JP2006244714A - ウォーターエネルギーシステム - Google Patents

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fuel electrode
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満 末松
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

【課題】常温下で、燃料として純水を用いて発電を行うことのできるウオーターエネルギーシステムを提案すること。
【解決手段】ウオーターエネルギーシステム１は、一般的な燃料電池と同様に、そのセルが、触媒２を挟み、燃料極３と酸素極４が対向配置された構造となっている。燃料極３として、ゼオライト、コーラルサンドおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体に白金が担持されたものを用いており、酸素極４として、ゼオライトおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体にルテニウムが担持されたものを用いている。純水５を燃料極３に供給し、酸素極４に空気を送り込むと、常温下において発電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を燃料として、常温雰囲気中において発電を行うことのできるウォーターエネルギーシステムに関するものである。
従来においては各種の燃料電池が提案されている。燃料電池は、電気化学反応を利用して電力を発生する装置であり、そのセルを構成する材料の種類にもよるが、様々な種類の物質が燃料として用いられている。例えば、メタノールやホアルムアルデヒドのような有機物質が用いられている。
ここで、一般的な燃料電池では、その燃料極に対して効率良く水素を供給できるように、燃料を直接に燃料極に供給する前に燃料改質器に通して改質している。燃料を直接にセルの燃料極に供給して酸化するシステムとしては、例えば、ダイレクトメタノール形燃料電池が知られている。
本発明の課題は、メタノールなどの燃料を用いることなく、純水を用いて常温下で発電を行うことのできるウォーターエネルギーシステムを提案することにある。
上記の課題を解決するために、本発明のウォーターエネルギーシステムは、燃料極と酸素極を電解質を挟み対向配置させ、前記燃料極に純水を供給し、前記酸素極に酸素を供給し、前記燃料極および前記酸素極で発生する電気化学反応により、これらの極から直流電力を出力させ、前記燃料極として、ゼオライト、コーラルサンドおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体に白金が担持されたものを用い、前記酸素極として、ゼオライトおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体にルテニウムが担持されたものを用いることを特徴としている。
本発明者の実験によれば、本発明によるウォーターエネルギーシステムにおいて、燃料極に直接に純水を供給すると、そこに含まれている水素が効率良く酸化分解され、常温下において効率良く発電動作が行われることが確認された。よって、本発明によれば、従来のように、メタノールなどの燃料ガスを用いることなく、簡単な機構によって効率良く発電を行うことのできる燃料電池システムを実現できる。
以下に、図面を参照して、本発明を適用したウォーターエネルギーシステムの実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態に係るウォーターエネルギーシステムの概略構成図である。ウォーターエネルギーシステム１は、水と触媒の電気化学反応によって発電を行うシステムであり、基本的な構成は一般的な燃料電池の場合と同様である。
図に示すように、ウォーターエネルギーシステム１は、触媒２を挟み、燃料極３（アノード）と酸素極４（カソード）が対向配置された構成のセルが、多数個直列に接続された構造となっている。図において一つのセルのみを示してある。燃料極３には、純水５が直接に供給され、そこに含まれる水素が触媒によって、水素イオンとマイナス電子に電気分解される。他方の酸素極４には外部から空気が供給され、そこに含まれている酸素が触媒により、水素イオンと還元反応して水が生成される。生成された水は不図示の回収路を介して、燃料極３の側に循環させるようになっている。
燃料極３および酸素極４は、それらから引き出されている導線６、７を介して外部負荷８に接続されている。外部負荷８は直流電流で駆動するモータ、ランプなどである。外部負荷８の代わりに、あるいは、これと共に、導線６、７を、電気二重層キャパシターなどの二次電池９に蓄え、インバーター１０を介して交流を供給可能な交流電源として用いることも可能である。
ここで、本例では、燃料極３として、ゼオライト、コーラルサンドおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体に白金が担持されたものを用いている。また、酸素極４として、ゼオライトおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体にルテニウムが担持されたものを用いている。
この構成のウォーターエネルギーシステム１の発電動作を説明する。純水５を燃料極３に供給すると、それが電気分解されて水素と酸素が生成され、水素が電気化学反応により水素イオンおよびマイナス電子に分かれる。この反応は水素が電子を放出するので酸化反応である。生じた水素イオンは触媒２を通って酸素極４に移動する。触媒２はイオン透過性はあるが電子は通さないので、マイナス電子は導線６を介して外部に取り出される。
一方、酸素極４には空気が送り込まれており、そこに含まれる酸素が、触媒２を通って供給される水素イオンと、外部回路を介して供給される電子とが還元反応して、水が生成される。これにより発電が行われる。
本発明を適用したウォーターエネルギーシステムの概略構成図である。
符号の説明
１ ウォーターエネルギーシステム
２ 触媒
３ 燃料極
４ 酸素極
５ 純水
６、７ 導線
８ 負荷
９ 二次電池
１０ インバーター

Claims (1)

  1. 燃料極と酸素極を電解質を挟み対向配置させ、
    前記燃料極に純水を供給し、
    前記酸素極に酸素を供給し、
    前記燃料極および前記酸素極で発生する電気化学反応により、これらの極から直流電力を出力させ、
    前記燃料極として、ゼオライト、コーラルサンドおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体に白金が担持されたものを用い、
    前記酸素極として、ゼオライトおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体にルテニウムが担持されたものを用いることを特徴とするウォーターエネルギーシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020526907A (ja) * 2017-07-12 2020-08-31 エル３ オープン ウォーター パワー， インコーポレイテッド 水性溶存酸素を使用した電気化学電力システム

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