JP2020063488A - 電気分解装置 - Google Patents
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Abstract
Description
11 陽極(電極)
12 陰極(電極)
13 固体高分子電解質膜
14 陽極給電部材
15 陰極給電部材
16 陽極用貯水槽
17 陰極用貯水槽
18 陽極主電極
19 陰極主電極
20 膜/電極接合体
21 前面
22 後面
23 流路(通路孔)
24 ポーラス構造の遷移金属薄板電極
25 通流口
26 外周縁
27 水素ガス生成システム
28 直流電源
29 貯水タンク
30 給水ポンプ
31 酸素気液分離器
32 循環ポンプ
33 循環ポンプ
34 水素気液分離器
35 ボンベ
36 固体高分子形燃料電池
37 燃料極
38 空気極
39 固体高分子電解質膜
40 セパレータ
41 セパレータ
42 膜/電極接合体
43 ガス拡散層
44 ガス拡散層
45 ガスシール
46 ガスシール
47 導線
48 負荷
49 白金族金属
50 遷移金属
51 Pt(白金)
52 Ni(ニッケル)
53 Fe(鉄)
54 Cu(銅)
55 Pt(白金)の微粉体
56 Ni(ニッケル)の微粉体
57 Fe(鉄)の微粉体
58 Cu(銅)の微粉体
59 金属微粉体混合物
60 金属微粉体圧縮物
L1 厚み寸法
S1 遷移金属選択工程
S2 金属微粉体作成工程
S3 微粉体重量比決定工程
S4 金属微粉体混合物作成工程
S5 金属微粉体圧縮物作成工程
S6 薄板電極作成工程
Claims (10)
- 陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備え、
前記陽極及び前記陰極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも1種類の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも3種類の遷移金属とから形成され、前記選択された少なくとも1種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と前記選択された少なくとも3種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物を焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形され、
前記ポーラス構造の薄板状に成形された前記陽極及び前記陰極に電気を通電し、該陽極で酸化反応を起こすとともに該陰極で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解することを特徴とする電気分解装置。 - 前記陽極及び前記陰極では、前記選択された少なくとも3種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から少なくとも3種類の遷移金属が選択されている請求項1に記載の電気分解装置。
- 前記陽極及び前記陰極では、前記選択された少なくとも3種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記白金族金属の微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められているとともに、前記選択された少なくとも3種類の遷移金属の微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が定められている請求項1又は請求項2に記載の電気分解装置。
- 前記陽極の厚み寸法と前記陰極の厚み寸法とが、0.03mm〜0.8mmの範囲にある請求項1ないし請求項3いずれかに記載の電気分解装置。
- 前記白金族金属が、Pt(白金)であり、前記遷移金属が、Ni(ニッケル)とFe(鉄)と最も融点の低いCu(銅)とであり、前記陽極及び前記陰極では、前記Niの仕事関数と前記Feの仕事関数と前記Cuの仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素の仕事関数に近似するように、前記Ptの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Niの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Feの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Cuの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている請求項1ないし請求項4いずれかに記載の電気分解装置。
- 前記Ptの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、5〜10%の範囲、前記Niの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、30%〜45%の範囲、前記Feの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、30%〜45%の範囲、前記Cuの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、3%〜5%の範囲にある請求項5に記載の電気分解装置。
- 前記ポーラス構造の薄板状に成形された前記陽極及び前記陰極の空隙率が、15%〜30%の範囲にある請求項1ないし請求項6いずれかに記載の電気分解装置。
- 前記ポーラス構造の薄板状に成形された前記陽極及び前記陰極の密度が、5.0g/cm2〜7.0g/cm2の範囲にある請求項1ないし請求項7いずれかに記載の電気分解装置。
- 前記白金族金属の微粉体の粒径と前記遷移金属の微粉体の粒径とが、10μm〜200μmの範囲にある請求項1ないし請求項8いずれかに記載の電気分解装置。
- 前記陽極及び前記陰極では、所定面積の薄板状に圧縮した前記金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のCuの微粉体が溶融し、溶融したCuをバインダーとして前記Ptの微粉体と前記Niの微粉体と前記Feの微粉体とが接合されている請求項5ないし請求項9いずれかに記載の電気分解装置。
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