JP2008095164A - Hydrogen production apparatus and method for assembling the same - Google Patents
Hydrogen production apparatus and method for assembling the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008095164A JP2008095164A JP2006280970A JP2006280970A JP2008095164A JP 2008095164 A JP2008095164 A JP 2008095164A JP 2006280970 A JP2006280970 A JP 2006280970A JP 2006280970 A JP2006280970 A JP 2006280970A JP 2008095164 A JP2008095164 A JP 2008095164A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrochemical cell
- cylindrical electrochemical
- hydrogen
- power supply
- oxygen electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 115
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 115
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 108
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 88
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 40
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 13
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高温水蒸気電解により水素を製造する水素製造装置及びその組立方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen production apparatus for producing hydrogen by high-temperature steam electrolysis and an assembling method thereof.
未来社会の1つのビジョンとして水素をエネルギー媒体とした水素エネルギー社会の実現が注目されており、いくつかの有力な水素製造方法が考えられている。いくつかの水素製造方法のうち、高温水蒸気電解法は900℃程度の高温で水蒸気を電気分解する方法で、室温での水の電気分解よりも30%程度少ない電力で同じ水素製造量が得られる、エネルギー効率が高い水素製造法である。原料が水なので、二酸化炭素を生じない熱源を用いれば、全く二酸化炭素を排出せずに水素製造が可能となる。 As one vision of the future society, the realization of a hydrogen energy society using hydrogen as an energy medium is attracting attention, and several promising hydrogen production methods are considered. Among several hydrogen production methods, the high-temperature steam electrolysis method is a method of electrolyzing water vapor at a high temperature of about 900 ° C., and the same hydrogen production amount can be obtained with about 30% less electric power than water electrolysis at room temperature. It is a hydrogen production method with high energy efficiency. Since the raw material is water, if a heat source that does not generate carbon dioxide is used, hydrogen can be produced without exhausting any carbon dioxide.
この高温水蒸気電解による水素製造における最小単位をセルという。このセルは、基本的には、電解質を真中に電解質層の両面に酸素極(陽極)と水素極(陰極)を配した三層構造を持っている。この水素極で電子が与えられて水蒸気は、酸素イオンと水素に分解される。この分解された酸素イオンは、電解質層を透過し、酸素極において電子を放して酸素が生成される。900℃程度の高温での使用に耐えられるように、上記電解質層、酸素極及び水素極はセラミックスから作製されている。 The minimum unit in hydrogen production by this high temperature steam electrolysis is called a cell. This cell basically has a three-layer structure in which an electrolyte is placed in the middle and an oxygen electrode (anode) and a hydrogen electrode (cathode) are arranged on both sides of the electrolyte layer. Electrons are given at the hydrogen electrode, and water vapor is decomposed into oxygen ions and hydrogen. The decomposed oxygen ions pass through the electrolyte layer and release electrons at the oxygen electrode to generate oxygen. The electrolyte layer, the oxygen electrode, and the hydrogen electrode are made of ceramics so that they can withstand use at a high temperature of about 900 ° C.
このセルとして、様々な形状のものが存在する。上記の三層構造を同心円筒状に配した円筒型セルを用いるときは、水素製造量を増加するために、円筒型セルを多数本固定するためにセルユニットが必要となる。セラミックス製の円筒型セルに電流を流すため給電線を接続し、この給電線を接続した複数本を台座に固定して水素製造を行っている。 There are various types of cells. When a cylindrical cell in which the above three-layer structure is concentrically arranged is used, a cell unit is required to fix a large number of cylindrical cells in order to increase the amount of hydrogen produced. In order to supply current to a ceramic cylindrical cell, a power supply line is connected, and a plurality of wires connected to the power supply line are fixed to a pedestal to produce hydrogen.
水蒸気を電気分解して水素製造を行う水素製造装置として、セルの材質に関する技術が知られている(例えば、特許文献1,2参照)。しかし、ここでの技術は、セルの材質に関するもので、装置構造に関する技術は開示されていない。また、水素製造装置として、常温において水を電気分解する構造に係る技術が知られ(例えば、特許文献3参照)、平板型のセルを使用した構造に関する技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。しかし、これらの技術は、主に、平板型のセルに係る技術で、円筒型のセルを集積したユニットの構造に関する技術は開示されていない。
上述した従来の高温水蒸気電解による水素製造において、円筒型セルに給電線を巻き付ける場合に手で巻き付けたときは、巻き付ける力が強くセルを破損したり、逆に巻き付ける力が弱くて接触不良を起こす恐れがある、という課題があった。 In the hydrogen production by the conventional high-temperature steam electrolysis described above, when a power supply wire is wound around a cylindrical cell, the winding force is strong and the cell is damaged, or conversely, the winding force is weak and causes poor contact. There was a problem of fear.
また、円筒型セルを台座に固定する場合に、溶接を行って固定するときに、セルへの固定に非常に手間がかかり、また固定する作業員の技量によっては性能に影響を及ぼす恐れがある、という課題があった。 In addition, when fixing a cylindrical cell to a pedestal, it is very time-consuming to fix it to the cell by welding, and there is a risk of affecting the performance depending on the skill of the worker fixing the cell. There was a problem.
さらに、セラミックスで作製されたセルの真円度がでにくいために、機械加工された金属支持体との接合部には構造不連続部が生じやすく、薄肉部に応力集中が生じ、破損する恐れがある、という課題があった。この接合部が破損すると、水素と酸素のバウンダリが破壊し、水素製造量が低下し、さらには水素製造が出来ない状態に陥る、という課題があった。 In addition, since the roundness of cells made of ceramics is difficult to occur, structural discontinuities are likely to occur at the joint with the machined metal support, stress concentration may occur at the thin wall, and damage may occur. There was a problem that there was. When the joint is broken, the boundary between hydrogen and oxygen is destroyed, the amount of hydrogen produced is reduced, and further, there is a problem that hydrogen production cannot be performed.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、円筒型電気化学セルに簡単かつ確実に給電でき、さらにこの円筒型電気化学セルをユニット容器に簡単に設置できる水素製造装置及びその組立方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and can easily and surely supply power to a cylindrical electrochemical cell, and further can be easily installed in a unit container. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の水素製造装置においては、複数のセラミックス製の円筒型電気化学セルと、この円筒型電気化学セルの管内に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、前記円筒型電気化学セルの内側表面の水素極に給電して陰極にする水素極給電部と、前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極に給電して陽極にする酸素極給電部と、前記円筒型電気化学セル、水蒸気導入管、水素極給電部及び酸素極給電部を収納するユニット容器と、このユニット容器内に設けられた台座と、を備え、前記円筒型電気化学セルの上部に接続された上部配管及びこの下部に接続された下部配管をそれぞれ固定することにより前記円筒型電気化学セルを前記台座に設置すること、を特徴とするものである。 In order to achieve the above object, in the hydrogen production apparatus of the present invention, a plurality of ceramic cylindrical electrochemical cells, a water vapor introducing tube for introducing water vapor into the tube of the cylindrical electrochemical cell, and the cylindrical electric cell A hydrogen electrode power feeding section that feeds the hydrogen electrode on the inner surface of the chemical cell to be a cathode, an oxygen electrode feeding section that feeds an oxygen electrode on the outer surface of the cylindrical electrochemical cell to be an anode, and the cylindrical electricity An upper part connected to the upper part of the cylindrical electrochemical cell, comprising a chemical container, a water vapor introduction pipe, a unit container for housing the hydrogen electrode feeding part and the oxygen electrode feeding part, and a pedestal provided in the unit container The cylindrical electrochemical cell is installed on the pedestal by fixing a pipe and a lower pipe connected to the lower part, respectively.
また、上記目的を達成するため、本発明の水素製造装置の組立方法においては、この円筒型電気化学セルの管内に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、前記円筒型電気化学セルの内側表面の水素極に給電して陰極にする水素極給電部と、前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極に給電して陽極にする酸素極給電部と、を組み立てて前記円筒型電気化学セルを構成する円筒型電気化学セル組立ステップと、ユニット容器内に台座を設置する台座設置ステップと、前記円筒型電気化学セルの上部に接続された上部配管及びこの下部に接続された下部配管をそれぞれ固定することにより前記円筒型電気化学セルを前記台座に設置して前記円筒型電気化学セルを前記ユニット容器内に収納する円筒型電気化学セル収納ステップと、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, in the method for assembling the hydrogen production apparatus of the present invention, a water vapor introducing tube for introducing water vapor into the tube of the cylindrical electrochemical cell, and a hydrogen on the inner surface of the cylindrical electrochemical cell. The cylindrical electrochemical cell is constructed by assembling a hydrogen electrode power feeding portion that feeds the electrode to be a cathode and an oxygen electrode feeding portion that feeds the oxygen electrode on the outer surface of the cylindrical electrochemical cell to be an anode The cylindrical electrochemical cell assembly step, the pedestal installation step for installing the pedestal in the unit container, and the upper pipe connected to the upper part of the cylindrical electrochemical cell and the lower pipe connected to the lower part thereof are fixed. A cylindrical electrochemical cell storage step of installing the cylindrical electrochemical cell on the pedestal and storing the cylindrical electrochemical cell in the unit container. It is an.
本発明の水素製造装置によれば、金属製の帯状給電線をセラミックス製の円筒型電気化学セルに設けることにより円筒型電気化学セルに簡単かつ確実に給電できる。さらに、円筒型電気化学セルの上部に接続された上部配管及びこの下部に接続された下部配管をそれぞれ固定して円筒型電気化学セルを台座に設置することにより、円筒型電気化学セルをユニット容器内に簡単に収納することができる。 According to the hydrogen production apparatus of the present invention, it is possible to easily and reliably supply power to a cylindrical electrochemical cell by providing a metal belt-like feeder line in a ceramic cylindrical electrochemical cell. Furthermore, by fixing the upper pipe connected to the upper part of the cylindrical electrochemical cell and the lower pipe connected to the lower part, and installing the cylindrical electrochemical cell on the pedestal, the cylindrical electrochemical cell is placed in a unit container. Can be easily stored inside.
以下、本発明に係る水素製造装置及びその組立方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。 Embodiments of a hydrogen production apparatus and an assembly method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の実施の形態の水素製造装置の基本構成を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic configuration of a hydrogen production apparatus according to an embodiment of the present invention.
本図に示すように、セラミックス製の円筒型電気化学セル1はユニット容器2のセル支持板15に固定されている。この円筒型電気化学セル1とセル支持板15との間には、絶縁シール7が介在している。ユニット容器2の水蒸気導入管支持板16には水蒸気導入管6が固定されている。この水蒸気導入管6の上部は、セラミックス製の円筒型電気化学セル1の管内に挿入されている。
As shown in this figure, a ceramic cylindrical
セラミックス製の円筒型電気化学セル1の内側表面の水素極9を陰極にするように、水素極給電部12が設けられている。また、セラミックス製の円筒型電気化学セル1の外側表面の酸素極11を陽極にするように、酸素極給電部13が設けられている。
A hydrogen
上述したセラミックス製の円筒型電気化学セル1、セル支持板15、水蒸気導入管支持板16、水蒸気導入管6、水素極9、酸素極11、水素極給電部12及び酸素極給電部13がユニット容器2に収納されて水素製造装置である高温水蒸気電解ユニットを構成している。
The above-described ceramic cylindrical
このユニット容器2は、水蒸気導入管支持板16に仕切られて水蒸気供給部3を構成している。ユニット容器2は、セル支持板15に仕切られて生成酸素出口部5を構成している。また、この水蒸気導入管支持板16及びセル支持板15に仕切られて生成水素出口部4を構成している。
The unit container 2 is partitioned by a water vapor introduction
セラミックス製の円筒型電気化学セル1は、水素極9、酸素極11及び電解質10から形成されている。水素極9である内側層は、基体管8の外側に設けられている。酸素極11は、外側層を形成している。この水素極9と酸素極11との間に電解質10が形成されている。
A ceramic cylindrical
このように構成された本実施の形態において、上記ユニット容器2は、外気とユニット容器2内の水蒸気31、酸素30、水素29との隔離及びユニット容器2内の圧力を保持している。上記セル支持板15は、円筒型電気化学セル1を支持し、さらに水蒸気31を分解して生成した酸素30と水素29とを隔離している。水蒸気導入管支持板16は、ユニット容器2に導入された水蒸気31を円筒型電気化学セル1まで導入する水蒸気導入管6を支持している。この水蒸気導入管6を介して円筒型電気化学セル1の内側表面の水素極9まで水蒸気31を供給している。
In the present embodiment configured as described above, the unit container 2 keeps the separation between the outside air and the water vapor 31,
また、水素極給電部12から給電することにより水素極9を陰極にしている。また、酸素極給電部13から給電することにより、酸素極11を陽極にしている。このように、水素極給電部12及び酸素極給電部13から給電することにより、水素極9においては水蒸気31を酸素イオンと水素29に分解している。分解した酸素イオンは電解質10を透過する。酸素極11において、この透過した酸素イオンは酸素30に酸化される。上述のとおり、高温水蒸気電解ユニットは、水蒸気31及び電気が供給されて、水素29及び酸素30を製造する機能を持っている。
Further, the
図2は、図1の円筒型電気化学セル8本を台座22に設置した全体像を示す斜視図である。ここでは、円筒型電気化学セル1を8本設置した例を示すが、この本数に限定されない。セラミックス製の円筒型電気化学セル1は、接続金具25を介して上下方向にそれぞれ上部配管23及び下部配管24に接続され台座22に設置されている。円筒型電気化学セル1に接続されている接続金具25と上部配管23、下部配管24との接続部は、例えば、上部配管23、下部配管24にねじを加工して接続固定することが望ましい。なお、この上部配管23、下部配管24のねじによる締結については後述する。
FIG. 2 is a perspective view showing an overall image in which eight cylindrical electrochemical cells of FIG. Here, although the example which installed eight cylindrical
また、円筒型電気化学セル1に上部配管23、下部配管24を接続する場合に、ねじの締め付けのときに残留応力が残る可能性がある。この残留応力により、円筒型電気化学セル1を破損する恐れがある。また、水素製造を行うとき、昇温するため、熱膨張により円筒型電気化学セル1を破損する可能性がある。この対策として、上部配管23及び下部配管24の一方又は両方をコイル状に巻くことにより、残留応力や熱膨張を逃がす柔軟な構造としている。
Further, when the
本実施の形態によれば、円筒型電気化学セル1の上部配管23及び下部配管24をそれぞれ固定して円筒型電気化学セル1を台座22に設置することにより、円筒型電気化学セル1をユニット容器2内に簡単に収納することができる。また、上部配管23又は下部配管24をコイル状に巻くことにより、加熱したときに、熱膨張の影響により円筒型電気化学セル1が破損することを大幅に軽減することができる。
According to the present embodiment, the cylindrical
図3は、図1の円筒型電気化学セル1と接続金具25との接続状態の基本構造を示す縦断面図である。この円筒型電気化学セル1は、主に、セラミックスから作製されている。この接続金具25は金属製で、セラミックス製の円筒型電気化学セル1の外径より大きくなっている。この接続金具25は、円筒型電気化学セル1を挿入できる構造となっている。また、円筒型電気化学セル1に接続されている接続金具25と下部配管24との接続部は、ねじにより締結されている。下部配管24の一端には、雄ねじが加工されている。この配管24の外側には、雌ねじを加工した締付ナット32が取り付けられている。この締付ナット32の内側には、シール部材33が挿入されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a basic structure of a connection state between the cylindrical
このように構成された本実施の形態において、セラミックス製の円筒型電気化学セル1を接続金具25に挿入し、接続部をガラス溶接又は無機接着剤を使用して接続している。また、締付ナット32を下部配管24の端部に締め付けることにより、シール部材33を接続金具25と下部配管24との間に食い込ませている。
In the present embodiment configured as described above, the ceramic cylindrical
本実施の形態によれば、セラミックス製の円筒型電気化学セル1を接続金具25に挿入して接続しているので、セラミックス製の円筒型電気化学セル1の下端を強固な構造とすることができる。また、この下部配管24の外側に設けられた締付ナット32締め込むことにより、シール部材33を接続金具25と下部配管24との間に食い込ませて、高温においてもシール性を維持することができる。
According to the present embodiment, since the ceramic cylindrical
図4は、図1の円筒型電気化学セル1と水素極給電ロッド20及び酸素極給電ロッド21との接続状態を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a connection state of the cylindrical
水素極給電ロッド20及びセラミックス製の円筒型電気化学セル1は、円筒型電気化学セル1の水素極9(図1も参照)より引き出している水素極給電線17により接続されている。この水素極給電線17は、水素極給電ロッド20にねじ26により締め付けられている。一方、酸素極給電ロッド21及びセラミックス製の円筒型電気化学セル1は、円筒型電気化学セル1の酸素極11(図2も参照)より引き出している酸素極給電線19により接続されている。この酸素極給電線19は、酸素極給電ロッド21にねじ27により締め付けられている。この水素極給電ロッド20と酸素極給電ロッド21とは台座22(図2参照)の円周方向において交互に設置されている。この水素極給電ロッド20と酸素極給電ロッド21との間は絶縁材28が介在している。この絶縁材28の存在により、水素極給電ロッド20及び酸素極給電ロッド21は確実に絶縁される構造となっている。
The hydrogen
本実施の形態によれば、複数の水素極給電ロッド20と酸素極給電ロッド21とは、台座22上面の円周方向に交互に配置されている。また、水素極給電線17は水素極給電ロッド20にねじ26により締め付けられ、酸素極給電線19は酸素極給電ロッド21にねじ27により締め付けられている。このようにして、給電線と給電ロッドの接続が確実となり、接続部の接触抵抗を減らし、電気エネルギーのロスを軽減することができる。かくして、セラミックス製の円筒型電気化学セル1に簡単かつ確実に給電でき、さらに、供給した電気量が効率よく電解に使われ、水素製造効率を大幅に高めることができる。さらに、それぞれの水素極給電ロッド20と酸素極給電ロッド21との間には絶縁材28が介在しているので、水素極9と酸素極11との絶縁を確実に確保することができる。
According to the present embodiment, the plurality of hydrogen
図5は、図1の円筒型電気化学セル1の水素極9における帯状給電線34の固定部を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a fixing portion of the belt-
本図は、図1のセラミックス製の円筒型電気化学セル1の水素極9の給電部に係り、セラミックス製の円筒型電気化学セル1の基体管8と金属製の帯状給電線34との固定状態を示している。この帯状給電線34はセラミックス製円筒型電気化学セル1の基体管8の外周面に巻きつけるように形成されている。金属製の帯状給電線34としては、高温でも安定で電気導電性に優れた金属がよく、銅、ステンレス、白金又は銀等が一例として挙げることができる。なお、この金属製の帯状給電線34の代わりに金属製の帯状給電板を用いることができる。
This figure relates to the power feeding portion of the
この巻きつけた帯状給電線34の端部には水素極給電線17が取り付けられる。この帯状給電線34の端部と水素極給電線17とが重複した部分は、スポット溶接、ねじ又はねじりを介してセラミックス製の円筒型電気化学セル1の基体管8に密着される。この基体管8と帯状給電線34の接着面には確実に密着させるため、白金ペーストや銀ペーストなどの導電性のペーストを密着面に塗布してもよい。
The hydrogen electrode
本実施の形態によれば、金属製の帯状給電線34をセラミックス製の円筒型電気化学セル1の基体管8に巻きつけることによりセラミックス製の円筒型電気化学セル1の基体管8に密着する。このように構成することにより、帯状給電線34とセラミックス製の円筒型電気化学セル1の基体管8との接続が確実となる。このようにして、金属製の帯状給電線34とセラミックス製円筒型電気化学セル1との接続部における接触抵抗が軽減される。かくして、電気エネルギーのロスが減り、供給した電気量が効率よく電解に使われ、水素製造効率を大幅に向上することができる。
According to the present embodiment, the metal belt-
図6は、図1の円筒型電気化学セルの酸素極11における給電部品18の固定部を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a fixing portion of the
本図は、図1のセラミックス製の円筒型電気化学セル1の酸素極11の給電部に係り、セラミックス製の円筒型電気化学セル1の給電部品18の固定状態を示している。この給電部品18としては、電気導電性に優れた金属製のエキスパンドメタルが適している。このエキスパンドメタルは、銅、ステンレス、白金又は銀等から作製される。銅、ステンレス、白金又は銀等の金属製の給電部品18の表面に白金ペーストや銀ペースト等の導電性のペーストを、エキスパンドメタルの網の目をふさがないように薄く均一に塗布する。
This figure relates to the power feeding portion of the
本実施の形態によれば、金属製のエキスパンドメタルから作製された給電部品18とセラミックス製の円筒型電気化学セル1とを均一にかつ確実に接続することができる。酸素極11の接続部における接触抵抗が軽減され、電気エネルギーのロスを大幅に軽減することができる。かくして、供給された電気量が効率よく電解に使われ、水素製造効率を大幅に向上することができる。さらに、給電部品18としてエキスパンドメタルを用いることにより、酸素極11の表面に生成された酸素30を効率よく放出することができる。
According to the present embodiment, the
図7は、図1の円筒型電気化学セル1の酸素極11における帯状給電線35の固定部を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a fixing portion of the belt-
本図は、図1のセラミックス製の円筒型電気化学セル1の酸素極11おいて、円筒型電気化学セル1のエキスパンドメタルから作製された給電部品18と帯状給電線35との固定状態を示している。この帯状給電線35はセラミックス製の円筒型電気化学セル1の周囲に巻いた給電部品18の外周に沿って巻きつけるようにして形成されている。帯状給電線35の材料としては、高温でも安定で電気導電性に優れた金属がよく、銅、ステンレス、白金又は銀等が一例として挙げられる。銅、ステンレス、白金又は銀等の金属製の帯状給電線35を円筒型電気化学セル1のエキスパンドメタルから作製された給電部品18に巻きつけ、帯状給電線35と帯状給電線35との重ね合った部分をスポット溶接、ねじやねじりによりセラミックス製の円筒型電気化学セル1に固定している。なお、この金属製の帯状給電線35の代わりに金属製の帯状給電板を用いることができる。
This figure shows a fixed state of the
また、この巻きつけた帯状給電線35の端部には酸素極給電線19が取り付けられる。この帯状給電線35の端部と酸素極給電線19とが重複した部分は、スポット溶接、ねじ又はねじりを介してセラミックス製の円筒型電気化学セル1に密着させている。
The oxygen electrode
この酸素極11、給電部品18や帯状給電線35の接着面には確実に密着させるため、白金ペーストや銀ペーストなどの導電性のペーストを密着面に塗布してもよい。
A conductive paste such as platinum paste or silver paste may be applied to the adhesion surface in order to ensure adhesion to the adhesion surfaces of the
本実施の形態によれば、酸素極給電線19とセラミックス製の円筒型電気化学セル1の酸素極の接続が確実となり、接続部の接触抵抗が減すことができる。かくして、電気エネルギーのロスが減り、供給した電気量が効率よく電解に使われ、水素製造効率の向上を図ることができる。
According to the present embodiment, the connection between the oxygen
また、セラミックス製の円筒型電気化学セル1に給電線を取り付ける場合に、手で巻き付けるようなことがないので、円筒型電気化学セル1を破損したり、接触不良を起こす可能性が大幅に軽減される。
In addition, when a feeder is attached to the ceramic cylindrical
また、円筒型電気化学セル1において、円筒型電気化学セル1を台座22に固定するときに溶接を行わないために、円筒型電気化学セル1をユニット容器2内に簡単に設置できる。また、設置する作業員によって性能に影響を及ぼす可能性がなくなる。水素極給電線17や酸素極給電線19とセラミックス製の円筒型電気化学セル1の水素極9及び酸素極11との接続が確実となり、接続部の接触抵抗が減り、電気エネルギーのロスが減り、供給した電気量が効率よく電解に使われ、水素製造効率を大きくとれる。また、酸素極11おいて、金属製のエキスパンドメタルから作製された給電部品18と帯状給電線35との接続が均一にかつ確実に施工できる。このようにして、酸素極11における接続部の接触抵抗が減り、電気エネルギーのロスを減らすことができる。かくして、供給した電気量が効率よく電解に使われ、水素製造効率を大きくとれる。また、エキスパンドメタルから作製された給電部品18を用いることにより、酸素極11の表面に生成された酸素30を効率よく放出することができる。さらに、円筒型電気化学セル1の設定が簡単に確実にでき、また、通電し加熱したときに、熱膨張の影響で円筒型電気化学セル1が破損することを大幅に軽減することができる。
Further, in the cylindrical
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の各実施例を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention by combining the embodiments of the present invention. it can.
1…円筒型電気化学セル、2…ユニット容器、3…水蒸気供給部、4…生成水素出口部、5…生成酸素出口部、6…水蒸気導入管、7…絶縁シール、8…基体管、9…水素極、10…電解質、11…酸素極、12…水素極給電部、13…酸素極給電部、15…セル支持板、16…水蒸気導入管支持板、17…水素極給電線、18…給電部品、19…酸素極給電線、20…水素極給電ロッド、21…酸素極給電ロッド、22…台座、23…上部配管、24…下部配管、25…接続金具、26,27…ねじ、28…絶縁材、29…水素、30…酸素、31…水蒸気、32…締付ナット、33…シール部材、34,35…帯状給電線。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
この円筒型電気化学セルの管内に水蒸気を導入する水蒸気導入管と、
前記円筒型電気化学セルの内側表面の水素極に給電して陰極にする水素極給電部と、
前記円筒型電気化学セルの外側表面の酸素極に給電して陽極にする酸素極給電部と、
前記円筒型電気化学セル、水蒸気導入管、水素極給電部及び酸素極給電部を収納するユニット容器と、
このユニット容器内に設けられた台座と、
を備え、
前記円筒型電気化学セルの上部に接続された上部配管及びこの下部に接続された下部配管をそれぞれ固定することにより前記円筒型電気化学セルを前記台座に設置すること、
を特徴とする水素製造装置。 A plurality of ceramic cylindrical electrochemical cells;
A water vapor introducing tube for introducing water vapor into the tube of the cylindrical electrochemical cell;
A hydrogen electrode power feeding section that feeds a hydrogen electrode on the inner surface of the cylindrical electrochemical cell to form a cathode;
An oxygen electrode power feeding section that feeds an oxygen electrode on the outer surface of the cylindrical electrochemical cell to serve as an anode;
A unit container for housing the cylindrical electrochemical cell, the water vapor introduction pipe, the hydrogen electrode power supply unit and the oxygen electrode power supply unit;
A pedestal provided in the unit container;
With
Installing the cylindrical electrochemical cell on the pedestal by fixing the upper pipe connected to the upper part of the cylindrical electrochemical cell and the lower pipe connected to the lower part thereof, respectively.
A hydrogen production apparatus characterized by
を組み立てて前記円筒型電気化学セルを構成する円筒型電気化学セル組立ステップと、
ユニット容器内に台座を設置する台座設置ステップと、
前記円筒型電気化学セルの上部に接続された上部配管及びこの下部に接続された下部配管をそれぞれ固定することにより前記円筒型電気化学セルを前記台座に設置して前記円筒型電気化学セルを前記ユニット容器内に収納する円筒型電気化学セル収納ステップと、
を有することを特徴とする水素製造装置の組立方法。 A water vapor introducing tube for introducing water vapor into the tube of the cylindrical electrochemical cell, a hydrogen electrode power feeding portion that feeds the hydrogen electrode on the inner surface of the cylindrical electrochemical cell to form a cathode, and the cylindrical electrochemical cell An oxygen electrode power feeding part that feeds the oxygen electrode on the outer surface to be an anode;
A cylindrical electrochemical cell assembling step for assembling the cylindrical electrochemical cell;
A pedestal installation step for installing a pedestal in the unit container;
The cylindrical electrochemical cell is placed on the pedestal by fixing the upper pipe connected to the upper part of the cylindrical electrochemical cell and the lower pipe connected to the lower part thereof, and the cylindrical electrochemical cell is placed on the pedestal. A cylindrical electrochemical cell storage step for storing in a unit container;
A method for assembling a hydrogen production apparatus, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006280970A JP5022663B2 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Hydrogen production apparatus and assembly method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006280970A JP5022663B2 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Hydrogen production apparatus and assembly method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008095164A true JP2008095164A (en) | 2008-04-24 |
JP5022663B2 JP5022663B2 (en) | 2012-09-12 |
Family
ID=39378327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006280970A Expired - Fee Related JP5022663B2 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Hydrogen production apparatus and assembly method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5022663B2 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63303089A (en) * | 1987-05-30 | 1988-12-09 | Japan Atom Energy Res Inst | Multitude type steam electrolyzing device |
JPS6428390A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-30 | Westinghouse Electric Corp | Method and apparatus for preventing mixing of fluid |
JPH06173068A (en) * | 1992-12-10 | 1994-06-21 | Permelec Electrode Ltd | Electrolytic cell |
JPH11264089A (en) * | 1999-01-21 | 1999-09-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Cylindrical electrolytic cell for high temperature steam |
JP2000277782A (en) * | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Misawa Homes Co Ltd | Solar battery module and solar battery array |
JP2002190213A (en) * | 1995-11-09 | 2002-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Conductive bond |
JP2003079301A (en) * | 2001-06-29 | 2003-03-18 | Earth Chem Corp Ltd | Capturing tool for flying insect pest |
JP2006083428A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | High temperature steam electrolyzer |
JP2006205016A (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Sekisui Chem Co Ltd | Method for obtaining ozone water |
-
2006
- 2006-10-16 JP JP2006280970A patent/JP5022663B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63303089A (en) * | 1987-05-30 | 1988-12-09 | Japan Atom Energy Res Inst | Multitude type steam electrolyzing device |
JPS6428390A (en) * | 1987-06-29 | 1989-01-30 | Westinghouse Electric Corp | Method and apparatus for preventing mixing of fluid |
JPH06173068A (en) * | 1992-12-10 | 1994-06-21 | Permelec Electrode Ltd | Electrolytic cell |
JP2002190213A (en) * | 1995-11-09 | 2002-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Conductive bond |
JPH11264089A (en) * | 1999-01-21 | 1999-09-28 | Agency Of Ind Science & Technol | Cylindrical electrolytic cell for high temperature steam |
JP2000277782A (en) * | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Misawa Homes Co Ltd | Solar battery module and solar battery array |
JP2003079301A (en) * | 2001-06-29 | 2003-03-18 | Earth Chem Corp Ltd | Capturing tool for flying insect pest |
JP2006083428A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | High temperature steam electrolyzer |
JP2006205016A (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Sekisui Chem Co Ltd | Method for obtaining ozone water |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5022663B2 (en) | 2012-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008512846A (en) | Solid oxide fuel cell system | |
JP2010180478A (en) | Hydrogen-oxygen mixed gas generating apparatus | |
CN103958399A (en) | Tube-type ozone generation device and manufacturing method therefor | |
JP2020514538A (en) | System for airtight bonding of stacks with SOEC / SOFC type solid oxides at high temperature | |
JP2008047506A (en) | Fuel cell stack | |
US8153327B2 (en) | Interconnector for high temperature fuel cells | |
JP5022663B2 (en) | Hydrogen production apparatus and assembly method thereof | |
WO2015122131A1 (en) | Tube-type ozone generation device | |
JP3611289B2 (en) | Cylindrical solid electrolyte fuel cell | |
JP4503432B2 (en) | BASE CELL FOR FUEL CELL HAVING HELICAL STRUCTURE, METHOD FOR PRODUCING THE CELL, AND FUEL CELL PROVIDED WITH A plurality of basic cells | |
JP2007314833A (en) | Hydrogen-producing apparatus and hydrogen-producing method | |
JP2002367632A (en) | Electrical connection technique for ceramics and metal | |
JP2003226992A (en) | Power feeding body for electrolytic cell, and electrolytic cell | |
JP2014150003A (en) | Fuel cell stack | |
EP3604629B1 (en) | Plating treatment device | |
JP4327687B2 (en) | High temperature steam electrolyzer | |
JP4884596B2 (en) | Solid oxide fuel cell module | |
JP4829035B2 (en) | High temperature steam electrolysis apparatus and method | |
JP5178502B2 (en) | Feed connection structure and electrolytic treatment apparatus | |
JP3560413B2 (en) | Power supply mechanism for hydrogen / oxygen generator | |
CN217077808U (en) | Outdoor hydrogen production electrolytic cell | |
CN218880073U (en) | Electrolytic tank adopting bottom insulation structure | |
JP4630837B2 (en) | High temperature steam electrolysis apparatus and electrolysis method thereof | |
JPH1025585A (en) | Electrical connecting mechanism of electrolytic cells to each other | |
JP2009110852A (en) | Fuel cell module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090903 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110420 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111220 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120410 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120426 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120522 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120618 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5022663 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150622 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |