CN111699279A - 碱性水电解装置及气体制造方法 - Google Patents

碱性水电解装置及气体制造方法 Download PDF

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Abstract

一种碱性水电解装置，其包括：电解槽；第1气液分离器，其对从阳极室流出的电解液和氧气进行气液分离；第2气液分离器，其对从阴极室流出的电解液和氢气进行气液分离；第1电解液箱和第2电解液箱，该第1电解液箱贮存由第1气液分离器进行气液分离后得到的电解液，该第2电解液箱贮存由第2气液分离器进行气液分离后得到的电解液；氧气吹入管和氢气吹入管，该氧气吹入管将经过气液分离后得到的氧气引到第1电解液箱的气相区域，该氢气吹入管将经过气液分离后得到的氢气引到第2电解液箱的气相区域；氧气排出管和氢气排出管，该氧气排出管使氧气从第1电解液箱的气相区域流出，该氢气排出管使氢气从和第2电解液箱的气相区域流出；及循环装置，其将电解液从第1电解液箱和第2电解液箱供给到电解槽。

Description

碱性水电解装置及气体制造方法
技术领域
本发明涉及碱性水电解装置以及采用碱性水电解法的气体制造方法。
背景技术
作为氢气和氧气的制造方法，公知有一种碱性水电解法。碱性水电解法通过将溶解有碱金属氢氧化物(例如NaOH、KOH等。)的碱性水溶液(碱性水)用作电解液，对水进行电解，从而从阴极产生氢气，从阳极产生氧气。通常，碱性水电解用的电解单元具有被离子渗透性隔膜隔开的阳极室和阴极室，电解在使电解液分别向阳极室和阴极室循环的状态下进行。从各极室回收的电解液暂且被收集在循环箱中并贮存，贮存在循环箱中的电解液再向各极室供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－039982号公报
专利文献2：日本特许第6008482号公报
专利文献3：日本特开2017－119895号公报
专利文献4：日本特开2017－203218号公报
专利文献5：日本特开2017－179557号公报
发明内容
发明要解决的问题
在通过对碱性水的电解而进行的氢气和氧气的制造过程中存在溶解气体的问题。即，从阳极室回收的电解液中溶解有在阳极反应中产生的氧气的一部分，从阴极室回收的电解液中溶解有在阴极反应中产生的氢气的一部分。由于从阳极室回收的电解液和从阴极室回收的电解液在循环箱内混合，因此，循环箱内的电解液中溶解有氧气和氢气这两者。循环箱内的溶解在电解液中的氧气和氢气会缓慢地释放到气相中，因此，循环箱上部的气相部分的氧气和氢气的浓度缓慢地上升。因此，存在这样的可能：在使电解装置的运转持续的期间，循环箱上部的气相部分的气体成分达到爆炸极限。
就产生氢气的电解过程而言，例如，专利文献1中描述了一种电解装置，该电解装置具有：阳极室，其收容阳极，在该阳极室产生阳极气体；阴极室，其收容阴极，在该阴极室产生氢气；隔膜，其划定所述阳极室和所述阴极室；及阳极侧循环路径，其使电解液从所述阳极室排出并且使电解液返回到所述阳极室，该电解装置的特征在于，所述阳极侧循环路径具有：阳极侧气液分离部件，其将所述阳极气体从所述电解液中分离出来；阳极侧排出路径，其将所述阳极室和所述阳极侧气液分离部件之间连接起来，该路径使所述电解液和所述阳极气体从所述阳极室排出并将它们输送到所述阳极侧气液分离部件；及阳极侧供给路径，其将所述阳极室和所述阳极侧气液分离部件之间连接起来，该路径使所述电解液从所述阳极侧气液分离部件排出并将之输送到所述阳极室，溶解的所述氢气作为气相存在，该电解装置具有阳极气体输送路径，该阳极气体输送路径将所述氢气和所述阳极气体相混合的气相区域与所述阳极侧气液分离部件之间连接起来，所述阳极气体输送路径将所述阳极气体的至少一部分输送到所述气相区域，所述气相区域中的所述氢气浓度小于爆炸极限下限值。采用专利文献1所述的方式，主张在产生氢的电解过程中，能够可靠地消除微量的气体逐渐在电解液的循环路径中积存而达到氢的爆炸极限的可能性。
然而，引用文献1中描述的是：将从循环箱的气相区域排出的气体作为废气释放到系统外。引用文献1所述的方式中，使用阳极气体将循环箱的气相区域中的气体挤出(排气)，因此，从循环箱的气相区域排出的气体中除了混入有被供给到气相区域的阳极气体之外，还混入有从循环箱中的电解液释放到气相区域的阴极气体。因而，引用文献1所述的方式中，即使将从循环箱的气相区域排出的气体回收，也难以获得纯度较高的阳极气体。
作为解决该问题的方法，还考虑将从阳极室回收的电解液和从阴极室回收的电解液回收和贮存在不同的循环箱的做法。即，还考虑下述做法：将从阳极室回收的电解液回收和贮存在阳极侧循环箱，将贮存在阳极侧循环箱的电解液供给到阳极室，并且，将从阴极室回收的电解液回收和贮存在阴极侧循环箱，将贮存在阴极侧循环箱的电解液供给到阴极室。然而，在碱性水的电解过程中，阳极反应和阴极反应中的每1mol电子的耗水量不同，因此，伴随着电解反应的进行，导致在阳极侧循环箱和阴极侧循环箱之间产生液位差。为了抑制阳极侧循环箱和阴极侧循环箱之间的液位差的产生，还设有与阳极侧循环箱的液相区域和阴极侧循环箱的液相区域相连通的配管(连通管)，该情况下，在电解液通过连通管从一侧的箱流入到另一侧的箱的同时，通过连通管流入的电解液将溶解气体也一起带入，因此，存在这样的可能：在电解液通过连通管流入的那侧的箱中，气相区域中的气体成分达到爆炸极限。
本发明的课题在于，提供碱性水电解装置，该碱性水电解装置能够防止循环箱的气相区域中的气体成分达到爆炸极限，并且能够降低电解液中的溶解气体对气体纯度造成的不良影响，并能够在上述前提下制造氢气和氧气这两者。而且，提供氧气和氢气的制造方法，该氧气和氢气的制造方法能够防止循环箱的气相区域中的气体成分达到爆炸极限，并且能够降低电解液中的溶解气体对气体纯度造成的不良影响，并能够在上述前提下制造氢气和氧气这两者。
用于解决问题的方案
本发明包括下面的[1]～[9]的技术方案。
[1]一种碱性水电解装置，其特征在于，
该碱性水电解装置具有：
电解槽，该电解槽具有：阳极室，其收容阳极，在该阳极室产生氧气；阴极室，其收容阴极，在该阴极室产生氢气；及隔膜，其具有离子渗透性，划定所述阳极室和所述阴极室；
第1气液分离器，其与所述阳极室相连接，对从所述阳极室流出的电解液和氧气进行气液分离；
第2气液分离器，其与所述阴极室相连接，对从所述阴极室流出的电解液和氢气进行气液分离；
第1电解液箱，其与所述第1气液分离器相连接，其接受容纳并贮存由所述第1气液分离器分离出来的电解液；
第2电解液箱，其与所述第2气液分离器相连接，其接受容纳并贮存由所述第2气液分离器分离出来的电解液；
氧气吹入管，其与所述第1气液分离器和所述第1电解液箱相连接，该氧气吹入管将由所述第1气液分离器分离出来的氧气引到所述第1电解液箱的气相区域；
氢气吹入管，其与所述第2气液分离器和所述第2电解液箱相连接，该氢气吹入管将由所述第2气液分离器分离出来的氢气引到所述第2电解液箱的气相区域；
氧气排出管，其与所述第1电解液箱相连接，该氧气排出管使氧气从所述第1电解液箱的气相区域流出；
氢气排出管，其与所述第2电解液箱相连接，该氢气排出管使氢气从所述第2电解液箱的气相区域流出；及
循环装置，其将电解液从所述第1电解液箱和所述第2电解液箱供给到所述阳极室和所述阴极室，
所述电解液为碱性水溶液。
[2]根据[1]所述的碱性水电解装置，其中，
所述循环装置具有：
汇集配管，其与所述第1电解液箱和所述第2电解液箱相连接；及
循环泵，其与所述汇集配管和所述电解槽相连接，该循环泵将通过所述汇集配管引来的电解液供给到所述阳极室和所述阴极室。
[3]根据[1]所述的碱性水电解装置，其中，
所述循环装置具有：
第1循环泵，其将电解液从所述第1电解液箱供给到所述阳极室；及
第2循环泵，其将电解液从所述第2电解液箱供给到所述阴极室。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的碱性水电解装置，其中，
该碱性水电解装置还具有：
第1气体成分检测器，其监视所述第1电解液箱的气相区域中的气体成分；及
第2气体成分检测器，其监视所述第2电解液箱的气相区域中的气体成分。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的碱性水电解装置，其中，
该碱性水电解装置还具有连通配管，该连通配管将所述第1电解液箱的液相区域和所述第2电解液箱的液相区域以电解液能够流通的方式连接起来。
[6]一种氧气和氢气的制造方法，该方法通过使用电解槽，对作为碱性水溶液的电解液进行电解来制造氧气和氢气，该电解槽具有：阳极室，其收容阳极，在该阳极室产生氧气；阴极室，其收容阴极，在该阴极室产生氢气；及隔膜，其具有离子渗透性，划定所述阳极室和所述阴极室，其中，
该氧气和氢气的制造方法包括下述工序：
(a)通过向所述阳极室和所述阴极室供给电解液并且使所述阳极和所述阴极之间通电，从而从所述阳极产生氧气且从所述阴极产生氢气；
(b)从所述阳极室回收包含电解液和氧气在内的第1气液混合物；
(c)从所述阴极室回收包含电解液和氢气在内的第2气液混合物；
(d)对所述第1气液混合物进行气液分离；
(e)对所述第2气液混合物进行气液分离；
(f)将所述第1气液混合物的通过气液分离所分离出来的电解液贮存在第1电解液箱；
(g)将所述第2气液混合物的通过气液分离所分离出来的电解液贮存在第2电解液箱；
(h)将所述第1气液混合物的通过气液分离所分离出来的氧气导入到所述第1电解液箱的气相区域；
(i)将所述第2气液混合物的通过气液分离所分离出来的氢气导入到所述第2电解液箱的气相区域；
(j)从所述第1电解液箱的气相区域回收氧气；
(k)从所述第2电解液箱的气相区域回收氢气；及
(l)将电解液从所述第1电解液箱和所述第2电解液箱供给到所述阳极室和所述阴极室。
[7]根据[6]所述的氧气和氢气的制造方法，其中，
所述工序(l)包括：将贮存在所述第1电解液箱的电解液和贮存在所述第2电解液箱的电解液的混合物供给到所述阳极室和所述阴极室。
[8]根据[6]所述的氧气和氢气的制造方法，其中，
所述工序(l)包括：
将贮存在所述第1电解液箱的电解液供给到所述阳极室；及
将贮存在所述第2电解液箱的电解液供给到所述阴极室。
[9]根据[6]～[8]中任一项所述的氧气和氢气的制造方法，其中，
该氧气和氢气的制造方法还包括下述工序：
(m)监视所述第1电解液箱的气相区域中的气体成分；及
(n)监视所述第2电解液箱的气相区域中的气体成分。
发明的效果
本发明的碱性水电解装置中，从阳极室回收的氧气通过氧气吹入管被引到贮存从阳极室回收的电解液的第1电解液箱的气相区域，氧气通过氧气排出管从第1电解液箱的气相区域流出，并且，从阴极室回收的氢气通过氢气吹入管被引到贮存从阴极室回收的电解液的第2电解液箱的气相区域，氢气通过氢气排出管从第2电解液箱的气相区域流出。因而，采用本发明的碱性水电解装置，能够提供这样的碱性水电解装置：能够防止循环箱的气相区域中的气体成分达到爆炸极限，并且能够降低电解液中的溶解气体对气体纯度造成的不良影响，并能够在上述前提下制造氢气和氧气这两者。
本发明的氢气和氧气的制造方法中，特别是通过包括工序(f)～(k)，从而，从阳极室回收的氧气被导入到用于贮存从阳极室回收的电解液的第1电解液箱的气相区域，且从第1电解液箱的气相区域回收氧气，并且，从阴极室回收的氢气被导入到用于贮存从阴极室回收的电解液的第2电解液箱的气相区域，且从第2电解液箱的气相区域回收氢气。因而，采用本发明的氢气和氧气的制造方法，能够提供这样的氧气和氢气的制造方法：能够防止循环箱的气相区域中的气体成分达到爆炸极限，并且能够降低电解液中的溶解气体对气体纯度造成的不良影响，并能够在上述前提下制造氢气和氧气这两者。
附图说明
图1是示意性地说明本发明的一实施方式的碱性水电解装置100的图。
图2是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽200的图。
具体实施方式
根据下面说明的用于实施发明的方式，可明确本发明的上述作用和优点。下面，参照附图，说明本发明的实施方式。但本发明并不限定于这些方式。另外，附图未必反映的是准确的尺寸。而且，附图中有时会省略一部分附图标记。本说明书中，有关数值A和B，只要未特别说明，“A～B”这样的表达就意为“大于等于A且小于等于B”。在该表达中仅对数值B附带单位的情况下，该单位也适用于数值A。而且，有关“或”“或者”这些用词，只要未特别说明，就意为逻辑或。
1.碱性水电解装置(1)
图1是示意性地说明本发明的一实施方式的碱性水电解装置100(下面称为“电解装置100”。)的图。电解装置100是将碱性水用作电解液并通过对碱性水的电解来制造氧气和氢气的装置。电解装置100具有电解槽10、第1气液分离器20、第2气液分离器30、第1电解液箱40、第2电解液箱50和循环装置60。图1中，箭头指的是物质流动的方向。
电解槽10具有：阳极室11，其收容阳极，在该阳极室产生氧气；阴极室12，其收容阴极，在该阴极室产生氢气；及隔膜13，其具有离子渗透性，划定阳极室11和阴极室12。作为电解槽10，能够无特殊限制地采用以往被用于碱性水电解装置的方式的电解槽。
第1气液分离器20通过阳极液·气体回收管21与阳极室11相连接，其对从阳极室11流出的电解液和氧气进行气液分离。第2气液分离器30通过阴极液·气体回收管31与阴极室12相连接，其对从阴极室12流出的电解液和氢气进行气液分离。作为第1气液分离器20和第2气液分离器30，能够无特殊限制地采用以往被用于碱性水电解装置的方式的气液分离器。
第1电解液箱40与第1气液分离器20相连接，其接受容纳并贮存由第1气液分离器20分离出来的电解液。由第1气液分离器20分离出来的电解液通过阳极液排出管22被引到第1电解液箱40。在第1电解液箱40的内部存在有被贮存的电解液所占据的液相区域40a和比液相区域40a靠上侧的气相区域40b。
第2电解液箱50与第2气液分离器30相连接，其接受容纳并贮存由第2气液分离器30分离出来的电解液。由第2气液分离器30分离出来的电解液通过阴极液排出管32被引到第2电解液箱50。在第2电解液箱50的内部存在有被贮存的电解液所占据的液相区域50a和比液相区域50a靠上侧的气相区域50b。
第1电解液箱40的液相区域40a和第2电解液箱50的液相区域50a之间借助连通配管80以电解液能够流通的方式相连接。即，占据第1电解液箱40的液相区域40a的电解液能够通过连通配管80移动到第2电解液箱50的液相区域50a，而且，占据第2电解液箱50的液相区域50a的电解液能够通过连通配管80移动到第1电解液箱40的液相区域40a。
循环装置60将电解液从第1电解液箱40和第2电解液箱50供给到阳极室11和阴极室12。循环装置60具有：汇集配管62，其与第1电解液箱40的液相区域40a和第2电解液箱的液相区域50a相连接；及循环泵61，其与汇集配管62和电解槽10相连接，该循环泵61将通过汇集配管62引来的电解液通过电解液供给管63供给到阳极室11和阴极室12。电解液供给管63在中途分支，将从循环泵61送出的电解液分别导入到阳极室11和阴极室12。作为循环泵61，能够无特殊限制地使用以往被用于碱性水电解装置的方式的循环泵。
电解装置100还具有：氧气吹入管23，其与第1气液分离器20和第1电解液箱40相连接，该氧气吹入管将由第1气液分离器20分离出来的氧气引到第1电解液箱40的气相区域40b；及氢气吹入管33，其与第2气液分离器30和第2电解液箱50相连接，该氢气吹入管将由第2气液分离器30分离出来的氢气引到第2电解液箱50的气相区域50b。
电解装置100还具有：氧气排出管41，其与第1电解液箱40相连接，该氧气排出管使氧气从第1电解液箱40的气相区域40b流出；及氢气排出管51，其与第2电解液箱50相连接，该氢气排出管使氢气从第2电解液箱50的气相区域50b流出。在电解装置100中制造的氧气最终从氧气排出管41被回收，在电解装置100中制造的氢气最终从氢气51被回收。
电解装置100还具有：第1气体成分检测器71，其监视第1电解液箱40的气相区域40b中的气体成分；及第2气体成分检测器72，其监视第2电解液箱50的气相区域50b中的气体成分。电解装置100中，第1气体成分检测器71与第1电解液箱40的出气侧(即氧气排出管41的中途位置)相连接，第2气体成分检测器72与第2电解液箱50的出气侧(即氢气排出管51的中途位置)相连接。作为第1气体成分检测器71，能够无特殊限制地使用能够对以氧为主要成分的气体中的氢气浓度进行测量的现有的气体成分检测器，作为第2气体成分检测器72，能够无特殊限制地使用能够对以氢为主要成分的气体中的氧气浓度进行测量的现有的气体成分检测器。
2.氧气和氢气的制造方法(1)
参照图1，进一步对电解装置100的动作及使用电解装置100的方式的氧气和氢气的制造方法进行说明。
向电解槽10的阳极室11和阴极室12供给电解液，并且，使阳极室11中收容的阳极和阴极室12中收容的阴极之间通电，从而，在阳极室11从阳极产生氧气，在阴极室12从阴极产生氢气(步骤(a))。
从阳极室11回收包含电解液和在阳极室11产生的氧气在内的第1气液混合物(步骤(b))。从阳极室11回收的第1气液混合物通过阳极液·气体回收管21被引到第1气液分离器20。
从阴极室12回收包含电解液和在阴极室12产生的氢气在内的第2气液混合物(步骤(c))。从阴极室12回收的第2气液混合物通过阴极液·气体回收管31被引到第2气液分离器30。
从阳极室11通过阳极液·气体回收管21引来的第1气液混合物在第1气液分离器20中进行气液分离(步骤(d))。第1气液分离器20使经过气液分离后得到的电解液(阳极液)向阳极液排出管22流出，并使经过气液分离后得到的氧气向氧气吹入管23流出。
从阴极室12通过阴极液·气体回收管31引来的第2气液混合物在第2气液分离器30中进行气液分离(步骤(e))。第2气液分离器30使经过气液分离后得到的电解液(阴极液)向阴极液排出管32流出，并使经过气液分离后得到的氢气向氢气吹入管33流出。
在第1气液分离器20中进行气液分离后得到的电解液(阳极液)通过阳极液排出管22被引到第1电解液箱40，并贮存在第1电解液箱40中(步骤(f))。
在第2气液分离器30中进行气液分离后得到的电解液(阴极液)通过阴极液排出管32被引到第2电解液箱50，并贮存在第2电解液箱50中(步骤(g))。
在第1气液分离器20中进行气液分离后得到的氧气通过氧气吹入管23，被导入到第1电解液箱40的气相区域40b(步骤(h))。
在第2气液分离器30中进行气液分离后得到的氢气通过氢气吹入管33，被导入到第2电解液箱50的气相区域50b(步骤(i))。
第1电解液箱40的气相区域40b中的氧气通过氧气排出管41从气相区域40b被回收(步骤(j))。通过氧气排出管41从气相区域40b回收的气体除了包含通过氧气吹入管23导入到气相区域40b的氧气之外，还包含从占据第1电解液箱40的液相区域40a的电解液释放到气相区域40b的溶解气体。如上所述，步骤(a)中，通过向电解槽10的阳极室11和阴极室12供给电解液，并且使阳极室11中收容的阳极和阴极室12中收容的阴极之间通电，从而，在阳极室11从阳极产生氧气，在阴极室12从阴极产生氢气。虽然在电解槽10中阳极室11和阴极室12被具有离子渗透性的隔膜13划定，但是，隔膜13对气体的阻隔性通常并不绝对，因此，在从阳极室11回收的氧气中混入有少量的在同该阳极室11相邻的阴极室12产生的氢气。同样地，在从阴极室12回收的氢气中混入有少量的在同该阴极室12相邻的阳极室11产生的氧气。而且，在第1气液分离器20和第2气液分离器30具有通过包含金属材料做成的液接触部以及用于抑制该金属材料的电解腐蚀的牺牲电极的情况下，因来自电解槽10的漏电流会引起逆电解反应，因此，在第1气液分离器20(氧气侧)产生微量氢气，该产生的微量氢气混入到从第1气液分离器20流出的氧气中，在第2气液分离器30(氢气侧)产生微量氧气，该产生的微量氧气混入到从第2气液分离器30流出的氢气中。因而，占据液相区域40a的电解液中的溶解气体中不仅含有氧气还含有若干量的氢气。然而，即使该氢气从液相区域40a释放到气相区域40b，该氢气也会与通过氧气吹入管23导入到气相区域40b的氧气一起，通过氧气排出管41从气相区域40b迅速排出，因此，能够防止气相区域40b中的氢气浓度上升至达到爆炸极限。此外，由于占据第1电解液箱40的液相区域40a的电解液为从阳极室11回收的电解液(阳极液)，因此，该电解液中的溶解气体的主要成分为氧气。即，即使含有氢气作为该电解液中的溶解气体，氢气也不过是溶解气体的辅助成分。因而，从占据第1电解液箱40的液相区域40a的电解液向气相区域40b释放的溶解气体对从氧气排出管41回收的氧气的纯度造成的影响较轻微。
第2电解液箱50的气相区域50b中的氢气通过氢气排出管51从气相区域50b被回收(步骤(k))。通过氢气排出管51从气相区域50b回收的气体除了包含通过氢气吹入管33导入到气相区域50b的氢气之外，还包含从占据第2电解液箱50的液相区域50a的电解液释放到气相区域50b的溶解气体。因与上面说明过的第1电解液箱40中的液相区域40a的情况相反的关系，该溶解气体中不仅含有氢气还含有若干量的氧气。然而，即使该氧气从液相区域50a释放到气相区域50b，该氧气也会与通过氢气吹入管33导入到气相区域50b的氢气一起，通过氢气排出管51从气相区域50b迅速排出，因此，能够防止气相区域50b中的氧气浓度上升至达到爆炸极限。此外，由于占据第2电解液箱50的液相区域50a的电解液为从阴极室12回收的电解液(阴极液)，因此，该电解液中的溶解气体的主要成分为氢气。即，即使含有氧气作为该电解液中的溶解气体，氧气也不过是溶解气体的辅助成分。因而，从占据第2电解液箱50的液相区域50a的电解液向气相区域50b释放的溶解气体对从氢气排出管51回收的氢气的纯度造成的影响较轻微。
贮存在第1电解液箱40和第2电解液箱50的电解液通过汇集配管62被引到循环泵61，并从循环泵61送出，从第1电解液箱40引来的电解液和从第2电解液箱50引来的电解液的混合物通过电解液供给管63供给到阳极室11和阴极室12(步骤(l))。通过使电解装置100连续地运转，即通过同时且连续地进行上述步骤(a)～(l)，从而连续地进行基于对碱性水的电解的氧气和氢气的制造。在使电解装置100运转的期间，因阴极反应和阳极反应的耗水速度不同等原因，导致在第1电解液箱40和第2电解液箱50之间产生液位差，在该情况下，使电解液通过连通配管80从一电解液箱移动到另一电解液箱，从而，液位差能够被降低甚至被消除。在上述这样的具有连通配管的方式的电解装置中，在电解液通过连通配管从一箱流入到另一箱的同时，通过连通配管流入的电解液将该电解液中的溶解气体也一起带入，因此，在电解装置不具有本发明的结构的情况下，在电解液通过连通配管流入的那侧的箱中，气相区域中的气体成分容易达到爆炸极限。相对于此，采用本发明的电解装置，在上述这样的具有连通配管的情况下，也能够防止各电解液箱的气相区域中的气体成分达到爆炸极限。因而，上述这样的具有连通配管的方式的电解装置中，能够更显著地发挥本发明的防止各电解液箱的气相区域中的气体成分达到爆炸极限的效果。
利用配置在第1电解液箱40的出气侧的第1气体成分检测器71监视第1电解液箱40的气相区域40b中的气体成分(步骤(m))。由于在第1电解液箱40的出气侧观测到的气体成分和气相区域40b中的气体成分相同，因此，能够利用配置在第1电解液箱40的出气侧的气体成分检测器来监视气相区域40b中的气体成分。
利用配置在第2电解液箱50的出气侧的第2气体成分检测器72监视第2电解液箱50的气相区域50b中的气体成分(步骤(n))。由于在第2电解液箱50的出气侧观测到的气体成分和气相区域50b中的气体成分相同，因此，能够利用配置在第2电解液箱50的出气侧的气体成分检测器来监视气相区域50b中的气体成分。
利用第1气体成分检测器71对气体成分的监视(步骤(m))及利用第2气体成分检测器72对气体成分的监视(步骤(n))既可以连续地进行，也可以间歇地进行，但基于尽早检测到电解装置100的异常的观点，优选连续地进行。
本发明的上述说明中，举了具有配置在第1电解液箱40的出气侧的第1气体成分检测器71及配置在第2电解液箱50的出气侧的第2气体成分检测器72的方式的电解装置100、以及使用该电解装置100的方式的氧气和氢气的制造方法为例，但本发明不限定于该方式。第1气体成分检测器和第2气体成分检测器的配置位置也能够为除了各电解液箱的出气侧以外的位置。例如，也可以将各气体成分检测器配置在各电解液箱的气相区域中。而且，例如，也可以将各气体成分检测器配置在各气液分离器的出气侧(比各电解液箱靠上游侧)。本发明的碱性水电解装置中，从电解槽回收的各气体在经由各电解液箱的气相区域之后被取出。因而，在将各气体成分检测器配置在各气液分离器的出气侧(比各电解液箱靠上游侧)的情况下，也能够监视各电解液箱的气相区域中的气体成分。而且，也能够做成例如不具有第1气体成分检测器和第2气体成分检测器的方式的碱性水电解装置。
本发明的上述说明中，举了具有将第1电解液箱40的液相区域40a和第2电解液箱50的液相区域50a之间以电解液能够流通的方式连接起来的连通配管80的方式的电解装置100、以及使用该电解装置的方式的氧气和氢气的制造方法为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如不具有将第1电解液箱的液相区域和第2电解液箱的液相区域之间连接起来的连通配管的方式的碱性水电解装置。
3.碱性水电解装置(2)
本发明的上述说明中，举了下述方式的电解装置100以及使用该电解装置100的方式的氧气和氢气的制造方法为例：循环装置60具有：汇集配管62，其与第1电解液箱40和第2电解液箱50相连接；及循环泵61，其与汇集配管62和电解槽10相连接，该循环泵将通过汇集配管62引来的电解液供给到阳极室11和阴极室12，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如下述方式的碱性水电解装置：循环装置具有：第1循环泵，其将电解液从第1电解液箱供给到阳极室；及第2循环泵，其将电解液从第2电解液箱供给到阴极室。图2是示意性地说明上述那样的另一实施方式的碱性水电解装置200(下面称为“电解装置200”。)的图。图2中，针对与已经在图1中表示的要素相同的要素标注与图1中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。
电解装置200具有循环装置260来代替循环装置60，在这一点上不同于上面说明过的电解装置100。循环装置260具有：第1循环泵261，其将电解液从第1电解液箱40供给到阳极室11；及第2循环泵262，其将电解液从第2电解液箱50供给到阴极室12。循环装置260还具有：配管263，其将电解液从第1电解液箱40的液相区域40a引到第1循环泵261；及配管265，其将从第1循环泵261送出的电解液引到阳极室11。而且，循环装置260还具有：配管264，其将电解液从第2电解液箱50的液相区域50a引到第2循环泵262；及配管266，其将从第2循环泵262送出的电解液引到阴极室12。作为第1循环泵261和第2循环泵262，能够无特殊限制地使用以往被用于碱性水电解装置的方式的循环泵。
4.氧气和氢气的制造方法(2)
参照图2，进一步对电解装置200的动作及使用电解装置200的方式的氧气和氢气的制造方法进行说明。使用电解装置200的方式的氧气和氢气的制造方法仅在上述步骤(l)上有所不同。即，贮存在第1电解液箱40的电解液通过配管263被引到第1循环泵261，并从第1循环泵261送出，并通过配管265供给到阳极室11。而且，贮存在第2电解液箱50的电解液通过配管264被引到第2循环泵262，并从第2循环泵262送出，并通过配管266供给到阴极室(步骤(l’))。
通过使电解装置200连续地运转，即通过同时且连续地进行上述步骤(a)～(k)及(l’)，从而连续地进行基于碱性水的电解的氧气和氢气的制造。在使电解装置200运转的期间，因阴极反应和阳极反应的耗水速度不同等原因，导致在第1电解液箱40和第2电解液箱50之间产生液位差，在该情况下，使电解液通过连通配管80从一电解液箱移动到另一电解液箱，从而，液位差能够被降低甚至被消除。
采用上述这样的电解装置200及使用电解装置200的方式的氧气和氢气的制造方法，也能够获得上面针对电解装置100说明的效果。
附图标记说明
100、200、电解装置；10、电解槽；11、阳极室；12、阴极室；13、(具有离子渗透性的)隔膜；20、第1气液分离器；21、阳极液·气体回收管；22、阳极液排出管；23、氧气吹入管；30、第2气液分离器；31、阴极液·气体回收管；32、阴极液排出管；33、氢气吹入管；40、第1电解液箱；40a、50a、液相区域；40b、50b、气相区域；41、氧气排出管；50、第2电解液箱；51、氢气排出管；60、260、循环装置；61、循环泵；62、汇集配管；63、电解液供给管；261、第1循环泵；262、第2循环泵；263、264、265、266、配管；71、第1气体成分检测器；72、第2气体成分检测器；80、连通配管。

Claims (9)

1.一种碱性水电解装置，其特征在于，
该碱性水电解装置具有：
电解槽，该电解槽具有：阳极室，其收容阳极，在该阳极室产生氧气；阴极室，其收容阴极，在该阴极室产生氢气；及隔膜，其具有离子渗透性，划定所述阳极室和所述阴极室；
第1气液分离器，其与所述阳极室相连接，对从所述阳极室流出的电解液和氧气进行气液分离；
第2气液分离器，其与所述阴极室相连接，对从所述阴极室流出的电解液和氢气进行气液分离；
第1电解液箱，其与所述第1气液分离器相连接，其接受容纳并贮存由所述第1气液分离器分离出来的电解液；
第2电解液箱，其与所述第2气液分离器相连接，其接受容纳并贮存由所述第2气液分离器分离出来的电解液；
氧气吹入管，其与所述第1气液分离器和所述第1电解液箱相连接，该氧气吹入管将由所述第1气液分离器分离出来的氧气引到所述第1电解液箱的气相区域；
氢气吹入管，其与所述第2气液分离器和所述第2电解液箱相连接，该氢气吹入管将由所述第2气液分离器分离出来的氢气引到所述第2电解液箱的气相区域；
氧气排出管，其与所述第1电解液箱相连接，该氧气排出管使氧气从所述第1电解液箱的气相区域流出；
氢气排出管，其与所述第2电解液箱相连接，该氢气排出管使氢气从所述第2电解液箱的气相区域流出；及
循环装置，其将电解液从所述第1电解液箱和所述第2电解液箱供给到所述阳极室和所述阴极室，
所述电解液为碱性水溶液。
2.根据权利要求1所述的碱性水电解装置，其中，
所述循环装置具有：
汇集配管，其与所述第1电解液箱和所述第2电解液箱相连接；及
循环泵，其与所述汇集配管和所述电解槽相连接，该循环泵将通过所述汇集配管引来的电解液供给到所述阳极室和所述阴极室。
3.根据权利要求1所述的碱性水电解装置，其中，
所述循环装置具有：
第1循环泵，其将电解液从所述第1电解液箱供给到所述阳极室；及
第2循环泵，其将电解液从所述第2电解液箱供给到所述阴极室。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的碱性水电解装置，其中，
该碱性水电解装置还具有：
第1气体成分检测器，其监视所述第1电解液箱的气相区域中的气体成分；及
第2气体成分检测器，其监视所述第2电解液箱的气相区域中的气体成分。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的碱性水电解装置，其中，
该碱性水电解装置还具有连通配管，该连通配管将所述第1电解液箱的液相区域和所述第2电解液箱的液相区域以电解液能够流通的方式连接起来。
6.一种氧气和氢气的制造方法，该方法通过使用电解槽，对作为碱性水溶液的电解液进行电解来制造氧气和氢气，该电解槽具有：阳极室，其收容阳极，在该阳极室产生氧气；阴极室，其收容阴极，在该阴极室产生氢气；及隔膜，其具有离子渗透性，划定所述阳极室和所述阴极室，其中，
该氧气和氢气的制造方法包括下述工序：
(a)通过向所述阳极室和所述阴极室供给电解液并且使所述阳极和所述阴极之间通电，从而从所述阳极产生氧气且从所述阴极产生氢气；
(b)从所述阳极室回收包含电解液和氧气在内的第1气液混合物；
(c)从所述阴极室回收包含电解液和氢气在内的第2气液混合物；
(d)对所述第1气液混合物进行气液分离；
(e)对所述第2气液混合物进行气液分离；
(f)将所述第1气液混合物的通过气液分离所分离出来的电解液贮存在第1电解液箱；
(g)将所述第2气液混合物的通过气液分离所分离出来的电解液贮存在第2电解液箱；
(h)将所述第1气液混合物的通过气液分离所分离出来的氧气导入到所述第1电解液箱的气相区域；
(i)将所述第2气液混合物的通过气液分离所分离出来的氢气导入到所述第2电解液箱的气相区域；
(j)从所述第1电解液箱的气相区域回收氧气；
(k)从所述第2电解液箱的气相区域回收氢气；及
(l)将电解液从所述第1电解液箱和所述第2电解液箱供给到所述阳极室和所述阴极室。
7.根据权利要求6所述的氧气和氢气的制造方法，其中，
所述工序(l)包括：将贮存在所述第1电解液箱的电解液和贮存在所述第2电解液箱的电解液的混合物供给到所述阳极室和所述阴极室。
8.根据权利要求6所述的氧气和氢气的制造方法，其中，
所述工序(l)包括：
将贮存在所述第1电解液箱的电解液供给到所述阳极室；及
将贮存在所述第2电解液箱的电解液供给到所述阴极室。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的氧气和氢气的制造方法，其中，
该氧气和氢气的制造方法还包括下述工序：
(m)监视所述第1电解液箱的气相区域中的气体成分；及
(n)监视所述第2电解液箱的气相区域中的气体成分。
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