyst layer 56 is formed by applying (coating) the material of the anode catalyst layer 56 to the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52, and combining the applied material of the anode catalyst layer 56 with the second ion exchange membrane 52. It is formed by pressing under a predetermined temperature and predetermined pressure.
  • the material of the cathode catalyst layer 54 and the material of the anode catalyst layer 56 can be applied by, for example, a coating method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an electroless plating method, a method using catalyst ink, or a method of applying the catalyst by spraying. can be used as appropriate.
  • the step of providing the cathode catalyst layer 54 on the first ion exchange membrane 51 and the step of providing the anode catalyst layer 56 on the second ion exchange membrane 52 are performed by This is done before integrating the Further, the step of providing the cathode catalyst layer 54 on the first ion exchange membrane 51 and the step of providing the anode catalyst layer 56 on the second ion exchange membrane 52 are performed as mutually independent steps (separate steps). Therefore, the step of providing the cathode catalyst layer 54 on the first ion exchange membrane 51 does not or hardly affects the step of providing the anode catalyst layer 56 on the second ion exchange membrane 52. Conversely, the process of providing the anode catalyst layer 56 on the second ion exchange membrane 52 does not or hardly affects the process of providing the cathode catalyst layer 54 on the first ion exchange membrane 51.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are connected to They are integrated with each other with the fourth surface 52b facing each other.
  • the material of the ionomer layer 53 is applied to the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52, respectively.
  • the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52 are pressed at a predetermined temperature and a predetermined pressure while facing each other. and are bonded via the ionomer layer 53.
  • a cathode power supply body 55 is coupled to the cathode catalyst layer 54 from the side opposite to the first ion exchange membrane 51.
  • the cathode power supply body 55 is bonded to the cathode catalyst layer 54 by applying pressure, for example, by pressing.
  • an anode power supply body 57 is connected to the anode catalyst layer 56 from the side opposite to the second ion exchange membrane 52 .
  • the anode power supply body 57 is bonded to the anode catalyst layer 56 by applying pressure, for example, by pressing. Thereby, the membrane electrode assembly 43 is completed.
  • the membrane electrode assembly 43 includes a first ion exchange membrane 51 and a second ion exchange membrane 52.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 51 are connected.
  • the two ion exchange membranes 52 it is suppressed that uneven parts of the catalyst layer on one side of the ion exchange membrane affect the production of the catalyst layer on the other side of the ion exchange membrane. can do. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of locations that may cause problems such as short circuits.
  • the stability of the performance of the membrane electrode assembly 43 can be improved. Furthermore, if it becomes easier to uniformly provide the catalyst layer on the surface of the ion exchange membrane, it becomes easier to reduce the thickness of the ion exchange membrane (the thickness of the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52). If the thickness of the ion exchange membrane can be reduced, the performance of the membrane electrode assembly 43 can be improved. Furthermore, in this embodiment, two ion exchange membranes each having a catalyst layer on one side can be handled separately, so handling in the manufacturing process becomes easier and productivity can be improved.
  • FIG. 6 is a sectional view showing an electrolytic cell 11 according to a modification of the first embodiment.
  • the ionomer layer 53 is provided between the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52.
  • the ionomer layer 53 is not provided between the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52. That is, the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52 are in contact with each other.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are pressed with the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52 facing each other (pressing). be integrated).
  • the step of providing the cathode catalyst layer 54 on the first ion exchange membrane 51 and the step of providing the anode catalyst layer 56 on the second ion exchange membrane 52 can be performed separately, so that the ion exchange membrane It is possible to prevent uneven portions of the catalyst layer existing on one surface from affecting the production of the catalyst layer on the other surface of the ion exchange membrane.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the area of the anode 48 is larger than the area of the cathode 47. Note that the configuration other than those described below is the same as the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell 11A of the second embodiment.
  • the area of the anode 48 is larger than the area of the cathode 47.
  • the area of the anode catalyst layer 56 is larger than the area of the cathode catalyst layer 54.
  • the area of the anode power supply body 57 is larger than the area of the cathode power supply body 55.
  • the area ratio of the anode 48 to the cathode 47 is greater than 1.0 and 1.3 or less. From another perspective, in this embodiment, the area ratio of the anode 48 to the cathode 47 is such that the rate of increase in the overvoltage of the anode 48 as deterioration progresses is less than twice (more preferably is set to be less than 1.5 times). These contents will be explained in detail below.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the action of the electrolytic cell 11A.
  • FIG. 8 is a diagram showing test results of current-voltage characteristics in an electrolytic cell of a second comparative example in which the area of the anode and the area of the cathode are the same.
  • cycle means a predetermined period of time set in advance. As shown in FIG. 8, it can be seen that in the electrolytic cell of the second comparative example, the overvoltage increases as the number of cycles increases (that is, as the usage time increases).
  • FIG. 9 is another diagram for explaining the action of the electrolytic cell 11A.
  • FIG. 9 is a diagram showing the test results of the relationship between the number of cycles and the reaction resistance in the electrode in the second comparative example.
  • the reaction resistance at the anode 48 has a larger absolute value than the reaction resistance at the cathode 47.
  • the rate of increase in the reaction resistance at the anode 48 as the deterioration progresses is greater than the rate of increase in the reaction resistance at the cathode 47 as the deterioration progresses.
  • the rate of increase in reaction resistance at the anode 48 is more than twice the rate of increase in reaction resistance at the cathode 47. This is because an oxidation reaction occurs in the anode 48, so that the deterioration of the anode 48 is greater than the deterioration of the cathode 47.
  • the area of the anode 48 is formed larger than the area of the cathode 47. According to such a configuration, the oxidation reaction at the anode 48 can be dispersed over a wide area of the anode 48. Thereby, compared to Comparative Example 2, it is possible to suppress the deterioration of the anode 48 from being greater than that of the cathode 47. If it is possible to suppress the deterioration of the anode 48 to be greater than that of the cathode 47, it is possible to suppress an increase in overvoltage, and it is possible to improve the performance and life of the electrolytic cell 11A.
  • the cathode catalyst layer 54 is provided on the first ion exchange membrane 51, and the anode catalyst layer 56 is provided on the second ion exchange membrane 52. According to such a configuration, the cathode catalyst layer 54 and the anode catalyst layer 56 having different areas can be easily formed. Therefore, according to this embodiment, it is possible to improve the productivity of the membrane electrode assembly 43 in which the area of the anode 48 is larger than the area of the cathode 47.
  • the anode catalyst layer 56 is larger than the cathode catalyst layer 54, the ends of each catalyst layer where the current density becomes high are located offset from each other. As a result, deterioration is less likely to occur at the ends of each catalyst layer. Also from this point of view, it is possible to suppress an increase in overvoltage, and it is possible to improve the performance and life of the electrolytic cell 11A.
  • the test results of the relationship between the number of cycles and the reaction resistance at the electrode in the second comparative example show that the rate of increase in the reaction resistance at the anode 48 was 2% compared to the rate of increase in the reaction resistance at the cathode 47. That's more than double that.
  • the area ratio of the anode 48 to the cathode 47 is set based on the rate of increase in reaction resistance at the anode 48 and the rate of increase in reaction resistance at the cathode 47.
  • the area ratio of the anode 48 to the cathode 47 is such that the difference between the rate of increase in reaction resistance at the anode 48 and the rate of increase in the reaction resistance at the cathode 47 is equal to or less than a predetermined standard (for example, less than 2 times, more preferably less than 1.5 times). ) is adjusted and determined.
  • a predetermined standard for example, less than 2 times, more preferably less than 1.5 times.
  • the amount of catalyst supported on the anode catalyst layer 56 is the same as or greater than the amount of catalyst supported on the cathode catalyst layer 54.
  • the "catalyst supported amount” in the present disclosure means the weight of the catalyst per unit area [mg/cm 2 ].
  • the third embodiment differs from the second embodiment in that the thickness of the anode catalyst layer 56 is greater than the thickness of the cathode catalyst layer 54. Note that the configuration other than those described below is the same as the configuration of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view showing an electrolytic cell 11B of the third embodiment.
  • the area of the anode catalyst layer 56 is larger than the area of the cathode catalyst layer 54, and the thickness of the anode catalyst layer 56 is larger than the thickness of the cathode catalyst layer 54.
  • the amount of catalyst supported on the anode catalyst layer 56 is the same as or greater than the amount of catalyst supported on the cathode catalyst layer 54.
  • the volume ratio (or catalyst loading ratio) of the anode catalyst layer 56 to the cathode catalyst layer 54 is such that the rate of increase in the overvoltage of the anode 48 as deterioration progresses is 2 compared to the rate of increase in the overvoltage of the cathode 47. It is set to be less than twice (more preferably less than 1.5 times). In other words, the volume ratio of the anode 48 to the cathode 47 is such that the difference between the rate of increase in reaction resistance at the anode 48 and the rate of increase in the reaction resistance at the cathode 47 is equal to or less than a predetermined standard (for example, less than 2 times, more preferably 1.5 times). (less than).
  • the member that connects the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 is not limited to the ionomer layer 53, but may be an adhesive layer made of another material having hydroxide ion conductivity.
  • the membrane electrode assembly 43 includes a first ion exchange membrane 51, a second ion exchange membrane 52, a cathode catalyst layer 54, and an anode catalyst layer 56.
  • the first ion exchange membrane 51 includes a first surface 51a and a second surface 51b located on the opposite side to the first surface 51a.
  • the second ion exchange membrane 52 includes a third surface 52a and a fourth surface 52b located on the opposite side of the third surface 52a.
  • the cathode catalyst layer 54 is provided on the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51.
  • the anode catalyst layer 56 is provided on the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52.
  • the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are anion exchange membranes having hydroxide ion conductivity. It is integrated with the surface 52b facing each other. According to such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of locations that cause problems such as short circuits. As a result, the stability of the performance of the electrolytic device 1 can be improved. Furthermore, since the two ion exchange membranes each having a catalyst layer on one side can be handled separately, handling becomes easier and productivity can be improved.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the second aspect is the membrane electrode assembly 43 according to the first aspect, and includes a second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and a fourth surface of the second ion exchange membrane 52.
  • An ionomer layer 53 may be further provided between the surface 52b and the surface 52b. According to such a configuration, the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 can be bonded well through the ionomer layer 53. Thereby, it is possible to improve the stability of the performance of the electrolyzer 1 at a higher level.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the third aspect is the membrane electrode assembly 43 according to the first or second aspect, and the thickness of the ionomer layer 53 may be 10 nm or more and 10 ⁇ m or less. . According to such a configuration, the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 can be bonded well through the ionomer layer 53 having an appropriate thickness. Thereby, it is possible to improve the stability of the performance of the electrolyzer 1 at a higher level.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the fourth aspect is the membrane electrode assembly 43 according to any one of the first to third aspects, in which the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and The fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52 may be in contact with it. According to such a configuration, the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are integrated without using the ionomer layer 53. Thereby, it may be possible to further improve the performance of the electrolyzer 1.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the fifth aspect is the membrane electrode assembly 43 according to any one of the first to fourth aspects, and the cathode catalyst layer 54 is made of nickel, nickel alloy, cerium, etc. oxide, lanthanum oxide, and platinum, and the anode catalyst layer 56 may contain at least one of nickel, nickel alloy, nickel oxide, copper oxide, iridium oxide, niobium oxide, and lead. It may contain at least one of an oxide and a bismuth oxide. According to such a configuration, it is possible to cause appropriate reactions at the cathode 47 and the anode 48, respectively.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the sixth aspect is the membrane electrode assembly 43 according to any one of the first to fifth aspects, and includes a first ion exchange membrane 51 and a second ion exchange membrane.
  • the material may be different from that of 52. According to such a configuration, it is possible to further improve the performance of the electrolytic device 1.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the seventh aspect is the membrane electrode assembly 43 according to any one of the first to sixth aspects, and the material of the second ion exchange membrane 52 is the first The material may have higher oxidation resistance than the material of the ion exchange membrane 51. According to such a configuration, deterioration of the anode 48 can be suppressed from becoming greater than deterioration of the cathode 47.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the eighth aspect is the membrane electrode assembly 43 according to any one of the first to seventh aspects, and the material of the first ion exchange membrane 51 is The material may have higher ionic conductivity than the material of the ion exchange membrane 52. According to such a configuration, the performance of the electrolytic device 1 can be further improved.
  • the membrane electrode assembly 43 according to the ninth aspect is the membrane electrode assembly 43 according to any one of the first to eighth aspects, in which the area of the anode 48 is larger than the area of the cathode 47. It can be large. According to such a configuration, deterioration of the anode 48 can be suppressed from becoming greater than deterioration of the cathode 47. As a result, it is possible to improve the performance and life of the electrolytic cells 11A and 11B.
  • the membrane electrode bonding member 43 according to the tenth aspect is the membrane electrode assembly 43 according to the first aspect, and the amount of catalyst supported in the anode catalyst layer 56 is the same as the amount of catalyst supported in the cathode catalyst layer 54. Or it may be more.
  • the electrolytic cells 11, 11A, 11B include a first separator 41, a second separator 42, and a first to second separator 42 disposed between the first separator 41 and the second separator 42.
  • the membrane electrode assembly 43 according to any one of the ten aspects is provided. According to such a configuration, it is possible to improve stability of performance and productivity of the electrolytic cells 11, 11A, and 11B.
  • the electrolytic device 1 includes the electrolytic cells 11, 11A, and 11B according to the eleventh aspect, the electrolytic solution supply section 20 that supplies electrolytic solution to the electrolytic cells 11, 11A, and 11B, and the electrolytic cell 11. , 11A, and 11B. According to such a configuration, it is possible to improve stability of performance and productivity of the electrolytic device 1.
  • the electrolytic device 1 according to the thirteenth aspect is the electrolytic device 1 according to the twelfth aspect, and includes an electrolytic cell stack 10 having a plurality of electrolytic cells including electrolytic cells 11, 11A, and 11B. Two adjacent electrolytic cells may share the first separator 41 or the second separator 42, which is a bipolar plate. According to such a configuration, it is possible to improve stability of performance and productivity of the electrolytic device 1 having the electrolytic cell stack 10.
  • the method for manufacturing the membrane electrode assembly 43 according to the fourteenth aspect includes providing the cathode catalyst layer 54 on the first surface 51a of the first ion exchange membrane 51, and providing the anode catalyst layer on the third surface 52a of the second ion exchange membrane 52. After providing the catalyst layer 56, the second surface 51b of the first ion exchange membrane 51 and the fourth surface 52b of the second ion exchange membrane 52 are made to face each other, and the first ion exchange membrane 51 and the second ion exchange membrane 52 are separated. and integrate them. According to such a configuration, it is possible to improve stability of performance and productivity of the electrolytic device 1.
  • Electrolytic device 10 Electrolytic cell stack 11, 11A, 11B... Electrolytic cell 20
  • Electrolyte supply section 30 Power supply section 40
  • Electrolytic cell 41 First separator 42
  • Second separator 47 ...
  • second ion exchange membrane 52a ...third surface 52b...fourth surface 53
  • ionomer layer 54 ...cathode catalyst layer 55
  • cathode power supply body 56 ...anode catalyst layer 57...Anode power supply

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Abstract

本開示の膜電極接合体は、第１面と第１面とは反対側に位置した第２面とを含む第１イオン交換膜と、第３面と第３面とは反対側に位置した第４面とを含む第２イオン交換膜と、第１面に設けられた陰極触媒層と、第３面に設けられた陽極触媒層と、を備える。第１イオン交換膜及び第２イオン交換膜は、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜であり、第２面と第４面とを対向させて一体化されている。

Description

膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法
　本開示は、膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法に関する。
　本願は、２０２２年６月３日に出願された特願２０２２－９０９３８号に対して優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、ＰＥＭ（Polymer Electrolyte Membrane）型水電解で用いられる積層電解質膜として、第１電解質膜と、第２電解質膜と、第１電解質膜と第２電解質膜との間に設けられ、触媒と空隙を含むナノシート積層触媒層と、第２電解質膜とナノシート積層触媒層の間に設けられた転写層とを備えた積層電解質膜が開示されている。ナノシート積層触媒層は、水素及び酸素のクロスオーバーを抑制するために設けられる。このような構成によれば、クロスオーバーが低く、膜抵抗が低い積層電解質膜を得ることができる。陰極触媒層を含む第１電極及び陽極触媒層を含む第２電極は、上述した第１電解質膜、第２電解質膜、ナノシート積層触媒層、及び転写層が積層電解質膜として一体化された後に、積層電解質膜に結合される。
　特許文献２には、支持フィルムとＥＰＴＦＥフィルムとを重ねて２本の金属ロールの間に通し、混合液を供給することにより、ＥＰＴＦＥフィルムの空隙に混合液を含浸させ、その後に支持フィルムを除去することで電極を得る電極製造方法が開示されている。
特許第６９５２６６４号公報 特許第３５０４０２１号公報
　ところで、イオン交換膜の両面に触媒層をそれぞれ設ける場合、イオン交換膜の一方の面に触媒層を設ける工程で触媒層に不均一な箇所が生じることがあり、その場合、イオン交換膜の他方の面に触媒層を設ける工程において影響が生じることがある。その結果、膜電極接合体の製造が難しく、電解装置として性能が安定しない場合がある。
　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、電解装置としての性能の安定性向上を図ることができる膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る膜電極接合体は、第１面と前記第１面とは反対側に位置した第２面とを含む第１イオン交換膜と、第３面と前記第３面とは反対側に位置した第４面とを含む第２イオン交換膜と、前記第１面に設けられた陰極触媒層と、前記第３面に設けられた陽極触媒層と、を備える。前記第１イオン交換膜及び前記第２イオン交換膜は、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜であり、前記第２面と前記第４面とを対向させて一体化されている。
　上記課題を解決するために、本開示に係る電解セルは、第１セパレータと、第２セパレータと、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た膜電極接合体と、を備える。前記膜電極接合体は、第１面と前記第１面とは反対側に位置した第２面とを含む第１イオン交換膜と、第３面と前記第３面とは反対側に位置した第４面とを含む第２イオン交換膜と、前記第１面に設けられた陰極触媒層と、前記第３面に設けられた陽極触媒層と、を備える。前記第１イオン交換膜及び前記第２イオン交換膜は、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜であり、前記第２面と前記第４面とを対向させて一体化されている。
　上記課題を解決するために、本開示に係る電解装置は、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、第２セパレータと、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た膜電極接合体と、を備える。前記膜電極接合体は、第１面と前記第１面とは反対側に位置した第２面とを含む第１イオン交換膜と、第３面と前記第３面とは反対側に位置した第４面とを含む第２イオン交換膜と、前記第１面に設けられた陰極触媒層と、前記第３面に設けられた陽極触媒層と、を備える。前記第１イオン交換膜及び前記第２イオン交換膜は、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜であり、前記第２面と前記第４面とを対向させて一体化されている。
　上記課題を解決するために、本開示に係る膜電極接合体の製造方法は、第１イオン交換膜の第１面に陰極触媒層を設け、第２イオン交換膜の第３面に陽極触媒層を設け、前記第１面に陰極触媒層を設けて前記第３面に陽極触媒層を設けた後に、前記第１イオン交換膜の第２面と前記第２イオン交換膜の第４面とを対向させて前記第１イオン交換膜と前記第２イオン交換膜とを一体化させる、ことを含む。
　本開示の膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法によれば、電解装置としての性能の安定性向上を図ることができる。
本開示の第１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。 本開示の第１実施形態の電解セルを模式的に示す断面図である。 本開示の第１実施形態の電解セルを示す分解斜視図である。 本開示の第１実施形態の電解セルを示す断面図である。 本開示の第１実施形態の膜電極接合体の製造方法を示す断面図である。 本開示の第１実施形態の変形例の電解セルを示す断面図である。 本開示の第２実施形態の電解セルを示す断面図である。 本開示の第２実施形態の電解セルの作用を説明するための図である。 本開示の第２実施形態の電解セルの作用を説明するための図である。 本開示の第３実施形態の電解セルを示す断面図である。
　以下、本開示の実施形態の膜電極接合体、電解セル、電解装置、及び膜電極接合体の製造方法を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一又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）が存在する可能性がある。
　先に図４を参照し、Ｚ方向、Ｘ方向、及び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、後述する膜電極接合体４３の中央部Ｃから膜電極接合体４３の一端部に向かう方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向及び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「面積」とは、Ｚ方向で見た場合における面積（すなわちＸ方向及びＹ方向に広がる面積）を意味する。また本開示において「外形サイズ」とは、Ｚ方向で見た場合における外形サイズを意味する。すなわち「外形サイズ」と「面積」は、実質的に同じものを意味する場合があり、適宜互いに読み替えられてもよい。
　（第１実施形態）
　＜１．電解装置の構成＞
　図１は、第１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。
　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。
　（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。
　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、及び配管ラインＬ１，Ｌ２を含む。
　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。
　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。
　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、及び配管ラインＬ３，Ｌ４を含む。
　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。
　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。
　（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。
　＜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、及び膜電極接合体４３を含む。
　（第１セパレータ）
　第１セパレータ４１は、電解セル１１の内部空間Ｓの一方の面を規定する部材である。内部空間Ｓは、後述する陰極室Ｓａ及び陽極室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、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。
　（第２セパレータ）
　第２セパレータ４２は、第１セパレータ４１の少なくとも一部との間に内部空間Ｓを空けて配置され、内部空間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。
　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。
　膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode. Assembly）４３は、イオン交換膜、触媒、及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、内部空間Ｓに位置する。膜電極接合体４３は、例えば、第１イオン交換膜５１、第２イオン交換膜５２、イオノマー層５３、陰極触媒層５４、陰極給電体５５、陽極触媒層５６、及び陽極給電体５７を含む。
　（第１イオン交換膜）
　第１イオン交換膜５１は、イオンを選択透過させる膜である。第１イオン交換膜５１は、例えば、固体高分子電解質膜である。第１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、第１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。第１イオン交換膜５１は、例えば、矩形のシート状である。第１イオン交換膜５１の外形サイズは、第１セパレータ４１又は第２セパレータ４２の外形サイズよりも小さい。第１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、上述した内部空間Ｓに位置する。第１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た第２面５１ｂとを有する。内部空間Ｓにおいて、第１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。
　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可能性がある。陰極室Ｓａで生成された水酸化物イオンは、膜電極接合体４３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）
　（第２イオン交換膜）
　第２イオン交換膜５２は、イオンを選択透過させる膜である。第２イオン交換膜５２は、例えば、固体高分子電解質膜である。第２イオン交換膜５２は、例えば、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜である。ただし、第２イオン交換膜５２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。第２イオン交換膜５２は、例えば、矩形のシート状である。第２イオン交換膜５２の外形サイズは、第１セパレータ４１又は第２セパレータ４２の外形サイズよりも小さい。例えば、第２イオン交換膜５２の外形サイズは、第１イオン交換膜５１の外形サイズと同じである。第２イオン交換膜５２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、上述した内部空間Ｓに位置する。第２イオン交換膜５２は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと対向する第３面５２ａと、第３面５２ａとは反対側に位置した第４面５２ｂとを有する。内部空間Ｓにおいて、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａ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。
　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）
　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）
　なお本開示において構成要素の名称に付される「第１」、「第２」のような序数は、説明の便宜上のものである。例えば、「第３」、「第４」という名称は、同じ部材に「第１」、「第２」という名称が存在することを前提とするものではない。本実施形態では、第２イオン交換膜５２の「第３面５２ａ」及び「第４面５２ｂ」という名称は、第２イオン交換膜５２に第１面及び第２面が存在することを前提とするものではない。このため、「第３面５２ａ」及び「第４面５２ｂ」という名称は、第２イオン交換膜５２の「第１面５２ａ」及び「第２面５２ｂ」と読み替えられてもよい。
　本実施形態では、第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２は、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとを対向させて一体化されている。本開示において「第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２が一体化される」とは、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とが直接に結合される場合に限定されず、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２との間に別の層（例えば後述するイオノマー層５３）が存在する可能性がある。
　第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２の材質は、互いに同じでもよく、異なってもよい。例えば、第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２の材質は、以下のように選定される。すなわち、陰極室Ｓａでは酸化反応が生じないため、第１イオン交換膜５１は、高い耐酸化性を有する必要はない。このため、第１イオン交換膜５１としては、例えば、第２イオン交換膜５２と比べてイオン伝導度が高い材質の膜が採用される。一方で、陽極室Ｓｂでは酸化反応が生じるため、第２イオン交換膜５２は、高い耐酸化性を有すると好ましい。このため、第２イオン交換膜５２としては、例えば、第１イオン交換膜５１と比べて耐酸化性が高い材質の膜が採用される。
　「イオン伝導率が高い膜」は、一例として、主鎖にポリスチレン系又はテトラフェニル系の組成を含み、側鎖にイミダゾリウム基又は４級アンモニウム基を含む膜である。「耐酸化性が高い膜」は、一例として、ポリスルフォン系又はブロモブチルスチレン系の組成を含む膜である。
　（イオノマー層）
　イオノマー層５３は、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを結合するための層である。イオノマー層５３は、水酸化物イオンが通過可能な層である。イオノマー層５３は、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとの間に設けられる。例えば、イオノマー層５３は、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂの全域及び第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂの全域に設けられる。イオノマー層５３の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上、１０μｍ以下である。本実施形態では、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とは、イオノマー層５３を介して一体化される。
　（陰極触媒層）
　陰極触媒層５４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５４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５４の外形サイズは、第１イオン交換膜５１の外形サイズよりも小さい。陰極触媒層５４は、陰極室Ｓａに配置され、第１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んでいてもよい。例えば、陰極触媒層５４の一部は、第１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５４は、第１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５４は、第１イオン交換膜５１の第１面５１ａに当該陰極触媒層５４の材料が塗布されることで形成される。陰極触媒層５４は、第１セパレータ４１及び陰極給電体５５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５４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。例えば、陰極触媒層５４は、ニッケル、ニッケル合金、セリウム酸化物、ランタン酸化物、及び白金の少なくともいずれか１つを含む。なお本開示において「〇〇酸化物」は、〇〇及び酸素以外の別材料（別元素）を含んでいてもよい。また、陰極触媒層５４は、上述した材料に加え、カーボンなどの別材料を含んでもよい。
　（陰極給電体）
　陰極給電体５５は、第１セパレータ４１に印加された電圧を陰極触媒層５４に伝える電気接続部である。陰極給電体５５は、陰極室Ｓａに配置される。陰極給電体５５は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと陰極触媒層５４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５４とにそれぞれ接する。なお、陰極給電体５５の少なくとも一部は、第１セパレータ４１又は陰極触媒層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。陰極給電体５５は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陰極給電体５５は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、又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５５の外形サイズは、陰極触媒層５４の外形サイズと同じである。本実施形態では、陰極触媒層５４と陰極給電体５５とにより、電池セル１１の陰極４７が形成されている。
　（陽極触媒層）
　陽極触媒層５６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５６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５６の外形サイズは、第２イオン交換膜５２の外形サイズよりも小さい。陽極触媒層５６は、陽極室Ｓｂに配置され、第２イオン交換膜５２と隣り合う。なお、例えば、陽極触媒層５６の一部は、第２イオン交換膜５２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５６は、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａに設けられている。例えば、陽極触媒層５６は、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａに当該陽極触媒層５６の材料が塗布されることで形成される。陽極触媒層５６は、第２セパレータ４２及び陽極給電体５７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５６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。例えば、陽極触媒層５６は、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル酸化物、銅酸化物、イリジウム酸化物、ニオブ酸化物、鉛酸化物、及びビスマス酸化物の少なくともいずれか１つを含む。上述したように、本開示において「ＸＸ酸化物」は、ＸＸ及び酸素以外の別材料（別元素）を含んでいてもよい。例えば、「ニッケル酸化物」は、ニッケル及び酸素の他に、鉄やコバルトなどの元素を含んでいてもよい。また、「銅酸化物」は、銅及び酸素の他に、コバルトなど元素を含んでいてもよい。「イリジウム酸化物」は、イリジウム及び酸素の他に、ルテニウムなどの元素を含んでいてもよい。「鉛酸化物」は、鉛及び酸素の他に、ルテニウムなどの元素を含んでいてもよい。「ビスマス酸化物」は、ビスマス及び酸素の他に、ルテニウムなどの元素を含んでいてもよい。
　（陽極給電体）
　陽極給電体５７は、第２セパレータ４２に印加された電圧を陽極触媒層５６に伝える電気接続部である。陽極給電体５７は、陽極室Ｓｂに配置される。陽極給電体５７は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと陽極触媒層５６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５６とにそれぞれ接する。なお、陽極給電体５７の少なくとも一部は、第２セパレータ４２又は陽極触媒層５６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５７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５７は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、又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５７の外形サイズは、陽極触媒層５６の外形サイズと同じである。本実施形態では、陽極触媒層５６と陽極給電体５７とにより、電池セル１１の陽極４８が形成されている。
　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絶縁体６３、第２絶縁体６４、第１絶縁材６５、第２絶縁材６６、第１エンドプレート６７、及び第２エンドプレート６８を含む。なお図３では、説明の便宜上、後述する支持部７０及び封止部８０の図示は省略している。
　（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の内部空間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の内部空間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１絶縁体）
　第１絶縁体６３は、第１セパレータ４１の外周部と第２セパレータ４２の外周部との間を絶縁する部材である。第１絶縁体６３は、陰極触媒層５４の外形及び陰極給電体５５の外形よりもひと回り大きな枠状のシート部材である。第１絶縁体６３は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａに取り付けられ、第１内面４１ａの端部を覆う。第１絶縁体６３の材質は、絶縁材料であれば特に限定されず、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などのシート状樹脂である。
　（第２絶縁体）
　第２絶縁体６４は、第１絶縁体６３と同様に、第１セパレータ４１の外周部と第２セパレータ４２の外周部との間を絶縁する部材である。第２絶縁体６４は、陽極触媒層５６の外形及び陽極給電体５７の外形よりもひと回り大きな枠状のシート部材である。第２絶縁体６４は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａに取り付けられ、第２内面４２ａの端部を覆う。第２絶縁体６４の材質は、絶縁材料であれば特に限定されず、例えばＰＴＦＥなどのシート状樹脂である。また、第１絶縁体６３と第２絶縁体６４は、一体化された絶縁体でも利用可能である。
　（第１絶縁材）
　第１絶縁材６５は、第１集電体６１と第１エンドプレート６７との間に位置する。第１絶縁材６５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、又は第１集電体６１の外形サイズよりも大きい。
　（第２絶縁材）
　第２絶縁材６６は、第２集電体６２と第２エンドプレート６８との間に位置する。第２絶縁材６６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、又は第２集電体６２の外形サイズよりも大きい。
　（第１エンドプレート）
　第１エンドプレート６７は、電解セル１１の内部空間Ｓに対して、第１絶縁材６５とは反対側に位置する。第１エンドプレート６７の外形サイズは、例えば、第１絶縁材６５の外形サイズよりも大きい。
　（第２エンドプレート）
　第２エンドプレート６８は、電解セル１１の内部空間Ｓに対して、第２絶縁材６６とは反対側に位置する。第２エンドプレート６８の外形サイズは、例えば、第２絶縁材６６の外形サイズよりも大きい。
　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又は第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又は第２集電体６２）、絶縁体（第１絶縁体６３又は第２絶縁体６４）、絶縁材（第１絶縁材６５又は第２絶縁材６６）、エンドプレート（第１エンドプレート６７又は第２エンドプレート６８）は存在しなくてもよい。
　＜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、第１イオン交換膜５１の外形サイズは、陰極触媒層５４の外形サイズ及び陰極給電体５５の外形サイズの各々よりも大きい。言い換えると、第１イオン交換膜５１の面積は、陰極触媒層５４の面積及び陰極給電体５５の面積の各々よりも大きい。第１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方向又はＹ方向）において、陰極触媒層５４及び陰極給電体５５よりも外側（外周側）に突出している。本開示で「外側」又は「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方向又はＹ方向）において、膜電極接合体４３の中央部Ｃから離れる側を意味する。
　同様に、第２イオン交換膜５２の外形サイズは、陽極触媒層５６の外形サイズ及び陽極給電体５７の外形サイズの各々よりも大きい。言い換えると、膜電極接合体４３の厚さ方向（Ｚ方向）で見た場合、第２イオン交換膜５２の面積は、陽極触媒層５６の面積及び陽極給電体５７の面積の各々よりも大きい。第２イオン交換膜５２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方向又はＹ方向）において、陽極触媒層５６及び陽極給電体５７よりも外周側に突出している。なお以下では、説明の便宜上、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを合わせて「イオン交換膜積層体５９」と称する。
　図４に示すように、電解セル１１は、例えば、支持部７０と、封止部８０とを有する。支持部７０は、電解セル１１の内部で膜電極接合体４３を支持する部材である。封止部８０は、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間の内部空間Ｓを閉じる部材である。以下、これらについて説明する。
　（支持部）
　支持部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。支持部７０は、イオン交換膜積層体５９の外縁部５９ｅよりも内側（内周側）に位置し、イオン交換膜積層体５９を支持する。本開示で「外縁部」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方向又はＹ方向）において、膜電極接合体４３の中央部Ｃから離れた縁部を意味する。また本開示で「内側」又は「内周側」とは、膜電極接合体４３の中央部Ｃから見て内側（中央部Ｃに近い側）を意味する。本実施形態では、支持部７０は、例えば、第１支持部７１と、第２支持部７２とを含む。
　（第１支持部）
　第１支持部７１は、陰極側の支持部である。第１支持部７１は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと第１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７１は、イオン交換膜積層体５９の外縁部５９ｅ（例えば第１イオン交換膜５１の外縁部５１ｅ）よりも内側（内周側）に位置する。第１支持部７１は、陰極触媒層５４及び陰極給電体５５よりも外側（外周側）の位置で第１セパレータ４１の第１内面４１ａ（又は第１絶縁体６３）と第１イオン交換膜５１の第１面５１ａとの間に挟まれ、第１セパレータ４１の第１内面４１ａに対して第１イオン交換膜５１を支持する。第１支持部７１は、第１イオン交換膜５１の外縁部５１ｅに沿う環状（例えば枠状）であって、第１イオン交換膜５１の外縁部５１ｅよりもひと回り小さな環状に形成されている。
　（第２支持部）
　第２支持部７２は、陽極側の支持部である。第２支持部７２は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと第２イオン交換膜５２の第３面５２ａとの間に配置される。第２支持部７２は、イオン交換膜積層体５９の外縁部５９ｅ（例えば第２イオン交換膜５２の外縁部５２ｅ）よりも内側（内周側）に位置する。第２支持部７２は、陽極触媒層５６及び陽極給電体５７よりも外側（外周側）の位置で第２セパレータ４２の第２内面４２ａと第２イオン交換膜５２の第３面５２ａとの間に挟まれ、第２セパレータ４２の第２内面４２ａに対して第２イオン交換膜５２を支持する。第２支持部７２は、第２イオン交換膜５２の外縁部５２ｅに沿う環状（例えば枠状）であって、第２イオン交換膜５２の外縁部５２ｅよりもひと回り小さな環状に形成されている。
　（封止部）
　封止部８０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８０は、イオン交換膜積層体５９の外縁部５９ｅ（すなわち、第１イオン交換膜５１の外縁部５１ｅ及び第２イオン交換膜５２の外縁部５２ｅ）よりも外側（外周側）に位置し、電解セル１１の内部空間Ｓを封止する。本実施形態では、封止部８０は、第１封止部８１と、第２封止部８２とを含む。ただし、第１封止部８１と第２封止部８２とは、一体に形成されてもよい。すなわち、第１封止部８１と第２封止部８２とは、１つの部材であってもよい。また、封止部８０は、上述した第１絶縁体６３及び第２絶縁体６４のうち少なくとも一方と一体に形成されてもよい。
　（第１封止部）
　第１封止部８１は、陰極側の封止部である。第１封止部８１は、イオン交換膜積層体５９の外縁部５９ｅよりも外側（外周側）に位置する。第１封止部８１は、第１セパレータ４１の第１内面４１ａと第２封止部８２との間に挟まれ、内部空間Ｓの外周側の一部を封止する。第１封止部８１は、第１イオン交換膜５１の外縁部５１ｅに沿う環状（例えば枠状）であって、第１イオン交換膜５１の外縁部５１ｅよりもひと回り大きな環状に形成される。
　（第２封止部）
　第２封止部８２は、陽極側の封止部である。第２封止部８２は、イオン交換膜積層体５９の外縁部５９ｅよりも外側に位置する。第２封止部８２は、第２セパレータ４２の第２内面４２ａと第１封止部８１との間に挟まれ、内部空間Ｓの外周側の一部を封止する。第２封止部８２は、第２イオン交換膜５２の外縁部５２ｅに沿う環状（例えば枠状）であって、第２イオン交換膜５２の外縁部５２ｅよりもひと回り大きな環状に形成される。
　＜３．膜電極接合体の製造方法＞
　次に、膜電極接合体４３の製造方法について説明する。
　図５は、膜電極接合体４３の製造方法を示す断面図である。
　まず、図５中の（ａ）に示すように、第１イオン交換膜５１の第１面５１ａに陰極触媒層５４が設けられる。陰極触媒層５４は、例えば、第１イオン交換膜５１の第１面５１ａに陰極触媒層５４の材料が塗布（塗工）され、塗布された陰極触媒層５４の材料と第１イオン交換膜５１とが所定の温度及び所定の圧力の下でプレスされることで形成される。同様に、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａに陽極触媒層５６が設けられる。陽極触媒層５６は、例えば、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａに陽極触媒層５６の材料が塗布（塗工）され、塗布された陽極触媒層５６の材料と第２イオン交換膜５２とが所定の温度及び所定の圧力の下でプレスされることで形成される。陰極触媒層５４の材料及び陽極触媒層５６の材料の塗布は、例えば、塗工法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、無電解メッキ法、触媒インクを用いる方法、又はスプレーにより触媒を塗布する方法などを適宜用いることができる。
　本実施形態では、第１イオン交換膜５１に陰極触媒層５４を設ける工程、及び第２イオン交換膜５２に陽極触媒層５６を設ける工程は、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを一体化させる前に行われる。また、第１イオン交換膜５１に陰極触媒層５４を設ける工程と、第２イオン交換膜５２に陽極触媒層５６を設ける工程とは、互いに独立した行程（別々の工程）として行われる。このため、第１イオン交換膜５１に陰極触媒層５４を設ける工程は、第２イオン交換膜５２に陽極触媒層５６を設ける工程に影響を与えない又は与えにくい。また逆に、第２イオン交換膜５２に陽極触媒層５６を設ける工程は、第１イオン交換膜５１に陰極触媒層５４を設ける工程に影響を与えない又は与えにくい。
　次に、図５中の（ｂ）に示すように、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とは、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとを対向させて、互いに一体化される。例えば、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とは、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂにそれぞれイオノマー層５３の材料が塗布（塗工）された状態で、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとを対向させて、所定の温度及び所定の圧力でプレスされることで、イオノマー層５３を介して結合される。
　次に、図５中の（ｃ）に示すように、陰極触媒層５４に対して第１イオン交換膜５１とは反対側から陰極給電体５５が結合される。陰極触媒層５４に対する陰極給電体５５の結合は、例えばプレスにより圧力を加えることで行われる。同様に、陽極触媒層５６に対して第２イオン交換膜５２とは反対側から陽極給電体５７が結合される。陽極触媒層５６に対する陽極給電体５７の結合は、例えばプレスにより圧力を加えることで行われる。これにより、膜電極接合体４３が完成する。
　＜４．作用効果＞
　第１比較例として、１枚のイオン交換膜の両面に陰極触媒層と陽極触媒層とが設けられる構造について考える。ここで、薄膜であるイオン交換膜の表面に触媒層を均一に設けることは容易でない。このため、イオン交換膜の両面のうち一方の面（第１面）に触媒層を設ける工程で触媒層に不均一な箇所が生じることがある。この場合、その後、イオン交換膜の両面のうち他方の面（第２面）に触媒層を設ける工程にその影響が生じることがある。例えば、イオン交換膜の第１面において触媒層に厚い部分と薄い部分が生じる場合、その影響を受けてイオン交換膜の第２面で触媒層に厚い部分と薄い部分がより生じやすくなる。このため、完成した電解セルに電流を流した際にイオン交換膜のなかで位置によって電流密度分布が異なり、短絡などの不具合の原因となる箇所が生じる可能性がある。その結果、膜電極接合体の性能が不安定になる可能性がある。この傾向は、例えば、陰極触媒層の材料と陽極触媒層の材料とが異なり、それら材料の比重差や組成が関係する場合に大きくなる。また、イオン交換膜の表面に触媒層を均一に設けるためにはイオン交換膜の厚さをある程度大きくする必要が生じる。しかしながら、イオン交換膜の厚さを大きくすると、膜電極接合体の性能向上が難しくなる。また、イオン交換膜の両面に陰極触媒層と陽極触媒層を設ける場合は、製造工程におけるハンドリングが難しくなる場合があり、生産性が低下する場合がある。
　一方で、本実施形態では、膜電極接合体４３は、第１イオン交換膜５１と、第２イオン交換膜５２とを含む。このような構成によれば、第１イオン交換膜５１の片面に陰極触媒層５４を設け、第２イオン交換膜５２の片面に陽極触媒層５６を設けた後に、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを一体化させることで、イオン交換膜の一方の面に存在する触媒層の不均一な箇所がイオン交換膜の他方の面の触媒層の製造に影響を与えることを抑制することができる。これにより、短絡などの不具合の原因となる箇所が生じることを抑制することができる。その結果、膜電極接合体４３の性能の安定性向上を図ることができる。また、イオン交換膜の表面に触媒層を均一に設けやすくなると、イオン交換膜の厚さ（第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２の厚さ）を薄くしやすくなる。イオン交換膜の厚さを薄くすることができると、膜電極接合体４３の性能向上を図ることができる。また本実施形態では、それぞれ片面に触媒層が設けられた２つのイオン交換膜を別々に取り扱うことができるので、製造工程におけるハンドリングを行いやすくなり、生産性を向上させることができる。
　＜５．変形例＞
　次に、第１実施形態の変形例について説明する。
　図６は、第１実施形態の変形例の電解セル１１を示す断面図である。上述した第１実施形態では、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２との間にイオノマー層５３が設けられている。これに代えて、本変形例では、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２との間には、イオノマー層５３は設けられていない。すなわち、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとが接している。例えば、第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２は、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとを対向させてプレスされる（圧着される）ことで一体化される。
　このような構成でも、第１イオン交換膜５１に陰極触媒層５４を設ける工程と、第２イオン交換膜５２に陽極触媒層５６を設ける工程とを別々に行うことができるため、イオン交換膜の一方の面に存在する触媒層の不均一な箇所がイオン交換膜の他方の面の触媒層の製造に影響を与えることを抑制することができる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、陽極４８の面積が陰極４７の面積よりも大きい点で第１実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１実施形態の構成と同じである。
　図７は、第２実施形態の電解セル１１Ａを示す断面図である。本実施形態では、陽極４８の面積は、陰極４７の面積よりも大きい。例えば、陽極触媒層５６の面積は、陰極触媒層５４の面積よりも大きい。また、陽極給電体５７の面積は、陰極給電体５５の面積よりも大きい。
　本実施形態では、陰極４７に対する陽極４８の面積比率は、１．０よりも大きく、１．３以下である。また別の観点では、本実施形態では、陰極４７に対する陽極４８の面積比率は、劣化の進行に伴う陽極４８の過電圧の増加率が陰極４７の過電圧の増加率と比べて２倍未満（より好ましくは１．５倍未満）となるように設定される。以下、これら内容について詳しく説明する。
　図８は、電解セル１１Ａの作用を説明するための図である。図８は、陽極の面積と陰極の面積とが同じである第２比較例の電解セルにおける電流‐電圧特性の試験結果を示す図である。図８において「サイクル（cycle）」とは、予め設定された所定期間を意味する。図８に示すように、第２比較例の電解セルでは、サイクル数が増加するに従い（すなわち使用時間が長くなるに従い）、過電圧が増加することが分かる。
　図９は、電解セル１１Ａの作用を説明するための別の図である。図９は、第２比較例におけるサイクル数と電極における反応抵抗との関係の試験結果を示す図である。図９に示すように、陽極４８における反応抵抗は、陰極４７における反応抵抗と比べて絶対値が大きい。さらに、劣化の進行に伴う陽極４８における反応抵抗の増加率は、劣化の進行に伴う陰極４７における反応抵抗の増加率と比べて大きい。例えば、陽極４８における反応抵抗の増加率は、陰極４７における反応抵抗の増加率と比べて、２倍以上である。これは、陽極４８では酸化反応が生じるため、陽極４８の劣化が陰極４７の劣化よりも大きくなるためである。
　そこで本実施形態では、陽極４８の面積が陰極４７の面積よりも大きく形成されている。このような構成によれば、陽極４８における酸化反応を陽極４８の広い面積で分散させることができる。これにより、上記比較例２と比べて、陰極４７と比べて陽極４８の劣化が大きくなることを抑制することができる。陰極４７と比べて陽極４８の劣化が大きくなることを抑制することができると、過電圧が増加することを抑制することができ、電解セル１１Ａの性能向上及び寿命向上を図ることができる。
　そして本実施形態では、陰極触媒層５４は第１イオン交換膜５１に設けられ、陽極触媒層５６は第２イオン交換膜５２に設けられる。このような構成によれば、面積が異なる陰極触媒層５４と陽極触媒層５６とを容易に形成しやすくなる。このため本実施形態によれば、陽極４８の面積が陰極４７の面積よりも大きい膜電極接合体４３の生産性の向上を図ることができる。
　別の観点によれば、陰極触媒層５４及び陽極触媒層５６では、それぞれ触媒層の端部において電流の回り込みが生じ、触媒層の端部において電流密度が大きくなりやすい。このため、第２比較例のように陰極触媒層と陽極触媒層の面積が同じ場合、電流密度が大きくなる各触媒層の端部同士が対向するため、各触媒層の端部において局所的な劣化が大きくなりやすい。
　一方で、本実施形態では、陽極触媒層５６が陰極触媒層５４よりも大きいため、電流密度が大きくなる各触媒層の端部同士がずれて位置する。その結果、各触媒層の端部において劣化が大きくなりにくい。この観点でも過電圧が増加することを抑制することができ、電解セル１１Ａの性能向上及び寿命向上を図ることができる。
　図９に示すように、第２比較例におけるサイクル数と電極における反応抵抗との関係の試験結果では、陽極４８における反応抵抗の増加率は、陰極４７における反応抵抗の増加率と比べて、２倍以上である。本実施形態では、陰極４７に対する陽極４８の面積比率は、陽極４８における反応抵抗の増加率と陰極４７における反応抵抗の増加率とに基づいて設定される。すなわち、陰極４７に対する陽極４８の面積比率は、陽極４８における反応抵抗の増加率と陰極４７における反応抵抗の増加率との差が所定基準以下（例えば２倍未満、より好ましくは１．５倍未満）となるように調整されて決定される。
　本実施形態では、陽極触媒層５６の触媒担持量は、陰極触媒層５４の触媒担持量と同じか又はそれよりも多い。なお本開示での「触媒担持量」とは、単位面積当たりの触媒の重量［ｍｇ／ｃｍ２］を意味する。
　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、陽極触媒層５６の厚さが陰極触媒層５４の厚さよりも大きい点で第２実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第２実施形態の構成と同じである。
　図１０は、第３実施形態の電解セル１１Ｂを示す断面図である。本実施形態では、陽極触媒層５６の面積が陰極触媒層５４の面積よりも大きく、且つ、陽極触媒層５６の厚さが陰極触媒層５４の厚さよりも大きい。陽極触媒層５６の触媒担持量は、陰極触媒層５４の触媒担持量と同じか又はそれよりも多い。
　本実施形態では、陰極触媒層５４に対する陽極触媒層５６の体積比率（又は触媒担持量比）は、劣化の進行に伴う陽極４８の過電圧の増加率が陰極４７の過電圧の増加率と比べて２倍未満（より好ましくは１．５倍未満）となるように設定される。言い換えると、陰極４７に対する陽極４８の体積比率は、陽極４８における反応抵抗の増加率と陰極４７における反応抵抗の増加率との差が所定基準以下（例えば２倍未満、より好ましくは１．５倍未満）となるように調整されて決定される。
　このような構成によれば、陰極４７と比べて陽極４８の劣化が大きくなることを抑制することができる。このため、過電圧が増加することを抑制することができ、電解セル１１Ｂの性能向上及び寿命向上を図ることができる。
（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等も含まれる。例えば、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを結合する部材は、イオノマー層５３に限定されず、水酸化イオン伝導性のある他の材料による接着層でもよい。
＜付記＞
　各実施形態に記載の膜電極接合体４３、電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂ、電解装置１、及び膜電極接合体４３の製造方法は、例えば以下のように把握される。
（１）第１態様に係る膜電極接合体４３は、第１イオン交換膜５１と、第２イオン交換膜５２と、陰極触媒層５４と、陽極触媒層５６とを有する。第１イオン交換膜５１は、第１面５１ａと、第１面５１ａとは反対側に位置した第２面５１ｂとを含む。第２イオン交換膜５２は、第３面５２ａと、第３面５２ａとは反対側に位置した第４面５２ｂを含む。陰極触媒層５４は、第１イオン交換膜５１の第１面５１ａに設けられている。陽極触媒層５６は、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａに設けられている。第１イオン交換膜５１及び第２イオン交換膜５２は、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜であり、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとを対向させて一体化されている。このような構成によれば、短絡などの不具合の原因となる箇所が生じることを抑制することができる。その結果、電解装置１としての性能の安定性向上を図ることができる。また、それぞれ片面に触媒層が設けられた２つのイオン交換膜を別々に取り扱うことができるので、ハンドリングを行いやすくなり、生産性を向上させることができる。
（２）第２態様に係る膜電極接合体４３は、第１態様に係る膜電極接合体４３であって、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとの間にイオノマー層５３をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とをイオノマー層５３を介して良好に結合することができる。これにより、電解装置１としての性能の安定性向上をより高いレベルで図ることができる。
（３）第３態様に係る膜電極接合体４３は、第１又は第２態様に係る膜電極接合体４３であって、イオノマー層５３の厚さは、１０ｎｍ以上、１０μｍ以下であってもよい。このような構成によれば、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを適切な厚さのイオノマー層５３を介して良好に結合することができる。これにより、電解装置１としての性能の安定性向上をより高いレベルで図ることができる。
（４）第４態様に係る膜電極接合体４３は、第１から第３態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３であって、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとが接していてもよい。このような構成によれば、イオノマー層５３を用いずに第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とが一体化されておる。これにより、電解装置１としてのさらなる性能向上を図ることができる場合がある。
（５）第５態様に係る膜電極接合体４３は、第１から第４態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３であって、陰極触媒層５４は、ニッケル、ニッケル合金、セリウム酸化物、ランタン酸化物、及び白金のすくなくともいずれか１つを含んでいてもよく、陽極触媒層５６は、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル酸化物、銅酸化物、イリジウム酸化物、ニオブ酸化物、鉛酸化物、及びビスマス酸化物の少なくともいずれか１つを含んでいてもよい。このような構成によれば、陰極４７及び陽極４８でそれぞれ適した反応を生じさせるおことができる。
（６）第６態様に係る膜電極接合体４３は、第１から第５態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３であって、第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とは材質が異なってもよい。このような構成によれば、電解装置１としてのさらなる性能向上を図ることができる。
（７）第７態様に係る膜電極接合体４３は、第１から第６態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３であって、第２イオン交換膜５２の材質は、第１イオン交換膜５１の材質と比べて耐酸化性が高くてもよい。このような構成によれば、陽極４８の劣化が陰極４７の劣化よりも大きくなることを抑制することができる。
（８）第８態様に係る膜電極接合体４３は、第１から第７態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３であって、第１イオン交換膜５１の材質は、第２イオン交換膜５２の材質と比べてイオン伝導度が高くてもよい。このような構成によれば、電解装置１としての性能のさらなる向上を図ることができる。
（９）第９態様に係る膜電極接合体４３は、第１から第８態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３であって、陽極４８の面積は、陰極４７の面積よりも大きくてもよい。このような構成によれば、陽極４８の劣化が陰極４７の劣化よりも大きくなることを抑制することができる。その結果、電解セル１１Ａ，１１Ｂの性能向上及び寿命向上を図ることができる。
（１０）第１０態様に係る膜電極接合耐４３は、第１態様に係る膜電極接合体４３であって、陽極触媒層５６の触媒担持量は、陰極触媒層５４の触媒担持量と同じか又はそれよりも多くてもよい。
（１１）第１１態様に係る電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂは、第１セパレータ４１と、第２セパレータ４２と、第１セパレータ４１と第２セパレータ４２との間に配置された、第１から第１０態様のうちいずれか１つに係る膜電極接合体４３とを備える。このような構成によれば、電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂの性能の安定性向上及び生産性を向上させることができる。
（１２）第１２態様に係る電解装置１は、第１１態様に係る電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂと、電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂに電解液を供給する電解液供給部２０と、電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂ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、電解装置１の性能の安定性向上及び生産性を向上させることができる。
（１３）第１３態様に係る電解装置１は、第１２態様に係る電解装置１であって、電解セル１１，１１Ａ，１１Ｂを含む複数の電解セルを有した電解セルスタック１０を備え、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第１セパレータ４１又は第２セパレータ４２を共有してもよい。このような構成によれば、電解セルスタック１０を有した電解装置１の性能の安定性向上及び生産性を向上させることができる。
（１４）第１４態様に係る膜電極接合体４３の製造方法は、第１イオン交換膜５１の第１面５１ａに陰極触媒層５４を設け、第２イオン交換膜５２の第３面５２ａに陽極触媒層５６を設け、その後に、第１イオン交換膜５１の第２面５１ｂと第２イオン交換膜５２の第４面５２ｂとを対向させて第１イオン交換膜５１と第２イオン交換膜５２とを一体化させる。このような構成によれば、電解装置１としての性能の安定性向上及び生産性を向上させることができる。
１…電解装置
１０…電解セルスタック
１１，１１Ａ，１１Ｂ…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…第１イオン交換膜
５１ａ…第１面
５１ｂ…第２面
５２…第２イオン交換膜
５２ａ…第３面
５２ｂ…第４面
５３…イオノマー層
５４…陰極触媒層
５５…陰極給電体
５６…陽極触媒層
５７…陽極給電体

Claims (14)

  1. 　第１面と、前記第１面とは反対側に位置した第２面とを含む第１イオン交換膜と、
    　第３面と、前記第３面とは反対側に位置した第４面とを含む第２イオン交換膜と、
    　前記第１面に設けられた陰極触媒層と、
    　前記第３面に設けられた陽極触媒層と
    を備え、
    　前記第１イオン交換膜及び前記第２イオン交換膜は、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜であり、前記第２面と前記第４面とを対向させて一体化されている、膜電極接合体。
  2. 　前記第２面と前記第４面との間にイオノマー層をさらに備える、請求項１に記載の膜電極接合体。
  3. 　前記イオノマー層の厚さは、１０ｎｍ以上、１０μｍ以下である、請求項２に記載の膜電極接合体。
  4. 　前記第２面と前記第４面とが接している、請求項１に記載の膜電極接合体。
  5. 　前記陰極触媒層は、ニッケル、ニッケル合金、セリウム酸化物、ランタン酸化物、及び白金の少なくともいずれか１つを含み、
    　前記陽極触媒層は、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル酸化物、銅酸化物、イリジウム酸化物、ニオブ酸化物、鉛酸化物、及びビスマス酸化物の少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載の膜電極接合体。
  6. 　前記第１イオン交換膜と前記第２イオン交換膜とは材質が異なる、請求項１に記載の膜電極接合体。
  7. 　前記第２イオン交換膜の材質は、前記第１イオン交換膜の材質と比べて耐酸化性が高い、請求項６に記載の膜電極接合体。
  8. 　前記第１イオン交換膜の材質は、前記第２イオン交換膜の材質と比べてイオン伝導度が高い、請求項６に記載の膜電極接合体。
  9. 　前記陽極触媒層の面積は、前記陰極触媒層の面積よりも大きい、請求項１に記載の膜電極接合体。
  10. 　前記陽極触媒層の触媒担持量は、前記陰極触媒層の触媒担持量と同じか又はそれよりも多い、請求項１に記載の膜電極接合体。
  11. 　第１セパレータと、
    　第２セパレータと、
    　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た、請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の膜電極接合体と
    を備えた電解セル。
  12. 　請求項１１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。
  13. 　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セパレータ又は前記第２セパレータを共有する、請求項１２に記載の電解装置。
  14. 　第１イオン交換膜の第１面に陰極触媒層を設け、
    　第２イオン交換膜の第３面に陽極触媒層を設け、
    　前記第１面に陰極触媒層を設け、前記第３面に陽極触媒層を設けた後に、前記第１イオン交換膜の第２面と前記第２イオン交換膜の第４面とを対向させて前記第１イオン交換膜と前記第２イオン交換膜とを一体化させる、膜電極接合体の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7618075B1 (ja) 2024-01-16 2025-01-20 三菱重工業株式会社 電解セル、及び電解装置
JP7618086B1 (ja) 2024-03-28 2025-01-20 三菱重工業株式会社 電解セル、及び電解装置
WO2025149794A1 (en) * 2024-01-11 2025-07-17 Sungreenh2 Pte. Ltd. Electrolyser system and method of use

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20260037452A (ko) * 2024-09-10 2026-03-17 롯데케미칼 주식회사 전기화학적 이산화탄소 환원 장치

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3504021B2 (ja) 1994-12-08 2004-03-08 ジャパンゴアテックス株式会社 電気化学装置用電極とその製造方法
JP2009513820A (ja) * 2003-07-14 2009-04-02 ユミコア アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 水の電気分解のための、膜電極アセンブリ
WO2014087958A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 Jsr株式会社 膜－電極接合体の製造方法、膜－電極接合体、膜－電極接合体形成用積層体、固体高分子型燃料電池および水電解装置
JP2017533346A (ja) * 2014-09-29 2017-11-09 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 膜／電極接合体、該膜／電極接合体を含む反応器及び水素を分離する方法
JP6952664B2 (ja) 2018-03-22 2021-10-20 株式会社東芝 積層電解質膜、膜電極複合体、水電解用セル、スタック、水電解装置および水素利用システム
WO2021251341A1 (ja) * 2020-06-11 2021-12-16 国立大学法人山梨大学 電極触媒、アニオン交換膜型電気化学セル
JP2022000845A (ja) * 2020-06-18 2022-01-04 日本碍子株式会社 電気化学セル、及び電気化学セル用電解質膜
JP2022000844A (ja) * 2020-06-18 2022-01-04 日本碍子株式会社 電気化学セル、及び電気化学セル用電解質膜
JP2022029892A (ja) * 2020-08-06 2022-02-18 本田技研工業株式会社 水電解システム
JP2022090938A (ja) 2020-12-08 2022-06-20 キヤノン株式会社 画像形成装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5622544B2 (ja) * 2010-12-03 2014-11-12 高砂熱学工業株式会社 水素製造セル及び水素製造装置
JP2017087168A (ja) * 2015-11-13 2017-05-25 シャープ株式会社 水素含有水生成装置および水素含有水の生成方法
EP3757255A1 (en) * 2017-04-19 2020-12-30 Ph Matter, LLC Electrochemical cell

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3504021B2 (ja) 1994-12-08 2004-03-08 ジャパンゴアテックス株式会社 電気化学装置用電極とその製造方法
JP2009513820A (ja) * 2003-07-14 2009-04-02 ユミコア アクチェンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 水の電気分解のための、膜電極アセンブリ
WO2014087958A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 Jsr株式会社 膜－電極接合体の製造方法、膜－電極接合体、膜－電極接合体形成用積層体、固体高分子型燃料電池および水電解装置
JP2017533346A (ja) * 2014-09-29 2017-11-09 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 膜／電極接合体、該膜／電極接合体を含む反応器及び水素を分離する方法
JP6952664B2 (ja) 2018-03-22 2021-10-20 株式会社東芝 積層電解質膜、膜電極複合体、水電解用セル、スタック、水電解装置および水素利用システム
WO2021251341A1 (ja) * 2020-06-11 2021-12-16 国立大学法人山梨大学 電極触媒、アニオン交換膜型電気化学セル
JP2022000845A (ja) * 2020-06-18 2022-01-04 日本碍子株式会社 電気化学セル、及び電気化学セル用電解質膜
JP2022000844A (ja) * 2020-06-18 2022-01-04 日本碍子株式会社 電気化学セル、及び電気化学セル用電解質膜
JP2022029892A (ja) * 2020-08-06 2022-02-18 本田技研工業株式会社 水電解システム
JP2022090938A (ja) 2020-12-08 2022-06-20 キヤノン株式会社 画像形成装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4516967A4

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025149794A1 (en) * 2024-01-11 2025-07-17 Sungreenh2 Pte. Ltd. Electrolyser system and method of use
JP7618075B1 (ja) 2024-01-16 2025-01-20 三菱重工業株式会社 電解セル、及び電解装置
JP2025110592A (ja) * 2024-01-16 2025-07-29 三菱重工業株式会社 電解セル、及び電解装置
JP7618086B1 (ja) 2024-03-28 2025-01-20 三菱重工業株式会社 電解セル、及び電解装置
WO2025203905A1 (ja) * 2024-03-28 2025-10-02 三菱パワー株式会社 電解セル、及び電解装置
JP2025151930A (ja) * 2024-03-28 2025-10-09 三菱重工業株式会社 電解セル、及び電解装置

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