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申请/专利权人：松下知识产权经营株式会社

摘要：本公开提供电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。该电化学式氢气泵具备膜‑电极接合体、电压施加器、冷却器和控制器，膜‑电极接合体包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，阴极设置在质子传导性电解质膜的一侧主面，阳极设置在质子传导性电解质膜的另一侧主面，电压施加器用于对阳极与阴极之间施加电压，冷却器用于冷却膜‑电极接合体，当阴极上的阴极气体流路的压力上升时，控制器控制冷却器，使膜‑电极接合体的单位时间的冷却量增加。

主权项：1.一种电化学式氢气泵，具备膜-电极接合体、电压施加器、冷却器和控制器，所述膜-电极接合体包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，所述阴极设置在所述质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面，所述电压施加器用于对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述冷却器用于冷却所述膜-电极接合体，当伴随所述阴极上的阴极气体流路的压力上升，由所述电压施加器施加的电压上升时，所述控制器控制所述冷却器，使所述膜-电极接合体的单位时间的冷却量增加。

全文数据：电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法技术领域本公开涉及电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。背景技术近年来，由于全球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢气作为代替化石燃料的清洁能源受到关注。氢气即使燃烧也只是释放水，几乎不会排出导致全球变暖的二氧化碳和氮氧化物，因此作为清洁能源备受期待。另外，作为高效利用氢气作为燃料的装置，例如有燃料电池，在汽车用电源用途、家庭用自发电用途上，燃料电池的开发和普及正在开展。在即将到来的氢气社会中，不仅需要制造氢气，还需要开发能够以高密度储存氢气、以小容量且低成本进行运输或利用的技术。特别是为了促进作为分散型能源的燃料电池的普及，需要配置氢气供给基础设施。因此，为了利用氢气供给基础设施稳定地供给氢气，已提出将高纯度的氢气进行纯化和升压的各种方案。例如，专利文献1公开了一种氢气纯化升压系统，其在阳极与阴极之间设置电解质膜，对这些阳极与阴极之间施加电压，由此进行氢气的纯化和升压。再者，将阳极、电解质膜和阴极的层叠结构体称为膜-电极接合体以下有时简称为MEA：MembraneElectrodeAssembly。在这样的氢气纯化升压系统中，相对于阴极侧的高气压导致的挤压，电解质膜和阳极供电体变形，由此有可能在阴极供电体与电解质膜和阳极供电体之间使接触电阻增加。因此，专利文献2中提出一种挤压结构，其具备针对电解质膜和阳极供电体的变形，使阴极供电体与电解质膜密合的碟形弹簧或线圈弹簧。在先技术文献专利文献1：日本特开2015-117139号公报专利文献2：日本特开2006-70322号公报发明内容然而，一直以来期望高效利用氢气能源，因此电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高至关重要。在此，以往的例子中，从电化学式氢气泵的催化剂层与供电体之间的电接触的观点出发对提高氢气压缩工作的效率进行了研究，但并没有从确保电化学式氢气泵的氢气的扩散性的观点出发对提高氢气压缩工作的效率进行研究。本公开的一技术方案aspect是鉴于这样的情况而完成的，提供与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率的电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。为解决上述课题，本公开的一技术方案涉及的电化学式氢气泵，具备电池单元、电压施加器、冷却器和控制器，所述电池单元包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，所述阴极设置在所述质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面，所述电压施加器对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述冷却器用于冷却所述电池单元，当所述阴极上的阴极气体流路的压力上升时，所述控制器控制所述冷却器，使所述电池单元的单位时间的冷却量增加。另外，本公开的一技术方式涉及的电化学式氢气泵的运行方法，具备以下步骤：对阴极与阳极之间施加电压，向所述阴极供给升压了的氢气的步骤，所述阴极设置在具备一对主面的质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面；和当所述阴极上的阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加的步骤，所述冷却器用于冷却包含所述质子传导性电解质膜、所述阳极和所述阴极的电池单元。本公开的一技术方案涉及的电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法，发挥与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率这样的效果。附图说明图1是表示将MEA的温度作为参数，对电化学式氢气泵的阴极侧压力与电压之间的相关性进行绘制的实验结果的一例的图。图2是表示将MEA的温度作为参数，对电化学式氢气泵的阴极侧压力与MEA的ASR之间的相关性进行绘制的实验结果的一例的图。图3是表示实施方式的电化学式氢气泵的一例的图。图4是表示实施方式的氢气供给系统的一例的图图5是表示实施方式的电化学式氢气泵的氢气压缩工作时的电池单元的温度的一例的图。图6是表示实施方式的第1实施例的电化学式氢气泵的一例的图。附图标记说明6：阳极室6A：阳极气体流路7：阴极室7A：阴极气体流路10：质子传导性电解质膜14：电压施加器20：电池单元21A：加热器21B：冷却器22：压力表30：氢气制造器31：露点调整器32：氢气储藏器33：第1氢气供给器34：第2氢气供给器50：控制器100：电化学式氢气泵200：氢气供给系统AN：阳极CA：阴极具体实施方式对于电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高进行了认真研究，了解到通过电化学式氢气泵的MEA电池单元中的水的分布状态会影响泵性能。例如，为了确保MEA的电解质膜的高的质子传导率，需要将电解质膜维持在期望的湿润状态。也就是说，电解质膜的湿润状态与电解质膜的电阻直接关联，成为影响电化学式氢气泵的电池单元电阻的重要因素。该电池单元电阻的增加会使电化学式氢气泵的工作效率降低。因此，例如常常采用预先通过加湿器对要向MEA的阳极供给的氢气H2进行加湿的结构。在此，在MEA的阳极与阴极之间流通电流时，质子从阳极向阴极伴随着水分子在电解质膜中移动电渗透。此时，MEA的温度越高，电解质膜的质子传导率就越高，因此电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率良好。另一方面，从MEA的阳极移动到阴极的电渗透水，会由于MEA的阴极与阳极之间的压差而从阴极向阳极移动逆向扩散。此时，在电解质膜中逆向扩散的水的量取决于MEA的阴极与阳极之间的压差以及MEA的温度。具体而言，从MEA的阴极向阳极移动的水的量，随着阴极侧的气体压力以下称为阴极侧压力越高以及MEA的温度越高而增加。本发明人从以上观点出发，发现通过适当控制电化学式氢气泵的MEA的温度，能够提高电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率。并通过以下实验对于该见解进行了验证。图1是表示将MEA的温度作为参数，对电化学式氢气泵的阴极侧压力与电压之间的相关性进行绘制的实验结果的一例的图。本实验中使用的MEA电池单元，将直径约为67mm左右的实施了镀铂的Ti钛粉末烧结体用于阳极气体扩散层，将直径约为67mm左右的实施了镀铂的Ti纤维烧结体用于阴极气体扩散层。但这样的MEA的结构只是例示，并不限定于本例。另外，实验条件如下所述。首先，本实验将MEA的四个代表温度32℃、40℃、50℃和65℃作为参数，使阳极侧的气体压力固定为0.2MPa，在电化学式氢气泵的阳极与阴极之间流通以电流密度换算为1Acm2的恒定的电流。另外，以向MEA的阳极侧供给的氢气H2的露点与作为本实验的参数的MEA的温度大致相等的方式使氢气成为完全加湿状态。另外，关于MEA的各温度，在MEA的阴极侧气压的升压开始时，使MEA的阳极侧成为干燥状态，最终使阴极侧压力上升至大约20MPa左右。但以上的实验条件只是例示，并不限定于本例。在向电化学式氢气泵的MEA的阳极供给上述氢气之后，在阳极与阴极之间流通上述电流的情况下，通过将MEA的阴极侧密封，阴极侧压力随着时间的经过而从常压缓缓上升。在此，如图1所示，在阴极侧压力约为14MPa以下的情况下，MEA的温度越高，电化学式氢气泵的电压越低。这是由于MEA的温度高的情况与MEA的温度低的情况相比，电解质膜的质子传导率更高。并且，如图2所示，随着MEA的温度越高，在阴极侧压力从常压到20MPa的区域中，电化学式氢气泵的MEA的ASR面积比电阻；AreaSpecificResistance降低，也能够证实这一点。也就是说，在阴极侧压力约为14MPa以下的区域中，随着MEA的温度越高，能够使电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高。但是，将MEA的温度设定为65℃时，在阴极侧压力约为15MPa以上的高压区域中，观察到电化学式氢气泵的电压急剧上升的现象。另外，将MEA的温度设定为50℃时，在阴极侧压力约为19MPa以上的高压区域中，观察到电化学式氢气泵的电压急剧上升的现象。与此相对，将MEA的温度设定为40℃和32℃时，在阴极侧压力从常压到大约20MPa的范围中，没有观察到电化学式氢气泵的电压急剧上升的现象。关于以上的现象，是由于随着阴极侧气压越高以及MEA的温度越高，通过阴极与阳极之间的压差，从阴极向阳极移动的水的量增加，因此通过溢流flooding；气体流路由水导致的堵塞现象而在阳极侧阻碍氢气的扩散性。也就是说，在阴极侧压力的高压区域中，将MEA的温度设定为较低的情况与将MEA的温度设定为较高的情况相比，适当确保了MEA的氢气的扩散性，因此能够使电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高。再者，以上的阴极侧压力和MEA的温度只是例示，并不限定于本例。即、本公开的第1技术方案涉及的电化学式氢气泵，具备电池单元、电压施加器、冷却器和控制器，电池单元包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，阴极设置在质子传导性电解质膜的一侧主面，阳极设置在质子传导性电解质膜的另一侧主面，电压施加器用于对阳极与阴极之间施加电压，冷却器用于冷却电池单元，当阴极上的阴极气体流路的压力上升时，控制器控制冷却器，使电池单元的单位时间的冷却量增加。根据该技术构成，本技术方案涉及的电化学式氢气泵，与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率。在此，随着阴极气体流路的压力越高以及电池单元的温度越高，通过阴极与阳极之间的差压而从阴极向阳极移动的水的量增加。也就是说，在电解质膜中逆向扩散的水的量，相对于阴极气体流路的压力以及电池单元的温度，存在正向相关关系。由此，随着阴极气体流路的压力越高，由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性越高。因此，本技术方案涉及的电化学式氢气泵，在阴极气体流路的压力上升的过程中，通过冷却器适当控制电池单元的温度，能够减小这样的可能性。也就是说，当阴极气体流路的压力上升时，通过使冷却器的冷却量增加，能够减小由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。由此，能够抑制由于阳极侧的阳极气体的扩散性阻碍而引起的电化学式氢气泵的扩散过电压的增加，因此能够高效率维持电化学式氢气泵的氢气压缩工作。再者，在上述第1技术方案涉及的电化学式氢气泵中，“使电池单元的单位时间的冷却量增加”并不一定是指结果电池单元的温度降低。只要使电池单元的单位时间的冷却量增加，也包括电池单元的温度恒定的情况或电池单元的温度上升得到缓和的情况。作为这样的情况，可例示在阴极气体流路的压力上升时，电池单元发热的情况。本公开的第2技术方案涉及的电化学式氢气泵，在第1技术方案涉及的电化学式氢气泵的基础上，可以设为：当阴极气体流路的压力上升时，控制器控制冷却器，使电池单元的单位时间的冷却量增加，以使得电池单元的温度下降。在阴极气体流路的压力上升的情况下，有可能由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性，但本技术方案涉及的电化学式氢气泵，当阴极气体流路的压力上升时，通过控制器使电池单元的单位时间的冷却量增加，以使得电池单元的温度下降，因此能够降低这样的可能性。本公开的第3技术方案涉及的电化学式氢气泵，在第2技术方案涉及的电化学式氢气泵的基础上，可以设为：具备用于加热电池单元的加热器，当阴极气体流路的压力上升时，控制器使加热器的加热量降低。根据该技术构成，本技术方案涉及的电化学式氢气泵，在阴极气体流路的压力上升的过程中，能够通过加热器适当控制电池单元的温度。也就是说，当阴极气体流路的压力上升时，通过使加热器的加热量降低，电池单元的温度上升得到缓和，其结果能够减小由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。本公开的第4技术方案涉及的电化学式氢气泵，在第3技术方案涉及的电化学式氢气泵的基础上，可以设为：在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压之前，控制器进行控制，开始加热器的加热工作，使电池单元的温度上升。在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压之前，不产生阳极与阴极之间的压差。该情况下，难以发生电解质膜中的水的逆向扩散，因此即使电池单元的温度成为高温，也难以由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性。由此，本技术方案涉及的电化学式氢气泵，在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压之前，开始加热器的加热工作，因此与不进行该加热动作的情况相比，能够使电池单元的温度成为高温。由此，在电化学式氢气泵的氢气压缩工作的开始时，电解质膜显示出高的质子传导率，因此能够使电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高。本公开的第5技术方案涉及的电化学式氢气泵，在第3技术方案涉及的电化学式氢气泵的基础上，可以设为：在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压，阴极气体流路的压力上升期间的至少一部分期间，通过加热器的加热使电池单元的温度上升，然后，当阴极气体流路的压力上升时，控制器使加热器的加热量降低。根据该技术构成，能够在阴极气体流路的压力上升的过程中，通过加热器适当控制电池单元的温度。也就是说，阴极气体流路的压力上升期间的至少一部分期间，是即使电池单元的温度成为高温，也难以由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的期间。由此，此时通过使电池单元的温度上升，电解质膜显示出高的质子传导率，因此能够使电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高。另外，然后，当阴极气体流路的压力上升时，通过使加热器的加热量降低，能够减小由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。本公开的第6技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，具备以下步骤：对阴极与阳极之间施加电压，向阴极供给升压了的氢气的步骤，阴极设置在具备一对主面的质子传导性电解质膜的一侧主面，阳极设置在质子传导性电解质膜的另一侧主面；和当阴极上的阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加的步骤，冷却器用于冷却包含质子传导性电解质膜、阳极和阴极的电池单元。通过以上，本技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率。如上所述，在电解质膜中逆向扩散的水的量，相对于阴极气体流路的压力和电池单元的温度，存在正向相关关系。由此，随着阴极气体流路的压力越高，由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性越高。因此，本技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，在阴极气体流路的压力上升的过程中，通过冷却器适当控制电池单元的温度，由此能够降低这样的可能性。也就是说，当阴极气体流路的压力上升时，通过使冷却器的冷却量增加，能够减小由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。由此，能够抑制由于阳极侧的阳极气体的扩散性阻碍而引起的电化学式氢气泵的扩散过电压的增加，因此能够高效率维持电化学式氢气泵的氢气压缩工作。本公开的第7技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，在第6技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法的基础上，可以设为：当阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加，以使得电池单元的温度下降。在阴极气体流路的压力上升的情况下，有可能由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性，但本技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，当阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加，以使得电池单元的温度下降，因此能够减小这样的可能性。本公开的第8技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，在第7技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法的基础上，可以设为：当阴极气体流路的压力上升时，降低用于加热电池单元的加热器的加热量。通过以上，本技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，能够在阴极气体流路的压力上升的过程中，通过加热器适当控制电池单元的温度。也就是说，当阴极气体流路的压力上升时，通过使加热器的加热量降低，电池单元的温度上升得到缓和，其结果，能够减小由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。本公开的第9技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，在第8技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法的基础上，可以设为：具备在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压之前，开始加热器的加热工作，使电池单元的温度上升的步骤。在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压之前，不产生阳极与阴极之间的压差。该情况下，难以发生电解质膜中的水的逆向扩散，因此即使电池单元的温度成为高温，也难以由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性。由此，本技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，在通过电压施加器对阳极与阴极之间施加电压之前，开始加热器的加热工作，由此与不进行该加热工作的情况相比，能够使电池单元的温度成为高温。由此，在电化学式氢气泵的氢气压缩工作的开始时，电解质膜显示出高的质子传导率，因此能够使电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高。本公开的第10技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法，在第8技术方案涉及的电化学式氢气泵的运行方法的基础上，可以设为：具备在通过电压施加器对阳极与阴极施加电压，阴极气体流路的压力上升期间的至少一部分期间，通过加热器的加热使电池单元的温度上升的步骤，然后，当阴极气体流路的压力上升时，使加热器的加热量降低。通过以上，能够在阴极气体流路的压力上升的过程中，通过加热器适当控制电池单元的温度。也就是说，阴极气体流路的压力上升的期间的至少一部分期间，是即使电池单元的温度成为高温，也难以由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的期间。由此，此时通过使电池单元的温度上升，电解质膜显示出高的质子传导率，因此能够使电化学式氢气泵的氢气压缩工作的效率提高。另外，然后，当阴极气体流路的压力上升时，通过使加热器的加热量降低，能够减小由于溢流而在阳极侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。以下，参照附图对本公开的实施方式进行具体说明。再者，以下说明的实施方式都只是表示概括的或具体的例子。因此，以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素以及构成要素的配置位置和连接方式等只是一个例子，并不限定本公开。另外，对于以下实施方式的构成要素之中没有记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。另外，对于附图中附带相同标记的要素，有时省略说明。另外，附图中为了便于理解，示意性地示出各个构成要素，关于形状和尺寸比等，有时并不是准确的表示。实施方式[电化学式氢气泵的结构]图3是表示实施方式的电化学式氢气泵的一例的图。图3所示的例子中，电化学式氢气泵100具备电池单元MEA20、电压施加器14、冷却器21B、压力表22和控制器50。在此，电池单元20具备质子传导性电解质膜10、阳极AN和阴极CA。再者，本实施方式的电化学式氢气泵100中，以电池单元20将容器内进行划分的方式进行配置。容器的阳极AN侧的区域构成流入阳极气体的阳极室6，容器的阴极CA侧的区域构成包含水蒸气的氢气以下简称为氢气流出的阴极室7。在此，作为阳极气体，例如可举出含氢气的气体等。也就是说，在阳极AN，由含氢气的气体中的氢气生成质子。再者，作为含氢气的气体，例如可举出改性气体、包含通过水的电解而产生的水蒸气的含氢气的气体等。因此，以下对使用含氢气的气体作为向阳极室6供给的供阳极气体的电化学式氢气泵100的结构和氢气供给系统200的结构进行说明。图3的电化学式氢气泵100中，供含氢气的气体从外部流入阳极室6内的氢气流入流路构成阳极气体流路6A，供存在于阴极室7的氢气向阴极室7外流出的氢气流出流路构成阴极气体流路7A。但该结构只是例示，并不限定于本例。例如也可以在阳极室6设有供含氢气的气体从阳极室6流出的氢气流出流路。也就是说，电化学式氢气泵100可以被构成为使含氢气的气体在阳极室6内循环。质子传导性电解质膜10是具备一对主面并且能够透过质子H+的膜。质子传导性电解质膜10只要是具有质子传导性的电解质膜，就可以是任意结构。例如，作为质子传导性电解质膜10，例如可举出氟系高分子电解质膜、烃系电解质膜等。具体而言，例如可以使用Nafion注册商标；杜邦公司制、Aciplex注册商标，旭化成株式会社制等。阳极AN设置在质子传导性电解质膜10的一侧主面上。阳极AN具备阳极催化剂层和阳极气体扩散层。在质子传导性电解质膜10的一侧主面设有上述阳极催化剂层。阴极CA设置在质子传导性电解质膜10的另一侧主面上。阴极CA具备阴极催化剂层和阴极气体扩散层。在质子传导性电解质膜10的另一侧主面设有上述阴极催化剂层。在此，作为阳极催化剂层和阴极催化剂层的催化剂金属，例如可以使用铂Pt，但并不限定于此。另外，作为阳极催化剂层和阴极催化剂层的催化剂载体，例如可举出碳等。再者，关于阴极催化剂层和阳极催化剂层，作为催化剂的调制方法，可以举出各种方法，因此并不特别限定。例如，作为催化剂的载体，可举出导电性多孔质物质粉末、碳系粉末等。作为碳系粉末，例如可举出石墨、炭黑、具有导电性的活性炭等的粉末。对于在碳等载体上担载铂或其它催化剂金属的方法没有特别限定。例如，可以采用粉末混合或液相混合等方法。作为后者的液相混合，例如可举出使碳等载体分散于催化剂成分胶体溶液中进行吸附的方法等。另外，根据需要，可以将活性氧去除材料作为载体，采用与上述同样的方法担载铂或其它催化剂金属。对于铂等催化剂金属担载于载体的状态没有特别限定。例如可以使催化剂金属微粒化，高分散地担载于载体。阳极气体扩散层设置于阴极催化剂层。阳极气体扩散层由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阳极气体扩散层优选具备能够适当追随在电化学式氢气泵100工作时由于阴极CA与阳极AN之间的压差而产生的构件的位移、变形的弹性。阳极流体扩散层设置于阳极催化剂层。阳极流体扩散层由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阳极流体扩散层优选具备能够承受由高压导致的电解质膜10的挤压的程度的刚性。电压施加器14是对阳极AN与阴极CA之间施加电压的装置。具体而言，电压施加器14的高电位侧端子与阳极AN连接，电压施加器14的低电位侧端子与阴极CA连接。通过电压施加器14，在阳极AN与阴极CA之间进行通电。电压施加器14只要能够在阳极AN与阴极CA之间进行通电，则可以是任意结构。电压施加器14与电池、太阳能电池、燃料电池等直流电源连接时具备DCDC转换器，在与商用电源等交流电源连接时具备ACDC转换器。另外，电压施加器14例如可以是调整对阳极AN与阴极CA之间施加的电压、在阳极AN与阴极CA之间流动的电流，以使得向电化学式氢气泵100供给的电力成为预定的设定值的电力型电源。冷却器21B是用于冷却电池单元20的装置。冷却器21B只要能够将电池单元20冷却，则可以是任意结构。冷却器21B例如可以是以从外周冷却电化学式氢气泵100的方式构成的冷却风扇等，在电化学式氢气泵100具备将电池单元20和隔板交替层叠而成的层叠体的情况下，冷却器21B可以是通过使冷水在该层叠体中循环来冷却电池单元20的冷却装置。也就是说，该情况下，在层叠体内形成有流通冷水的水流路未图示，冷却器21B具备用于将该冷水维持为适当温度的装置。再者，水流路例如可以形成在不与电池单元20相对的隔板的背面。由此，电池单元20通过与低温的冷水的热交换而被冷却。当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50控制冷却器21B，使电池单元20的单位时间的冷却量增加。也就是说，当阴极气体流路7A的压力上升时，进行增加用于冷却电池单元20的冷却器21B的单位时间的冷却量的步骤。例如，当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50可以控制冷却器21B，使电池单元20的单位时间的冷却量增加，以使得电池单元20的温度下降。也就是说，当阴极气体流路7A的压力上升时，进行使冷却器21B的单位时间的冷却量增加以使得电池单元20的温度下降的步骤。在此，例如在冷却器21B是通过使冷水在将电池单元20和隔板交替层叠而成的层叠体中循环来冷却电池单元20的冷却装置的情况下，当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50可以进行控制，使得向该层叠体输送的冷水的温度降低。例如图3所示，供存在于阴极室7的氢气向阴极室7外流出的阴极气体流路7A中，设有压力表22，当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50可以基于压力表22的计测数据来控制冷却器21B，使电池单元20的单位时间的冷却量增加。再者，本说明书中，“使电池单元20的单位时间的冷却量增加”并不一定是指结果电池单元20的温度降低。只要使电池单元20的单位时间的冷却量增加，也包括电池单元20的温度恒定的情况或电池单元20的温度上升得到缓和的情况。作为这样的情况，可例示在阴极气体流路7A的压力上升时，电池单元20发热的情况。另外，“使电池单元20的单位时间的冷却量增加”包括该冷却量从零开始的增加，也就是将冷却器21B从关闭OFF切换为打开ON的动作。在此，上述中，通过冷却器21B使电池单元20的温度降低时，优选使用露点调整器31参照图4；例如加湿器，配合电池单元20的温度，使流入电化学式氢气泵100的阳极室6的含氢气的气体的露点降低。例如，可以利用加湿器调整含氢气的气体的露点，以使得流入阳极室6的含氢气的气体的露点变为电池单元20的温度以下。控制器50只要具有控制功能，则可以是任意结构。控制器50例如具备运算电路未图示和存储控制程序的存储电路未图示。作为运算电路，例如可举出MPU、CPU等。作为存储电路，例如可举出存储器等。控制器50可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由互相协作进行分散控制的多个控制器构成。再者，虽然图3中没有示出，但可以适当设置电化学式氢气泵100的氢气压缩工作中所需要的构件。例如，可以设有一对碳制隔板，分别从电池单元20的阳极AN和阴极CA的外侧进行夹持。该情况下，与阳极AN接触的隔板是用于向阳极AN供给含氢气的气体的导电性的板状构件。该板状构件具备供向阳极AN供给的含氢气的气体流动的流体流路。与阴极CA接触的隔板是用于从阴极CA导出氢气的导电性的板状构件。该板状构件具备供从阴极CA导出的氢气流动的流体流路。这些流体流路也可以与隔板分开设置，但通常会在隔板的表面例如以蜿蜒形状形成流体流路的沟槽。另外，电化学式氢气泵100中，通常为了不使高压的氢气向外部泄露，从电池单元20的两侧设置垫片等密封材料，预先与电池单元20一体化组装。在电池单元20的外侧将它们机械固定，并且配置用于将相邻的电池单元20彼此相互电串联的上述隔板。作为通常的层叠结构，将电池单元20和隔板交替重叠，将电池单元20层叠10～200层，将该层叠体隔着集电板和绝缘板由端板夹持，使用连接件将两个端板紧固。再者，该情况下，为了在隔板各自的流体流路中供给适当的流体，需要在各隔板中，从适当的管路分支出沟槽状的分支路径，并使它们的下游端与隔板各自的流体流路连结。将这样的管路称为歧管，该歧管通过在各隔板的适当位置设置的贯穿孔的连通而构成。再者，以上的未图示的构件只是例示，并不限定于本例。[氢气供给系统的结构]图4是表示实施方式的氢气供给系统的一例的图。图4所示的例子中，氢气供给系统200具备电化学式氢气泵100、氢气制造器30、露点调整器31、氢气储藏器32、第1氢气供给器33和第2氢气供给器34。图4的电化学式氢气泵100与图3的电化学式氢气泵100相同，因此省略说明。氢气制造器30是制造含氢气的气体的装置。氢气制造器30只要能够制造含氢气的气体，就可以是任意结构。作为氢气制造器30，例如可举出通过水的电分解而产生含氢气的气体的水电解装置，但并不限定于此。再者，虽然省略了图示，但在水电解装置中可适当设置为了产生含氢气的气体而需要的设备。例如，可以设置用于向水电解装置供给水的水泵、用于将通过水的电解而产生的质子进行传导的电解质膜等。另外，可以在电解质膜的各主面设置催化剂层。还可以设置对这些催化剂层之间施加电压的电压施加器。氢气储藏器32是用于储藏从电化学式氢气泵100的阴极室7通过阴极气体流路7A参照图3供给的高压的氢气H2的装置。氢气储藏器32只要能够储藏这样的氢气，则可以是任意结构。作为氢气储藏器32，例如可举出罐，但并不限定于此。再者，氢气储藏器32的氢气可以在适当时间向氢气需求体供给。作为氢气需求体，例如可举出家庭用或汽车用的燃料电池等。露点调整器31是用于调整通过阳极气体流路6A参照图3向电化学式氢气泵100的阳极室6供给的含氢气的气体的露点的装置。露点调整器31只要能够调整这样的含氢气的气体的露点，则可以是任意结构。例如，露点调整器31可以具备用于加湿含氢气的气体的加湿器。作为加湿器，例如可举出将含氢气的气体在温水中通气从而进行加湿的起泡结构的加湿器、利用透湿膜将含氢气的气体加湿的结构的加湿器等。第1氢气供给器33是用于调整通过氢气制造器30向露点调整器31供给的含氢气的气体的流量的装置。第1氢气供给器33只要能够调整向露点调整器31供给的含氢气的气体的流量，则可以是任意结构。作为第1氢气供给器33，例如可举出开关阀、质量流量控制器、流量调整阀等。第2氢气供给器34是用于调整通过氢气制造器30绕过露点调整器31向电化学式氢气泵100的阳极室6供给的含氢气的气体的流量的装置。第2氢气供给器34只要能够调整向阳极室6供给的含氢气的气体的流量，则可以是任意结构。作为第2氢气供给器34，例如可举出开关阀、质量流量控制器、流量调整阀等。再者，可以代替第1氢气供给器33和第2氢气供给器34，在设有第2氢气供给器34的旁通流路的分支部，设置兼作第1氢气供给器33和第2氢气供给器34的第3氢气供给器未图示。作为第3氢气供给器，可例示三通切换阀、三通流量调整阀等。另外，可以设置用于排出阳极室6内的含氢气的气体，并向氢气制造器30与上述分支部之间的氢气供给流路输送的回收流路未图示。通过以上结构，本实施方式的氢气供给系统200能够通过露点调整器31适当调整向电化学式氢气泵100的阳极室6供给的含氢气的气体的加湿量。例如，露点调整器31例如具备上述起泡结构的加湿器的情况下，能够通过温水的温度适当调整含氢气的气体的加湿量。另外，本实施方式的氢气供给系统200，可以使在露点调整器31中通过的湿润状态的含氢气的气体与绕过露点调整器31的干燥状态的含氢气的气体混合，由此适当调整向电化学式氢气泵100的阳极室6供给的含氢气的气体的加湿量。再者，此时，绕过露点调整器31的干燥状态的含氢气的气体的温度，多数情况下低于在露点调整器31中通过的湿润状态的含氢气的气体的温度，因此通过增加绕过露点调整器31的干燥状态的含氢气的气体的流量，也能够冷却电化学式氢气泵100的电池单元20。[工作]以下，参照附图对实施方式的电化学式氢气泵100的运行方法氢气压缩工作进行说明。在此，对于使用含氢气的气体作为向阳极AN供给的阳极气体的情况下的电化学式氢气泵100的运行方法进行说明。再者，以下所示的工作，例如通过控制器50的运算电路从存储电路中读取控制程序来进行。但并不必须由控制器50进行以下工作。操作者可以进行其中一部分的工作。首先，通过电压施加器14对电池单元20的阳极AN与阴极CA之间施加电压。接着，如果向电池单元20供给含氢气的气体，则含氢气的气体中的氢气H2在阳极AN上释放电子成为质子H+式1。释放的电子经由电压施加器14向阴极CA移动。另一方面，质子透过质子传导性电解质膜10内，与阴极CA接触。在阴极CA，由透过了质子传导性电解质膜10的质子和电子进行还原反应，生成氢气H2式2。在此，阳极室6的气压PAN、阴极室7的气压PCA、以及电压施加器14的电压E之间的关系式，由以下的氧化还原反应的能斯特方程3导出，由该式3能够容易理解通过提高电压施加器14的电压E，容易使阴极室7的气压PCA上升。阳极AN：H2低压→2H++2e-···1阴极CA：2H++2e-→H2高压···2E＝RT2FlnPCAPAN+ir···3式3中，R是气体常数8.3145JK·mol，T是温度K，F是法拉第常数96485Cmol，PCA是阴极室7的气压，PAN是阳极室6的气压，i是电流密度Acm2，r是电池单元电阻Ω·cm2。像这样，进行对阴极CA与阳极AN之间施加电压，向阴极CA供给升压了的氢气的步骤。在此，如图3所示，在电池单元20的阳极AN与阴极CA之间流动电流时，质子H+从阳极AN向阴极CA伴随水分子在质子传导性电解质膜10中移动电渗透。此时，由于电池单元20的温度越高，质子传导性电解质膜10的质子传导率就越高，因此电化学式氢气泵100的氢气压缩工作的效率良好。另一方面，从电池单元20的阳极AN移动到阴极CA的水，如图3的一点划线所示，由于电池单元20的阴极CA与阳极AN之间的压差而从阴极CA向阳极AN移动逆向扩散。此时，在质子传导性电解质膜10中逆向扩散的水的量，取决于电池单元20的阴极CA与阳极AN之间的压差以及电池单元20的温度。具体而言，从电池单元20的阴极CA向阳极AN移动的水的量，随着阴极室7的气压越高以及电池单元20的温度越高而增加。因此，实施方式的电化学式氢气泵100的运行方法中，从以上观点出发，电池单元20的温度如以下这样控制。再者，以下例示出当阴极侧压力Px上升时，降低电池单元20的温度的控制。图5是表示实施方式的电化学式氢气泵的氢气压缩工作时的电池单元的温度的一例的图。图5的横轴是阴极气体流路7A的压力以下称为阴极侧压力Px，纵轴是电化学式氢气泵100的电池单元20的温度以下称为电池单元温度Tx。首先，在电化学式氢气泵100的启动时，控制器50控制冷却器21B，将电池单元温度Tx提高至温度T1。在此，可以将温度T1例如设定为大约65℃左右。在阴极侧压力Px不高的氢气压缩工作的初期阶段本例中是小于压力P1的压力区间，在质子传导性电解质膜10中逆向扩散的水的量少。由此，在这样的初期阶段，控制器50控制冷却器21B，将电池单元温度Tx维持在温度T1。接着，当阴极侧压力Px到达压力P1时，在电池单元温度Tx为温度T1的状态下，在质子传导性电解质膜10中逆向扩散的水的量过度增加，从而有可能由于溢流而在阳极AN侧阻碍含氢气的气体的扩散性。因此，控制器50控制冷却器21B，随着阴极气体流路7A的压力越高，降低电池单元20的温度。也就是说，阴极气体流路7A的压力越高例如当阴极气体流路7A的压力上升时，进行通过冷却器21B使电池单元20的温度降低的步骤。作为一例，如图5所示，控制器50控制冷却器21B，当阴极侧压力Px从压力P1上升至压力P2时，使电池单元温度Tx从温度T1降低至温度T2。具体而言，随着阴极侧压力Px从压力P1上升，相对于阴极侧压力Px，使电池单元Tx大致呈直线下降，以使得在阴极侧压力Px达到压力P2时，电池单元温度Tx成为温度T2。在此，可以将温度T2例如设定为大约50℃左右。另外，可以将压力P1和压力P2分别设定为大约12MPa左右和大约15MPa左右。接着，当阴极侧压力Px达到压力P3时，在电池单元温度Tx为温度T2的状态下，在质子传导性电解质膜10中逆向扩散的水的量过度增加，从而有可能由于溢流而在阳极AN侧阻碍含氢气的气体的扩散性。因此，控制器50控制冷却器21B，当阴极侧压力Px从压力P3上升至压力P4时，使电池单元温度Tx从温度T2降低至温度T3。具体而言，随着阴极侧压力Px从压力P3上升，相对于阴极侧压力Px，使电池单元温度Tx大致呈直线下降，以使得在阴极侧压力Px达到压力P4时，电池单元温度Tx成为温度T3。在此，可以将温度T3例如设定为大于40℃左右。另外，可以将压力P3和压力P4分别设定为大约18MPa左右和大约20MPa左右。再者，以上的温度和压力只是例示，并不限定于本例。如上所述，本实施方式的电化学式氢气泵100及其运行方法，与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率。具体而言，随着阴极气体流路7A的压力越高以及电池单元20的温度越高，通过阴极CA与阳极AN之间的压差而从阴极CA向阳极AN移动的水的量增加。也就是说，在质子传导性电解质膜10中逆向扩散的水的量，相对于阴极气体流路7A的压力和电池单元20的温度，存在正向相关关系。由此，随着阴极气体流路7A的压力越高，有可能由于溢流而在阳极AN侧阻碍阳极气体的扩散性。因此，本实施方式的电化学式氢气泵100及其运行方法，在阴极气体流路7A的压力上升的过程中，通过冷却器21B适当控制电池单元20的温度，由此能够减小这样的可能性。也就是说，当阴极气体流路7A的压力上升时，通过使冷却器21B的冷却量增加，能够减小由于溢流而在阳极AN侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。由此，能够抑制由于阳极AN侧的阳极气体的扩散性阻碍而引起的电化学式氢气泵100的扩散过电压的增加，因此能够高效率地维持电化学式氢气泵100的氢气压缩工作。第1实施例图6是表示实施方式的第1实施例的电化学式氢气泵的一例的图。图6所示的例子中，电化学式氢气泵100具备电池单元MEA20、电压施加器14、加热器21A、压力表22和控制器50。在此，电池单元20、电压施加器14和压力表22与实施方式相同，因此省略说明。加热器21A是用于加热电池单元20的装置。加热器21A只要能够加热电池单元20，则可以是任意结构。加热器21A例如可以是被构成为从外周加热电化学式氢气泵100的电加热器等，在电化学式氢气泵100具备将电池单元20和隔板交替层叠的层叠体的情况下，加热器21A可以是通过使温水在层叠体中循环来加热电池单元20的加热装置。也就是说，该情况下，在层叠体内形成有流通温水的水流路未图示，加热器21A具备用于将该温水维持为适当温度的装置。再者，水流路例如可以形成在不与电池单元20相对的隔板的背面。由此，电池单元20通过与高温的温水的热交换而被加热。当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50使加热器21A的加热量降低。也就是说，当阴极气体流路7A的压力上升时，进行使加热器21A的加热量降低的步骤。例如，加热器21A是通过使温水在将电池单元20和隔板交替层叠而成的层叠体中循环来加热电池单元20的加热装置的情况下，当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50可以使向该层叠体输送的温水的温度降低。通过以上，本实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法，能够在阴极气体流路7A的压力上升的过程中，通过加热器21A适当控制电池单元20的温度。也就是说，当阴极气体流路7A的压力上升时，通过使加热器21A的加热量降低，电池单元20的温度上升得到缓和，其结果能够减小由于溢流而在阳极AN侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。本实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法，除了上述特征以外，可以与实施方式的电化学式氢气泵100及其运行方法相同。第2实施例本实施例的电化学式氢气泵及其运行方法，除了以下说明的由控制器50进行的加热器21A的控制内容以外，与第1实施例图6的电化学式氢气泵及其运行方法相同。控制器50在通过电压施加器14对阳极AN与阴极CA之间施加电压之前，开始进行加热器21A的加热工作，使电池单元20的温度上升。也就是说，在通过电压施加器14对阳极AN与阴极CA之间施加电压之前，进行开始加热器21A的加热工作，使电池单元20的温度上升的步骤。在通过电压施加器14对阳极AN与阴极CA之间施加电压之前，不产生阳极AN与阴极CA之间的压差。该情况下，难以发生质子传导性电解质膜10中的水的逆向扩散，因此即使电池单元20的温度成为高温，也难以由于溢流而在阳极AN侧阻碍阳极气体的扩散性。由此，本实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法，在通过电压施加器14对阳极AN与阴极CA之间施加电压之前，开始进行加热器21A的加热工作，由此与不进行该加热工作的情况相比，能够使电池单元20的温度成为高温。由此，在电化学式氢气泵100的氢气压缩工作开始时，质子传导性电解质膜10显示出高的质子传导率，因此能够使电化学式氢气泵100的氢气压缩工作的效率。本实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法，除了上述特征以外，可以与实施方式或实施方式的第1实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法相同。第3实施例本实施例的电化学式氢气泵及其运行方法，除了以下说明的由控制器50进行的加热器21A的控制内容以外，与第1实施例图6的电化学式氢气泵及其运行方法相同。在通过电压施加器14对阳极AN与阴极CA之间施加电压，阴极气体流路7A的压力上升期间的至少一部分期间，通过加热器21A的加热使电池单元20的温度上升，然后，当阴极气体流路7A的压力上升时，控制器50使加热器21A的加热量降低。也就是说，具备在通过电压施加器14对阳极AN与阴极CA之间施加电压，阴极气体流路7A的压力上升期间的至少一部分期间，通过加热器21A的加热使电池单元20的温度上升的步骤，然后，当阴极气体流路7A的压力上升时，使加热器21A的加热量降低。通过以上，本实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法，能够在阴极气体流路7A的压力上升的过程中，通过加热器21A适当控制电池单元20的温度。也就是说，阴极气体流路7A的压力上升期间的至少一部分期间，是即使电池单元20的温度成为高温，也难以由于溢流而在阳极AN侧阻碍阳极气体的扩散性的期间。由此，此时，通过使电池单元20的温度上升，质子传导性电解质膜10显示出高的质子传导率，因此能够使电化学式氢气泵100的氢气压缩工作的效率提高。另外，然后，当阴极气体流路7A的压力上升时，通过使加热器21A的加热量降低，能够减小由于溢流而在阳极AN侧阻碍阳极气体的扩散性的可能性。本实施例的电化学式氢气泵100及其运行方法，除了上述特征以外，可以与实施方式或实施方式的第1实施例～第2实施例中的任一电化学式氢气泵100及其运行方法相同。再者，实施方式、实施方式的第1实施例、实施方式的第2实施例和实施方式的第3实施例，只要不彼此排斥，就可以相互组合。例如，在电化学式氢气泵100具备使水在形成于将电池单元20和隔板交替层叠而成的层叠体的水流路中循环的水循环装置的情况下，该水循环装置通过适当调整在该层叠体中通过的水的温度，能够作为实施方式的冷却器21B和第1实施例的加热器21A发挥作用。根据上述说明，本领域技术人员能够想到本公开的多个改良以及其它实施方式。因此，上述说明应该仅仅解释为例示，是出于将执行本公开的最佳方式教导给本领域技术人员的目的而提供的。可以在不脱离本公开的主旨的范围内，对其结构和或功能的详细情况进行实质变更。例如，上述中，对于在电化学式氢气泵100的启动时，通过加热器21A进行提高电池单元20的温度的加热工作进行了说明，但并不限定于此。例如，有时通过电化学式氢气泵100的电池单元20的IR损失、水的冷凝热等会使电池单元20发热，因此不需要这样的加热工作。也就是说，电化学式氢气泵100有时仅具备冷却电池单元20的功能。产业可利用性本公开的一技术方案，可以利用于与以往相比能够提高氢气压缩工作的效率的电化学式氢气泵和电化学式氢气泵的运行方法。

权利要求：1.一种电化学式氢气泵，具备电池单元、电压施加器、冷却器和控制器，所述电池单元包含阴极、阳极、以及具备一对主面的质子传导性电解质膜，所述阴极设置在所述质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面，所述电压施加器用于对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述冷却器用于冷却所述电池单元，当所述阴极上的阴极气体流路的压力上升时，所述控制器控制所述冷却器，使所述电池单元的单位时间的冷却量增加。2.根据权利要求1所述的电化学式氢气泵，当所述阴极气体流路的压力上升时，所述控制器控制所述冷却器，使所述电池单元的单位时间的冷却量增加，以使得所述电池单元的温度下降。3.根据权利要求1所述的电化学式氢气泵，具备用于加热所述电池单元的加热器，当所述阴极气体流路的压力上升时，所述控制器使所述加热器的加热量降低。4.根据权利要求3所述的电化学式氢气泵，在通过所述电压施加器施加所述电压之前，所述控制器进行控制，开始所述加热器的加热工作，使所述电池单元的温度上升。5.根据权利要求3所述的电化学式氢气泵，在通过所述电压施加器施加所述电压，所述阴极气体流路的压力上升期间的至少一部分期间，通过所述加热器的加热使所述电池单元的温度上升，然后，当所述阴极气体流路的压力上升时，所述控制器使所述加热器的加热量降低。6.一种电化学式氢气泵的运行方法，具备以下步骤：对阴极与阳极之间施加电压，向所述阴极供给升压了的氢气的步骤，所述阴极设置在具备一对主面的质子传导性电解质膜的一侧主面，所述阳极设置在所述质子传导性电解质膜的另一侧主面；和当所述阴极上的阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加的步骤，所述冷却器用于冷却包含所述质子传导性电解质膜、所述阳极和所述阴极的电池单元。7.根据权利要求6所述的电化学式氢气泵的运行方法，当所述阴极气体流路的压力上升时，使冷却器的单位时间的冷却量增加，以使得所述电池单元的温度下降。8.根据权利要求7所述的电化学式氢气泵的运行方法，当所述阴极气体流路的压力上升时，降低用于加热所述电池单元的加热器的加热量。9.根据权利要求8所述的电化学式氢气泵的运行方法，具备在通过所述电压施加器施加所述电压之前，开始所述加热器的加热工作，使所述电池单元的温度上升的步骤。10.根据权利要求8所述的电化学式氢气泵的运行方法，具备在通过所述电压施加器施加所述电压，所述阴极气体流路的压力上升期间的至少一部分期间，通过所述加热器的加热使所述电池单元的温度上升的步骤，然后，当所述阴极气体流路的压力上升时，使所述加热器的加热量降低。

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