JP2772385B2 - Water electrolysis device using polymer electrolyte membrane - Google Patents

Water electrolysis device using polymer electrolyte membrane

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JP2772385B2
JP2772385B2 JP6046438A JP4643894A JP2772385B2 JP 2772385 B2 JP2772385 B2 JP 2772385B2 JP 6046438 A JP6046438 A JP 6046438A JP 4643894 A JP4643894 A JP 4643894A JP 2772385 B2 JP2772385 B2 JP 2772385B2
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water
electrolytic cell
gas
heat exchanger
oxygen
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守孝 加藤
彰二 前澤
浩章 森
啓恭 竹中
啓介 小黒
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Hitachi Zosen Corp
JFE Engineering Corp
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Agency of Industrial Science and Technology
Hitachi Zosen Corp
Nippon Kokan Ltd
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高分子電解質膜を用い
る水素及び酸素製造のための水電解装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen using a polymer electrolyte membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の水電解により水素及び酸素を製造
するための装置は、図7のプロセスフロー図に示すよう
に、それぞれ独立した水電解槽1、熱交換器2、O2
液分離器3、O2ガス冷却器4、O2K.O.ドラム5、
2気液分離器6、H2ガス冷却器7、H2K.O.ドラ
ム8、及び循環ポンプ9から構成されており、それぞれ
の間を配管で結合されている。電解槽で電解される水
は、循環ポンプ9により熱交換器2で冷却されて、水電
解槽1に供給される。電解槽の陽極側では酸素が発生
し、発生した酸素と未反応の水は、電解槽頂部からO2
気液分離器3に導かれここで、酸素と水が分離される。
分離された高温の酸素は、O2ガス冷却器4で冷却さ
れ、O2K.O.ドラム5で、酸素中の凝縮した水分が
取り除かれ系外に排出される。電解槽の陰極側で発生し
た水素と同伴する水は、電解槽上部からH2気液分離器
6に導かれここで、水素と水が分離される。分離された
高温の水素は、H2ガス冷却器7で冷却され、H2K.
O.ドラム8で、水素中の凝縮した水分が取り除かれ系
外に排出される。
2. Description of the Related Art A conventional apparatus for producing hydrogen and oxygen by water electrolysis comprises an independent water electrolysis tank 1, a heat exchanger 2, and an O 2 gas-liquid separation, as shown in the process flow diagram of FIG. Device 3, O 2 gas cooler 4, O 2 K. O. Drum 5,
H 2 gas-liquid separator 6, H 2 gas cooler 7, H 2 K. O. It is composed of a drum 8 and a circulation pump 9 and is connected to each other by piping. Water electrolyzed in the electrolytic cell is cooled by the heat exchanger 2 by the circulation pump 9 and supplied to the water electrolytic cell 1. Oxygen is generated on the anode side of the electrolytic cell, and water that has not reacted with the generated oxygen is supplied from the top of the electrolytic cell to O 2.
It is led to the gas-liquid separator 3 where oxygen and water are separated.
The separated high-temperature oxygen is cooled by the O 2 gas cooler 4 and the O 2 K. O. The water condensed in the oxygen is removed by the drum 5 and discharged out of the system. The water that accompanies the hydrogen generated on the cathode side of the electrolytic cell is guided from the upper part of the electrolytic cell to the H 2 gas-liquid separator 6, where hydrogen and water are separated. The separated high-temperature hydrogen is cooled by the H 2 gas cooler 7, and H 2 K.
O. The water condensed in the hydrogen is removed by the drum 8 and discharged out of the system.

【0003】従来の複極式(フィルタープレス式とも呼
ばれる)電解槽の構造は図1中に示される電解セル部1
1のようになっており、陽極側主電極11、陰極側主電
極114、複極板113、電極接合体膜112、陽極給
電体及び陰極給電体から構成されている。セルの性能
は、主にセル電圧によって決定され、セル電圧を下げる
努力がなされている。セル電圧に影響を与える要素とし
ては、水の分解反応に要する理論分解電圧、触媒電極の
過電圧及びセルの電気抵抗によるオーム損による電圧が
ある。このうち、セルの電気抵抗は各部材特有の電気抵
抗ばかりではなく、各部材間の接触抵抗に大きく影響さ
れる。接触抵抗の低下は、セルの両端をボルト等で締め
付けることによってなされている。
[0003] The structure of a conventional bipolar (also referred to as filter press) electrolytic cell has an electrolytic cell section 1 shown in FIG.
1, and includes an anode-side main electrode 11, a cathode-side main electrode 114, a bipolar plate 113, an electrode assembly film 112, an anode feeder, and a cathode feeder. The cell performance is mainly determined by the cell voltage, and efforts are being made to lower the cell voltage. Factors affecting the cell voltage include the theoretical decomposition voltage required for the water decomposition reaction, the overvoltage of the catalyst electrode, and the voltage due to ohmic loss due to the electric resistance of the cell. Among them, the electric resistance of the cell is largely affected by not only the electric resistance specific to each member but also the contact resistance between the members. The contact resistance is reduced by tightening both ends of the cell with bolts or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のシステムは、各
構成機器を配管でつないだものであり、システムとして
は、次のような問題がある。 (1)各独立した機器の集合体であるため、設置面積が
大きくなる。 (2)機器を配管でつなぐため、その分だけ漏洩の箇所
が大きくなる。 (3)コストが高い。また、電解槽の問題点としては、 (4)セルの締め付け圧力を運転中のあらゆる条件で最
適に保つことは難しい。一定に保つためには、油圧装置
等を設けて、締め付け圧力を制御することが必要であ
る。
In the conventional system, each component is connected by piping, and the system has the following problems. (1) The installation area is large because each unit is an aggregate of independent devices. (2) Since the devices are connected by pipes, the leak location increases accordingly. (3) High cost. Further, the problems of the electrolytic cell are as follows: (4) It is difficult to keep the tightening pressure of the cell optimal under all conditions during operation. In order to keep the pressure constant, it is necessary to provide a hydraulic device or the like to control the tightening pressure.

【0005】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、設備をコンパクトにするととも
に、セルの締め付け圧力を一定にするための油圧締付装
置等を設置しないでも済む水電解装置を提供すること
を、その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is not necessary to install a hydraulic tightening device or the like for making the equipment compact and for keeping the tightening pressure of the cell constant. It is an object of the present invention to provide a water electrolysis device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、複極式電解槽とプレート式熱交換器とを同一
平面上に配置し、これらを共通のボルトによって締め付
け一体化することによって上記課題が解決されることを
知見し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive studies, the present inventors have arranged a bipolar electrolytic cell and a plate heat exchanger on the same plane, and tightened and integrated them with a common bolt. The inventors have found that the above-mentioned problems are solved by the above, and have completed the present invention.

【0007】即ち、本発明によれば、高分子電解質膜を
用いる複極式電解槽で水を電解し、陽極に酸素、陰極に
水素を発生させ、複数の熱交換器及び分離器により発生
したガスを冷却し、循環する水を熱交換させることによ
り常温の酸素及び水素を製造する水電解装置において、
前記の電解槽と複数の熱交換器とを同一平面上に配置
し、且つ共通の流路を内部に設け、これらを共通のボル
トで締め付けることにより一体化してなる電解槽熱交換
器複合体としたことを特徴とする水電解装置が提供さ
れ、特に前記電解槽熱交換器複合体が、酸素ガス冷却
部、熱交換器部、電解セル部及び水素ガス冷却部からな
ることを特徴とする水電解装置が提供される。
That is, according to the present invention, water is electrolyzed in a bipolar electrolytic cell using a polymer electrolyte membrane, oxygen is generated on an anode, hydrogen is generated on a cathode, and generated by a plurality of heat exchangers and separators. In a water electrolysis device that produces normal-temperature oxygen and hydrogen by cooling gas and exchanging heat with circulating water,
An electrolytic cell heat exchanger composite formed by arranging the electrolytic cell and a plurality of heat exchangers on the same plane, and providing a common flow path therein, and tightening these with a common bolt. A water electrolysis device is provided, in particular, the electrolytic cell heat exchanger complex comprises an oxygen gas cooling unit, a heat exchanger unit, an electrolysis cell unit, and a hydrogen gas cooling unit. An electrolysis device is provided.

【0008】また、本発明によれば、前記電解セル部に
設けられた陽極側主電極及び陰極側主電極の一方又は両
方の外部に接するところに、圧力調整部を設けたことを
特徴とする水電解装置が提供される。
Further, according to the present invention, a pressure adjusting portion is provided at a position in contact with one or both of the anode-side main electrode and the cathode-side main electrode provided in the electrolytic cell portion. A water electrolysis device is provided.

【0009】本発明により、従来、独立した水電解槽
1、熱交換器2、O2気液分離器3、O2ガス冷却器4、
2K.O.ドラム5、H2気液分離器6、H2ガス冷却
器7、H2K.O.ドラム8、及び循環ポンプ9で構成
されていた装置が、電解槽と熱交換器を一体としたため
に、電解槽熱交換器複合体、O2気液分離器、及び循環
ポンプだけで構成されるようになるとともに、熱交換器
の冷却水の圧力を制御することにより、セルの締め付け
圧力を一定にするための油圧締付装置等の設置の必要性
がなくなる。
According to the present invention, conventionally, an independent water electrolysis tank 1, a heat exchanger 2, an O 2 gas-liquid separator 3, an O 2 gas cooler 4,
O 2 K. O. Drum 5, H 2 gas-liquid separator 6, H 2 gas cooler 7, H 2 K. O. Since the apparatus constituted by the drum 8 and the circulation pump 9 is integrated with the electrolytic cell and the heat exchanger, the apparatus is constituted only by the electrolytic cell heat exchanger complex, the O 2 gas-liquid separator, and the circulation pump. At the same time, by controlling the pressure of the cooling water of the heat exchanger, the necessity of installing a hydraulic tightening device or the like for keeping the tightening pressure of the cell constant is eliminated.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。 実施例1 図1に最も代表的な本発明の実施例における電解槽熱交
換器複合体(以下単に複合体と記すことがある)10の
分解構造図を示す。複合体10は、図の左側から、O2
ガス冷却部13、熱交換器部12、電解セル部11及び
2ガス冷却部14より構成されている。実際には、こ
れらを複数(この図では4本)の通しボルトで締め付け
ることにより一体構造としている。なお、図1におい
て、101はO2側フランジ、102はH2側フランジ、
111は陽極側主電極、112は電極接合体膜、113
は複極板、114は陰極側主電極、121は熱交換器ノ
ズルプレート、131はO2ガス冷却器ノズルプレート
及び141はH2ガス冷却器ノズルプレートを、それぞ
れ示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1 FIG. 1 shows an exploded structural view of an electrolytic cell heat exchanger composite (hereinafter sometimes simply referred to as composite) 10 in the most typical example of the present invention. The composite 10 is O 2 from the left side of the figure.
It comprises a gas cooling section 13, a heat exchanger section 12, an electrolytic cell section 11, and an H 2 gas cooling section 14. Actually, these are integrated with each other by tightening them with a plurality of (four in this figure) through bolts. In FIG. 1, 101 is an O 2 side flange, 102 is an H 2 side flange,
111 is an anode-side main electrode, 112 is an electrode assembly film, 113
Denotes a bipolar plate, 114 denotes a cathode-side main electrode, 121 denotes a heat exchanger nozzle plate, 131 denotes an O 2 gas cooler nozzle plate, and 141 denotes an H 2 gas cooler nozzle plate.

【0011】図2にこの場合のプロセスフローを示す。
循環ポンプ20により供給水は複合体10の熱交換器部
12に供給される。供給水はここで冷却水又は廃熱回収
用の熱媒体と熱交換し、所定の温度まで冷却され、内部
チャンネルを通って電解セル部11に供給される。電解
セル陽極で酸素が発生し、酸素と未反応の水は電解セル
部の上部に集められ、陽極側主電極上部ノズルから排出
される。排出された酸素及び未反応の水は、外部に設け
られたO2気液分離器30で、酸素と水に分離される。
分離された高温の酸素は、複合体O2ガス冷却部13の
下部に戻される。ここで冷却水により冷却され、酸素中
の水分は凝縮して下部に設けられた気液分離スペースに
溜まり、熱交換器ノズルプレートを経てO2気液分離器
30に戻される。冷却された酸素は、O2ガス冷却器ノ
ズルプレートを経て系外に排出される。電解セル陰極で
は水素が発生し、水素と水素に同伴する水は電解セル部
の下部に集められ、内部チャンネルを通ってH2ガス冷
却部14に供給される。ここで冷却水により冷却され、
水素中の水分は凝縮して下部に設けられた気液分離スペ
ースに溜まり、H2ガス冷却器ノズルプレートを経てO2
気液分離器30に戻される。冷却された水素は、H2
ス冷却器ノズルプレートを経て系外に排出される。
FIG. 2 shows a process flow in this case.
The supply water is supplied to the heat exchanger section 12 of the complex 10 by the circulation pump 20. Here, the supplied water exchanges heat with cooling water or a heat medium for waste heat recovery, is cooled to a predetermined temperature, and is supplied to the electrolytic cell unit 11 through an internal channel. Oxygen is generated at the anode of the electrolytic cell, and water that has not reacted with oxygen is collected at the upper part of the electrolytic cell section and discharged from the upper nozzle on the anode side main electrode. The discharged oxygen and unreacted water are separated into oxygen and water by an O 2 gas-liquid separator 30 provided outside.
The separated high-temperature oxygen is returned to the lower part of the composite O 2 gas cooling unit 13. Here, it is cooled by the cooling water, and the water in the oxygen is condensed and accumulated in a gas-liquid separation space provided below, and is returned to the O 2 gas-liquid separator 30 via a heat exchanger nozzle plate. The cooled oxygen is discharged out of the system via the O 2 gas cooler nozzle plate. Hydrogen is generated at the electrolytic cell cathode, and the hydrogen and water accompanying the hydrogen are collected at the lower part of the electrolytic cell section and supplied to the H 2 gas cooling section 14 through the internal channel. Here it is cooled by cooling water,
The water in the hydrogen condenses and accumulates in the gas-liquid separation space provided below, and passes through the H 2 gas cooler nozzle plate to the O 2.
It is returned to the gas-liquid separator 30. The cooled hydrogen is discharged out of the system via the H 2 gas cooler nozzle plate.

【0012】電解セルの締め付け圧力の調整は、冷却水
戻りラインに設けられた圧力コントロールバルブ50に
よって行なわれる。この場合、冷却水の圧力を調整する
ことによって、電解セル部11の締め付け圧力を一定に
保つことができる。なお、図2中、40は直流電源を、
60は補給純水ラインに設けられたO2気液分離器30
の液面コントロールバルブを、70はO2ガス排出ライ
ンに設けられた圧力コントロールバルブを、80はH2
ガス排出ラインに設けられた圧力コントロールバルブ
を、それぞれ示す。
The tightening pressure of the electrolytic cell is adjusted by a pressure control valve 50 provided on the cooling water return line. In this case, by adjusting the pressure of the cooling water, the tightening pressure of the electrolytic cell unit 11 can be kept constant. In FIG. 2, 40 is a DC power supply,
Reference numeral 60 denotes an O 2 gas-liquid separator 30 provided in the supply pure water line.
, 70 is a pressure control valve provided in the O 2 gas discharge line, and 80 is H 2
The pressure control valve provided in the gas discharge line is shown.

【0013】実施例2 図3にもう1つの実施例における電解槽熱交換器複合体
10の分解構造図を示す。この場合は、O2ガス冷却部
13、熱交換器部12、電解セル部11、H2ガス冷却
部14に、セル11の締め付け圧力を調整するための独
立した圧力調整部15が設けられている。独立した締め
付け圧力調整部15を設けることにより、冷却水の圧力
を制御するために余分にかかる電力のロスを低減するこ
とができる。この場合のプロセスフローは図4で示さ
れ、冷却水戻りラインに圧力コントロールバルブ50が
ないこと以外は、図2と同様である。
Embodiment 2 FIG. 3 is an exploded structural view of an electrolytic cell heat exchanger complex 10 according to another embodiment. In this case, the O 2 gas cooling unit 13, the heat exchanger unit 12, the electrolytic cell unit 11, and the H 2 gas cooling unit 14 are provided with independent pressure adjusting units 15 for adjusting the tightening pressure of the cell 11. I have. By providing the independent tightening pressure adjusting section 15, it is possible to reduce an extra power loss that is required to control the pressure of the cooling water. The process flow in this case is shown in FIG. 4 and is the same as FIG. 2 except that there is no pressure control valve 50 in the cooling water return line.

【0014】図4において、循環ポンプ20により供給
水は電解槽熱交換器複合体10の熱交換器部12に供給
される。供給水はここで冷却水又は廃熱回収用の熱媒体
と熱交換し、所定の温度まで冷却され、内部チャンネル
を通って電解セル部11に供給される。電解セル陽極で
酸素が発生し、酸素と未反応の水は電解セル部の上部に
集められ、陽極側主電極上部ノズルから排出される。排
出された酸素及び未反応の水は、外部に設けられたO2
気液分離器30で、酸素と水に分離される。分離された
高温の酸素は、複合体O2ガス冷却部13の下部に戻さ
れる。ここで冷却水により冷却され、酸素中の水分は凝
縮して下部に設けられた気液分離スペースに溜まり、熱
交換器ノズルプレートを経てO2気液分離器30に戻さ
れる。冷却された酸素は、O2ガス冷却器ノズルプレー
トを経て系外に排出される。電解セル陰極では水素が発
生し、水素と水素に同伴する水は電解セル部の下部に集
められ、内部チャンネルを通ってH2ガス冷却部14に
供給される。ここで冷却水により冷却され、水素中の水
分は凝縮して下部に設けられた気液分離スペースに溜ま
り、H2ガス冷却ノズルプレートを経てO2気液分離器3
0に戻される。冷却された水素は、H2ガス冷却器ノズ
ルプレートを経て系外に排出される。
In FIG. 4, the supply water is supplied to the heat exchanger section 12 of the electrolytic cell heat exchanger complex 10 by the circulation pump 20. Here, the supplied water exchanges heat with cooling water or a heat medium for waste heat recovery, is cooled to a predetermined temperature, and is supplied to the electrolytic cell unit 11 through an internal channel. Oxygen is generated at the anode of the electrolytic cell, and water that has not reacted with oxygen is collected at the upper part of the electrolytic cell section and discharged from the upper nozzle on the anode side main electrode. The discharged oxygen and unreacted water are supplied to an external O 2
In the gas-liquid separator 30, it is separated into oxygen and water. The separated high-temperature oxygen is returned to the lower part of the composite O 2 gas cooling unit 13. Here, it is cooled by the cooling water, and the water in the oxygen is condensed and accumulated in a gas-liquid separation space provided below, and is returned to the O 2 gas-liquid separator 30 via a heat exchanger nozzle plate. The cooled oxygen is discharged out of the system via the O 2 gas cooler nozzle plate. Hydrogen is generated at the electrolytic cell cathode, and the hydrogen and water accompanying the hydrogen are collected at the lower part of the electrolytic cell section and supplied to the H 2 gas cooling section 14 through the internal channel. Here, it is cooled by the cooling water, and the water in the hydrogen condenses and accumulates in the gas-liquid separation space provided below, and passes through the H 2 gas cooling nozzle plate to the O 2 gas-liquid separator 3.
Returned to 0. The cooled hydrogen is discharged out of the system via the H 2 gas cooler nozzle plate.

【0015】電解セルの締め付け圧力の調整は、圧力調
整部15に供給される水又は油(圧力媒体)の圧力を調
整する圧力コントロールバルブ90によって行なわれ
る。圧力調整部15は、陽極側主電極、陰極側主電極の
一方又は両方の外側に接するところに設ける。これによ
って、電解セル部11の締め付け圧力を一定に保つこと
ができる。
The tightening pressure of the electrolytic cell is adjusted by a pressure control valve 90 for adjusting the pressure of water or oil (pressure medium) supplied to the pressure adjusting unit 15. The pressure adjusting unit 15 is provided at a position in contact with one or both of the anode-side main electrode and the cathode-side main electrode. Thereby, the tightening pressure of the electrolytic cell unit 11 can be kept constant.

【0016】実施例3 図5に、設備を宇宙空間のような重力式分離ができない
場所に設置した場合の実施例における複合体10の分解
構造図を示す。複合体10は、図の左側から、O2ガス
冷却部13、熱交換器部12、電解セル部11及びH2
ガス冷却部14より構成されている。実際には、これら
を複数(この図では4本)の通しボルトで締め付けるこ
とにより一体構造となっている。
Embodiment 3 FIG. 5 shows an exploded structural view of a complex 10 in an embodiment in which the equipment is installed in a place where gravity separation is not possible, such as space. The composite 10 includes an O 2 gas cooling unit 13, a heat exchanger unit 12, an electrolytic cell unit 11, and H 2
It is composed of a gas cooling unit 14. Actually, these are integrated by tightening them with a plurality of (four in this figure) through bolts.

【0017】図6に、この場合のプロセスフローを示
す。循環ポンプ20により、供給水は複合体10の熱交
換器部12に供給される。供給水はここで電解セル部1
1で発生した酸素及び未反応の水と熱交換して所定の温
度まで昇温され、内部チャンネルを通って電解セル部1
1に供給される。電解セル陽極で酸素が発生し、酸素と
未反応の水は電解セル部の上部に集められ、陽極側主電
極上部ノズルから排出される。排出された酸素及び未反
応の水は、複合体10の熱交換器部12に供給され、こ
こで供給水と熱交換し、いくぶん温度が下がり、内部チ
ャンネルを通ってO2ガス冷却部13に供給される。こ
こで冷却水により所定の温度まで冷却され、外部に設け
られたO2気液分離器30に導かれ、ここで酸素と水に
分離される。電解セル陰極では水素が発生し、水素と水
素に同伴する水は電解セル部の下部に集められ、内部チ
ャンネルを通ってH2ガス冷却部14に供給される。こ
こで冷却水により冷却され、外部に設けられたH2気液
分離器40に導かれる。ここで気液分離され、分離され
た水素は系外に排出される。
FIG. 6 shows a process flow in this case. The supply water is supplied to the heat exchanger section 12 of the complex 10 by the circulation pump 20. The supply water is supplied to the electrolytic cell section 1 here.
Heat exchange with the oxygen and unreacted water generated in step 1 and the temperature is raised to a predetermined temperature, and through an internal channel, the electrolytic cell unit 1
1 is supplied. Oxygen is generated at the anode of the electrolytic cell, and water that has not reacted with oxygen is collected at the upper part of the electrolytic cell section and discharged from the upper nozzle on the anode side main electrode. The discharged oxygen and unreacted water are supplied to the heat exchanger section 12 of the complex 10, where they exchange heat with the supplied water, the temperature is reduced somewhat, and the O 2 gas cooling section 13 passes through the internal channel. Supplied. Here, it is cooled to a predetermined temperature by the cooling water, guided to an O 2 gas-liquid separator 30 provided outside, where it is separated into oxygen and water. Hydrogen is generated at the electrolytic cell cathode, and the hydrogen and water accompanying the hydrogen are collected at the lower part of the electrolytic cell section and supplied to the H 2 gas cooling section 14 through the internal channel. Here, it is cooled by cooling water and guided to an H 2 gas-liquid separator 40 provided outside. Here, gas-liquid separation is performed, and the separated hydrogen is discharged out of the system.

【0018】電解セルの締め付け圧力の調整は、冷却水
戻りラインに設けられた圧力コントロールバルブ50に
よって行なわれる。この場合、冷却水の圧力を調整する
ことによって、電解セル部11の締め付け圧力を一定に
保つことができる。
The tightening pressure of the electrolytic cell is adjusted by a pressure control valve 50 provided in the cooling water return line. In this case, by adjusting the pressure of the cooling water, the tightening pressure of the electrolytic cell unit 11 can be kept constant.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように、本発明の水電解装置によ
れば、電解槽と複数の熱交換器とを一体構造にしたた
め、設備がコンパクトになり、装置が安価にでき、更に
セルの締め付け圧力を調整するための油圧締付装置等を
省くことができる。
As described above, according to the water electrolysis apparatus of the present invention, since the electrolytic cell and the plurality of heat exchangers are integrated, the equipment can be made compact, the apparatus can be inexpensive, and the cell can be made inexpensive. A hydraulic tightening device or the like for adjusting the tightening pressure can be omitted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1における電解槽熱交換器複合
体の分解構造図である。
FIG. 1 is an exploded structural view of an electrolytic cell heat exchanger complex in Example 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1におけるプロセスフローを示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a process flow in Embodiment 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施例2における電解槽熱交換器複合
体の分解構造図である。
FIG. 3 is an exploded structural view of an electrolytic cell heat exchanger complex according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2におけるプロセスフローを示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a process flow in Embodiment 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3における電解槽熱交換器複合
体の分解構造図である。
FIG. 5 is an exploded structural view of an electrolytic cell heat exchanger complex according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例3におけるプロセスフローを示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a process flow in Embodiment 3 of the present invention.

【図7】水電解による水素及び酸素の製造に関する従来
法のプロセスフローを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a process flow of a conventional method for producing hydrogen and oxygen by water electrolysis.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、水電解槽 2、熱交換器 3、O2気液分離器 4、O2ガス冷却器 5、O2K.O.ドラム 6、H2気液分離器 7、H2ガス冷却器 8、H2K.O.ドラム 9、循環ポンプ 10、電解槽熱交換器複合体 11、電解セル部 12、熱交換器部 13、O2ガス冷却部 14、H2ガス冷却部 15、圧力調整部 20、循環ポンプ 30、O2気液分離器 40、直流電源 50、圧力コントロールバルブ 60、液面コントロールバルブ 70、圧力コントロールバルブ 80、圧力コントロールバルブ 90、圧力コントロールバルブ 101、O2側フランジ 102、H2側フランジ 111、陽極側主電極 112、電極接合体膜 113、複極板 114、陰極側主電極 121、熱交換器ノズルプレート 131、O2ガス冷却器ノズルプレート 141、H2ガス冷却器ノズルプレート1, water electrolysis tank 2, heat exchanger 3, O 2 gas-liquid separator 4, O 2 gas cooler 5, O 2 K. O. Drum 6, H 2 gas-liquid separator 7, H 2 gas cooler 8, H 2 K. O. Drum 9, circulation pump 10, electrolytic cell heat exchanger complex 11, electrolytic cell section 12, heat exchanger section 13, O 2 gas cooling section 14, H 2 gas cooling section 15, pressure adjusting section 20, circulation pump 30, O 2 gas-liquid separator 40, DC power supply 50, pressure control valve 60, liquid level control valve 70, pressure control valve 80, pressure control valve 90, pressure control valve 101, O 2 side flange 102, H 2 side flange 111, Anode-side main electrode 112, electrode assembly film 113, bipolar plate 114, cathode-side main electrode 121, heat exchanger nozzle plate 131, O 2 gas cooler nozzle plate 141, H 2 gas cooler nozzle plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 守孝 東京都港区西新橋2−8−11 第7東洋 海事ビル8階 財団法人地球環境産業技 術研究機構 CO2固定化等プロジェク ト室内 (72)発明者 前澤 彰二 東京都港区西新橋2−8−11 第7東洋 海事ビル8階 財団法人地球環境産業技 術研究機構 CO2固定化等プロジェク ト室内 (72)発明者 森 浩章 東京都港区西新橋2−8−11 第7東洋 海事ビル8階 財団法人地球環境産業技 術研究機構 CO2固定化等プロジェク ト室内 (72)発明者 竹中 啓恭 大阪府池田市緑丘1丁目8番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 (72)発明者 小黒 啓介 大阪府池田市緑丘1丁目8番31号 工業 技術院大阪工業技術研究所内 審査官 酒井 美知子 (56)参考文献 特開 昭55−125284(JP,A) 特開 昭52−54684(JP,A) 特開 昭54−77284(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25B 9/00 301 C25B 15/08 302──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Moritaka Kato 2-8-11 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo The 7th Oriental Maritime Building 8th Floor Project Room for CO2 fixation, etc. ) Inventor Shoji Maezawa 2-8-11 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo The 7th Oriental Maritime Building 8th floor The Research Institute for Global Environmental Technology Japan CO2 fixation project room (72) Inventor Hiroaki Mori Minato-ku, Tokyo 2-8-11 Nishi-Shimbashi 8th floor of the 7th Oriental Maritime Building The Research Institute for Innovative Technology for the Earth and Environment (CO2) Project Room (72) Inventor Hiroyasu Takenaka 1-81-31 Midorigaoka, Ikeda-shi, Osaka Industry (72) Inventor Keisuke Oguro 1-8-31 Midorigaoka, Ikeda-shi, Osaka, Japan Michiko Sakai, Examiner in the Art Institute (56) References JP-A-55-125284 (JP, A) JP-A-52-54684 (JP, A) JP-A-54-77284 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) C25B 9/00 301 C25B 15/08 302

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高分子電解質膜を用いる複極式電解槽で
水を電解し、陽極に酸素、陰極に水素を発生させ、複数
の熱交換器及び分離器により発生したガスを冷却し、循
環する水を熱交換させることにより常温の酸素及び水素
を製造する水電解装置において、前記の電解槽と複数の
熱交換器とを同一平面上に配置し、且つ共通の流路を内
部に設け、これらを共通のボルトで締め付けることによ
り一体化してなる電解槽熱交換器複合体としたことを特
徴とする水電解装置。
1. Electrolysis of water in a bipolar electrolytic cell using a polymer electrolyte membrane, generation of oxygen at an anode and generation of hydrogen at a cathode, cooling and circulating gas generated by a plurality of heat exchangers and separators. In a water electrolysis apparatus for producing normal-temperature oxygen and hydrogen by exchanging water with water, the electrolytic cell and a plurality of heat exchangers are arranged on the same plane, and a common flow path is provided inside, A water electrolysis apparatus characterized in that an electrolytic cell heat exchanger composite is formed by integrating these by tightening them with a common bolt.
【請求項2】 前記電解槽熱交換器複合体が、酸素ガス
冷却部、熱交換器部、電解セル部及び水素ガス冷却部か
らなることを特徴とする請求項1記載の水電解装置。
2. The water electrolysis apparatus according to claim 1, wherein the electrolytic cell heat exchanger complex comprises an oxygen gas cooling unit, a heat exchanger unit, an electrolysis cell unit, and a hydrogen gas cooling unit.
【請求項3】 前記電解セル部に設けられた陽極側主電
極及び陰極側主電極の一方又は両方の外部に接するとこ
ろに、圧力調整部を設けたことを特徴とする請求項2記
載の水電解装置。
3. A water adjusting device according to claim 2, wherein a pressure adjusting portion is provided in contact with the outside of one or both of the anode-side main electrode and the cathode-side main electrode provided in the electrolytic cell section. Electrolysis equipment.
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