JP3366549B2

JP3366549B2 - 水素・酸素発生装置及びこれに用いる電解セル

Info

Publication number: JP3366549B2
Application number: JP06409897A
Authority: JP
Inventors: 明子三宅; 清司平井; 信一安井; 宏子小林; 輝行森岡
Original assignee: 神鋼パンテツク株式会社
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JPH10251884A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質膜を備
えた電解セルに電流を通電し、純水を電気分解して水素
ガスと酸素ガスとを製造する水素・酸素発生装置及びこ
れに用いる電解セルに関するものであり、特に通常より
も低電流で運転を行った場合でも酸素ガスの発生効率が
高く、しかも固体電解質膜が破損や劣化を起こすことが
少なく寿命の長い水素・酸素発生装置及びこれに用いる
電解セルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水を電気分解して純度の高い水素ガスや
酸素ガスを多量に製造する装置として、従来例えば図４
に示す電解セル２０を備えた水素・酸素発生装置が用い
られている。図４の電解セル２０は多数の固体電解質膜
ユニット１０を並列させたものであり、両端に通電用の
端部電極板１７を備えている。

【０００３】固体電解質膜ユニット１０は、主として固
体電解質膜１１と、その固体電解質膜１１の両面に添設
される多孔質給電体１２、１２と、その多孔質給電体１
２、１２の外側に配設される複極式電極板１３、１３と
から構成されている。固体電解質膜１１はイオン導電性
材料からなる膜である。多孔質給電体１２としては、例
えば白金族金属等でメッキされたチタン等からなる多孔
質でメッシュ状のものが用いられる。複極式電極板１３
は、通電により片面が陽極に、他面が陰極になるもので
ある。１つの複極式電極板１３をとってみれば、それは
左右両側の固体電解質膜ユニット１０、１０に共通の構
成部材となっている。

【０００４】図６には、１つの固体電解質膜ユニット１
０の分解断面図が示されている。固体電解質膜１１の両
側には、この固体電解質膜１１と複極式電極板１３、１
３と環状のガスケット２３で囲まれてシールされた空間
が形成され、このそれぞれが後述の陰極室Ｃ及び陽極室
Ｄ（図６中二点鎖線で示される）となる。この陰極室Ｃ
及び陽極室Ｄのそれぞれに多孔質給電体１２が収容され
ている。

【０００５】両端部電極板１７、１７間に図４中左側が
陽極、右側が陰極となるように電流を通電すると、各複
極式電極板１３は左側に陰極、右側に陽極を生じさせ
る。このため、１つの複極式電極板１３はその複極式電
極板１３の図中左側の固体電解質膜ユニット１０では陰
極側１８の構成部材となり、図中右側の固体電解質ユニ
ット１０では陽極側１９の構成部材となる。こうして１
つの固体電解質膜ユニット１０には固体電解質膜１１よ
りも右側の陰極室Ｃと固体電解質膜１１よりも左側の陽
極室Ｄとが形成される。陰極室Ｃには水素取出経路１５
が連結されており、陽極室Ｄには純水供給経路１４と酸
素取出経路１６とが連結されている。

【０００６】この状態で純水供給経路１４を通じて純水
を陽極室Ｄに供給すれば、陽極室Ｄでは、２Ｈ₂Ｏ → Ｏ₂ ＋４Ｈ⁺ ＋４ｅ^- の反応が起こり、酸素ガスが発生する。この反応により
陽極室Ｄで生じた水素イオンはイオン導電性である固体
電解質膜１１内を少量の水を伴って移動し、陰極室Ｃに
到達する。陰極室Ｃではこの到達した水素イオンに、４Ｈ⁺ ＋４ｅ^- → ２Ｈ₂ の反応が起こり、水素ガスが発生する。なお、この反応
中陰極室Ｃ及び陽極室Ｄは、発生するガスをそのユース
ポイントに輸送するため、又はユースポイントで必要と
される範囲である程度加圧状態となっている。

【０００７】このような電解セル２０を備えた水素・酸
素発生装置の経路図が図５に示されている。図５の水素
・酸素発生装置は、主として純水製造ユニットＡとガス
発生ユニットＢとからなる。

【０００８】純水製造ユニットＡは、主として純水タン
ク６とポンプ７と熱交換ユニット８とイオン交換器９と
から構成されている。純水タンク６には後述するように
ガス発生ユニットＢから環流経路２を通じて環流させら
れて再利用される環流水と、水補給経路３を通じて補給
される純水とが蓄えられる。環流水はガス発生ユニット
Ｂにおいて熱を受けて高温であるため、この環流水を含
む純水タンク６中の水もある程度高温となる。この水は
ポンプ７によりまず熱交換ユニット８に送られ、ここで
熱交換が行われて水が冷却される。冷却された水はイオ
ン交換樹脂が充填されたイオン交換器９に送られ、ガス
発生ユニットＢで生じたイオンが除去される。このよう
にして純水製造ユニットＡにて冷却、清浄された純水
が、ガス発生ユニットＢへ供給される。なお、装置の冷
却のため、ガス発生ユニットＢへは電気分解される量よ
り多い量の水が送られる。

【０００９】ガス発生ユニットＢは、主として図４に示
すような電解セル２０と水素分離タンク４と酸素分離タ
ンク５とスクラバー２４とから構成されている。純水製
造ユニットＡから供給された純水は純水供給経路１４
（図４参照）を通じて電解セル２０内の固体電解質膜ユ
ニット１０の陽極室Ｄに供給され、上記したようにこの
固体電解質膜ユニット１０内で水が電気分解され、水素
ガスと酸素ガスとが発生する。

【００１０】陰極室Ｃで発生した水素ガスは、水素イオ
ンに伴って固体電解質膜１１を移動してきた比較的少量
の水とともに（すなわち水素ガス中に水が含まれた状態
で）水素ガス取出経路１５を通じて水素分離タンク４に
送られ、ここで水素ガスと水とが分離されて水素ガスが
取り出される。陽極室Ｄで発生した酸素ガスは、比較的
多量の冷却用の水とともに（すなわち水の中に酸素ガス
が含まれた状態で）酸素ガス取出経路１６（図３参照）
を通じて酸素分離タンク５に送られ、ここで酸素ガスと
水とが分離されて酸素ガスが取り出される。水素分離タ
ンク４及び酸素分離タンク５でそれぞれガスと分離され
た水は廃棄される場合もあるし、図５に示すように環流
経路２を通じて純水製造ユニットＡの純水タンク６に環
流されて再利用される場合もある。なお、水素分離タン
ク４から環流させられる水は防爆処理のためスクラバー
で残存水素ガスを除去されてから酸素分離タンク５から
環流させられる水と混合される。

【００１１】このような水素・酸素発生装置では、電解
セル２０に通電される電流値が充分高い場合には陽極室
Ｄで多量の酸素ガスが発生し、この酸素ガスと酸素ガス
が溶解して飽和状態となった水とが酸素分離タンク５に
送られる。

【００１２】このような水素・酸素発生装置は様々な規
模のものが実用化されているが、例えば固体電解質膜ユ
ニット１０及び酸素分離タンク５の内圧が４ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ（ゲージ圧）で、陽極室Ｄに供給される純水の量が
電解セル２０全体で４５Ｌ／ｍｉｎ（リッター／分）
で、電解セル２０に通電される電流が最大で数百アンペ
アで、このときの水素ガス発生量が１０Ｎｍ³／ｈ（ノ
ルマル立方メートル／時間）であるタイプのもの（以下
標準タイプと称する）等が知られている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した水
素・酸素発生装置は最大負荷電流に対して０％から１０
０％の範囲の電流負荷率での運転が可能であるという長
所を有しており、例えば夜間や休日等ガスの使用量が少
量で足りる場合には、ガスの発生量を少量とするため電
流負荷率を最大負荷電流の１０％以下（例えば２％程
度）に設定して運転されることがある。このようにガス
発生量が少ない場合、たとえ大気圧下で酸素ガス飽和状
態の純水が固体電解質膜ユニット１０に供給されたとし
ても、この固体電解質膜ユニット１０内は加圧状態であ
るため、陽極室Ｄの水は酸素ガス不足により酸素ガス不
飽和状態となる。例えば上記の標準タイプの水素・酸素
発生装置において、電解セル２０全体で４５Ｌ／ｍｉｎ
供給される摂氏２０度の純水を飽和させるには１８ｍｏ
ｌ／ｈ（モル／時間）の酸素ガス発生が必要であるのに
対し、電流負荷率が２％の通電では酸素ガスは４．５ｍ
ｏｌ／ｈしか発生せず、陽極室Ｄの水は酸素ガス不飽和
状態となる。

【００１４】このため、発生した酸素ガスとともに酸素
ガス不飽和状態の水が酸素分離タンク５に送られると、
固体電解質膜ユニット１０の陽極室Ｄと連結されて陽極
室Ｄとほぼ同圧となっている（すなわち加圧状態となっ
ている）酸素分離タンク５内では水に酸素ガスが溶解
し、この水に溶解した酸素が水とともに排出されるため
に酸素ガスの発生効率を低下させてしまうという問題が
ある。

【００１５】また、このように酸素ガスを溶解した酸素
分離タンク５内の水は、例えば水面レベルコントロール
等の手段により定期的に排出されて環流又は廃棄される
ので、この水が酸素分離タンク５内の酸素を外部に持ち
出すこととなる。このため酸素分離タンク５の内圧が徐
々に低下し、酸素分離タンク５と連結された電解セル２
０内の陽極室Ｄの内圧も徐々に低下する。この結果、固
体電解質膜ユニット１０の右左（つまり陰極室Ｃと陽極
室Ｄ）に圧力差が生じ、この圧力差が大きくなると固体
電解質膜１１を損傷させたり、固体電解質膜１１の劣化
を促進し寿命を短くしてしまうおそれがある。

【００１６】なお、酸素分離タンク５から排出された水
を廃棄せずに純水タンク６に環流させて再利用するタイ
プの水素・酸素発生装置（図５に示したタイプ）であっ
ても、低電流負荷率で運転された場合に酸素分離タンク
５の内圧が低下することは避けられない。すなわち、こ
のタイプの水素・酸素発生装置においては純水タンク６
は大気と連通されており純水タンク６の内圧は大気圧と
なっているため、加圧状態でかつ酸素ガスが多量に溶解
した環流水がこの純水タンク６内に移動させられると、
圧力低下によってこの水が酸素ガス過飽和となり、この
過飽和の酸素がガスとして発生して大気中に放出され
る。このように大気圧下で平衡状態となった水が再び加
圧され、酸素ガス発生量の少ないガス発生ユニットＢ内
では酸素ガス飽和状態に達せられないまま酸素分離タン
ク５に送られ、この水に酸素分離タンク５内で酸素ガス
が再度溶解する。このサイクルを繰り返すうちに、この
タイプの水素・酸素発生装置においてもやはり酸素分離
タンク５内の内圧が徐々に低下し、固体電解質膜ユニッ
ト１０の右左で圧力差が生じ、固体電解質膜１１を損傷
させたり、固体電解質膜１１の劣化を促進し寿命を短く
してしまうおそれがある。

【００１７】本発明は上記した問題に鑑みてなされたも
のであり、低電流で運転された場合でも酸素ガスの発生
効率を低下させることがなく、しかも固体電解質膜１１
の陰極室Ｃと陽極室Ｄとの圧力差が大きくなることがな
く、従って固体電解質膜１１を損傷させたり劣化させて
しまうおそれが少ない水素・酸素発生装置及びこれに用
いる電解セルを提供することをその目的とするものであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記した問題を解決する
ため本発明は、純水製造ユニットとガス発生ユニットと
を備えており、そのガス発生ユニット内には電流が通電
される電解セルが配設されており、その電解セルは略中
央に固体電解質膜を備えた固体電解質膜ユニットを備え
ており、その固体電解質膜ユニットは固体電解質膜を挟
んで位置し加圧状態となっている陰極室及び陽極室を備
えており、陰極室に純水製造ユニットで製造された純水
が供給されて電気分解され、陰極室では水素ガスが発生
して水とともに取り出され、陽極室では酸素ガスが発生
して取り出される水素・酸素発生装置、を提供するもの
である（請求項１）。

【００１９】この発明においては、水素・酸素発生装置
の陽極室に純水を供給して電気分解を行う従来の水素・
酸素発生装置と異なり、陰極室に純水が供給される。こ
の純水は少量ずつ固体電解質膜を通過して陽極室に至
り、この陽極室で従来の水素・酸素発生装置と同様２Ｈ₂Ｏ → Ｏ₂ ＋４Ｈ⁺ ＋４ｅ^- の反応が起こり、酸素ガスが発生する。この反応により
陽極室で発生した水素イオンはイオン導電性である固体
電解質膜内を移動し、陰極室に到達する。陰極室では従
来の水素・酸素発生装置と同様、この到達した水素イオ
ンに４Ｈ⁺ ＋４ｅ^- → ２Ｈ₂ の反応が起こり、水素ガスが発生する。

【００２０】陽極室は従来の水素・酸素発生装置と異な
り水がほとんど存在しないので、発生した酸素ガスがこ
の陽極室やその後の経路において水に溶解してしまうこ
とがなく、従って陽極室の内圧が低下してしまうことが
ない。

【００２１】一方、陰極室には発生した水素ガスととも
に水が存在する。低電流負荷率で水素・酸素発生装置が
運転されて水素ガスの発生量が充分多くない場合は、こ
の水は水素ガス不飽和となり、陰極室の下流に位置する
水素分離タンクにおいて水素ガスが水に溶解する。しか
し、水素ガスの飽和溶解度は酸素ガスの飽和溶解度に比
べて半分程度であるため水に溶解する水素ガスは少量で
ある。しかも水素ガスの発生量は酸素ガスの発生量の２
倍と多いので、水素ガスがある程度水に溶解しても陰極
室の内圧は大きくは低下しない。このため陰極室と陽極
室とで圧力差は生じるものの無視できる程度であり、固
体電解質膜の損傷や劣化を防ぐことができ、水素・酸素
発生装置の寿命を長くすることが可能となる。なお、陰
極室に純水を供給するには、電解セルの構造を純水供給
経路が陰極室に連結されたものとすればよい（請求項
４）。

【００２２】この発明において、電解セルを水素分離タ
ンク内に配設してもよい（請求項２）。これにより水素
・酸素発生装置のコンパクト化を図ることができる。ま
た、上記のように水素分離タンク内は電解セルの陰極室
及び陽極室とほぼ同等の加圧状態とされているため、こ
の水素分離タンク内に電解セルを位置させれば電解セル
の内外での圧力差を少なくすることができ、電解セルを
特に耐圧性に優れる構造とせずとも電解セルのシールを
維持することが可能となる。

【００２３】なお、後述のように高純度のガスを効率よ
く取り出すために固体電解質膜を固体高分子電解質膜と
することが好ましいが、この固体高分子電解質膜は高分
子であるが故に強度が充分でないため、陰極室と陽極室
との圧力差を低減できる本発明を適用することにより、
顕著にその寿命を延ばすことが可能となる（請求項３、
５）。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
詳説する。

【００２５】図１は本発明の水素・酸素発生装置に用い
られる電解セル１の一部を省略した断面図である。この
電解セル１の純水供給経路２３以外の構造は、図４に示
した従来の電解セル２０と同様である。従来の電解セル
２０の純水供給経路１４は陽極室Ｄ（以下図６参照）に
連結されていたが、図１の電解セル１では純水供給経路
２３は陰極室Ｃ（以下図６参照）に連結されている。

【００２６】この純水供給経路２３を通じて陰極室Ｃに
純水が供給される。この純水は少量ずつ固体電解質膜１
１を通過して陽極室Ｄに至り、ここで分解されて酸素ガ
スと水素イオンが発生する。水素イオンはイオン導電性
である固体電解質膜１１内を移動し、陰極室Ｃに到達す
る。陰極室Ｃではこの水素イオンが還元されて水素ガス
が発生する。

【００２７】この電解セル１を用いた水素・酸素発生装
置の経路図が図２に示されている。この水素・酸素発生
装置は主として純水製造ユニットＡとガス発生ユニット
Ｂとから構成されている。純水製造ユニットＡの構成は
図５に示した従来の水素・酸素発生装置と同様である
が、ガス発生ユニットＢは主として電解セル１と水素分
離タンク４とからのみ構成されている。

【００２８】電解セル１の陽極室Ｄでは上記のように固
体電解質膜１１を少量ずつ通過してきた水が分解される
ため、従来の水素・酸素発生装置と異なり水はほとんど
存在しない。従って陽極室Ｄから酸素取出経路１６を通
じて取り出される酸素ガスに関しては、気体と液体とを
分離するためのタンク（従来例を示す図５における酸素
分離タンク５に相当するもの）は必要とされない。ま
た、従来の水素・酸素発生装置と異なり、発生した酸素
ガスが水と接触することがないので、酸素ガスが水に溶
解して酸素ガス発生効率が低下してしまうことがない。
なお、本水素・酸素発生装置では陽極室の内圧維持のた
め、圧力調節弁２２が設けられている。

【００２９】一方、陰極室Ｃからは発生した水素ガスが
多量の水とともに（すなわち水の中に水素ガスが含まれ
た状態で）水素取出経路１５を通じて取り出され、水素
分離タンク４内で水素ガスと水とが分離される。低電流
負荷率状態で水素・酸素発生装置が運転される場合、陰
極室Ｃで発生する水素ガスの量が不足し、ここから取り
出される水の水素ガス溶解度は低いものとなる。従っ
て、陰極室Ｃと同様に加圧状態とされている水素分離タ
ンク４内では水素ガスが水に溶解する。しかし、水素ガ
スの飽和溶解度は酸素ガスの飽和溶解度の半分程度であ
るため水に溶解する水素ガスは少量である。しかも水素
ガスの発生量は酸素ガスの発生量の２倍と多いので、水
素ガスがある程度水に溶解しても陰極室Ｃの内圧は大き
くは低下しない。このため、陰極室Ｃと陽極室Ｄとで圧
力差は生じるものの無視できる程度であり、固体電解質
膜１１の破損や劣化を抑えることが可能となる。

【００３０】本水素・酸素発生装置では図２に示したよ
うに陰極室Ｃから取り出され水素ガスと分離された水を
純水製造ユニットＡに環流させて再利用しているが、水
素ガスと分離された水はそのまま廃棄してもよい。ま
た、図２に示した水素・酸素発生装置では、水補給経路
３を通じて純水タンク６に補給水を補給しているが、補
給経路３を設ける位置はここには限られず、例えば純水
タンク６の上流、純水タンク６とポンプ７との間、ポン
プ７と熱交換ユニット８との間、熱交換ユニット８とイ
オン交換器９との間、イオン交換器９の下流等に設けて
も良い。また、この水素・酸素発生装置において純水タ
ンク６、ポンプ７、熱交換ユニット８、イオン交換器
９、水素分離タンク４又は圧力調整弁２２の種類、構
造、材質等は特に限定されるものではない。

【００３１】本水素・酸素発生装置の電解セル１に用い
られる固体電解質膜１１としては、固体高分子電解質を
膜状に成形したものの両面に貴金属、特に白金族金属か
らなる多孔質層を化学的に無電解メッキによって形成し
た固体高分子電解質膜を使用するのが好ましい。前記固
体高分子電解質膜としては、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であり、例えばデュポ
ン社製「ナフィオン１１７」）が好ましい。また、この
場合前記多孔質メッキ層としては白金族金属のうち白金
が好ましく、特に白金とイリジウムとからなる二層構造
とすれば、８０゜Ｃにおいて２００Ａ／ｄｍ²の高電流
密度で四年間の長期にわたって電気分解をすることが可
能である。なお、前記イリジウムの他に、二種類以上の
白金族金属をメッキした多層構造の固体電解質膜１１も
使用することができる。ちなみに例えば電極を物理的に
イオン交換膜に接触させた構造の固体電解質膜１１で
は、その電流密度は５０〜７０Ａ／ｄｍ²程度でしかな
い。

【００３２】また、以上のごとく構成された固体電解質
膜１１では固体高分子電解質と多孔質メッキ層との間に
は水は存在しないので、溶液抵抗やガス抵抗を少なくす
ることができる。従って、固体高分子電解質と両多孔質
メッキ層との間の接触抵抗を低くすることができ、電圧
降下を少なくでき、電流分布を均一とできる。その結
果、高電流密度化、高温水電解、高圧水電解が可能とな
り、高純度の水素ガス及び酸素ガスを効率よく得ること
が可能となる。

【００３３】なお、固体電解質膜１１として上記した固
体高分子電解質膜の他に、例えばセラミック膜等の他の
固体電解質膜１１を使用することも可能である。

【００３４】本水素・酸素発生装置の電解セル１は図１
に示すように複数個の固体電解質膜ユニット１０を積層
させたものであるが、積層させる固体電解質膜ユニット
１０の数は、必要とされるガス発生量等に応じて１又は
２以上の任意の積層数から適宜選択される。

【００３５】図３には本発明の水素・酸素発生装置の他
の実施形態の経路図が表されている。この水素・酸素発
生装置の水素分離タンク２１は、図２に示した水素・酸
素発生装置の水素分離タンク４よりも若干大容積とされ
ている。この水素・酸素発生装置においても図１に示し
た構造の電解セル１が用いられており、この電解セル１
は水素分離タンク２１の内部に配設されている。純水は
水素分離タンク２１の側壁を貫通する配管を通じて電解
セル１に供給される。陰極室で発生した水素ガスはその
まま水素分離タンク２１内に放出される。陽極室Ｄで発
生した酸素ガスは水素分離タンク２１の側壁を貫通する
配管を通じて水素分離タンク２１の外部へ取り出され
る。

【００３６】この水素・酸素発生装置においても、純水
は純水供給経路２３を通じて電解セル１の陰極室Ｃに供
給される。このため、陽極室Ｄには水がほとんど存在せ
ず、陽極室Ｄで発生した酸素ガスはほとんど水に溶解す
ることがない。また、陰極室Ｃで発生した水素ガスは過
剰の水に溶解するがその程度は少量であり、しかも水素
ガスの発生量は酸素ガスの発生量の２倍と多いので、水
素ガスがある程度水に溶解しても陰極室Ｃの内圧はさほ
どは低下しない。従って陰極室Ｃと陽極室Ｄとの圧力差
は無視できる程度となる。

【００３７】上記のように陽極室Ｄには水がほとんど存
在しないため、この水素・酸素発生装置においても図２
に示した水素・酸素発生装置と同様酸素ガスと水とを分
離するためのタンクは設けられていない。また、上記の
ように電解セル１は水素分離タンク２１の内部に配設さ
れている。さらに水素分離タンクから環流させられる水
は従来の水素・酸素発生装置（図５に示したもの）のよ
うに酸素分離タンク５から環流させられる水と混合され
ることがなく防爆のための処理が不要となるので、スク
ラバー２４を設ける必要もない。このためガス発生ユニ
ットＢは外観上は主として水素分離タンク２１のみから
構成されており、電解セル２０、水素分離タンク４、酸
素分離タンク５及びスクラバーの４つの部材から構成さ
れている従来の水素・酸素発生装置に比べて極めてコン
パクトで省スペースを達成でき、取り扱いも容易とな
る。

【００３８】また、水素分離タンク２１内は電解セル１
の陰極室Ｃ及び陽極室Ｄとほぼ同等の加圧状態とされて
いるため、この水素分離タンク２１の内部に電解セル１
を位置させることによって電解セル１の内外での圧力差
を少なくすることができ、電解セル１を特に耐圧性に優
れる構造とせずとも電解セル１のシールを維持すること
が可能となる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば低
電流で運転された場合でも酸素ガスの発生効率を低下さ
せることがなく、しかも固体電解質膜ユニットの陰極室
と陽極室とで圧力差が生じてしまうことが少なく、従っ
て固体電解質膜を損傷させたり劣化により寿命を低下さ
せたりするおそれが少ない水素・酸素発生装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる電解セルを表す一
部が省略された断面図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる水素・酸素発生装
置を表す経路図である。

【図３】本発明の他の実施形態にかかる水素・酸素発生
装置を表す経路図である。

【図４】従来の電解セルを表す一部が省略された断面図
である。

【図５】従来の水素・酸素発生装置を表す経路図であ
る。

【図６】図４に示された電解セルの固体電解質膜ユニッ
トの分解された断面図である。

【符号の説明】

１、２０・・・電解セル２・・・環流経路３・・・水補給経路４、２１・・・水素分離タンク５・・・酸素分離タンク６・・・純水タンク７・・・ポンプ８・・・熱交換ユニット９・・・イオン交換器１０・・・固体電解質膜ユニット１１・・・固体電解質膜１２・・・多孔質給電体１３・・・複極式電極板１４、２３・・・純水供給経路１５・・・水素取出経路１６・・・酸素取出経路１７・・・端部電極板１８・・・陰極側１９・・・陽極側２２・・・圧力調節弁２３・・・ガスケット２４・・・スクラバーＡ・・・純水製造ユニットＢ・・・ガス発生ユニットＣ・・・陰極室Ｄ・・・陽極室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林宏子兵庫県神戸市長田区名倉町５丁目８番11 号 (72)発明者森岡輝行兵庫県加古川市平岡町土山934−４ (56)参考文献特開平９−3680（ＪＰ，Ａ) 特開平８−260180（ＪＰ，Ａ) 特開平４−191387（ＪＰ，Ａ) 実開平４−44370（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】純水製造ユニットとガス発生ユニットと
を備えており、そのガス発生ユニット内には電流が通電される電解セル
が配設されており、その電解セルは略中央に固体電解質膜を備えた固体電解
質膜ユニットを備えており、その固体電解質膜ユニットは固体電解質膜を挟んで位置
し加圧状態となっている陰極室及び陽極室を備えてお
り、陰極室に純水製造ユニットで製造された純水が供給され
て電気分解され、陰極室では水素ガスが発生して水とと
もに取り出され、陽極室では酸素ガスが発生して取り出
される水素・酸素発生装置。
【請求項２】上記陰極室で取り出された水素ガスと水と
を分離するための水素分離タンクを備えており、上記電
解セルがその水素分離タンクの内部に配設されている請
求項１に記載の水素・酸素発生装置。
【請求項３】上記固体電解質膜が固体高分子電解質膜
である請求項１又は２に記載の水素・酸素発生装置。
【請求項４】固体電解質膜ユニットと、その固体電解質膜ユニットの略中央に位置する固体電解
質膜と、固体電解質膜ユニット内の固体電解質膜を挟んで片側に
位置する陰極室と、固体電解質膜ユニット内の固体電解質膜を挟んで他側に
位置する陽極室と、陰極室に純水を供給するためにその陰極室に連結されて
いる純水供給経路と、陰極室から水素ガスと水とを取り出すためにその陰極室
に連結されている水素取出経路と、陽極室から酸素ガスを取り出すためにその陽極室に連結
されている酸素取出経路と、を備えてなる水素・酸素発
生装置用の電解セル。
【請求項５】上記固体電解質膜が固体高分子電解質膜
である請求項４に記載の電解セル。