JP3035537B1 - 水電解ガス発生装置 - Google Patents
水電解ガス発生装置Info
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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
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 イオン交換膜を用いて水を電気分解し、ガス
を発生させる装置において、イオン交換膜と電極板との
接触の良否は接触抵抗の大小となって現れ、熱損失が生
じる。本発明はイオン交換膜と電極板を全面にわたって
接触させるようにして電気抵抗を下げ、抵抗損失を極力
小さくする。 【解決手段】イオン交換膜２の両側に陽極側電極板１ｂ
及び陰極側電極板１ａを接触させる水電解ガス発生装置
において、イオン交換膜２表面に白金又はパラジウムを
スパッタリングにてコートし、その上面に白金及びイリ
ジウムの無電解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電
極板間にカーボン粒３を密着保持させたことを特徴とす
る水電解ガス発生装置。
を発生させる装置において、イオン交換膜と電極板との
接触の良否は接触抵抗の大小となって現れ、熱損失が生
じる。本発明はイオン交換膜と電極板を全面にわたって
接触させるようにして電気抵抗を下げ、抵抗損失を極力
小さくする。 【解決手段】イオン交換膜２の両側に陽極側電極板１ｂ
及び陰極側電極板１ａを接触させる水電解ガス発生装置
において、イオン交換膜２表面に白金又はパラジウムを
スパッタリングにてコートし、その上面に白金及びイリ
ジウムの無電解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電
極板間にカーボン粒３を密着保持させたことを特徴とす
る水電解ガス発生装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換膜を用
いて水を電気分解し、酸素ガス、水素ガス或いはオゾン
ガス、水素ガスを発生させる水電解ガス発生装置に関す
るもので、特に、新規な表面構造を備えたイオン交換膜
とカーボン粒からなる密着接触材を用いた水電解ガス発
生装置に関するものである。
いて水を電気分解し、酸素ガス、水素ガス或いはオゾン
ガス、水素ガスを発生させる水電解ガス発生装置に関す
るもので、特に、新規な表面構造を備えたイオン交換膜
とカーボン粒からなる密着接触材を用いた水電解ガス発
生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水電解ガス発生装置として、イオン交換
膜を用いた隔膜電解法が用いられ、特に、電解効率の高
い水電解装置を提供するため、固体高分子電解質隔膜の
両側に陽極及び陰極として炭素繊維等の多孔質電極を密
着接触させることにより電解効率を向上する電解装置が
開発されている。
膜を用いた隔膜電解法が用いられ、特に、電解効率の高
い水電解装置を提供するため、固体高分子電解質隔膜の
両側に陽極及び陰極として炭素繊維等の多孔質電極を密
着接触させることにより電解効率を向上する電解装置が
開発されている。
【０００３】しかしながら上記した従来の水電解ガス発
生装置においても、電極板とイオン交換膜を全面に亘っ
て密着することは困難であり、十分に満足できる電解効
率を達成できず、また長時間の使用においては、イオン
交換膜上の触媒が脱落するという問題を有していた。す
なわち、従来の水電解ガス発生装置において使用されて
いるイオン交換膜に触媒として白金等の無電解メッキが
施されていたが、密着性において満足する機能を有して
おらず、長期の使用において、イオン交換膜上の触媒が
脱落するという課題があった。さらに、隔膜の両側に陽
極及び陰極として炭素繊維等の多孔質電極を密着するこ
とにより、接触抵抗を低下し、消費電力を節減する方式
が検討されてきたが、より低エネルギー型の水電解ガス
発生装置に対するニーズが大きくなってきている。
生装置においても、電極板とイオン交換膜を全面に亘っ
て密着することは困難であり、十分に満足できる電解効
率を達成できず、また長時間の使用においては、イオン
交換膜上の触媒が脱落するという問題を有していた。す
なわち、従来の水電解ガス発生装置において使用されて
いるイオン交換膜に触媒として白金等の無電解メッキが
施されていたが、密着性において満足する機能を有して
おらず、長期の使用において、イオン交換膜上の触媒が
脱落するという課題があった。さらに、隔膜の両側に陽
極及び陰極として炭素繊維等の多孔質電極を密着するこ
とにより、接触抵抗を低下し、消費電力を節減する方式
が検討されてきたが、より低エネルギー型の水電解ガス
発生装置に対するニーズが大きくなってきている。
【０００４】すなわち、従来のイオン交換膜を用いた水
電解の槽電圧をＶt （Ｖ）とすると
電解の槽電圧をＶt （Ｖ）とすると
【０００５】、Ｖt （Ｖ）は次式になる。
【０００６】
【数１】
【０００７】このときの消費電力は、Ｖt ・Ｉで、電解
によって得られるガス量は電流（Ｉ）のみに依存するの
で、可能な限り槽電圧（Ｖt ）を下げた方が消費電力が
少なくなり、エネルギー効率がよいことになる。一般に
カソード及びアノードに白金を用いると、過電圧は約２
Ｖ（１００Ａ／ｄｍ2 ）となる。そして、槽電圧
（Ｖt ）は約３Ｖ程度でその差約１Ｖは接触抵抗及び導
体抵抗による電圧降下でそれによる損失は約１００Ｗと
なる。
によって得られるガス量は電流（Ｉ）のみに依存するの
で、可能な限り槽電圧（Ｖt ）を下げた方が消費電力が
少なくなり、エネルギー効率がよいことになる。一般に
カソード及びアノードに白金を用いると、過電圧は約２
Ｖ（１００Ａ／ｄｍ2 ）となる。そして、槽電圧
（Ｖt ）は約３Ｖ程度でその差約１Ｖは接触抵抗及び導
体抵抗による電圧降下でそれによる損失は約１００Ｗと
なる。
【０００８】そのため、導体抵抗（ＲL ）を限りなく零
に近づけるとともに、接触抵抗（Ｒｃ）を低下する試み
が行われてきた。本発明者は、この試みの一環として図
３に示すように、先にイオン交換膜２を挟んでその両側
に箱状隔壁５を設け、該隔壁の内側を凹凸状に形成し、
該凹凸面を金属被膜処理を施した金属被覆面６とするこ
とにより、電極の表面積を拡大し、電気抵抗を下げるこ
とができるので、電極間の電圧を下げ、電気分解の電解
効率を向上することができる酸素・水素電解ガス発生装
置を提案した（特願平７−３０７６２７号公報及びUS P
atent 5667647参照）なお、図において、７は桟、８は
切り欠き部、９はガス放出口、１０は電極、１１は酸素
ガス室、１２は水素ガス室である。詳細は特願平７−３
０７６２７号公報を参照し、省略する。
に近づけるとともに、接触抵抗（Ｒｃ）を低下する試み
が行われてきた。本発明者は、この試みの一環として図
３に示すように、先にイオン交換膜２を挟んでその両側
に箱状隔壁５を設け、該隔壁の内側を凹凸状に形成し、
該凹凸面を金属被膜処理を施した金属被覆面６とするこ
とにより、電極の表面積を拡大し、電気抵抗を下げるこ
とができるので、電極間の電圧を下げ、電気分解の電解
効率を向上することができる酸素・水素電解ガス発生装
置を提案した（特願平７−３０７６２７号公報及びUS P
atent 5667647参照）なお、図において、７は桟、８は
切り欠き部、９はガス放出口、１０は電極、１１は酸素
ガス室、１２は水素ガス室である。詳細は特願平７−３
０７６２７号公報を参照し、省略する。
【０００９】さらに、図２に示すように、イオン交換膜
２と電極板１との間に繊維状或いはマット状の密着接触
材３ａを入れ、発生するガスを繊維間を通って容易に抜
き出すことによって、繊維状の電気良導体３ａとイオン
交換膜２の電気接触をガス発生によって遮断される恐れ
がなく、常に一定の接触状態を保つことが可能にし、か
つその接触面も実質拡大するガス発生装置を開発した。
２と電極板１との間に繊維状或いはマット状の密着接触
材３ａを入れ、発生するガスを繊維間を通って容易に抜
き出すことによって、繊維状の電気良導体３ａとイオン
交換膜２の電気接触をガス発生によって遮断される恐れ
がなく、常に一定の接触状態を保つことが可能にし、か
つその接触面も実質拡大するガス発生装置を開発した。
【００１０】この装置において、密着接触材３ａとして
は、炭素繊維で太さ数ミクロンのものを用い、これを複
数本束ねた細い平帯状のもので、平織りに仕上げ布状に
織りあげたものを用いた。その表面及び裏面に金スパッ
タリングを施し、イオン交換膜との接触を良好にし、ま
た、電極板２との接触をも良好にするためである。ま
た、従来通り、電極板１でイオン交換膜２に対し、この
密着接触材３ａを押しつけるようにして、密着接触材３
ａを挟んで電極板１とイオン交換膜２ａが電気的に接触
するようにした。
は、炭素繊維で太さ数ミクロンのものを用い、これを複
数本束ねた細い平帯状のもので、平織りに仕上げ布状に
織りあげたものを用いた。その表面及び裏面に金スパッ
タリングを施し、イオン交換膜との接触を良好にし、ま
た、電極板２との接触をも良好にするためである。ま
た、従来通り、電極板１でイオン交換膜２に対し、この
密着接触材３ａを押しつけるようにして、密着接触材３
ａを挟んで電極板１とイオン交換膜２ａが電気的に接触
するようにした。
【００１１】この結果、電解電流１００Ａ／ｄｍ2 のと
きの槽電圧（Ｖt ）は、２．５（Ｖ）となり、この電圧
から過電圧成分の２（Ｖ）を差し引くと、２．５（Ｖ）
−２（Ｖ）＝０．５（Ｖ）となり、０．５（Ｖ）×１０
０（Ａ）＝５０（Ｗ）が接触抵抗分による損失となり、
従来の方法では、約１００Ｗが電力損失として消費され
ていたのに比べて、エネルギー効果で約１７％の節減を
果すことが可能になった。
きの槽電圧（Ｖt ）は、２．５（Ｖ）となり、この電圧
から過電圧成分の２（Ｖ）を差し引くと、２．５（Ｖ）
−２（Ｖ）＝０．５（Ｖ）となり、０．５（Ｖ）×１０
０（Ａ）＝５０（Ｗ）が接触抵抗分による損失となり、
従来の方法では、約１００Ｗが電力損失として消費され
ていたのに比べて、エネルギー効果で約１７％の節減を
果すことが可能になった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者は、
さらにエネルギー効果の改善及びイオン交換膜の耐食性
の改善を行う研究を行った結果、槽電圧をさらに低下さ
せることにより、よりエネルギー効果を改善し、さらに
新規な構成のイオン交換膜により耐食性を改善する新規
な水電解ガス発生装置の開発に成功した。
さらにエネルギー効果の改善及びイオン交換膜の耐食性
の改善を行う研究を行った結果、槽電圧をさらに低下さ
せることにより、よりエネルギー効果を改善し、さらに
新規な構成のイオン交換膜により耐食性を改善する新規
な水電解ガス発生装置の開発に成功した。
【００１３】本発明は、新規なイオン交換膜を用い、か
つイオン交換膜と陰極側電極板との間にカーボン粒を全
面にわたって密着接触させることにより、抵抗損失を極
力小さくし、より効率を高めた酸素ガス、水素ガス或い
はオゾンガス、水素ガスを発生させる水電解ガス発生装
置を提供することを目的としたものである。
つイオン交換膜と陰極側電極板との間にカーボン粒を全
面にわたって密着接触させることにより、抵抗損失を極
力小さくし、より効率を高めた酸素ガス、水素ガス或い
はオゾンガス、水素ガスを発生させる水電解ガス発生装
置を提供することを目的としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、イオン交換膜の両側に陽極側電極板及び陰
極側電極板を接触させる水電解ガス発生装置において、
イオン交換膜表面に白金又はパラジウムをスパッタリン
グにてコートし、その上面に白金及びイリジウムの無電
解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電極板間にカー
ボン粒を密着保持させたことを特徴とする水電解ガス発
生装置である。
決するため、イオン交換膜の両側に陽極側電極板及び陰
極側電極板を接触させる水電解ガス発生装置において、
イオン交換膜表面に白金又はパラジウムをスパッタリン
グにてコートし、その上面に白金及びイリジウムの無電
解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電極板間にカー
ボン粒を密着保持させたことを特徴とする水電解ガス発
生装置である。
【００１５】本発明によれば、イオン交換膜表面に触媒
として機能をする白金又はパラジウムを薄くスパッタリ
ングにてコートすることにより、イオン交換膜表面に白
金及びイリジウム等の無電解メッキを均一かつ良好な状
態で施すことができ、さらに、イオン交換膜と陰極側電
極板間にカーボン粒を密着保持する構成としたので、イ
オン交換膜と電極板との密着性をより良好にし、かつガ
ス抜けも良好にすることができ、接触抵抗の低い水電解
ガス発生装置を提供することができる。本発明によれ
ば、上記の構成とすることにより、電解電圧を従来のカ
ーボン繊維を用いたものに比して、約１２％低くするこ
とができ、大幅な省エネルギー型の水電解ガス発生装置
を提供できる。
として機能をする白金又はパラジウムを薄くスパッタリ
ングにてコートすることにより、イオン交換膜表面に白
金及びイリジウム等の無電解メッキを均一かつ良好な状
態で施すことができ、さらに、イオン交換膜と陰極側電
極板間にカーボン粒を密着保持する構成としたので、イ
オン交換膜と電極板との密着性をより良好にし、かつガ
ス抜けも良好にすることができ、接触抵抗の低い水電解
ガス発生装置を提供することができる。本発明によれ
ば、上記の構成とすることにより、電解電圧を従来のカ
ーボン繊維を用いたものに比して、約１２％低くするこ
とができ、大幅な省エネルギー型の水電解ガス発生装置
を提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、イオン交換膜の両側に陽極側電極板及び陰極側電極
板を接触させる水電解ガス発生装置において、イオン交
換膜表面に白金又はパラジウムをスパッタリングにてコ
ートし、その上面に白金及びイリジウムの無電解メッキ
を施し、イオン交換膜と陰極側電極板間にカーボン粒を
密着保持させたことを特徴とするものであり、イオン交
換膜表面に触媒として機能をする白金又はパラジウムを
薄くスパッタリングにてコートすることにより、イオン
交換膜表面に白金及びイリジウム等の無電解メッキを均
一かつ良好な状態で施すことができ、さらに、イオン交
換膜と陰極側電極板間にカーボン粒を密着保持する構成
としたので、イオン交換膜と電極板との密着性をより良
好にし、かつガス抜けも良好にすることができ、接触抵
抗の低い水電解ガス発生装置を提供することができ、電
解電圧を従来のカーボン繊維を用いたものに比して、約
１２％低くすることができる大幅な省エネルギー型の水
電解ガス発生装置を提供できる作用を有する。
は、イオン交換膜の両側に陽極側電極板及び陰極側電極
板を接触させる水電解ガス発生装置において、イオン交
換膜表面に白金又はパラジウムをスパッタリングにてコ
ートし、その上面に白金及びイリジウムの無電解メッキ
を施し、イオン交換膜と陰極側電極板間にカーボン粒を
密着保持させたことを特徴とするものであり、イオン交
換膜表面に触媒として機能をする白金又はパラジウムを
薄くスパッタリングにてコートすることにより、イオン
交換膜表面に白金及びイリジウム等の無電解メッキを均
一かつ良好な状態で施すことができ、さらに、イオン交
換膜と陰極側電極板間にカーボン粒を密着保持する構成
としたので、イオン交換膜と電極板との密着性をより良
好にし、かつガス抜けも良好にすることができ、接触抵
抗の低い水電解ガス発生装置を提供することができ、電
解電圧を従来のカーボン繊維を用いたものに比して、約
１２％低くすることができる大幅な省エネルギー型の水
電解ガス発生装置を提供できる作用を有する。
【００１７】請求項２に記載の発明は、スパッタリング
が施される白金又はパラジウムの厚さは、５〜１０Åで
あり、白金及びイリジウムの無電解メッキは、１〜３ｍ
ｍｇ／ｃｍ2 であることを特徴とするものであり、請求
項１に記載の発明が有する作用に加えて、イオン交換膜
と、触媒である白金、イリジウムと、水を効果的に接触
することが可能となり、かつ、接触抵抗及び触媒として
の機能面も改善できる作用を有する。
が施される白金又はパラジウムの厚さは、５〜１０Åで
あり、白金及びイリジウムの無電解メッキは、１〜３ｍ
ｍｇ／ｃｍ2 であることを特徴とするものであり、請求
項１に記載の発明が有する作用に加えて、イオン交換膜
と、触媒である白金、イリジウムと、水を効果的に接触
することが可能となり、かつ、接触抵抗及び触媒として
の機能面も改善できる作用を有する。
【００１８】請求項３に記載の発明は、無電解メッキは
無電解メッキ開始から３０分でメッキ温度を常温から５
０℃に昇温し、この温度を３時間保ち、次いで３０分で
６０℃に昇温し、この温度を１時間保った温度条件下で
実施したことを特徴とするものであり、請求項１，２に
記載の発明が有する作用に加えて、上記した温度条件で
無電解メッキを行うことにより、従来の温度管理を行わ
ない無電解メッキ方法においては、比抵抗が１０-2〜１
０-3Ω・ｃｍで、白金、イリジウム、ロジウム等の一部
がメッキ浴容器内面に付着するという問題を有していた
が、上記した温度条件下で無電解メッキを行うことによ
り、比抵抗を１０-4〜１０-5Ω・ｃｍと比抵抗を低下す
ることができるため、無駄なくイオン交換膜にメッキを
行うことができる作用を有する。
無電解メッキ開始から３０分でメッキ温度を常温から５
０℃に昇温し、この温度を３時間保ち、次いで３０分で
６０℃に昇温し、この温度を１時間保った温度条件下で
実施したことを特徴とするものであり、請求項１，２に
記載の発明が有する作用に加えて、上記した温度条件で
無電解メッキを行うことにより、従来の温度管理を行わ
ない無電解メッキ方法においては、比抵抗が１０-2〜１
０-3Ω・ｃｍで、白金、イリジウム、ロジウム等の一部
がメッキ浴容器内面に付着するという問題を有していた
が、上記した温度条件下で無電解メッキを行うことによ
り、比抵抗を１０-4〜１０-5Ω・ｃｍと比抵抗を低下す
ることができるため、無駄なくイオン交換膜にメッキを
行うことができる作用を有する。
【００１９】請求項４に記載の発明は、前記イリジウム
の無電解メッキの代りに、ロジウムの無電解メッキを施
し、メッキ温度が無電解メッキ開始から３０分で常温か
ら２５℃に昇温し、この温度を３時間保ち、次いで、３
０分で４０℃に昇温し、この温度を１時間保持し、１〜
３ｍｍｇ／ｃｍ2 のロジウムメッキを施したことを特徴
とするもので、請求項１に記載の発明と同じ作用を有す
る。
の無電解メッキの代りに、ロジウムの無電解メッキを施
し、メッキ温度が無電解メッキ開始から３０分で常温か
ら２５℃に昇温し、この温度を３時間保ち、次いで、３
０分で４０℃に昇温し、この温度を１時間保持し、１〜
３ｍｍｇ／ｃｍ2 のロジウムメッキを施したことを特徴
とするもので、請求項１に記載の発明と同じ作用を有す
る。
【００２０】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図１は、本発明の水電解ガス発生装
置の電解セルを示す概観図で、図において、１ａ，１ｂ
は電極板、２はイオン交換膜、３はカーボン粒が充填さ
れる接触材、４はＰｔメッキ部である。本実施の形態に
おいては、陰極側の電極板１ａは箱状に形成され、その
内部にはカーボン粒３が充填され、陰極側のイオン交換
膜２及び電極板１ａと密着接触している。カーボン粒は
厚さ１〜３ｍｍで、粒子の直径は０．５〜１．０ｍｍの
ものが用いられる。
参照して説明する。図１は、本発明の水電解ガス発生装
置の電解セルを示す概観図で、図において、１ａ，１ｂ
は電極板、２はイオン交換膜、３はカーボン粒が充填さ
れる接触材、４はＰｔメッキ部である。本実施の形態に
おいては、陰極側の電極板１ａは箱状に形成され、その
内部にはカーボン粒３が充填され、陰極側のイオン交換
膜２及び電極板１ａと密着接触している。カーボン粒は
厚さ１〜３ｍｍで、粒子の直径は０．５〜１．０ｍｍの
ものが用いられる。
【００２１】カーボン粒は小さければイオン交換膜と電
極板との物理的な接触は良好になるが、イオン交換膜か
らのガス抜けが悪化する。一方、直径を１．０ｍｍより
大きくすると、ガス抜けは良くなるが、接触面積が少な
くなり、接触抵抗が大きくなるため、粒子直径は０．５
〜１．０ｍｍの範囲が最も好ましい。また、カーボン粒
の厚さは、特に限定されないが、イオン交換膜と電極板
の凹凸の形状を考慮してその厚さが適宜決定され、本実
施の形態においては、厚さ１〜３ｍｍとした。また、カ
ーボン粒は各粒が独立しており、型の変化に対して柔軟
に型を変えることができるため、イオン交換膜との密着
性に優れ、気体や液体の通過する十分な間隙を維持でき
るため、接触抵抗を低く保つことができ、消費電力が少
なく、かつ耐食性を向上することができた。本実施の形
態によれば、カーボン粒を使用することにより、槽電圧
が従来のカーボン繊維を用いたものに比して、２．５Ｖ
から２．２Ｖへと低下した。これは効率面で約１２％改
善されたことに相当し、工業的にみて大幅な省エネルギ
ーを実現することが可能となった。
極板との物理的な接触は良好になるが、イオン交換膜か
らのガス抜けが悪化する。一方、直径を１．０ｍｍより
大きくすると、ガス抜けは良くなるが、接触面積が少な
くなり、接触抵抗が大きくなるため、粒子直径は０．５
〜１．０ｍｍの範囲が最も好ましい。また、カーボン粒
の厚さは、特に限定されないが、イオン交換膜と電極板
の凹凸の形状を考慮してその厚さが適宜決定され、本実
施の形態においては、厚さ１〜３ｍｍとした。また、カ
ーボン粒は各粒が独立しており、型の変化に対して柔軟
に型を変えることができるため、イオン交換膜との密着
性に優れ、気体や液体の通過する十分な間隙を維持でき
るため、接触抵抗を低く保つことができ、消費電力が少
なく、かつ耐食性を向上することができた。本実施の形
態によれば、カーボン粒を使用することにより、槽電圧
が従来のカーボン繊維を用いたものに比して、２．５Ｖ
から２．２Ｖへと低下した。これは効率面で約１２％改
善されたことに相当し、工業的にみて大幅な省エネルギ
ーを実現することが可能となった。
【００２２】また、イオン交換膜２表面に白金又はパラ
ジウムをスパッタリングにてコートし、その上面に白金
及びイリジウムの無電解メッキを施した。イオン交換膜
２表面にスパッタリングが施される白金又はパラジウム
の厚さは５〜１０Åとし、無電解メッキは白金及びイリ
ジウムを１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2 とし、メッキ温度を無電
解メッキ開始から３０分で常温から５０℃に昇温し、こ
の温度を３時間保ち、次いで、３０分で６０℃に昇温
し、この温度を１時間保った温度条件下で実施した。
ジウムをスパッタリングにてコートし、その上面に白金
及びイリジウムの無電解メッキを施した。イオン交換膜
２表面にスパッタリングが施される白金又はパラジウム
の厚さは５〜１０Åとし、無電解メッキは白金及びイリ
ジウムを１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2 とし、メッキ温度を無電
解メッキ開始から３０分で常温から５０℃に昇温し、こ
の温度を３時間保ち、次いで、３０分で６０℃に昇温
し、この温度を１時間保った温度条件下で実施した。
【００２３】本実施の形態においては、イオン交換膜表
面を白金又はパラジウムをスパッタリングにて薄くコー
トすることにより、白金及びイリジウム等の無電解メッ
キを起動する触媒として機能し、イオン交換膜表面に良
好な白金及びイリジウムの無電解メッキを施すことがで
きる。また、イオン交換膜上での電気分解は、イオン交
換膜と、触媒である白金、イリジウムと、水の３体が効
果的に接触する構造とすることが必要であり、多孔状に
なっていなければならないが、３ｍｍｇ／ｃｍ2 以上だ
とこの接触が妨げられ、また、１ｍｍｇ／ｃｍ2 以下だ
と電極板１ａとの接触抵抗及び触媒としての機能が妨げ
られる。
面を白金又はパラジウムをスパッタリングにて薄くコー
トすることにより、白金及びイリジウム等の無電解メッ
キを起動する触媒として機能し、イオン交換膜表面に良
好な白金及びイリジウムの無電解メッキを施すことがで
きる。また、イオン交換膜上での電気分解は、イオン交
換膜と、触媒である白金、イリジウムと、水の３体が効
果的に接触する構造とすることが必要であり、多孔状に
なっていなければならないが、３ｍｍｇ／ｃｍ2 以上だ
とこの接触が妨げられ、また、１ｍｍｇ／ｃｍ2 以下だ
と電極板１ａとの接触抵抗及び触媒としての機能が妨げ
られる。
【００２４】そのため、１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2 の範囲が
最も好ましい。また、本実施の形態においては、上記し
た温度条件で無電解メッキを行うことにより、従来の温
度管理を行わない無電解メッキ方法においては、比抵抗
が１０ -2〜１０-3Ω・ｃｍで、白金、イリジウム、ロジ
ウム等の一部がメッキ浴容器内面に付着するという問題
を有していたが、上記した温度条件下で無電解メッキを
行うことにより、比抵抗を１０-4〜１０-5Ω・ｃｍと比
抵抗を低下することができるため、無駄なくイオン交換
膜にメッキを行うことができる。
最も好ましい。また、本実施の形態においては、上記し
た温度条件で無電解メッキを行うことにより、従来の温
度管理を行わない無電解メッキ方法においては、比抵抗
が１０ -2〜１０-3Ω・ｃｍで、白金、イリジウム、ロジ
ウム等の一部がメッキ浴容器内面に付着するという問題
を有していたが、上記した温度条件下で無電解メッキを
行うことにより、比抵抗を１０-4〜１０-5Ω・ｃｍと比
抵抗を低下することができるため、無駄なくイオン交換
膜にメッキを行うことができる。
【００２５】また、上記した実施の形態において用いて
いたイリジウムの無電解メッキの代りに、ロジウムの無
電解メッキを施し、メッキ温度が無電解メッキ開始から
３０分で常温から２５℃に昇温し、この温度を３時間保
ち、次いで、３０分で４０℃に昇温し、この温度を１時
間保ち、１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2 のロジウムメッキを施す
ことにより、上記した実施の形態と同じ作用を有する水
電解ガス発生装置を提供することができる。
いたイリジウムの無電解メッキの代りに、ロジウムの無
電解メッキを施し、メッキ温度が無電解メッキ開始から
３０分で常温から２５℃に昇温し、この温度を３時間保
ち、次いで、３０分で４０℃に昇温し、この温度を１時
間保ち、１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2 のロジウムメッキを施す
ことにより、上記した実施の形態と同じ作用を有する水
電解ガス発生装置を提供することができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、水電解ガス発生装置におい
て、イオン交換膜表面に薄く白金又はパラジウムをスパ
ッタリングにてコートし、その上面に白金及びイリジウ
ムの無電解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電極板
の間はカーボン粒を密着保持させたことを特徴とするも
のであり、イオン交換膜表面に触媒として機能する白金
又はパラジウムを薄くスパッタリングにてコートするこ
とにより、イオン交換膜表面に白金及びイリジウム等の
無電解メッキを均一かつ良好な状態で施すことができ、
イオン交換膜の耐食性を改善し、さらに、イオン交換膜
と陰極側電極板間にカーボン粒を密着保持する構成とす
ることにより、イオン交換膜と電極板との密着性に優
れ、かつガス抜けを良好にすることができ、接触抵抗の
低い水電解ガス発生装置を提供することができる。本発
明によれば、上記の構成とすることにより、電解電圧を
従来のカーボン繊維を用いたものに比して、約１２％低
くすることができ、大幅な省エネルギー型の水電解ガス
発生装置を提供できる。
て、イオン交換膜表面に薄く白金又はパラジウムをスパ
ッタリングにてコートし、その上面に白金及びイリジウ
ムの無電解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電極板
の間はカーボン粒を密着保持させたことを特徴とするも
のであり、イオン交換膜表面に触媒として機能する白金
又はパラジウムを薄くスパッタリングにてコートするこ
とにより、イオン交換膜表面に白金及びイリジウム等の
無電解メッキを均一かつ良好な状態で施すことができ、
イオン交換膜の耐食性を改善し、さらに、イオン交換膜
と陰極側電極板間にカーボン粒を密着保持する構成とす
ることにより、イオン交換膜と電極板との密着性に優
れ、かつガス抜けを良好にすることができ、接触抵抗の
低い水電解ガス発生装置を提供することができる。本発
明によれば、上記の構成とすることにより、電解電圧を
従来のカーボン繊維を用いたものに比して、約１２％低
くすることができ、大幅な省エネルギー型の水電解ガス
発生装置を提供できる。
【図１】本発明の水電解ガス発生装置の電解セルを示す
概観図である。
概観図である。
【図２】本発明の先願として開発した水電解ガス発生装
置の電解セルを示す概観図である。
置の電解セルを示す概観図である。
【図３】先願発明の酸素・水素電解ガス発生装置の単体
ユニットを示す概観図で、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）
は組立図である。
ユニットを示す概観図で、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）
は組立図である。
１ 電極板 ２ イオン交換膜 ３ カーボン粒 ３ａ 密着接触材 ４ Ｐｔメッキ ５ 箱状隔壁 ６ 金属被覆面 ７ 桟 ８ 切り欠き部 ９ ガス放出口 ９ａ 酸素ガス放出口 ９ｂ 水素ガス放出口 １０ 電極 １１ 酸素ガス室 １２ 水素ガス室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２５Ｂ 9/00 Ａ (72)発明者 谷口 皓一 東京都新宿区新宿５丁目４番14号 スガ 試験機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−109490（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−331475（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08 C23C 28/00 C23C 18/42
Claims (4)
- 【請求項１】 イオン交換膜の両側に陽極側電極板及び
陰極側電極板を接触させる水電解ガス発生装置におい
て、イオン交換膜表面に白金又はパラジウムをスパッタ
リングにてコートし、その上面に白金及びイリジウムの
無電解メッキを施し、イオン交換膜と陰極側電極板間に
カーボン粒を密着保持させたことを特徴とする水電解ガ
ス発生装置。 - 【請求項２】 スパッタリングが施される白金又はパラ
ジウムの厚さは、５〜１０Åであり、白金及びイリジウ
ムの無電解メッキは、１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2であること
を特徴とする請求項１の水電解ガス発生装置。 - 【請求項３】 無電解メッキは、無電解メッキ開始から
３０分でメッキ温度を常温から５０℃に昇温し、この温
度を３時間保ち、次いで、３０分で６０℃に昇温し、こ
の温度を１時間保った温度条件下で実施したことを特徴
とする請求項１または２記載の水電解ガス発生装置。 - 【請求項４】 前記イリジウムの無電解メッキの代り
に、ロジウムの無電解メッキを施し、メッキ温度が無電
解メッキ開始から３０分で常温から２５℃に昇温し、こ
の温度を３時間保ち、次いで、３０分で６０℃に昇温
し、この温度を１時間保ち、１〜３ｍｍｇ／ｃｍ2 のロ
ジウムメッキを施したことを特徴とする請求項１記載の
水電解ガス発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014026A JP3035537B1 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 水電解ガス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014026A JP3035537B1 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 水電解ガス発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3035537B1 true JP3035537B1 (ja) | 2000-04-24 |
| JP2000212785A JP2000212785A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11849672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11014026A Expired - Fee Related JP3035537B1 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 水電解ガス発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035537B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003221691A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Permelec Electrode Ltd | 電解用陰極とこれを用いる電解槽 |
| US20050014056A1 (en) * | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Umicore Ag & Co. Kg | Membrane electrode unit for electrochemical equipment |
| JP5913693B1 (ja) * | 2015-07-03 | 2016-04-27 | アクアエコス株式会社 | 電解装置及び電解オゾン水製造装置 |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP11014026A patent/JP3035537B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000212785A (ja) | 2000-08-02 |
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