JP2742893B2 - 水電解／燃料電池装置 - Google Patents
水電解／燃料電池装置Info
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- electrolytic cell
- electrolysis
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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
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Instructional Devices (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水の電気分解と、この
電気分解によって生じる水素と酸素をそのまま使用して
電気を発生させる状態を、一つの装置で同時に実験乃至
は実演することができるようにした水電解／燃料電池装
置に関するものである。
電気分解によって生じる水素と酸素をそのまま使用して
電気を発生させる状態を、一つの装置で同時に実験乃至
は実演することができるようにした水電解／燃料電池装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、学校等において水の電気分解
を、学生等に視覚的に理解させるため、実験用の水電解
装置が使用されている。この水電解の実験装置は、電解
質を含む水溶液を収容した電解槽に、２本の電極を挿入
できるようにして支持させ、該電極の両端に例えば約２
Ｖの電圧を印加することにより行うようになっている。
を、学生等に視覚的に理解させるため、実験用の水電解
装置が使用されている。この水電解の実験装置は、電解
質を含む水溶液を収容した電解槽に、２本の電極を挿入
できるようにして支持させ、該電極の両端に例えば約２
Ｖの電圧を印加することにより行うようになっている。
【０００３】上記の水電解実験装置では、電解質を含む
水溶液の中に電気分解された水素と酸素が気泡状態で発
生するところから、それらの気泡が水素と酸素であるこ
とを教えることはできるが、水素と酸素の発生割合が
２：１であることや、例えば、その気泡が実際に水素ガ
スであることを直接的に確認することはできない。
水溶液の中に電気分解された水素と酸素が気泡状態で発
生するところから、それらの気泡が水素と酸素であるこ
とを教えることはできるが、水素と酸素の発生割合が
２：１であることや、例えば、その気泡が実際に水素ガ
スであることを直接的に確認することはできない。
【０００４】一方、燃料電池は、一例として水素と酸素
を電極上に導くことにより、それらの持つ化学エネルギ
−を電気エネルギ−に変換し、前記電極からその電気エ
ネルギ−を取出して利用できるようにしたものであるか
ら、上記の水の電気分解から見れば、電気分解とは逆方
向をたどる現象であるが、燃料電池における電気の発生
状況を視覚的に確認できる簡便な実験装置、或は、教育
用装置は未だない。
を電極上に導くことにより、それらの持つ化学エネルギ
−を電気エネルギ−に変換し、前記電極からその電気エ
ネルギ−を取出して利用できるようにしたものであるか
ら、上記の水の電気分解から見れば、電気分解とは逆方
向をたどる現象であるが、燃料電池における電気の発生
状況を視覚的に確認できる簡便な実験装置、或は、教育
用装置は未だない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、主として教
育用の水の電気分解装置、及び、燃料電池装置の上記の
ような現状に鑑み、水の電気分解とこの電気分解により
生成される水素と酸素をそのまま利用する発電機構、即
ち、燃料電池を一つの装置内に組込み、電気分解現象と
燃料電池の発電現象を、化学的，物理的に理解させるこ
とは勿論、これらを視覚的にも確認させることができる
装置を提供することを課題とするものである。
育用の水の電気分解装置、及び、燃料電池装置の上記の
ような現状に鑑み、水の電気分解とこの電気分解により
生成される水素と酸素をそのまま利用する発電機構、即
ち、燃料電池を一つの装置内に組込み、電気分解現象と
燃料電池の発電現象を、化学的，物理的に理解させるこ
とは勿論、これらを視覚的にも確認させることができる
装置を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
を目的としてなされた本発明の水電解／燃料電池装置の
構成は、電解される水溶液を収容する電解槽と、該電解
槽の深さの大略１／２以下程度の高さを有する電極板で
あって前記電解槽内に絶縁状態で上，下に並べて配置さ
れる２組の電極板と、これらの電極板に夫々に接続され
た導線と、該導線に接続された端子を具備して前記電解
槽に装着される蓋体とから成り、前記電解槽に収容した
水溶液を下方の電極板に電圧を印加することにより電気
分解し、この電気分解によって発生する水素と酸素とを
上方の電極板に導いてそこで反応させ、上方の電極板に
接続された端子から電力を取出すようにしたことを特徴
とするものである。
を目的としてなされた本発明の水電解／燃料電池装置の
構成は、電解される水溶液を収容する電解槽と、該電解
槽の深さの大略１／２以下程度の高さを有する電極板で
あって前記電解槽内に絶縁状態で上，下に並べて配置さ
れる２組の電極板と、これらの電極板に夫々に接続され
た導線と、該導線に接続された端子を具備して前記電解
槽に装着される蓋体とから成り、前記電解槽に収容した
水溶液を下方の電極板に電圧を印加することにより電気
分解し、この電気分解によって発生する水素と酸素とを
上方の電極板に導いてそこで反応させ、上方の電極板に
接続された端子から電力を取出すようにしたことを特徴
とするものである。
【０００７】本発明の上記構成において、電解槽は透明
材料によって正面幅を大きく、かつ、奥行き量を小さく
した扁平な形状に形成することにより、電気分解によっ
て発生するガスの気泡が電解槽の正面と背面から見え易
いようにする。
材料によって正面幅を大きく、かつ、奥行き量を小さく
した扁平な形状に形成することにより、電気分解によっ
て発生するガスの気泡が電解槽の正面と背面から見え易
いようにする。
【０００８】また、前記電解槽内に配設する２組の電極
板は、電解槽の前後方向において、セパレ−タを介して
二層以上形成し、電気分解効率、或は、反応効率を高め
る。
板は、電解槽の前後方向において、セパレ−タを介して
二層以上形成し、電気分解効率、或は、反応効率を高め
る。
【０００９】電解槽内に収容された電気分解される水溶
液は、電極に電気的，化学的に影響を与えることのない
着色剤、例えば、フェノ−ルフタレイン反応液により着
色し、水溶液の中に発生する水素と酸素の気泡を外部か
ら視認し易いようにした。
液は、電極に電気的，化学的に影響を与えることのない
着色剤、例えば、フェノ−ルフタレイン反応液により着
色し、水溶液の中に発生する水素と酸素の気泡を外部か
ら視認し易いようにした。
【００１０】前記電解槽の下部には、開閉コックを有す
るガス注入口を、また、上部には開閉コックを有するガ
ス取出口を形成した。この場合において、電解槽上部の
ガス取出口に電気分解により生じたガスが一箇所に集ま
り易いように、当該電解槽の蓋体の下面を斜面に形成
し、ガスがこの斜面に沿ったガス取出口に集まるように
する。
るガス注入口を、また、上部には開閉コックを有するガ
ス取出口を形成した。この場合において、電解槽上部の
ガス取出口に電気分解により生じたガスが一箇所に集ま
り易いように、当該電解槽の蓋体の下面を斜面に形成
し、ガスがこの斜面に沿ったガス取出口に集まるように
する。
【００１１】
【実施例】次に、本発明装置の実施の一例を図に拠り説
明する。図１は本発明装置の一例における電解槽の正面
図、図２は図１の電解槽の右側面図、図３は前記電解槽
の上部開口に施着される電極支持板を具備した蓋体の正
面図、図４は図３の蓋体の右側面図、図５は本発明装置
における電極板の構成例を示す右側図面、図６は図５の
電極板の正面図、図７は本発明装置における蓋体の構成
の別例を示す正面図、図８は本発明装置における電解槽
の構成の別例を示す右側面図である。
明する。図１は本発明装置の一例における電解槽の正面
図、図２は図１の電解槽の右側面図、図３は前記電解槽
の上部開口に施着される電極支持板を具備した蓋体の正
面図、図４は図３の蓋体の右側面図、図５は本発明装置
における電極板の構成例を示す右側図面、図６は図５の
電極板の正面図、図７は本発明装置における蓋体の構成
の別例を示す正面図、図８は本発明装置における電解槽
の構成の別例を示す右側面図である。
【００１２】図１，図２において、１は本発明装置にお
ける電解槽で、平面から見て横長矩形のベ−ス板1aの上
に、ここでは透明アクリル板による壁板1b，1cを、平面
から見て細長い矩形をなすように立設すると共に互に密
着接合することにより、上面が開口された電解槽１に形
成されている。この電解槽１の大きさは任意であるが、
一例として長辺200mm，短辺40mm，高さ250mm程度に形成
されている。また、電解槽１の平面形状も、細い横長矩
形に限られないことは勿論である。
ける電解槽で、平面から見て横長矩形のベ−ス板1aの上
に、ここでは透明アクリル板による壁板1b，1cを、平面
から見て細長い矩形をなすように立設すると共に互に密
着接合することにより、上面が開口された電解槽１に形
成されている。この電解槽１の大きさは任意であるが、
一例として長辺200mm，短辺40mm，高さ250mm程度に形成
されている。また、電解槽１の平面形状も、細い横長矩
形に限られないことは勿論である。
【００１３】図３，図４に於て、２は前記電解槽１の上
部開口部を塞ぐための蓋体、３，４は前記蓋体２の下面
に、隙間ｇを保持して吊下状態で設けられる２枚の電極
支持板で、この支持板３，４の大きさは、前記電解槽１
の内のりよりわずかに小さい程度に形成され、かつ、周
囲の枠部3a，4aを残して全面に大きな開口3b，4bが形成
されている。これら２枚の支持板３，４の間には液透過
性の絶縁性フィルムによるセパレ−タ５が配置される
（図５参照）。
部開口部を塞ぐための蓋体、３，４は前記蓋体２の下面
に、隙間ｇを保持して吊下状態で設けられる２枚の電極
支持板で、この支持板３，４の大きさは、前記電解槽１
の内のりよりわずかに小さい程度に形成され、かつ、周
囲の枠部3a，4aを残して全面に大きな開口3b，4bが形成
されている。これら２枚の支持板３，４の間には液透過
性の絶縁性フィルムによるセパレ−タ５が配置される
（図５参照）。
【００１４】電極支持板３，４の開口3b，4bには、図
５，図６に例示したように、各開口3b，4bの上，下で２
枚を対向させた２組の電極板６，７と同８，９とが、ビ
ス止めにより取付けられている。電極板６〜９は、いず
れも一例としてニッケル網板に白金メッキを施たもので
あるが、電極板６〜９の種類はこれ以外のものであって
もよい。
５，図６に例示したように、各開口3b，4bの上，下で２
枚を対向させた２組の電極板６，７と同８，９とが、ビ
ス止めにより取付けられている。電極板６〜９は、いず
れも一例としてニッケル網板に白金メッキを施たもので
あるが、電極板６〜９の種類はこれ以外のものであって
もよい。
【００１５】２枚の電極支持板３，４に、上，下におい
て間隙を保って取付けられる２枚の電極板６，７、同
８，９は、それぞれプラスチックビス6a，8aとプラスチ
ックナット6b，8bにより支持板３，４の外面に固定され
ている。また、２枚の電極支持板３，４は、間にセパレ
−タ５を挟んだ状態で周囲を固定用のプラスチックボル
ト3cとナット3dにより止めて一体化されている。これに
よって、電解槽１の上部に位置する一対の電極板６，７
と、下部に位置する一対の電極板８，９とが、その支持
板３，４を介して蓋材２の下に吊下状態で設けられるこ
ととなる（図４参照）。
て間隙を保って取付けられる２枚の電極板６，７、同
８，９は、それぞれプラスチックビス6a，8aとプラスチ
ックナット6b，8bにより支持板３，４の外面に固定され
ている。また、２枚の電極支持板３，４は、間にセパレ
−タ５を挟んだ状態で周囲を固定用のプラスチックボル
ト3cとナット3dにより止めて一体化されている。これに
よって、電解槽１の上部に位置する一対の電極板６，７
と、下部に位置する一対の電極板８，９とが、その支持
板３，４を介して蓋材２の下に吊下状態で設けられるこ
ととなる（図４参照）。
【００１６】10，11は蓋体２の上面に立設した２組のプ
ラグタイプの端子で、一組の端子10は、上方の電極板
６，７に、他の一組の端子11は下方の電極板８，９に、
それぞれ導線12，13により接続されている。
ラグタイプの端子で、一組の端子10は、上方の電極板
６，７に、他の一組の端子11は下方の電極板８，９に、
それぞれ導線12，13により接続されている。
【００１７】図４の状態に組立てられた電極は、図７に
例示する状態で図１の電解槽１の内部に上部開口から挿
入すると共に、電解槽１内に、一例として水酸化ナトリ
ウム水溶液を入れて、電気分解と燃料電池の実験準備を
する。
例示する状態で図１の電解槽１の内部に上部開口から挿
入すると共に、電解槽１内に、一例として水酸化ナトリ
ウム水溶液を入れて、電気分解と燃料電池の実験準備を
する。
【００１８】この状態で電解槽１の下方に位置する一対
の電極板８，９に接続された端子11に、例えば乾電池を
電源とする3V程度の直流電圧を印加すると、前記水溶液
の電気分解が始まる。この電気分解では、電極板８の陰
極から水素が、また、電極板９の陽極から酸素が発生す
る。
の電極板８，９に接続された端子11に、例えば乾電池を
電源とする3V程度の直流電圧を印加すると、前記水溶液
の電気分解が始まる。この電気分解では、電極板８の陰
極から水素が、また、電極板９の陽極から酸素が発生す
る。
【００１９】上記の電気分解で発生した水素と酸素は、
電解槽１内の溶液中に浮遊して上方へ浮上移動する。電
解槽内で上方へ移動する水素と酸素は、上方の電極板
６，７の前面に到達すると、そこで反応して当該電極板
６，７の間にH+又はＯＨ-を移動させることにより、起
電力をつくり出して水に戻り、端子10から前記電力を取
出すことができる。従って、この端子10に豆電球や直流
モ−タを接続しておけば、これらを点灯或は起動させる
ことができる。
電解槽１内の溶液中に浮遊して上方へ浮上移動する。電
解槽内で上方へ移動する水素と酸素は、上方の電極板
６，７の前面に到達すると、そこで反応して当該電極板
６，７の間にH+又はＯＨ-を移動させることにより、起
電力をつくり出して水に戻り、端子10から前記電力を取
出すことができる。従って、この端子10に豆電球や直流
モ−タを接続しておけば、これらを点灯或は起動させる
ことができる。
【００２０】上記のように本発明装置は、水の電気分解
と、その電気分解により生成される水素と酸素を使用し
た燃料電池の作動原理、つまり、発電とを、一つの装置
で一緒に実験することができる。
と、その電気分解により生成される水素と酸素を使用し
た燃料電池の作動原理、つまり、発電とを、一つの装置
で一緒に実験することができる。
【００２１】これまでに説明した本発明装置は、電解槽
１の下方に位置付けた電極板８，９において水溶液の電
気分解を行い、この電気分解によって発生する水素と酸
素を上方の電極板６，７に導くことにより、燃料電池の
発電状態を槽の外部から視認できるようにしたが、本発
明ではその装置を図７又は図８に示すように構成するこ
とにより、上記実施例とは異なる態様での実験を行うこ
とができるので、次にこの点について説明する。
１の下方に位置付けた電極板８，９において水溶液の電
気分解を行い、この電気分解によって発生する水素と酸
素を上方の電極板６，７に導くことにより、燃料電池の
発電状態を槽の外部から視認できるようにしたが、本発
明ではその装置を図７又は図８に示すように構成するこ
とにより、上記実施例とは異なる態様での実験を行うこ
とができるので、次にこの点について説明する。
【００２２】図７に略示した本発明装置の別例では、蓋
体２における下面を傾斜面14に形成した。これは、下方
の電極板８，９における電気分解により生じる水素と酸
素を、この電解槽１の上部に集めるとき、図７における
蓋体２の右方一箇所に集めて取出し易くするためであ
る。
体２における下面を傾斜面14に形成した。これは、下方
の電極板８，９における電気分解により生じる水素と酸
素を、この電解槽１の上部に集めるとき、図７における
蓋体２の右方一箇所に集めて取出し易くするためであ
る。
【００２３】ガスを一箇所に集めるのは、電気分解によ
って生じるガスが水素と酸素であることを確認するた
め、これらのガスを上記構成によって電解槽１の外部に
取出し易くし、従って、この傾斜面の終端に対応した電
解槽１の前後の側壁1bに、図８に例示するような開閉コ
ック付の取出口16a，16bを設けて夫々の口から水素と酸
素を取出して試験管等に分取し、分取した水素による引
火，爆発、或は、酸素による燃焼をさせることができる
かどうかを確認するのである。
って生じるガスが水素と酸素であることを確認するた
め、これらのガスを上記構成によって電解槽１の外部に
取出し易くし、従って、この傾斜面の終端に対応した電
解槽１の前後の側壁1bに、図８に例示するような開閉コ
ック付の取出口16a，16bを設けて夫々の口から水素と酸
素を取出して試験管等に分取し、分取した水素による引
火，爆発、或は、酸素による燃焼をさせることができる
かどうかを確認するのである。
【００２４】一方、本発明装置では、電解槽１での電気
分解を経ない外部の水素と酸素によっても電極板６，７
において燃料電池動作をさせることができることを確認
するため、電解槽１の前後側壁1bの下部に、外部の水素
と酸素を注入するための開閉コック付のガス注入口15
a，15bを設けている。なお、前記取出口16a，16b、及
び、注入口15a，15bは、電解槽１の左，右の側壁1cに設
けてもよい。また、電解槽１に入れる水溶液は、電極に
電気的，化学的に影響のないフェノ−ルフタレイン反応
液により着色した液を用いると、電気分解により水溶液
中に生じる酸素と水素の気泡の発生状態やその浮上状態
を外部から視認し易くなる。
分解を経ない外部の水素と酸素によっても電極板６，７
において燃料電池動作をさせることができることを確認
するため、電解槽１の前後側壁1bの下部に、外部の水素
と酸素を注入するための開閉コック付のガス注入口15
a，15bを設けている。なお、前記取出口16a，16b、及
び、注入口15a，15bは、電解槽１の左，右の側壁1cに設
けてもよい。また、電解槽１に入れる水溶液は、電極に
電気的，化学的に影響のないフェノ−ルフタレイン反応
液により着色した液を用いると、電気分解により水溶液
中に生じる酸素と水素の気泡の発生状態やその浮上状態
を外部から視認し易くなる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上の通りであって、水の電気
分解と、この電気分解において生成する水素と酸素を同
じ一つの装置の中で反応させる燃料電池としての発電と
を、電解槽の外部からよく観察できるように装置を形成
したので、電気分解と燃料電池の発電の原理、或は、そ
れらのメカニズムを学習したり、確認したりするための
実験装置としてきわめて有用である。
分解と、この電気分解において生成する水素と酸素を同
じ一つの装置の中で反応させる燃料電池としての発電と
を、電解槽の外部からよく観察できるように装置を形成
したので、電気分解と燃料電池の発電の原理、或は、そ
れらのメカニズムを学習したり、確認したりするための
実験装置としてきわめて有用である。
【図１】本発明装置の一例における電解槽の正面図。
【図２】図１の電解槽の右側面図。
【図３】前記電解槽の上部開口に施着される電極支持板
を具備した蓋体の正面図。
を具備した蓋体の正面図。
【図４】図３の蓋体の右側面図。
【図５】本発明装置における電極板の構成例を示す右側
図面。
図面。
【図６】図５の電極板の正面図。
【図７】本発明装置における蓋体の構成の別例を示す正
面図。
面図。
【図８】本発明装置における電解槽の構成の別例を示す
右側面図。
右側面図。
１ 電解槽 1a 平面矩形ベ−ス板 1b，1c 壁板 ２ 蓋体 ３，４ 電極支持板 3a，4a 枠部 3b，4b 開口 ５ 液透過性の絶縁性フィルム状セパレ−タ ６，７，８，９ 電極板 3c，6a，8a プラスチックビス 3d，6b，8b プラスチックナット 10，11 プラグタイプの端子 12，13 導線
Claims (5)
- 【請求項１】 電解される水溶液を収容する電解槽と、
該電解槽の深さの大略１／２以下程度の高さを有する電
極板であって前記電解槽内に絶縁状態で上，下に並べて
配置される２組の電極板と、これらの電極板に夫々に接
続された導線と、該導線に接続された端子を具備して前
記電解槽に装着される蓋体とから成り、前記電解槽に収
容した水溶液を下方の電極板に電圧を印加することによ
り電気分解し、この電気分解によって発生する水素と酸
素とを上方の電極板に導いてそこで反応させ、上方の電
極板に接続された端子から電力を取出すようにしたこと
を特徴とする水電解／燃料電池装置。 - 【請求項２】 電解槽は透明材料によって正面幅を大き
く、かつ、奥行き量を小さくした扁平な形状にした請求
項１の水電解／燃料電池装置。 - 【請求項３】 電解槽内に収容された電気分解される水
溶液は、電極に電気的，化学的に影響を与えることのな
い着色剤、例えば、フェノ−ルフタレイン反応液により
着色した請求項１又は２の水電解／燃料電池装置。 - 【請求項４】 電解槽の上，下には、夫々、開閉コック
を具えたガス取出口とガス注入口とを設けた請求項１〜
３のいずれかの水電解／燃料電池装置。 - 【請求項５】 電解槽の上部天井は上り勾配の傾斜面に
形成して発生するガスを前記傾斜面の終端部に集めるよ
うにした請求項４の水電解／燃料電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7142429A JP2742893B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 水電解／燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7142429A JP2742893B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 水電解／燃料電池装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08314372A JPH08314372A (ja) | 1996-11-29 |
| JP2742893B2 true JP2742893B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=15315121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7142429A Expired - Fee Related JP2742893B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 水電解／燃料電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2742893B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100355138C (zh) * | 2005-11-11 | 2007-12-12 | 刘伟 | 一种高压氢氧燃料电池 |
| JPWO2008044499A1 (ja) * | 2006-10-06 | 2010-02-12 | 森 幸信 | 水素発生装置 |
| KR100980468B1 (ko) * | 2008-06-16 | 2010-09-07 | 주식회사 테라코리아 | 연료전지 교육 키트 |
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