电解用器件
阅读说明：本技术 电解用器件 (Device for electrolysis ) 是由 田中喜典 白水久德 山本泰士 乾亮子 于 2018-12-17 设计创作，主要内容包括：电解用器件包括阳极(2A)、阴极(2C)、离子交换膜(3)及间隔件(S)。阴极(2C)具有阴极用供电体和对阴极用供电体的表面进行覆盖的阴极用表面材料。离子交换膜(3)接触于阳极(2A)并且自阴极用表面材料分离开地配置在阳极(2A)和阴极(2C)之间。间隔件(S)设于阴极用表面材料和离子交换膜(3)之间的阴极用通水路径。(The electrolysis device comprises an anode (2A), a cathode (2C), an ion exchange membrane (3), and a spacer (S). The cathode (2C) has a cathode power supply body and a cathode surface material for covering the surface of the cathode power supply body. The ion exchange membrane (3) is in contact with the anode (2A) and is disposed between the anode (2A) and the cathode (2C) so as to be separated from the surface material for the cathode. The spacer (S) is provided in the cathode water passage between the cathode surface material and the ion exchange membrane (3).)
技术领域
本公开涉及一种在阳极和阴极之间将水电解的电解用器件。
背景技术
以往，例如像专利文献1所公开的那样，开发了一种在阳极和阴极之间将水电解的电解用器件。以往的电解用器件具有：阳极，其具有阳极用供电体和对该阳极用供电体的主表面进行覆盖的阳极用表面材料；以及阴极，其具有阴极用供电体和对该阴极用供电体的主表面进行覆盖的阴极用表面材料。
在上述以往的电解用器件中，有时离子交换膜会以与阳极用表面材料接触并且自阴极用表面材料分离开的方式配置在阳极和阴极之间。
在上述以往的电解用器件中，流速较大的水与阴极用表面材料的离子交换膜侧的主表面接触并且沿着该主表面流动。由此，促进了在阴极用表面材料的附近产生的氢向水的溶解。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－245669号公报
发明内容
根据上述以往的电解用器件，有时会因离子交换膜向阴极用表面材料侧溶胀而导致离子交换膜与阴极用表面材料的局部接触。在该情况下，在离子交换膜和阴极用表面材料接触的部位会发生电流集中。其结果为，阴极用表面材料有可能劣化。
本公开即是鉴于上述以往技术的问题而完成的。本公开的目的在于提供一种能够降低阴极用表面材料劣化的可能性的电解用器件。
本公开的一个技术方案的电解用器件包括阳极、阴极、离子交换膜及间隔件。阴极具有阴极用供电体和对所述阴极用供电体的主表面进行覆盖的阴极用表面材料。离子交换膜接触于阳极并且自阴极用表面材料分离开地配置在阳极和阴极之间。间隔件设于阴极用表面材料和离子交换膜之间的阴极用通水路径。
本公开的另一个技术方案的电解用器件包括阳极、阴极、离子交换膜及两个阴极用通水路径。阴极具有朝向阳极延伸的贯通孔。离子交换膜配置在阳极和阴极之间。两个阴极用通水路径设在阴极的两侧并且经由贯通孔而连通。
根据本技术方案，能够降低阴极用表面材料劣化的可能性。
附图说明
图1是实施方式的电解用器件的立体外观图。
图2是实施方式的电解用器件的阳极壳的立体图。
图3是实施方式的电解用器件的阴极壳的立体图。
图4是实施方式的电解用器件的纵剖视图。
图5是实施方式的电解用器件的横剖视图，是图4的5－5线剖视图。
图6是实施方式的电解用器件的阳极、离子交换膜、间隔件、阴极的局部放大的横剖视图。
图7是实施方式的电解用器件的阳极、离子交换膜、间隔件、阴极的局部放大的纵剖视图，是图4的7－7线剖视图。
具体实施方式
本公开的第1形态的电解用器件包括阳极、阴极、离子交换膜及间隔件。
阴极具有阴极用供电体和对所述阴极用供电体的主表面进行覆盖的阴极用表面材料。离子交换膜接触于阳极并且自阴极用表面材料分离开地配置在阳极和阴极之间。间隔件设于阴极用表面材料和离子交换膜之间的阴极用通水路径。
在本公开的第2形态的电解用器件中，在第1形态的基础上，在间隔件和阴极用表面材料之间设有供水流动的间隙。
在本公开的第3形态的电解用器件中，在第1形态的基础上，间隔件以其长度方向沿着阴极用通水路径的长度方向延伸的方式配置于阴极用通水路径。
在本公开的第4形态的电解用器件中，在第1形态的基础上，间隔件以其长度方向沿着阴极用表面材料的长度方向延伸的方式与阴极用表面材料接触。
在本公开的第5形态的电解用器件中，在第1形态的基础上，阴极用供电体至少在与离子交换膜相对的主表面具有凹坑和贯通孔中的至少任一者。凹坑和贯通孔中的至少任一者的内表面的至少局部被阴极用表面材料覆盖。
在本公开的第6形态的电解用器件中，在第1形态的基础上，间隔件和阴极用表面材料接触的部分的面积小于间隔件和离子交换膜接触的部分的面积。
本公开的第7形态的电解用器件包括阳极、阴极、离子交换膜及两个阴极用通水路径。
阴极具有朝向阳极延伸的贯通孔。离子交换膜配置在阳极和阴极之间。两个阴极用通水路径设在阴极的两侧并且经由贯通孔而连通。
在本公开的第8形态的电解用器件中，在第7形态的基础上，在两个阴极用通水路径中，阴极的与离子交换膜相对的表面侧的阴极用通水路径的流路截面积小于阴极的与离子交换膜相对的表面的背面侧的阴极用通水路径的流路截面积。
在本公开的第9形态的电解用器件中，在第7形态的基础上，在两个阴极用通水路径中，阴极的与离子交换膜相对的表面的背面侧的阴极用通水路径的流路截面积小于阴极的与离子交换膜相对的表面侧的阴极用通水路径的流路截面积。
在本公开的第10形态的电解用器件中，在第8形态的基础上，阴极包含阴极用供电体和对阴极用供电体的与离子交换膜相对的主表面进行覆盖的阴极用表面材料。贯通孔的内周面的至少局部也被阴极用表面材料覆盖。
以下，参照附图说明本公开的实施方式的电解用器件。
在本实施方式中，标注了相同的参照附图标记的部位具有相同的功能。因而，只要没有特别的需要，不对标注了相同的参照附图标记的部位的功能进行重复说明。
使用图1～图7说明本实施方式的电解用器件。
(电解用器件的整体结构)
如图1所示，电解用器件1包括矩形的平板状的阳极壳1A和矩形的平板状的阴极壳1C。图2所示的阳极壳1A和图3所示的阴极壳1C以它们的内侧面彼此相对的方式一体化从而构成电解用器件1。
(阳极壳)
如图2、图4、图5所示，阳极壳1A收纳阳极2A，构成电解用器件1的外廓的局部。阳极壳1A的材质是丙烯酸树脂。阳极壳1A具有平板状的长方体形状并且具备壳凹部1AC。通过挖槽加工而将壳凹部1AC形成在构成电解用器件1的内侧面的主表面。
如图2、图4所示，壳凹部1AC具有入水孔1AI和出水孔1AO。入水孔1AI配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的一端部的附近。出水孔1AO配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的另一端部的附近。壳凹部1AC具有导线***孔1AL，该导线***孔1AL配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的中央和出水孔1AO之间。
如图2、图4、图5所示，壳凹部1AC配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的内侧面的大致中央，具有面状凹坑1AD。面状凹坑1AD包含入水孔1AI、出水孔1AO以及导线***孔1AL。
如图2、图4所示，壳凹部1AC具有环状的密封件用凹坑1AP。密封件用凹坑1AP以包围面状凹坑1AD的方式配置在面状凹坑1AD的外侧。
在包含出水孔1AO而不包含导线***孔1AL的区域中，壳凹部1AC具有缓冲用凹坑1AB。缓冲用凹坑1AB凹陷得比面状凹坑1AD深。
如图2所示，阳极壳1A具有多个固定用孔1AF。固定用孔1AF配置在环状的密封件用凹坑1AP的外侧，该密封件用凹坑1AP设在缓冲用凹坑1AB和面状凹坑1AD的外侧。
如图4、图5所示，在面状凹坑1AD的内部配置有多个圆盘状的壳肋1AR。如图2、图4所示，面状凹坑1AD和缓冲用凹坑1AB借助壳倾斜面1AS连接。
(阴极壳)
如图3～图5所示，阴极壳1C收纳阴极2C和多个(例如3根)间隔件S，该阴极壳1C构成电解用器件1的外廓的局部。阴极壳1C的材质是丙烯酸树脂。
如图3所示，阴极壳1C具有平板状的长方体形状，具备壳凹部1CC。通过挖槽加工而将壳凹部1CC形成在构成电解用器件1的内侧面的主表面。
如图3、图4所示，壳凹部1CC具有入水孔1CI，该入水孔1CI配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的一端部的附近。壳凹部1CC具有出水孔1CO，该出水孔1CO配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的另一端部的附近。
如图4所示，壳凹部1CC具有导线***孔1CL，该导线***孔1CL配置在电解用器件1的内侧面的长度方向上的中央和出水孔1CO之间。
如图3、图4所示，壳凹部1CC配置在电解用器件1的内侧面的大致中央并且具有面状凹坑1CD。面状凹坑1CD包含入水孔1CI、出水孔1CO及导线***孔1CL。环状的密封件用凹坑1CP以包围面状凹坑1CD的方式配置在面状凹坑1CD的外侧。
如图3、图4所示，壳凹部1CC包含出水孔1CO。但是，壳凹部1CC在不包含导线***孔1CL的区域中具有缓冲用凹坑1CB。缓冲用凹坑1CB凹陷得比面状凹坑1CD深。
壳凹部1CC具有固定用孔1CF。固定用孔1CF配置在环状的密封件用凹坑1CP的外侧，该密封件用凹坑1CP设在缓冲用凹坑1CB和面状凹坑1CD的外侧。
如图4、图5所示，在面状凹坑1CD的内部配置有多个圆盘状的壳肋1CR。圆盘状的壳肋1CR和圆盘状的壳肋1AR以各自的圆形的顶端面彼此相对的方式设置。如图3、图4所示，面状凹坑1CD和缓冲用凹坑1CB借助壳倾斜面1CS连接。
(离子交换膜)
如图4、图5所示，离子交换膜3配置在阳极2A和阴极2C之间。更具体地讲，如图6所示，离子交换膜3与阳极用表面材料2AS接触并且自阴极用表面材料2CS分离开。
离子交换膜3是用于使在阳极2A的附近产生的氢离子、不可避免的金属离子、水分子、氧分子通过但不使阳离子通过的阳离子交换膜。作为阳离子交换膜，例如能够列举出杜邦公司的商品名称“Nafion(R)”等。离子交换膜3的厚度为0.01mm～0.2mm。离子交换膜3具有较薄的平面状的形状。
离子交换膜3是以全氟乙烯为主链并且具有含磺酸基的侧链的、被称为全氟磺酸的氟树脂的共聚物。具体地讲，离子交换膜3是聚氟乙烯磺酸(polyfluoroethylenesulfonic acid)。另外，表示电力的通过容易性的离子交换基的量“EW(equivalentweight，等效质量)”为约1000。如图6、图7所示，离子交换膜3的一个主表面与阳极用表面材料2AS的一个主表面的整体接触。
如图5所示，离子交换膜3的另一个主表面的局部与彼此分离开地设置的多个间隔件S接触。如图4、图5所示，离子交换膜3的端部从阳极2A和阴极2C的外周缘向外侧延伸。离子交换膜3的端部被阳极壳1A侧的密封件P和阴极壳1C侧的密封件P夹持。
(阳极用供电体＜钛面材＞)
图6、图7所示的阳极用供电体2AF自阳极用表面材料2AS接收负的电荷。阳极用供电体2AF的厚度为0.5mm。阳极用供电体2AF具有较薄的平面状的形状。
在阳极用供电体2AF的与离子交换膜3相对的主表面上例如以1mm间隔形成有直径1mm的贯通孔THA。贯通孔THA只要具有例如1nm～1mm左右的孔径即可。阳极用供电体2AF的材质由钛和不可避免的杂质形成。
在阳极用供电体2AF的一个主表面设有阳极用表面材料2AS。在本实施方式中，在贯通孔THA的内周面的局部也设有阳极用表面材料2AS。但是，也可以在贯通孔THA的内周面的整体设有阳极用表面材料2AS。导线2AE(参照图4)***到导线***孔1AL并且与阳极用供电体2AF的另一个主表面电连接。
如图4～图6所示，壳肋1AR自阳极壳1A的面状凹坑1AD突出。壳肋1AR抵接于阳极用供电体2AF的另一个主表面。
(阳极用表面材料＜Pt和Pt系金属及其合金＞)
在阳极用表面材料2AS处进行“2H2O→4H++O2+4e－”的反应。阳极用表面材料2AS的厚度为0.1μm。阳极用表面材料2AS具有较薄的平面状的形状。阳极用表面材料2AS在其主表面具有微小的凹凸(未图示)并且具有微小且连续的许多个空隙(未图示)。
阳极用表面材料2AS的材质是铂和铱的合金。如图6、图7所示，阳极用表面材料2AS以与阳极用供电体2AF的一个主表面的整体接触的方式设置。在将阳极壳1A和阴极壳1C组合时，阳极用表面材料2AS与离子交换膜3接触。也可以是，阳极用表面材料2AS形成于阳极用供电体2AF的整个表面。
(阴极用供电体＜钛面材＞)
阴极用供电体2CF将负的电荷向阴极用表面材料2CS(参照图6)供给。阴极用供电体2CF的厚度为0.5mm。阴极用供电体2CF具有较薄的平面状的形状。在阴极用供电体2CF的与离子交换膜3相对的主表面上以1mm间隔形成有直径1mm的凹坑D。
在阴极用供电体2CF的与离子交换膜3相对的主表面中的不包含凹坑D的位置以1mm间隔形成有直径1mm的贯通孔THC。也可以在阴极用供电体2CF仅设有凹坑D和贯通孔THC中的任一者。贯通孔THC只要具有1nm～1mm左右的孔径即可。阴极用供电体2CF的材质包含钛和不可避免的杂质。
如图6、图7所示，在阴极用供电体2CF的一个主表面设有阴极用表面材料2CS。在贯通孔THC的内周面的局部和凹坑D也形成有阴极用表面材料2CS。也可以是，在贯通孔THC的内周面的整体设有阴极用表面材料2CS。
导线2CE(参照图4)***到导线***孔1CL中并且与阴极用供电体2CF的另一个主表面连接。在将阳极壳1A和阴极壳1C组合时，自阴极壳1C的面状凹坑1CD突出的壳肋1CR抵接于阴极用供电体2CF的另一个主表面。
(阴极用表面材料＜Pt和Pt系金属及其合金＞)
在阴极用表面材料2CS处进行“2H++2e－→H2”的反应。阴极用表面材料2CS的厚度为0.1μm～1μm。阴极用表面材料2CS具有较薄的平面状的形状。阴极用表面材料2CS在其主表面具有微小的凹凸(未图示)并且具有微小且连续的许多个空隙(未图示)。
阴极用表面材料2CS的材质是铂和铱的合金。如图6、图7所示，阴极用表面材料2CS形成为与阴极用供电体2CF的一个主表面的整体接触，在将阳极壳1A和阴极壳1C组合时，该阴极用表面材料2CS与间隔件S接触。也可以是，阴极用表面材料2CS形成于阴极用供电体2CF的整个表面。
(间隔件)
如图6所示，间隔件S设在阴极用表面材料2CS和离子交换膜3之间的阴极用通水路径10B。能够利用间隔件S来抑制因离子交换膜3的溶胀而导致的离子交换膜3和阴极用表面材料2CS的接触。因此，能够抑制阴极用表面材料2CS的劣化。其结果为，能够抑制间隔件S和离子交换膜3接触的部位处的电流集中的发生。
在间隔件S和阴极用表面材料2CS之间设有供水流动的间隙C。水经由间隙C也流入阴极用表面材料2CS的被间隔件S覆盖的部分。因此，能够使阴极用表面材料2CS的与水接触的面积的减少量较小。其结果为，能够使因间隔件S引起的由阴极2C产生的氢的减少量较小。
在本实施方式中，在间隔件S的与阴极用表面材料2CS相对的表面形成的凹部作为间隙C发挥功能。在阴极用表面材料2CS的表面形成的凹坑D也与间隙C同样地发挥功能。
间隙C也可以不是在间隔件S或阴极用表面材料2CS上有意形成的凸凹而是在阴极用表面材料2CS或间隔件S上自然形成的凹凸。例如也可以是，在制造过程中自然形成于阴极用表面材料2CS的主表面的孔隙(Pt和Pt系金属及其合金的镀层的孔隙)具有与间隙C相同的功能。
如图6、图7所示，间隔件S以其长度方向沿着阴极用通水路径10B的长度方向延伸的方式配置于阴极用通水路径10B。因此，能够使由间隔件S引起的通水阻力较小。
间隔件S以其长度方向沿着阴极用表面材料2CS的长度方向延伸的方式与阴极用表面材料2CS接触。因此，能够使离子交换膜3的在阴极用表面材料2CS的长度方向上的挠曲较小。其结果为，能够进一步降低阴极用表面材料2CS和离子交换膜3接触的可能性。
阴极用供电体2CF至少在与离子交换膜3相对的面具有凹坑D和贯通孔THC。贯通孔THC的内表面的局部和凹坑D的内表面被阴极用表面材料2CS覆盖。因此，在凹坑D和贯通孔THC的位置处，水的流速与其他的位置相比稍慢。其结果为，在贯通孔THC的局部和凹坑D的位置处能够产生更多的氢。
如图6所示，间隔件S和离子交换膜3接触的部分的面积大于间隔件S和阴极用表面材料2CS接触的部分的面积。通过使间隔件S和阴极用表面材料2CS接触的部分的面积较小，从而能够使阴极用表面材料2CS中的对氢的产生有效地发挥功能的部分的面积较大。
间隔件S设在阴极用表面材料2CS和离子交换膜3之间，用于维持阴极用表面材料2CS和离子交换膜3之间的距离也就是阴极用通水路径10B的宽度。间隔件S抑制离子交换膜3和阴极用表面材料2CS的局部的接触从而避免在接触部位处发生的电流集中。
间隔件S是具有梯形形状的截面的棒状构件。间隔件S的两端被弯折加工而成为挂钩部(参照图2)。间隔件S也可以是具有长方形形状或圆形形状的截面的棒状构件。间隔件S的材质是电阻率比通水、例如自来水大的树脂。
像前述那样，间隔件S和阴极用表面材料2CS接触的部分的面积小于间隔件S和离子交换膜3接触的部分的面积。具体地讲，间隔件S的与离子交换膜3接触的部位的宽度例如为3mm。间隔件S的与阴极用表面材料2CS接触的部位的宽度例如为2mm。
因此，即使间隔件S存在于阴极用通水路径10B，也能使阴极用表面材料2CS中的对氢的产生有效地发挥功能的部分的面积更大。
在阴极用表面材料2CS的与间隔件S相对的部位形成有凹坑D。在间隔件S的与阴极用表面材料2CS相对的部位形成有间隙C。间隔件S被离子交换膜3和阴极用表面材料2CS夹住。在该状态下，间隔件S的两端的挂钩部(参照图2)与阴极壳1C接触。
(阴极用通水路径)
如图6、图7所示，阴极用通水路径10B、10C以分别面向阴极2C的两个主表面的方式设置并且经由贯通孔THC而连通。水经由贯通孔THC而移动从而在贯通孔THC的附近产生湍流。能够利用该湍流防止在阴极2C的附近产生的氢停留在此处而聚集。其结果为，促进了氢向水的溶解。
如图6所示，在通过贯通孔THC的流路的截面中，阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10B的截面积小于阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C的截面积。
因此，阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的水的流速V1大于阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的水的流速V2。其结果为，水经由贯通孔THC向阴极用通水路径10B流入，促进了所产生的氢向水的溶解。
也可以是，在通过贯通孔THC的流路的截面中，阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C的截面积小于阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10B的截面积。
在该情况下，阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的背面侧的水的流速V2大于阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的水的流速V1。因此，在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10B中产生的氢的一部分会通过贯通孔THC并在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C中与水接触。
其结果为，能够抑制在阴极2C的附近产生的氢的聚集。因而，在该情况下也能够促进氢向水的溶解。
阴极2C包含阴极用供电体2CF和对阴极用供电体2CF的与离子交换膜3相对的表面进行覆盖的阴极用表面材料2CS。贯通孔THC的内周面的局部或全部也被阴极用表面材料2CS覆盖。因此，在贯通孔THC的内部也产生氢。其结果为，能够使阴极2C的产生氢的部分的面积较大，能够增加氢的产生量。
(电解用器件的组装)
利用电解电镀使阴极用表面材料2CS析出到阴极用供电体2CF的一个主表面上。此时，使阴极用表面材料2CS也析出到阴极用供电体2CF的凹坑D的表面和贯通孔THC的表面上。也可以使阴极用表面材料2CS析出到贯通孔THC的局部或全部。
电解电镀也包含将使铂的氯化物或络化物、或者铂系的金属的氯化物或络化物溶解而得到的溶液直接涂敷之后进行热烧结从而使其析出到阴极用表面的情况。
阴极用供电体2CF以使阴极用表面材料2CS暴露的方式设置于面状凹坑1CD。导线2CE从导线***孔1CL***到阴极壳1C的内侧面的更内侧并连接于阴极用供电体2CF。
如图3所示，三个间隔件S以它们的长度方向沿着阴极2C的长度方向的方式在阴极2C的宽度方向上的两端部和中央处大致等间隔地配置于阴极2C之上。
利用粘接剂将间隔件S的挂钩部固定于阴极壳1C。间隔件S和离子交换膜3接触的部分的面积大于间隔件S和阴极用表面材料2CS接触的部分的面积(参照图6)。
密封件P***于密封件用凹坑1AP。离子交换膜3重合于阴极2C之上。离子交换膜3的周缘部位于比密封件用凹坑1AP靠外侧的位置。
阳极用供电体2AF以使阳极用表面材料2AS暴露的方式配置于面状凹坑1AD。导线2AE从导线***孔1AL***到阳极壳1A的内侧面的更内侧并与阳极用供电体2AF电连接。
如图4所示，密封件P***于密封件用凹坑1AP。在阳极用表面材料2AS朝向离子交换膜3的状态下，阴极壳1C的内侧面和阳极壳1A的内侧面重合。圆盘状的壳肋1CR和圆盘状的壳肋1AR配置为大致相对。
在图1所示的状态下，未图示的螺钉和螺母***于固定用孔1CF和固定用孔1AF从而将阴极壳1C和阳极壳1A固定。
如图4～图7所示，离子交换膜3的外周的附近被密封件P夹持。离子交换膜3的中心附近被阳极用表面材料2AS和间隔件S支承。离子交换膜3自阴极用表面材料2CS分离开地设置。
(电解用器件向电解水生成装置的组装)
电解用器件1安装于电解水生成装置。入水用管安装于入水孔1AI和入水孔1CI。出水用管安装于出水孔1AO和出水孔1CO。
出水孔1AO、1CO配置为比入水孔1AI和入水孔1CI高。在该状态下，间隔件S的长度方向和阴极用通水路径10B、10C的长度方向相同。外部导线连接于导线2AE、2CE并且连接于电源。
(电解用器件的电解的动作)
通过向操作电源通电从而开始电解用器件1的初始动作的确认。例如基于对阳极2A和阴极2C之间施加预定电压时的电流值来判断上述外部导线的脱落、离子交换膜3和阴极2C的不当的接触、以及阴极用表面材料2CS的劣化等的有无。若在该试验中检测出异常则进行异常的告知并且停止电解水生成装置的动作。
如图4所示，水在流入到电解用器件1中之后从入水孔1AI和入水孔1CI朝向出水孔1AO和出水孔1CO流动并且填充电解用器件1的内部空间。
如图7所示，水经由贯通孔THC而在阴极用通水路径10B、10C流动。此外，水在阳极用通水路径10A流动。
在该情况下，在阴极2C的与离子交换膜3相对的主表面侧流动的水的流速V1(阴极用表面材料2CS的暴露面侧的流速)大于在阴极2C的与离子交换膜3相对的主表面的背面侧流动的水的流速V2(阴极用供电体2CF的暴露面侧的流速)。
在电解用器件1的电源接通时，通过电解而主要在阴极用表面材料2CS的与离子交换膜3相对的主表面生成氢。具体地讲，在附着于贯通孔THC、阴极用供电体2CF的凹坑D的阴极用表面材料2CS和附着于贯通孔THC的内周面上的阴极用表面材料2CS生成氢。
以下说明本实施方式的电解用器件1的特征性的结构及由此获得的效果。
(1)电解用器件1包括阳极2A、阴极2C、离子交换膜3及间隔件S。阴极2C具有阴极用供电体2CF和对阴极用供电体2CF的主表面进行覆盖的阴极用表面材料2CS。离子交换膜3接触于阳极2A并且自阴极用表面材料2CS分离开地配置在阳极2A和阴极2C之间。间隔件S设于阴极用表面材料2CS和离子交换膜3之间的阴极用通水路径10B。
根据上述结构，能够抑制因离子交换膜3的溶胀而引起离子交换膜3和阴极用表面材料2CS接触。其结果为，能够抑制阴极用表面材料2CS的劣化。
(2)优选的是，在间隔件S和阴极用表面材料2CS之间设有供水流动的间隙C。利用该结构，水经由间隙C也流入到阴极用表面材料2CS的整个表面中的被间隔件S覆盖的区域的表面。
因此，能够使阴极用表面材料2CS与水接触的面积的、由间隔件S引起的减少量较小。其结果为，能够使由间隔件S引起的、由阴极2C产生的氢的减少量较小。
(3)优选的是，间隔件S以其长度方向沿着阴极用通水路径10B的长度方向延伸的方式配置于阴极用通水路径10B。利用该结构，能够使由间隔件S引起的通水阻力较小。
(4)优选的是，间隔件S以其长度方向沿着阴极用表面材料2CS的长度方向延伸的方式与阴极用表面材料2CS接触。利用该结构，能够使离子交换膜3的在阴极用表面材料2CS的长度方向上的挠曲较小。因此，能够进一步降低阴极用表面材料2CS和离子交换膜3接触的可能性。
(5)优选的是，阴极用供电体2CF至少在与离子交换膜3相对的其主表面具有凹坑D和贯通孔THC中的至少任一者。凹坑D和贯通孔THC中的至少任一者的内表面的至少局部被阴极用表面材料2CS覆盖。
利用该结构，在凹坑D和贯通孔THC中的至少任一者的位置处水的流速比其他的位置慢。因此，在凹坑D和贯通孔THC中的至少任一者的位置处能够产生更多的氢。
(6)优选的是，间隔件S和阴极用表面材料2CS接触的部分的面积小于间隔件S和离子交换膜3接触的部分的面积。通过使间隔件S和阴极用表面材料2CS接触的部分的面积较小，从而能够使阴极用表面材料2CS中的、对氢的产生有效地发挥功能的部分的面积较大。
(7)电解用器件1包括阳极2A、阴极2C、离子交换膜3及阴极用通水路径10B、10C。阴极2C具有朝向阳极2A延伸的贯通孔THC。离子交换膜3配置在阳极2A和阴极2C之间。阴极用通水路径10B、10C设在阴极2C的两侧并且经由贯通孔THC而连通。
水经由贯通孔THC而在阴极用通水路径10B、10C之间移动，从而在贯通孔THC的附近产生湍流。能够利用该湍流抑制在阴极2C的附近产生的氢停留在此处而聚集。其结果为，促进了所产生的氢向水的溶解。
(8)也可以是，阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10B的流路截面积小于阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C的流路截面积。
利用该结构，在阴极2C的与离子交换膜3相对的阴极用通水路径10B的表面侧流动的水的流速V1大于在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C流动的水的流速V2。
因此，水会从面向离子交换膜3的表面的背面侧的阴极用通水路径10C经由贯通孔THC而向面向离子交换膜3的表面侧的阴极用通水路径10B流入。由此，促进了所产生的氢向水的溶解。
(9)也可以是，阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C的流路截面积小于阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10B的流路截面积。
利用该结构，在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10C流动的水的流速V2大于在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10B流动的水的流速V1。
因此，在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面侧的阴极用通水路径10B所产生的氢的一部分会通过贯通孔THC并且在阴极2C的与离子交换膜3相对的表面的背面侧的阴极用通水路径10C与水接触。因此，能够抑制在阴极2C的附近产生的氢的聚集。其结果为，能够促进所产生的氢向水的溶解。
(10)也可以是，阴极2C包含阴极用供电体2CF和对阴极用供电体2CF的与离子交换膜3相对的主表面进行覆盖的阴极用表面材料2CS。优选的是，贯通孔THC的内周面的至少局部也被阴极用表面材料2CS覆盖。利用该结构，在贯通孔THC的内部也产生氢。因此能够使阴极2C的产生氢的部分的面积较大。
附图标记说明
1、电解用器件；1A、阳极壳；1AB、1CB、缓冲用凹坑；1AC、1CC、壳凹部；1AD、1CD、面状凹坑；1AF、1CF、固定用孔；1AI、1CI、入水孔；1AL、1CL、导线***孔；1AO、1CO、出水孔；1AP、1CP、密封件用凹坑；1AR、1CR、壳肋；1AS、1CS、壳倾斜面；1C、阴极壳；2A、阳极；2AE、2CE、导线；2AF、阳极用供电体；2AS、阳极用表面材料；2C、阴极；2CF、阴极用供电体；2CS、阴极用表面材料；3、离子交换膜；10A、阳极用通水路径；10B、10C、阴极用通水路径；C、间隙；D、凹坑；P、密封件；S、间隔件；THA、THC、贯通孔；V1、V2、水的流速。