JP2971780B2 - スパイラル型電気分解用セル - Google Patents
スパイラル型電気分解用セルInfo
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- JP2971780B2 JP2971780B2 JP7135094A JP13509495A JP2971780B2 JP 2971780 B2 JP2971780 B2 JP 2971780B2 JP 7135094 A JP7135094 A JP 7135094A JP 13509495 A JP13509495 A JP 13509495A JP 2971780 B2 JP2971780 B2 JP 2971780B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水及びイオンを含んだ
溶液を電気分解するための電気分解用セルに関し、例え
ば、固体電解質膜を隔膜として用い、陽極側に純水を供
給しながら電気分解して、陽極側から酸素ガスを、陰極
側から水素ガスを発生させるための電気分解用セルに関
する。
溶液を電気分解するための電気分解用セルに関し、例え
ば、固体電解質膜を隔膜として用い、陽極側に純水を供
給しながら電気分解して、陽極側から酸素ガスを、陰極
側から水素ガスを発生させるための電気分解用セルに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりこの種の電気分解用セルとして
は、図６に示したような平板型電気分解セルがある。こ
れは、固体高分子電解質膜102 と、その両面に添設した
多孔質給電体104 と、両多孔質給電体104 の外側に配設
した陽極又は陰極の作用を行う陽極電極板106 及び陰極
電極板108 とから構成される少なくとも１個の固体電解
質膜ユニット110 を積層した構造の電気分解用セル100
（図６には、説明のために簡単にするために１個の固体
電解質膜ユニット110 を配設したものを図示している）
が用いられている。
は、図６に示したような平板型電気分解セルがある。こ
れは、固体高分子電解質膜102 と、その両面に添設した
多孔質給電体104 と、両多孔質給電体104 の外側に配設
した陽極又は陰極の作用を行う陽極電極板106 及び陰極
電極板108 とから構成される少なくとも１個の固体電解
質膜ユニット110 を積層した構造の電気分解用セル100
（図６には、説明のために簡単にするために１個の固体
電解質膜ユニット110 を配設したものを図示している）
が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の平板型電気分解用セルでは、固体電解質膜ユニッ
ト110 の固体高分子電解質膜102 を隔てて形成された陽
極室Ａと陰極室Ｂから気体と液体とが漏洩しないように
シール機能を確保するために、固体高分子電解質膜102
と陽極電極板106 及び陰極電極板108 との間にそれぞ
れ、多孔質給電体104 の外周に環状のシリコンガスケッ
ト112 、 114 を配設するとともに、両端のエンドプレー
ト116 、 118 と、陽極電極板106 及び陰極電極板108 と
の間にそれぞれ、シリコンパッキン120 、 122 を配設し
た構造である。
従来の平板型電気分解用セルでは、固体電解質膜ユニッ
ト110 の固体高分子電解質膜102 を隔てて形成された陽
極室Ａと陰極室Ｂから気体と液体とが漏洩しないように
シール機能を確保するために、固体高分子電解質膜102
と陽極電極板106 及び陰極電極板108 との間にそれぞ
れ、多孔質給電体104 の外周に環状のシリコンガスケッ
ト112 、 114 を配設するとともに、両端のエンドプレー
ト116 、 118 と、陽極電極板106 及び陰極電極板108 と
の間にそれぞれ、シリコンパッキン120 、 122 を配設し
た構造である。
【０００４】しかしながら、電気分解用セルの大型化、
高機能化、すなわち、発生した気体の圧力が高くなるこ
とに伴って、固体電解質膜ユニット110 を多段に積層す
る構造とする必要があるために、これらシール構成部材
などの部品点数が多くなって、例えば、陽極室A'と陰極
室B'の内圧が、シール構造の耐圧圧力を越えた場合、又
は、シール材料の劣化により、内圧に耐えられなくなっ
た場合、これらの構成部材の間から陽極室A'と陰極室B'
から発生した気体と液体（すなわち、陽極室A'から純水
と酸素ガス、陰極室b'から主として水素ガス）とが電気
分解用セル外部へ漏洩する可能性が高くなり、周辺機器
に影響を及ぼすこともあり好ましくなかった。
高機能化、すなわち、発生した気体の圧力が高くなるこ
とに伴って、固体電解質膜ユニット110 を多段に積層す
る構造とする必要があるために、これらシール構成部材
などの部品点数が多くなって、例えば、陽極室A'と陰極
室B'の内圧が、シール構造の耐圧圧力を越えた場合、又
は、シール材料の劣化により、内圧に耐えられなくなっ
た場合、これらの構成部材の間から陽極室A'と陰極室B'
から発生した気体と液体（すなわち、陽極室A'から純水
と酸素ガス、陰極室b'から主として水素ガス）とが電気
分解用セル外部へ漏洩する可能性が高くなり、周辺機器
に影響を及ぼすこともあり好ましくなかった。
【０００５】また、均一な締め付け圧力、すなわち、パ
ッキンのシール圧力と固体電解質と給電体の接触圧力を
得るために、高い剛性のエンドプレート116 、 118 、純
水供給用、酸素ガス取出し用、水素ガス取出し用の配管
を接続するためのスペーサなどが必要であるので、装置
が大型で重量が重くなり、しかも装置容積あたりの膜
（固体電解質膜）面積が小さくなり電気分解の効率も悪
くなっていた。
ッキンのシール圧力と固体電解質と給電体の接触圧力を
得るために、高い剛性のエンドプレート116 、 118 、純
水供給用、酸素ガス取出し用、水素ガス取出し用の配管
を接続するためのスペーサなどが必要であるので、装置
が大型で重量が重くなり、しかも装置容積あたりの膜
（固体電解質膜）面積が小さくなり電気分解の効率も悪
くなっていた。
【０００６】本発明は、このような現状を考慮して、装
置容積あたりの膜（固体電解質膜）面積が大きく、電気
分解の効率も良好で、シール構成部材などの部品点数が
少なく、陽極室と陰極室から発生した気体と液体とが電
気分解用セル外部へ漏洩することがなく安全であり、し
かも電気分解用セルの大型化、高機能化、すなわち発生
した気体の圧力が高くなることにも耐え得る電気分解用
セルを提供することを目的とする。
置容積あたりの膜（固体電解質膜）面積が大きく、電気
分解の効率も良好で、シール構成部材などの部品点数が
少なく、陽極室と陰極室から発生した気体と液体とが電
気分解用セル外部へ漏洩することがなく安全であり、し
かも電気分解用セルの大型化、高機能化、すなわち発生
した気体の圧力が高くなることにも耐え得る電気分解用
セルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、下記の（１）〜（３）を、その
構成要旨とするものである。
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、下記の（１）〜（３）を、その
構成要旨とするものである。
【０００８】（１）固体電解質膜と、その両面に添設し
た多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に添設した多
孔質集電部を有する陽極電極板及び陰極電極板と、陽極
電極板の外側に添設した純水供給経路となる通水性シー
トと、陰極電極板の外側に添設した水素ガス捕集経路と
なる通気性シートとから構成される平板状の固体電解質
膜ユニットを、ロール状に巻装して圧力容器内に収容し
たことを特徴とするスパイラル型電気分解用セル。
た多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に添設した多
孔質集電部を有する陽極電極板及び陰極電極板と、陽極
電極板の外側に添設した純水供給経路となる通水性シー
トと、陰極電極板の外側に添設した水素ガス捕集経路と
なる通気性シートとから構成される平板状の固体電解質
膜ユニットを、ロール状に巻装して圧力容器内に収容し
たことを特徴とするスパイラル型電気分解用セル。
【０００９】（２）前記通気性シートの一側部に水素ガ
ス取出し管が装着されるとともに、通気性シートの陰極
電極板に対向する面と水素ガス取出し管が装着される面
以外の面がガス不透過面となっていることを特徴とする
前述の（１）に記載のスパイラル型電気分解用セル。
ス取出し管が装着されるとともに、通気性シートの陰極
電極板に対向する面と水素ガス取出し管が装着される面
以外の面がガス不透過面となっていることを特徴とする
前述の（１）に記載のスパイラル型電気分解用セル。
【００１０】（３）前記陽極電極板の一側部に陽極棒が
装着されるとともに、陰極電極板の反対側の一側部に陰
極棒が装着されていることを特徴とする前述の（１）か
ら（２）のいずれかに記載のスパイラル型電気分解用セ
ル。
装着されるとともに、陰極電極板の反対側の一側部に陰
極棒が装着されていることを特徴とする前述の（１）か
ら（２）のいずれかに記載のスパイラル型電気分解用セ
ル。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１２】図１は、本発明の電気分解用セルの固体電
解質膜ユニットをロール状に巻装する前の分解斜視図
で、図２は、図1 のA −A 線についての縦断面図で説明
のために各構成部材間を離間して示してあり、図３は、
本発明の電気分解用セルの固体電解質膜ユニットをロー
ル状に巻装する状態を示す斜視図で、図４は、本発明の
電気分解用セルの固体電解質膜ユニットをロール状に巻
装したものを圧力容器内に収容して本発明の電気分解用
セルを構成した状態を示す斜視図、図５はそのＢ方向端
面図である。
解質膜ユニットをロール状に巻装する前の分解斜視図
で、図２は、図1 のA −A 線についての縦断面図で説明
のために各構成部材間を離間して示してあり、図３は、
本発明の電気分解用セルの固体電解質膜ユニットをロー
ル状に巻装する状態を示す斜視図で、図４は、本発明の
電気分解用セルの固体電解質膜ユニットをロール状に巻
装したものを圧力容器内に収容して本発明の電気分解用
セルを構成した状態を示す斜視図、図５はそのＢ方向端
面図である。
【００１３】図１及び図２において、10は全体で、本発
明の電気分解用セルの固体電解質膜ユニットをロール状
に巻装する前の状態を示している。
明の電気分解用セルの固体電解質膜ユニットをロール状
に巻装する前の状態を示している。
【００１４】固体電解質膜ユニット10は、基本的には、
平板状の固体電解質膜12と、その上下両面に添設した平
板状の多孔質給電体14、 15と、両多孔質給電体14、 15の
上下に配設したチタンからなる多孔質集電部16a,18a を
有する平板状の陽極の作用を行う陽極電極板16と陰極の
作用を行う陰極電極板18と、陽極電極板16の外側に添設
した純水供給経路となる多孔質の通水性シート24と、陰
極電極板18の外側に添設した水素ガス捕集経路となる通
気性シート26とから構成される。
平板状の固体電解質膜12と、その上下両面に添設した平
板状の多孔質給電体14、 15と、両多孔質給電体14、 15の
上下に配設したチタンからなる多孔質集電部16a,18a を
有する平板状の陽極の作用を行う陽極電極板16と陰極の
作用を行う陰極電極板18と、陽極電極板16の外側に添設
した純水供給経路となる多孔質の通水性シート24と、陰
極電極板18の外側に添設した水素ガス捕集経路となる通
気性シート26とから構成される。
【００１５】また、固体電解質膜ユニット10の固体電解
質膜12を隔てて形成された陽極室Ａと陰極室Ｂから気体
と液体とが漏洩しないようにシール機能を確保するため
に、多孔質給電体14,15 の外周、陽極電極板16と通水性
シート24との間、及び陰極電極板18と通気性シート26と
の間には、それぞれ角形枠状のシリコンやフッ素ゴムな
どの樹脂からなるパッキン14a,15a,20a,22a を配設した
構造である。
質膜12を隔てて形成された陽極室Ａと陰極室Ｂから気体
と液体とが漏洩しないようにシール機能を確保するため
に、多孔質給電体14,15 の外周、陽極電極板16と通水性
シート24との間、及び陰極電極板18と通気性シート26と
の間には、それぞれ角形枠状のシリコンやフッ素ゴムな
どの樹脂からなるパッキン14a,15a,20a,22a を配設した
構造である。
【００１６】なお、この場合、固体電解質膜12と陽極電
極板16とパッキン14a とで構成されるシールされた室に
多孔質給電体14が収容され、陽極室( 酸素発生室)Aを形
成するとともに、固体電解質膜12と陰極電極板18とパッ
キン15a とで構成されるシールされた室に多孔質給電体
15が収容され、陰極室（水素発生室）B を形成してい
る。
極板16とパッキン14a とで構成されるシールされた室に
多孔質給電体14が収容され、陽極室( 酸素発生室)Aを形
成するとともに、固体電解質膜12と陰極電極板18とパッ
キン15a とで構成されるシールされた室に多孔質給電体
15が収容され、陰極室（水素発生室）B を形成してい
る。
【００１７】また、通気性シート26の一側部に水素ガス
取出し管30が装着されるとともに、通気性シートの陰極
電極板18に対向する面と水素ガス取出し管30が装着され
る面以外の面がガス不透過面となっている。さらに、陽
極電極板16の一側部に陽極棒16b が装着されるととも
に、陰極電極板18の反対側の一側部に陰極棒18b が装着
されている。これは、後述するようにロール状に巻装し
たときに、陽極棒16b と陰極棒18b との距離を十分にと
るためである。
取出し管30が装着されるとともに、通気性シートの陰極
電極板18に対向する面と水素ガス取出し管30が装着され
る面以外の面がガス不透過面となっている。さらに、陽
極電極板16の一側部に陽極棒16b が装着されるととも
に、陰極電極板18の反対側の一側部に陰極棒18b が装着
されている。これは、後述するようにロール状に巻装し
たときに、陽極棒16b と陰極棒18b との距離を十分にと
るためである。
【００１８】なお、固体電解質膜12としては、固体高分
子電解質を膜状に形成したもの、例えば、カチオン交換
膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜、例え
ば、デュポン社製「ナフィオン117 」）の両面に、貴金
属、特に、白金族金属からなる多孔質の陽極及び陰極
を、化学的に無電解メッキで接合した構造の「固体高分
子電解質膜」を使用するのが好適である。また、この場
合、両電極としては、白金であるの、例えば、従来の物
理的に電極をイオン交換膜に接触させた構造の固体電解
質では、50〜70A/dm2 であるのに対して、80℃、200A/d
m 2 において約4 年間の長期間電気分解することが可能
となる。なお、この場合、前記イリジウムの他にも、２
種類以上の白金族金属をメッキした多層構造の固体高分
子電解質膜も使用可能であり、より高電流密度化が可能
となる。
子電解質を膜状に形成したもの、例えば、カチオン交換
膜（フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜、例え
ば、デュポン社製「ナフィオン117 」）の両面に、貴金
属、特に、白金族金属からなる多孔質の陽極及び陰極
を、化学的に無電解メッキで接合した構造の「固体高分
子電解質膜」を使用するのが好適である。また、この場
合、両電極としては、白金であるの、例えば、従来の物
理的に電極をイオン交換膜に接触させた構造の固体電解
質では、50〜70A/dm2 であるのに対して、80℃、200A/d
m 2 において約4 年間の長期間電気分解することが可能
となる。なお、この場合、前記イリジウムの他にも、２
種類以上の白金族金属をメッキした多層構造の固体高分
子電解質膜も使用可能であり、より高電流密度化が可能
となる。
【００１９】本願の固体電解質膜12では、固体高分子電
解質の両面に貴金属からなる電極を化学的に無電解メッ
キで接合した構造であるので、固体高分子電解質と両電
極の間に水が存在しないので、溶液抵抗、ガス抵抗がな
いので、固体高分子電解質と両電極の間の接触抵抗が低
く、電圧が低く、電流分布が均一となり、高電流密度
化、高温水電解、高圧水電解が可能となり、高純度の酸
素、水素ガスを効率良く得ることが可能である。
解質の両面に貴金属からなる電極を化学的に無電解メッ
キで接合した構造であるので、固体高分子電解質と両電
極の間に水が存在しないので、溶液抵抗、ガス抵抗がな
いので、固体高分子電解質と両電極の間の接触抵抗が低
く、電圧が低く、電流分布が均一となり、高電流密度
化、高温水電解、高圧水電解が可能となり、高純度の酸
素、水素ガスを効率良く得ることが可能である。
【００２０】一方、多孔質給電体14,15 としては、通気
性を確保するために、チタン製のメッシュ、例えば、エ
キスパンドメタル3 層重ねで、厚さ数mmとするのが好ま
しい。なお、この多孔質給電体を用いることによって、
陽極電極板16又は陰極電極板18から固体電解質膜12の表
面の白金メッキ部へ、電気分解に必要な電気を供給する
とともに、原料である純水及び発生する酸素、水素ガス
を通過させることができる。なお、多孔質給電体14,15
は、要するに、導電性の通気性を有する多孔質体であれ
ば良く、上記のもの以外にも、カーボン多孔質体、金属
多孔質体、多孔質導電セラミック等が適用可能である。
性を確保するために、チタン製のメッシュ、例えば、エ
キスパンドメタル3 層重ねで、厚さ数mmとするのが好ま
しい。なお、この多孔質給電体を用いることによって、
陽極電極板16又は陰極電極板18から固体電解質膜12の表
面の白金メッキ部へ、電気分解に必要な電気を供給する
とともに、原料である純水及び発生する酸素、水素ガス
を通過させることができる。なお、多孔質給電体14,15
は、要するに、導電性の通気性を有する多孔質体であれ
ば良く、上記のもの以外にも、カーボン多孔質体、金属
多孔質体、多孔質導電セラミック等が適用可能である。
【００２１】また、陽極電極板16、陰極電極板18は、チ
タンから構成するのが好ましく、その内部の多孔質集電
部16a,18a は、チタン製のメッシュ、例えば、エキスパ
ンドメタル3 層重ねで、厚さ数mmとするのが好ましい。
タンから構成するのが好ましく、その内部の多孔質集電
部16a,18a は、チタン製のメッシュ、例えば、エキスパ
ンドメタル3 層重ねで、厚さ数mmとするのが好ましい。
【００２２】さらに、通水性シート24としては、全方向
に通水性をもたすために、セルロース系樹脂、ポリスル
フォン系樹脂などの多孔質の通水性シートであるのが好
ましく、通気性シート26としては、通気性をもたせるた
めに、ポリサルフォン、ポリテトラフルオロエチレン(P
TFE)などの樹脂から構成し、通気性シート26の陰極電極
板18に対向する面と水素ガス取出し管30が装着される面
以外の面がガス不透過面となるように、当該面のうち端
面は溶着し、他の面はガス不透過性のシート貼り付ける
などで処理しておく。このような通気性シート26を用い
たので、後述するようにロール状に巻装した場合にも、
発生した水素ガスを酸素ガスと完全に分離して、水素ガ
ス取出し管30に導くことができる。
に通水性をもたすために、セルロース系樹脂、ポリスル
フォン系樹脂などの多孔質の通水性シートであるのが好
ましく、通気性シート26としては、通気性をもたせるた
めに、ポリサルフォン、ポリテトラフルオロエチレン(P
TFE)などの樹脂から構成し、通気性シート26の陰極電極
板18に対向する面と水素ガス取出し管30が装着される面
以外の面がガス不透過面となるように、当該面のうち端
面は溶着し、他の面はガス不透過性のシート貼り付ける
などで処理しておく。このような通気性シート26を用い
たので、後述するようにロール状に巻装した場合にも、
発生した水素ガスを酸素ガスと完全に分離して、水素ガ
ス取出し管30に導くことができる。
【００２３】なお、これらの各構成部材の合計の厚さと
しては、数mm程度の平板状にするのが、固体電解質膜ユ
ニット10を、ロール状に巻装するために好ましい。
しては、数mm程度の平板状にするのが、固体電解質膜ユ
ニット10を、ロール状に巻装するために好ましい。
【００２４】このように構成される固体電解質膜ユニッ
ト10を、図３に示したように水素ガス取出し管30、陽極
棒16b がロールの中心近傍に位置するように、矢印Ｃで
示した方向に巻装してロール状の固体電解質膜ユニット
10とした後、図４及び図５に示したように、圧力容器40
内に収容して、本発明のスパイラル型電気分解セル50が
構成される。
ト10を、図３に示したように水素ガス取出し管30、陽極
棒16b がロールの中心近傍に位置するように、矢印Ｃで
示した方向に巻装してロール状の固体電解質膜ユニット
10とした後、図４及び図５に示したように、圧力容器40
内に収容して、本発明のスパイラル型電気分解セル50が
構成される。
【００２５】圧力容器40の左側面に、固体電解質膜ユニ
ット10の水素ガス取出し管30と接続された水素ガス取出
し口42と、純水供給口44が、右側面に酸素ガス取出し口
46が設けられている。また、陽極電極板16の陽極棒16b
と、陰極電極板18の陰極棒18b が突設されており、図示
しない電源に接続されている。
ット10の水素ガス取出し管30と接続された水素ガス取出
し口42と、純水供給口44が、右側面に酸素ガス取出し口
46が設けられている。また、陽極電極板16の陽極棒16b
と、陰極電極板18の陰極棒18b が突設されており、図示
しない電源に接続されている。
【００２６】そして、電解の際には、図示しない純水供
給源より純水が、純水供給口44を介して、図１の矢印Ｄ
方向から、固体電解質膜ユニット10の中でスパイラル状
になった通水性シート24に導入され、矢印Ｅ方向に、陽
極室Ａに収容された多孔質集電部16a 、多孔質給電体14
に供給される。そして、この陽極室A に供給された純水
が、陽極側の固体電解質膜12において電気分解されて、
2H2 O →O 2 ＋4H+ ＋4e- のような反応が起こり、酸素
ガスが発生し、発生した酸素ガスと純水は、通水性シー
ト24中を矢印Ｆ方向に移動して、酸素ガス取出し口46か
ら、図示しない酸素側気液分離タンクに導入され酸素ガ
スが水と分離されるようになっている。
給源より純水が、純水供給口44を介して、図１の矢印Ｄ
方向から、固体電解質膜ユニット10の中でスパイラル状
になった通水性シート24に導入され、矢印Ｅ方向に、陽
極室Ａに収容された多孔質集電部16a 、多孔質給電体14
に供給される。そして、この陽極室A に供給された純水
が、陽極側の固体電解質膜12において電気分解されて、
2H2 O →O 2 ＋4H+ ＋4e- のような反応が起こり、酸素
ガスが発生し、発生した酸素ガスと純水は、通水性シー
ト24中を矢印Ｆ方向に移動して、酸素ガス取出し口46か
ら、図示しない酸素側気液分離タンクに導入され酸素ガ
スが水と分離されるようになっている。
【００２７】一方、陰極側においては、固体電解質膜12
をH + が通過して、陰極側の固体電解質膜12において電
気分解されて、4H+ ＋4e- →2H2 の反応が起こり水素ガ
スが発生し、陽極室Ｂに収容された多孔質給電体15、多
孔質集電部18a 中を移動して、通気性シート26中を矢印
Ｈ方向に移動して、水素ガス取出し管30に接続された水
素ガス取出し口42から、水と水素ガスが取り出され、図
示しない気液分離装置において水素ガスが水と分離され
る。
をH + が通過して、陰極側の固体電解質膜12において電
気分解されて、4H+ ＋4e- →2H2 の反応が起こり水素ガ
スが発生し、陽極室Ｂに収容された多孔質給電体15、多
孔質集電部18a 中を移動して、通気性シート26中を矢印
Ｈ方向に移動して、水素ガス取出し管30に接続された水
素ガス取出し口42から、水と水素ガスが取り出され、図
示しない気液分離装置において水素ガスが水と分離され
る。
【００２８】なお、上述の実施例については、陽極側に
純水を供給しながら電気分解して、陽極側から酸素ガス
を、陰極側から水素ガスを発生させるための電気分解用
セルについて述べたが、これ以外にも本発明の電気分解
セルは、水及びイオンを含んだ溶液を電気分解するため
の電気分解用セル一般に適用可能であることは勿論であ
り、本発明の範囲に含まれるものである。
純水を供給しながら電気分解して、陽極側から酸素ガス
を、陰極側から水素ガスを発生させるための電気分解用
セルについて述べたが、これ以外にも本発明の電気分解
セルは、水及びイオンを含んだ溶液を電気分解するため
の電気分解用セル一般に適用可能であることは勿論であ
り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２９】
【発明の作用効果】本発明では、固体電解質膜と、その
両面に添設した多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側
に添設した多孔質集電部を有する陽極電極板及び陰極電
極板と、陽極電極板の外側に添設した純水供給経路とな
る通水性シートと、陰極電極板の外側に添設した水素ガ
ス捕集経路となる通気性シートとから構成される平板状
の固体電解質膜ユニットを、ロール状に巻装して圧力容
器内に収容したので、下記に示したような顕著で特有な
作用効果を奏する極めて優れた発明である。
両面に添設した多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側
に添設した多孔質集電部を有する陽極電極板及び陰極電
極板と、陽極電極板の外側に添設した純水供給経路とな
る通水性シートと、陰極電極板の外側に添設した水素ガ
ス捕集経路となる通気性シートとから構成される平板状
の固体電解質膜ユニットを、ロール状に巻装して圧力容
器内に収容したので、下記に示したような顕著で特有な
作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【００３０】（１）固体電解質膜が、ロール状の固体電
解質膜ユニット中でスパイラル状に存在することとなる
ので、装置容積当たりの膜（固体電解質膜）面積が大き
くとれるので、装置容積当たりの気体の発生量が多くな
る。
解質膜ユニット中でスパイラル状に存在することとなる
ので、装置容積当たりの膜（固体電解質膜）面積が大き
くとれるので、装置容積当たりの気体の発生量が多くな
る。
【００３１】（２）従来に比較して、エンドプレート、
スペーサが省略でき、シール構成部材などの部品点数が
少なく、また、複雑な配管構成が不要なため、装置が簡
素化でき、陽極室と陰極室から発生した気体と液体とが
電気分解用セル外部へ漏洩することがなく安全であり、
しかも電気分解用セルの大型化、高機能化、すなわち、
発生する気体の圧力が高くなることにも耐え得る電気分
解用セルを提供できる。
スペーサが省略でき、シール構成部材などの部品点数が
少なく、また、複雑な配管構成が不要なため、装置が簡
素化でき、陽極室と陰極室から発生した気体と液体とが
電気分解用セル外部へ漏洩することがなく安全であり、
しかも電気分解用セルの大型化、高機能化、すなわち、
発生する気体の圧力が高くなることにも耐え得る電気分
解用セルを提供できる。
【００３２】（３）平板状の固体電解質膜ユニットを、
ロール状に巻装して圧力容器内に収容し、従来型の電解
セルが、電解によって消費される純水（液体）に覆われ
る状態であるので、純水を膜（固体電解質膜）に均一に
供給できる。
ロール状に巻装して圧力容器内に収容し、従来型の電解
セルが、電解によって消費される純水（液体）に覆われ
る状態であるので、純水を膜（固体電解質膜）に均一に
供給できる。
【００３３】（４）平板状の固体電解質膜ユニットを、
ロール状に巻装して圧力容器内に収容したので、万一固
体電解質膜ユニットのシール部において、漏れが生じた
場合においても、電気分解用セル内及びこれに接続され
る配管内への漏洩のみで配管外へは漏洩がないため、外
部の着火源から引火することがなく、安全である。
ロール状に巻装して圧力容器内に収容したので、万一固
体電解質膜ユニットのシール部において、漏れが生じた
場合においても、電気分解用セル内及びこれに接続され
る配管内への漏洩のみで配管外へは漏洩がないため、外
部の着火源から引火することがなく、安全である。
【００３４】（５）発生する水素ガス、酸素ガスの圧力
バランス、ならびに供給する純水の圧力を制御すること
によって、圧力容器の耐圧強度に制限される圧力まで発
生ガスの圧力を上昇することができるので、高圧ガスが
必要とされる場合においても水素ガス、酸素ガスの昇圧
設備が不要となる。
バランス、ならびに供給する純水の圧力を制御すること
によって、圧力容器の耐圧強度に制限される圧力まで発
生ガスの圧力を上昇することができるので、高圧ガスが
必要とされる場合においても水素ガス、酸素ガスの昇圧
設備が不要となる。
【図１】図１は、本発明の電気分解用セルの固体電解質
膜ユニットをロール状に巻装する前の分解斜視図であ
る。
膜ユニットをロール状に巻装する前の分解斜視図であ
る。
【図２】図２は、説明のために各構成部材間を離間して
示した図1 のA −A 線についての縦断面図である。
示した図1 のA −A 線についての縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の電気分解用セルの固体電解質
膜ユニットをロール状に巻装する状態を示す斜視図であ
る。
膜ユニットをロール状に巻装する状態を示す斜視図であ
る。
【図４】図４は、本発明の電気分解用セルの固体電解質
膜ユニットをロール状に巻装したものを圧力容器内に収
容して本発明の電気分解用セルを構成した状態を示す斜
視図である。
膜ユニットをロール状に巻装したものを圧力容器内に収
容して本発明の電気分解用セルを構成した状態を示す斜
視図である。
【図５】図５は、図４のＢ方向端面図である。
【図６】図６は、従来の平板型電気分解セルの断面図で
ある。
ある。
10…固体電解質膜ユニット 12…固体電解質膜 14,15 …多孔質給電体 14a,15a,20a,22a …パッキン 16…陽極電極板 16a,18a …多孔質集電部 16b,18b …給電棒 18…陰極電極板 24…通水性シート 26…通気性シート 30…水素ガス取出し管 40…圧力容器 42…水素ガス取出し口 44…純水供給口 46…酸素ガス取出し口 50…スパイラル型電気分解セル 100 …電気分解用セル 102 …固体高分子電解質膜 104 …多孔質給電体 106 …陽極電極板 108 …陰極電極板 110 …固体電解質膜ユニット 112 、 114 …シリコンガスケット 116 、 118 …エンドプレート 120 、 122 …シリコンパッキン Ａ…陽極室( 酸素発生室) Ｂ…陰極室（水素発生室）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 清司 兵庫県加古川市別府町新野辺475−20 (72)発明者 長尾 衛 大阪府大阪市東淀川区井高野２丁目７番 18−102号 (72)発明者 原田 宙幸 東京都練馬区西大泉２−25−43 (56)参考文献 特開 昭50−142474（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08
Claims (3)
- 【請求項１】 固体電解質膜と、その両面に添設した多
孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に添設した多孔質
集電部を有する陽極電極板及び陰極電極板と、陽極電極
板の外側に添設した純水供給経路となる通水性シート
と、陰極電極板の外側に添設した水素ガス捕集経路とな
る通気性シートとから構成される平板状の固体電解質膜
ユニットを、ロール状に巻装して圧力容器内に収容した
ことを特徴とするスパイラル型電気分解用セル。 - 【請求項２】 前記通気性シートの一側部に水素ガス取
出し管が装着されるとともに、通気性シートの陰極電極
板に対向する面と水素ガス取出し管が装着される面以外
の面がガス不透過面となっていることを特徴とする請求
項１に記載のスパイラル型電気分解用セル。 - 【請求項３】 前記陽極電極板の一側部に陽極棒が装着
されるとともに、陰極電極板の反対側の一側部に陰極棒
が装着されていることを特徴とする請求項１から２のい
ずれかに記載のスパイラル型電気分解用セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135094A JP2971780B2 (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | スパイラル型電気分解用セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135094A JP2971780B2 (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | スパイラル型電気分解用セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325772A JPH08325772A (ja) | 1996-12-10 |
| JP2971780B2 true JP2971780B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=15143699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7135094A Expired - Fee Related JP2971780B2 (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | スパイラル型電気分解用セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971780B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103339292B (zh) * | 2010-12-10 | 2017-09-22 | 奥克海德莱克斯控股有限公司 | 多层水分解装置 |
| US10087536B2 (en) | 2012-06-12 | 2018-10-02 | Aquahydrex Pty Ltd | Breathable electrode and method for use in water splitting |
| EP3028324A4 (en) | 2013-07-31 | 2017-01-11 | Aquahydrex Pty Ltd | Method and electrochemical cell for managing electrochemical reactions |
| JP6498876B2 (ja) * | 2014-06-16 | 2019-04-10 | 東芝ライフスタイル株式会社 | 減酸素装置、及び、冷蔵庫 |
| AU2020216203A1 (en) | 2019-02-01 | 2021-08-05 | Aquahydrex, Inc. | Electrochemical system with confined electrolyte |
| CN113474487A (zh) * | 2019-02-22 | 2021-10-01 | 学校法人工学院大学 | 水电解装置、使用水电解装置的杀菌清洗方法以及有害物质分解、去除方法 |
-
1995
- 1995-06-01 JP JP7135094A patent/JP2971780B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08325772A (ja) | 1996-12-10 |
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