JP2636670B2 - 水電解槽 - Google Patents
水電解槽Info
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- JP2636670B2 JP2636670B2 JP5123397A JP12339793A JP2636670B2 JP 2636670 B2 JP2636670 B2 JP 2636670B2 JP 5123397 A JP5123397 A JP 5123397A JP 12339793 A JP12339793 A JP 12339793A JP 2636670 B2 JP2636670 B2 JP 2636670B2
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- ion exchange
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はイオン交換膜を有する水
電解槽に関する。
電解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン交換膜を有する水電解槽は、イオ
ン交換膜の両面に陰極と陽極とを接合させたイオン交換
膜−電極接合体に水を供給し、陽極より酸素を、陰極よ
り水素を得るためのものである。
ン交換膜の両面に陰極と陽極とを接合させたイオン交換
膜−電極接合体に水を供給し、陽極より酸素を、陰極よ
り水素を得るためのものである。
【０００３】従来の一般的なイオン交換膜を有する水電
解槽は、イオン交換膜の両面に周縁部を残して触媒電極
を接合し、このイオン交換膜―触媒電極接合体の両側の
触媒電極にそれとほぼ同一の形状、寸法のチタン網等か
らなる集電体を接触させ、イオン交換膜の触媒電極が接
合されていない周縁部に、当該部に相当する形状、寸法
のパッキンを配し、これらを両側から集電板で挟んで一
体に保持させた構造のもの（以下、セルと称する）や、
そのセルを複数積層し、ボルト―ナットで締め付けるこ
とにより複極式に組み立てた構造のものであつた。
解槽は、イオン交換膜の両面に周縁部を残して触媒電極
を接合し、このイオン交換膜―触媒電極接合体の両側の
触媒電極にそれとほぼ同一の形状、寸法のチタン網等か
らなる集電体を接触させ、イオン交換膜の触媒電極が接
合されていない周縁部に、当該部に相当する形状、寸法
のパッキンを配し、これらを両側から集電板で挟んで一
体に保持させた構造のもの（以下、セルと称する）や、
そのセルを複数積層し、ボルト―ナットで締め付けるこ
とにより複極式に組み立てた構造のものであつた。
【０００４】このような、従来の水電解槽では、各セル
の厚みは特に規定されず、各セルに加わる締め付け力に
応じてパッキンが変形することにより、各々のセルの厚
みが決まっていた。
の厚みは特に規定されず、各セルに加わる締め付け力に
応じてパッキンが変形することにより、各々のセルの厚
みが決まっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】複極式の水電解槽にお
いて、セル厚さは、触媒電極−集電体間の接触抵抗によ
り生ずるセルの内部抵抗等、セルの特性に大きな影響を
およぼす。つまりは、積層厚みによってセルの寿命が決
まると言っても過言ではない。
いて、セル厚さは、触媒電極−集電体間の接触抵抗によ
り生ずるセルの内部抵抗等、セルの特性に大きな影響を
およぼす。つまりは、積層厚みによってセルの寿命が決
まると言っても過言ではない。
【０００６】しかし、従来のものには積層厚みを規定す
る手段がなく、ボルト、ナット等による締め付け力のみ
により間接的にパッキン変形量を規定し、各々のセルの
積層厚を決めている。
る手段がなく、ボルト、ナット等による締め付け力のみ
により間接的にパッキン変形量を規定し、各々のセルの
積層厚を決めている。
【０００７】このような従来の複極式の水電解槽をボル
ト、ナット等により固定する場合、外側に位置するセル
には大きいな締め付け力が加わりパッキンの変形量が多
いが、中央部に位置するセルは、パッキンの逃げやボル
トへの噛み込み等により締め付けが小さく、パッキンの
変形量が少ない、という現象が生ずる。
ト、ナット等により固定する場合、外側に位置するセル
には大きいな締め付け力が加わりパッキンの変形量が多
いが、中央部に位置するセルは、パッキンの逃げやボル
トへの噛み込み等により締め付けが小さく、パッキンの
変形量が少ない、という現象が生ずる。
【０００８】このような押圧力のアンバランスの結果、
中央側ほどセルの厚みが大きい、すなわち触媒電極と集
電体との圧接力が小さいため、触媒電極と集電体との接
触不良により内部抵抗が大きくなり、局部的な電解が起
こるようになる。触媒電極が局部的にしか働かないと、
電流密度が増大し発熱量も増大するので、イオン交換膜
−触媒電極接合体の劣化が速くなり、中央部のセルの寿
命が短くなる。
中央側ほどセルの厚みが大きい、すなわち触媒電極と集
電体との圧接力が小さいため、触媒電極と集電体との接
触不良により内部抵抗が大きくなり、局部的な電解が起
こるようになる。触媒電極が局部的にしか働かないと、
電流密度が増大し発熱量も増大するので、イオン交換膜
−触媒電極接合体の劣化が速くなり、中央部のセルの寿
命が短くなる。
【０００９】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、セル厚
みが均一で、寿命性能のよい水電解槽を提供することで
ある。
なされたものであり、その目的とするところは、セル厚
みが均一で、寿命性能のよい水電解槽を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決しようとするための手段】そこで、イオン
交換膜とイオン交換膜の両面にイオン交換膜の周縁部を
残して接合された触媒電極とよりなるイオン交換膜−電
極接合体と、イオン交換膜−電極接合体の両面に配設さ
れた集電体と、イオン交換膜の両面の触媒電極が接合さ
れていない周縁部に配設されたパッキンと、イオン交換
膜−電極接合体と集電体とパッキンとを両側から挾んで
支持する集電板と、パッキン部に配されたパッキン変形
量規定部材とを備えてなる水電解槽、及び、前記水電解
槽が複数積層されてなる複極式の水電解槽、とすること
により上記課題を解決せんとするものである。
交換膜とイオン交換膜の両面にイオン交換膜の周縁部を
残して接合された触媒電極とよりなるイオン交換膜−電
極接合体と、イオン交換膜−電極接合体の両面に配設さ
れた集電体と、イオン交換膜の両面の触媒電極が接合さ
れていない周縁部に配設されたパッキンと、イオン交換
膜−電極接合体と集電体とパッキンとを両側から挾んで
支持する集電板と、パッキン部に配されたパッキン変形
量規定部材とを備えてなる水電解槽、及び、前記水電解
槽が複数積層されてなる複極式の水電解槽、とすること
により上記課題を解決せんとするものである。
【００１１】
【作用】イオン交換膜−電極接合体と集電体とパッキン
とを、両側から集電板で押圧挾持したとき、パッキン部
に配されたパッキン変形量規定部材により、パッキンの
逃げや噛み込みを伴うことなく、セル厚みを一定に保つ
ことができる。このようなセルを複数積層した場合に
も、どのセルにも均一な圧力を加えることができるの
で、中間部のセルの締め付け力が弱まるということがな
い。しかも、パッキン自体にばらつきがあったとして
も、どのセルもパッキン変形量規定部材の厚みにそろえ
ることができる。従って、触媒電極と集電体との接触不
良により生ずる局部的な電解を防ぐことができ、寿命の
長い水電解槽を提供することができる。
とを、両側から集電板で押圧挾持したとき、パッキン部
に配されたパッキン変形量規定部材により、パッキンの
逃げや噛み込みを伴うことなく、セル厚みを一定に保つ
ことができる。このようなセルを複数積層した場合に
も、どのセルにも均一な圧力を加えることができるの
で、中間部のセルの締め付け力が弱まるということがな
い。しかも、パッキン自体にばらつきがあったとして
も、どのセルもパッキン変形量規定部材の厚みにそろえ
ることができる。従って、触媒電極と集電体との接触不
良により生ずる局部的な電解を防ぐことができ、寿命の
長い水電解槽を提供することができる。
【００１２】
【実施例】本発明を実施例を示す図面で説明する。
【００１３】図１は、本発明の１実施例に係る水電解槽
のセル構成を示す概略図である。１は円形の陽イオン交
換膜である。２は陽イオン交換膜の両面に配した触媒電
極であり、陽イオン交換膜１に接合されたとき陽イオン
交換膜１の周縁部が残るよう、陽イオン交換膜１よりも
小さな円状に形成されている。陽イオン交換膜１と触媒
電極２とが接合されて、イオン交換膜−電極接合体が形
成される。
のセル構成を示す概略図である。１は円形の陽イオン交
換膜である。２は陽イオン交換膜の両面に配した触媒電
極であり、陽イオン交換膜１に接合されたとき陽イオン
交換膜１の周縁部が残るよう、陽イオン交換膜１よりも
小さな円状に形成されている。陽イオン交換膜１と触媒
電極２とが接合されて、イオン交換膜−電極接合体が形
成される。
【００１４】３は触媒電極の外側に配された集電体であ
り、触媒電極２と同等の形状、寸法の、貴金属メッキを
施したチタン網からなっている。
り、触媒電極２と同等の形状、寸法の、貴金属メッキを
施したチタン網からなっている。
【００１５】５はＯ型パッキンであり、外周部はイオン
交換膜１とほぼ同等に、内周部は触媒電極２や集電体３
と同等又は若干大きめに、それそれ形成されている。こ
れにより、パッキン５はイオン交換膜の触媒電極が接合
されていない周縁部に当接することになる。
交換膜１とほぼ同等に、内周部は触媒電極２や集電体３
と同等又は若干大きめに、それそれ形成されている。こ
れにより、パッキン５はイオン交換膜の触媒電極が接合
されていない周縁部に当接することになる。
【００１６】６はチタンよりなる集電板であり、集電体
３とパッキン５とを挾み付け、ボルト、ナット等の締め
付け手段（略）で、一体に保持するためのものである。
３とパッキン５とを挾み付け、ボルト、ナット等の締め
付け手段（略）で、一体に保持するためのものである。
【００１７】４は厚さ０．９ｍｍのポリアセタール製パ
ッキン変形量規定部材であり、パッキン５に穿った開口
部８に嵌挿される。この例では、４つのパッキン変形量
規定部材が用いられているが、これに限られるものでは
なく、パッキン５の内周部や外周部に嵌着しえるような
Ｏ型のものを用いたりすることもできる。
ッキン変形量規定部材であり、パッキン５に穿った開口
部８に嵌挿される。この例では、４つのパッキン変形量
規定部材が用いられているが、これに限られるものでは
なく、パッキン５の内周部や外周部に嵌着しえるような
Ｏ型のものを用いたりすることもできる。
【００１８】図２は、上記セルを構成単位する７セルが
積層された複極式の水電解槽である。この例では、ボル
ト、ナット７を用いて、締め付けトルク１００Ｋｇ／ｃ
ｍ2で締め付けられている。
積層された複極式の水電解槽である。この例では、ボル
ト、ナット７を用いて、締め付けトルク１００Ｋｇ／ｃ
ｍ2で締め付けられている。
【００１９】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】図４は、本発明にかかる上記複極式の水電
解槽と、パッキン変形量規定部材を有さない従来の７セ
ル構成複極式の水電解槽との、各々のセルの内部抵抗を
を示す図である。この図より、本発明にかかる水電解槽
では各セルの内部対抗が極めて均一であるのに対して、
従来のものでは中間部のセルほど内部抵抗が高いことが
分かる。
解槽と、パッキン変形量規定部材を有さない従来の７セ
ル構成複極式の水電解槽との、各々のセルの内部抵抗を
を示す図である。この図より、本発明にかかる水電解槽
では各セルの内部対抗が極めて均一であるのに対して、
従来のものでは中間部のセルほど内部抵抗が高いことが
分かる。
【００２１】図５は、本発明にかかる上記複極式の水電
解槽と、パッキン変形量規定部材を有さない従来の７セ
ル構成複極式の水電解槽との、各々のセル電圧を示した
ものである。この図より、本発明にかかる水電解槽では
各セルのセル電圧が均一であるのに対して、従来のもの
では中間部のセルほど電圧が高いことがわかる。これは
先の内部抵抗の傾向と一致し、ＩＲ損の差異が電圧差異
となって現れたものである。
解槽と、パッキン変形量規定部材を有さない従来の７セ
ル構成複極式の水電解槽との、各々のセル電圧を示した
ものである。この図より、本発明にかかる水電解槽では
各セルのセル電圧が均一であるのに対して、従来のもの
では中間部のセルほど電圧が高いことがわかる。これは
先の内部抵抗の傾向と一致し、ＩＲ損の差異が電圧差異
となって現れたものである。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による水電解
槽は、イオン交換膜とイオン交換膜の両面にイオン交換
膜の周縁部を残して接合された触媒電極とよりなるイオ
ン交換膜−電極接合体と、イオン交換膜−電極接合体の
両面に配設された集電体と、イオン交換膜の両面の触媒
電極が接合されていない周縁部に配設されたパッキン
と、イオン交換膜−電極接合体と集電体とパッキンとを
両側から挾んで支持する集電板と、パッキン部に配され
たパッキン変形量規定部材とを備えてなること、及び前
記水電解槽が複数積層されてなることを、特徴とするも
のである。
槽は、イオン交換膜とイオン交換膜の両面にイオン交換
膜の周縁部を残して接合された触媒電極とよりなるイオ
ン交換膜−電極接合体と、イオン交換膜−電極接合体の
両面に配設された集電体と、イオン交換膜の両面の触媒
電極が接合されていない周縁部に配設されたパッキン
と、イオン交換膜−電極接合体と集電体とパッキンとを
両側から挾んで支持する集電板と、パッキン部に配され
たパッキン変形量規定部材とを備えてなること、及び前
記水電解槽が複数積層されてなることを、特徴とするも
のである。
【００２３】これにより、イオン交換膜−電極接合体と
集電体とパッキンとを両側から集電板で押圧挾持したと
き、パッキン部に配されたパッキン変形量規定部材によ
り、パッキンの逃げや噛み込みを伴うことなく、セル厚
みを一定に保つことができる。このようなセルを複数積
層した場合にも、どのセルにも均一な圧力を加えること
ができるので、中間部のセルの締め付け力が弱まるとい
うことがない。しかも、パッキン自体にばらつきがあっ
たとしても、どのセルもパッキン変形量規定部材の厚み
にそろえることができる。従って、触媒電極と集電体と
の接触不良により生ずる局部的な電解を防ぐことがで
き、寿命の長い水電解槽を提供することができる。
集電体とパッキンとを両側から集電板で押圧挾持したと
き、パッキン部に配されたパッキン変形量規定部材によ
り、パッキンの逃げや噛み込みを伴うことなく、セル厚
みを一定に保つことができる。このようなセルを複数積
層した場合にも、どのセルにも均一な圧力を加えること
ができるので、中間部のセルの締め付け力が弱まるとい
うことがない。しかも、パッキン自体にばらつきがあっ
たとしても、どのセルもパッキン変形量規定部材の厚み
にそろえることができる。従って、触媒電極と集電体と
の接触不良により生ずる局部的な電解を防ぐことがで
き、寿命の長い水電解槽を提供することができる。
【図１】本発明の１実施例にかかる水電解槽の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の１実施例にかかる複極式の水電解槽の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図３】本発明の１実施例にかかる複極式の水電解槽の
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図４】本発明にかかる水電解槽と従来の水電解槽との
セル抵抗を示す図である。
セル抵抗を示す図である。
【図５】本発明にかかる水電解槽と従来の水電解槽との
セル電圧を示す図である。
セル電圧を示す図である。
１ イオン交換膜 ２ 触媒電極 ３ 集電体 ４ パッキン変形量規定部材 ５ パッキン ６ 集電板 ７ ボルト−ナット ８ 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−107488（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−85686（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−106966（ＪＰ，Ｕ) 特表 平４−507433（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 イオン交換膜（１）とイオン交換膜の両
面にイオン交換膜の周縁部を残して接合された触媒電極
（２）とよりなるイオン交換膜−電極接合体と、 イオン交換膜−電極接合体の両面に配設された集電体
（３）と、 イオン交換膜の両面の触媒電極が接合されていない周縁
部に配設されたパッキン（５）と、 イオン交換膜−電極接合体と集電体とパッキンとを両側
から挾んで支持する集電板（６）と、 パッキン部に配されたパッキン変形量規定部材（８）
と、を備えてなる水電解槽。 - 【請求項２】 請求項１記載の水電解槽が複数積層され
てなる複極式の水電解槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5123397A JP2636670B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 水電解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5123397A JP2636670B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 水電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06306666A JPH06306666A (ja) | 1994-11-01 |
| JP2636670B2 true JP2636670B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=14859553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5123397A Expired - Fee Related JP2636670B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 水電解槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636670B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3988002B2 (ja) * | 1997-07-04 | 2007-10-10 | 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション | フィルタ−プレス式固体高分子型水電解セル |
| FR2971262B1 (fr) * | 2011-02-03 | 2013-09-13 | Ceram Hyd | Electrolyseur et ensemble le comportant, notamment pour la production de h2 et de o2 |
| CN102249380B (zh) * | 2011-05-20 | 2012-11-28 | 华东师范大学 | 一种高效液流式膜电容脱盐装置 |
| CA2946465C (en) * | 2015-11-12 | 2022-03-29 | Delta Faucet Company | Ozone generator for a faucet |
| CA3007437C (en) | 2015-12-21 | 2021-09-28 | Delta Faucet Company | Fluid delivery system including a disinfectant device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0217006Y2 (ja) * | 1985-12-23 | 1990-05-11 | ||
| JPH0641639B2 (ja) * | 1989-09-22 | 1994-06-01 | ペルメレック電極株式会社 | 宇宙生命維持装置用水電解装置 |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP5123397A patent/JP2636670B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06306666A (ja) | 1994-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |