JP5824122B1 - 液体活性化・電解装置及び液体活性化・電解方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解質溶液の液体部分を電離し易くし、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることができる新規、かつ、画期的な液体活性化・電解装置を提供する。【解決手段】黒体放射焼結体と、黒体放射焼結体より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる磁石を用いた電磁波収束体と、を具備する液体活性体と、黒体放射焼結体を外側、電磁波収束体を内側とし、電磁波収束体の内側に電磁波による液体の活性化領域を形成するように一体化させた組立体と、を備え、液体の活性化領域内で液体である電解質溶液Ｌの液体部分を活性化する液体活性化装置１Ａと、液体である電解質溶液を入れる電解用容器４２と、可変直流電圧をマイナス電極４３、プラス電極４４に印加する電力源とを備え、電解用容器４２内で液体部分が活性化された電解質溶液の電気分解を行う電解手段４１と、を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、液体活性化・電解装置及び液体活性化・電解方法に関し、詳しくは、電解質溶液の液体部分を活性化し、電離し易くし、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生することができる新規、かつ、画期的な液体活性化・電解装置及び液体活性化・電解方法に関するものである。
一般に、液体の電気分解を行う電解槽における電極は、電気を消費して、化学反応を起こさせ、海水等のような液体の電気分解を行う起点である。
このような電極には、プラス極（陽極）とマイナス極（陰極）があり、プラス極では電子を放出する酸化反応が起こり、マイナス極では電子を受ける還元反応が起こる。
また、電極は、溶性電極と不溶性電極に分類され、溶性電極には、炭素電極、アルミ電極、Ｃｕ電極、Ｓｎ電極、Ｐｂ電極等がある。
不溶性電極には、金属メッキ電極であるＰｔ／Ｔｉ電極、或いは金属焼成電極であるＩｒＯ２／Ｔｉ電極等がある。
このうち、水の電気分解に多用される金属メッキ電極であるＰｔ／Ｔｉ電極は、バルブ金属上に電解触媒を設置して、プラス分極されても溶出しないチタン（Ｔｉ材）のような機能材料を使用して構成されるもので、下記の様な事項が電極としては重要になる。
（ａ）電解触媒金属により、異なった電解触媒機能を有すること。
（ｂ）基材（Ｔｉ材等）とメッキ金属（触媒）の電気的接合力があること。
（ｃ）メッキ金属（触媒）の物理的な強度があり、剥離、磨耗等の劣化がないこと。
（ｄ）電解触媒の化学的な耐久性があり、電極としての寿命が長いこと。
（ｅ）電極としての製造コストが安価になること（極力薄膜化する技術が必要）。
（ｂ）基材（Ｔｉ材等）とメッキ金属（触媒）の電気的接合力があること。
（ｃ）メッキ金属（触媒）の物理的な強度があり、剥離、磨耗等の劣化がないこと。
（ｄ）電解触媒の化学的な耐久性があり、電極としての寿命が長いこと。
（ｅ）電極としての製造コストが安価になること（極力薄膜化する技術が必要）。
電解電圧とは下式で表される値であり、この大小により電解操作に必要なエネルギー量が定まる。
電解電圧（Ｖｏｌｔ）＝理論電解電圧＋過電圧＋溶液抵抗
低電流密度では、Ｐｔ／金属電極が適し、その場合には触媒性能が重要となる。
一方、高密度電流では、Ｉｒ・Ｐｔ酸化物電極が適し、耐酸素性能が重要となる。
電解触媒表面は凹凸があり、この凹凸により、プラス、マイナス極間距離が狭い電解操作では流れる電流値に差異が発生して、実効電流密度が見掛け電流密度より大きな値となり、電極寿命に大きな影響を及ぼす。
電解反応は、酸化還元される物質の電解触媒面への吸着・拡散のし易すさと、反応効率との間には強い相関があり、希望する化学反応効率を最大限に高める電極の選択と電極表面の製作精度が重要事項となる。
電解液の種類に応じたプラス極（陽極）とマイナス極（陰極）との組み合わせ例としては、下記表１のような例を挙げることができる。
特許文献１には、被処理水を収容可能に構成された電気分解処理槽と、前記電気分解処理槽に収容された前記被処理水を電気分解可能に構成された電極と、前記電気分解を行うための電流を前記電極に流すと共に該電流の電流密度を０．７５Ａ／ｄｍ２以下に制御する電流制御装置とを備えて構成した水素水生成装置が提案されている。
しかしながら、この特許文献１の水素水生成装置を含め、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることができるような電気分解装置が従来存在しないのが現状である。
本発明が解決しようとする問題点は、電解質溶液の液体部分を電離し易くし、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることができるような装置、方法が従来存在しない点である。
本発明に係る液体活性化・電解装置は、黒体放射焼結体と、前記黒体放射焼結体より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる磁石を用いた電磁波収束体と、を具備する液体活性体と、前記黒体放射焼結体を外側、電磁波収束体を内側とし、電磁波収束体の内側に前記電磁波による液体の活性化領域を形成するように一体化させた組立体と、を備える液体活性化装置と、マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段と、を有し、前記液体活性化装置の液体の活性化領域において前記電解用容器内に入れた電解質溶液の液体部分の活性化を行い、前記電解手段により、前記電解用容器内における前記液体活性化装置により液体部分が活性化された電解質溶液の電気分解を行うように構成したことを最も主要な特徴とする。
請求項１、２記載の発明によれば、前記液体活性化装置の液体の活性化領域において前記電解用容器内に入れた電解質溶液の液体部分の活性化を行い、この電解質溶液の液体部分を電離し易くし、この後電解手段により、液体部分が活性化された前記電解質溶液を電気分解することにより、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることができる液体活性化・電解装置を実現し提供することができる。
請求項３記載の発明によれば、液体活性化装置の液体の液体活性化領域内を貫通させたパイプ内に前記電解質溶液を流通させて前記電解質溶液の液体部分の活性化を行い、前記電解手段により、前記液体活性化装置によって液体部分が活性化され、前記電解用容器内に入れられた前記電解質溶液の電気分解を行うように構成しているので、多量の電解質溶液を連続的に活性化でき、実用価値高い液体活性化・電解装置を実現し提供することができる。
請求項４記載の発明によれば、前記電解質溶液として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウムの電解質を重量比で０．１％〜３０％水に溶解したものを使用して、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明の効果を発揮させることができ、例えば、海水を電気分解して水素ガス等を発生させる用途に好適な液体活性化・電解装置を実現し提供することができる。
請求項５記載の発明によれば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウムの電解質を重量比で０．１％〜３０％水に溶解した電解質溶液の液体部分を、黒体放射焼結体から放射され、磁石により収束させた電磁波が作用する液体活性化領域を設けた液体活性化装置内で前記電磁波により活性化する活性化工程と、マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段を使用し、前記電解用容器に液体部分が活性化された前記電解質溶液を入れた状態で、電力源から前記マイナス電極、プラス電極に可変直流電圧を印加して、前記電解質溶液を電気分解する電気分解工程と、を採用して、電解質溶液の液体部分を電離し易くし、この後電解手段により前記電解質溶液を電気分解することにより、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることができる液体活性化・電解方法を実現し提供することができる。
請求項６記載の発明によれば、前記請求項５に記載の発明において、活性化工程により、前記液体活性化領域内を貫通させたパイプ内に塩分濃度１．０％の電解質溶液を流通させて前記電解質溶液の液体部分を活性化させ電離し易くしているので、多量の電解質溶液を連続的に活性化でき、かつ、低電圧で電気分解を開始させることができる実用価値の高い液体活性化・電解方法を実現し提供することができる。
請求項７記載の発明によれば、前記請求項５に記載の発明において、活性化工程により、電解質溶液を入れた電解用容器を、前記液体活性化領域内に配置して前記電解質溶液の液体部分を活性化させるものであるから、電解用容器の容量に応じた一定量ずつの電解質溶液の活性化処理を効率よく実行できる液体活性化・電解方法を実現し提供することができる。
請求項８記載の発明によれば、前記請求項５に記載の発明において、活性化工程により、電解質溶液を入れた電解用容器を、前記液体活性化領域内を移動させて前記電解質溶液の液体部分を活性化させるものであるから、電解用容器の容量に応じた一定量ずつの電解質溶液の活性化処理を効率よく実行できる液体活性化・電解方法を実現し提供することができる。
本発明は、液体活性化装置により電解質溶液の液体部分を活性化して、この電解質溶液の液体部分を電離し易くし、電解手段により直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることができる液体活性化・電解装置を提供するという目的を、複数種類の金属酸化物の粉体を高温で焼結させた黒体放射焼結体と、複数個の磁石をＮ極とＳ極を互いに交互配置に積層し、これらの積層された磁石を貫通する電磁波通過穴を形成して、前記黒体放射焼結体より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる電磁波収束体と、を具備する液体活性体と、前記黒体放射焼結体を外側、電磁波収束体を内側とし、電磁波収束体の内側に前記電磁波による液体の活性化領域を形成するように一体化させた組立体と、を備える液体活性化装置と、マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段と、を有し、前記液体活性化装置の液体の活性化領域において前記電解用容器内に入れた電解質溶液の液体部分の活性化を行い、前記電解手段により、前記電解用容器内における液体部分が活性化された電解質溶液の電気分解を行う構成により実現した。
以下、本発明の実施例に係る液体活性化・電解装置及び液体活性化・電解方法について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施例に係る液体活性化・電解装置１は、図１に示すように、電解質溶液Ｌの液体部分を活性化する液体活性化装置１Ａと、電解質溶液Ｌ（又は水）を電気分解する電解手段４１と、を有している。
前記液体活性化装置１Ａについて、図２乃至図５を参照して説明する。
前記液体活性化装置１Ａは、複数種類の金属酸化物の粉体を高温で焼結させた黒体放射焼結体２１と、複数個の磁石２３をＮ極とＳ極を互いに交互配置に積層し、これらの積層された磁石２３を貫通する電磁波通過穴２５を形成して、前記黒体放射焼結体２１より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる電磁波収束体２２と、を具備する液体活性体２０と、前記黒体放射焼結体２１を外側とし、電磁波収束体２２を内側として、電磁波収束体２２の内側に前記電磁波による液体の活性化領域Ｅを形成するように一体化させた組立体２Ａ、２Ｂと、を備え、前記液体の活性化領域Ｅ内で液体である電解質溶液Ｌ、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等の電解質物を重量比で０．１％〜３０％水に溶解した溶液の液体部分を活性化するように構成している。
前記液体活性化装置１Ａについて更に詳述する。前記液体活性化装置１Ａは、パイプＰの外周に２個一対の組立体２Ａ、２Ｂを配設している。
前記組立体２Ａ、２Ｂ内には、ステンレス製のカバー１０内に固定された複数個の液体活性体２０を配置している。
前記カバー１０は、円弧状の外壁部１１と、この外壁部１１の両側端よりパイプＰ側に伸びた側壁部１２と、この側壁部１２よりパイプＰより外側に直角に伸びた固定部１３とから形成されている。液体活性体２０は、エポキシ樹脂３０でカバー１０に一体的に固定されている。
このような構成よりなる組立体２Ａ、２Ｂは、パイプＰの外周に配設され、固定部１３にボルト３１、３２を通し、ナット３３、３４で締め付けることによりパイプＰに対して一体的に配置される。
前記液体活性体２０は、電磁波を放射する黒体放射焼結体２１と、この黒体放射焼結体２１より発生した電磁波を特定の波長に収束させる電磁波収束体２２とからなっている。
前記黒体放射焼結体２１は、複種類の金属酸化物を粉体化し、１０００〜１４００℃で焼結処理して形成されている。
前記金属酸化物の原料としては、次の７種の原料であるコバルト（Ｃｏｂａｌｔ）、ニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ）、マンガン（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ）、銅（Ｃｏｐｐｅｒ）、鉄（Ｉｒｏｎ）、ボロン（Ｂｏｒｏｎ）、アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）を主成分としている。そして、これらに次のネオジウム（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ）、プラセオジウム（Ｐｒａｓｅｏｄｙｍｉｕｍ）、イットリウム（Ｙｔｔｒｉｕｍ）、ランサニウム（Ｌａｎｔｈａｎｕｍ）、セリウム（Ｃｅｒｉｕｍ）、サマリウム（Ｓａｍａｒｉｕｍ）、ユウロピウム（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ）、ガドリニウム（Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ）、テルビウム（Ｔｅｒｂｉｕｍ）、ディスプロシウム（Ｄｙｓｐｒｏｓｉｕｍ）、ホルミウム（Ｈｏｌｍｉｕｍ）、エルビウム（Ｅｒｂｉｕｍ）、ツリウム（Ｔｈｕｌｉｕｍ）、イッテルビウム（Ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ）、ルテチウム（Ｌｕｔｅｔｉｕｍ）、クロミウム（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ）の内の５種の金属酸化物を混合して形成する。
すなわち、計１２種の金属酸化物を混合して形成する。
前記電磁波収束体２２は、図４、図５に示すように、リング状の磁石２３を２つに分割した分割磁石２３ａ、２３ｂとなっており、この分割磁石２３ａ、２３ｂを多層（本実施例では８層）に積層して形成されている。
前記磁石２３は、Ｎ極とＳ極を互いに交互に配置し、各磁石２３は非磁性体被覆２４で一体的に結合されている。
これにより、電磁波収束体２２の中央には、直径１ｍｍ以下の微細な電磁波通過穴２５が形成されるように構成している。
前記電磁波収束体２２は、前記黒体放射焼結体２１から放射される電磁波を、電磁波通過穴２５を通過させて収束しつつ前記液体の活性化領域Ｅに導くようになっている。
前記電磁波収束体２２としては、上述した場合の他、図示しないが、平板磁石をＮ極とＳ極が互いに交互になるように配置した多層（例えば８層）に積層し、非磁性体被覆を用いて一体化するとともに、直径１ｍｍ以下微細な電磁波通過穴を多数貫通配置に設けた構成とすることもできる。
前記液体活性化装置１Ａの液体活性化作用は以下の通りである。
前記液体活性化装置１Ａの黒体放射焼結体２１は、幅広い波長の電磁波を発生する。この幅広い波長の電磁波は、位相間の相互作用により、電磁波が減衰すると同時に物質の透過性がなくなる。従って、黒体放射焼結体２１を直接電解質溶液Ｌ（又は水）に接触させれば、電解質溶液Ｌ（又は水）を活性化させることができるが、黒体放射焼結体２１の電磁波は、パイプＰを透過しないので、パイプＰ内に流れる電解質溶液Ｌ（又は水）を活性化させることができない。
本実施例においては、前記黒体放射焼結体２１より放射された電磁波は、Ｎ極とＳ極を互いに交互に配置した磁石２３の電磁波通過穴２５を通過させることにより、波長の位相が揃えられ、特定のレーザー的電磁波が得られる。
このレーザー的電磁波はパイプＰを透過し、パイプＰ内に流れる電解質溶液Ｌ（又は水）を活性化させることができる。
電解質溶液Ｌ（又は水）が活性化すると、この電解質溶液Ｌ（又は水）の電離作用を促進することができるとともに、周知の如く、パイプＰの内壁の赤錆が黒錆化され、パイプＰの閉塞率が改善され、赤錆腐食劣化が防止されるという効果を発揮する。
このように、前記液体活性体２０は、金属酸化物を焼結した黒体放射焼結体２１と、この黒体放射焼結体２１より発生した電磁波を特定の波長に収束させる磁石２３よりなる電磁波収束体２２とを用いた簡略な構成で液体活性化装置１Ａの製造コスト低減を図りつつ電解質溶液Ｌ（又は水）を活性化することができる。
次に、前記電解手段４１について説明する。
前記電解手段４１は、図１に示すように、マイナス電極４３としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極４４として白金電極を使用し、上述した液体活性化装置１Ａにより液体部分が活性化された電解質溶液Ｌを入れる電解用容器４２を備えている。
更に前記電解手段４１は、図示しないが、例えば後述する可変翼羽根型水車を用いて発電する発電機と、この発電機の発電出力を直流電力に変換する可変電圧直流電源を利用し、可変電圧直流電源からの可変直流電圧（例えば直流０Ｖ〜５００Ｖ）を前記マイナス電極４３、プラス電極４４に印加する構成とするとともに、電解電流を測定する電流計４６を備えている。
更にまた、前記電解手段４１としては、前記マイナス電極４３であるチタン電極に紫外線を照射し、チタン電極の外面に酸化チタン層を形成する紫外線照射源を備る構成とすることもできる。
そして、前記電解手段４１は、前記電解用容器４２内で液体部分が活性化された電解質溶液Ｌの電気分解を行うように構成している。
前記マイナス電極４３としてチタン電極を用いる場合、チタン電極をガスバーナー等で加熱酸化すると、表面に酸化チタン層４３ａが形成され、この酸化チタン層４３ａに紫外線照射源から紫外線を照射すると、この紫外線のエネルギー分が酸化チタン層の表面において電解質溶液Ｌ（又は水）の電気分解を促進し、その分、電気分解量が増加されるものである。
電気分解時の電気エネルギー消費量（消費電力）は、電圧×電流で表されるので、電解質溶液Ｌ（又は水）の電気分解の開始電圧が紫外線を照射しない場合に比べ低下すると考えられる。
次に、図６乃至図１３を参照して、上述した本実施例の液体活性化・電解装置１を使用した電解質溶液Ｌ（又は水）の液体活性化・電解方法について説明する。
本実施例の液体活性化・電解方法は、図６に示すように、前記液体活性化装置１Ａによる活性化工程と、前記電解手段４１による電気分解工程とを含むものである。
前記液体活性化装置１Ａによる活性化工程について、図７乃至図１０を参照し、３種の態様別に場合を分けて説明する。
（活性化工程Ａ）
活性化工程Ａは、図７に概略的に示すように、前記図２に示す場合と同様、前記液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅ内を貫通させたパイプＰ内に前記電解質溶液Ｌ（又は水）を流通させて、既述した場合と同様な作用の基にこの電解質溶液Ｌ（又は水）液体部分を活性化させるものである。
活性化工程Ａは、図７に概略的に示すように、前記図２に示す場合と同様、前記液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅ内を貫通させたパイプＰ内に前記電解質溶液Ｌ（又は水）を流通させて、既述した場合と同様な作用の基にこの電解質溶液Ｌ（又は水）液体部分を活性化させるものである。
活性化工程Ａの場合には、パイプＰ内に前記電解質溶液Ｌ（又は水）を流通させて液体部分を活性化させるものであるから、多量の電解質溶液Ｌ（又は水）を連続的に活性化でき、実用価値の高い活性化工程を実現できる。
（活性化工程Ｂ）
活性化工程Ｂは、図８、図９に概略的に示すように、前記液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅ内に、前記電解質溶液Ｌ（又は水）を入れた電解用容器４２を配置し、既述した場合と同様な作用の基にこの電解質溶液Ｌ（又は水）液体部分を活性化させるものである。
活性化工程Ｂは、図８、図９に概略的に示すように、前記液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅ内に、前記電解質溶液Ｌ（又は水）を入れた電解用容器４２を配置し、既述した場合と同様な作用の基にこの電解質溶液Ｌ（又は水）液体部分を活性化させるものである。
活性化工程Ｂの場合には、液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅ内に、前記電解質溶液Ｌ（又は水）を入れた電解用容器４２を配置して液体部分を活性化させるものであるから、電解用容器４２の容量に応じた一定量ずつの電解質溶液Ｌ（又は水）の活性化処理に適するものである。
（活性化工程Ｃ）
活性化工程Ｃは、図１０に概略的に示すように、前記液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅに前記電解質溶液Ｌ（又は水）を入れた電解用容器４２を配置し、かつ、この電解用容器４２を、前記液体活性化領域Ｅ内を同図に示す矢印方向に移動させて既述した場合と同様な作用の基にこの電解質溶液Ｌ（又は水）液体部分を活性化させるものである。
活性化工程Ｃは、図１０に概略的に示すように、前記液体活性化装置１Ａの液体活性化領域Ｅに前記電解質溶液Ｌ（又は水）を入れた電解用容器４２を配置し、かつ、この電解用容器４２を、前記液体活性化領域Ｅ内を同図に示す矢印方向に移動させて既述した場合と同様な作用の基にこの電解質溶液Ｌ（又は水）液体部分を活性化させるものである。
活性化工程Ｃの場合には、活性化工程Ｂの場合と同様、電解用容器４２の容量に応じた一定量ずつの電解質溶液Ｌ（又は水）の活性化処理に適するものである。
上述した活性化工程Ａ乃至Ｃは、活性化する電解質溶液Ｌ（又は水）の使用目的に応じて適宜選択されるものである。
次に、前記電解手段４１による電気分解工程に関する実験例について、図１１乃至図１３を参照して説明する。
まず、電気分解工程に関する実験に先立ち実施した純水の活性化処理について図１１を参照して説明する。
本実施例における電気分解工程に関する実験に使用した水は純水であり、電解質はゼロである。この純水を、図１１に示すように、カップ５１に入れ、注入用筒体５２を用いて前記液体活性化装置１Ａにおける液体の活性化領域Ｅに設置した直径１０ｍｍ×長さ２０ｃｍのパイプＰ内を落下流通させ、活性化して使用した。
次に、図１２に示すように、活性化した水に所定濃度となるように食塩を入れ、電解質溶液Ｌとして図１に示す場合と同様な電解用容器４２に入れ、可変直流電圧源４５からマイナス電極４３、プラス電極４４に可変直流電圧（直流０Ｖ〜５００Ｖ）を印加して、電解質溶液Ｌの電気分解を実施した。
前記マイナス電極４３としてチタン電極を用い、マイナス電極４３に紫外線照射源４７から紫外線を照射しつつ電解質溶液Ｌの電気分解を実施した。
このような電気分解工程に関する実験の具体例は、下記実験１、実験２に示す通りである。
（実験１）
電解電圧５Ｖ〜５００Ｖ
電解質溶液Ｌの塩分濃度：０．２％（重量比）
液体活性化装置１Ａを通過させない未処理水は、図１３に示すように、電解電圧が１００Ｖ、電流計４６の指示が３１．２ｍＡで電気分解が開始した。
電解電圧５Ｖ〜５００Ｖ
電解質溶液Ｌの塩分濃度：０．２％（重量比）
液体活性化装置１Ａを通過させない未処理水は、図１３に示すように、電解電圧が１００Ｖ、電流計４６の指示が３１．２ｍＡで電気分解が開始した。
一方、液体活性化装置１Ａ内のパイプＰを落下通過させた場合の電解質溶液Ｌは、図１３に示すように、電解電圧が５０Ｖで電気分解が開始した。また、未処理水の場合と比較し、その電気分解量（水素の泡の発生量）が１４．４％増加したことが確認できた。
なお、図１３においてグラフの縦軸は、水素の泡の発生量を示すものである。
（実験２）
電解電圧５Ｖ〜５００Ｖ
電解質溶液Ｌの塩分濃度：１．０％（重量比）
液体活性化装置１Ａを通過させない未処理水は、電解電圧が２０Ｖ、電流計４６の指示が１１０ｍＡで電気分解が開始した。
電解電圧５Ｖ〜５００Ｖ
電解質溶液Ｌの塩分濃度：１．０％（重量比）
液体活性化装置１Ａを通過させない未処理水は、電解電圧が２０Ｖ、電流計４６の指示が１１０ｍＡで電気分解が開始した。
一方、液体活性化装置１Ａ内のパイプＰを落下通過させた場合の電解質溶液Ｌは、電解電圧が５Ｖで電気分解が開始した。また、未処理水の場合と比較し、その電気分解量（水素の泡の発生量）が１３．６％増加したことが確認できた。
以上説明した本実施例の液体活性化・電解装置１によれば、液体活性化装置１Ａにより電解質溶液Ｌの液体部分を活性化して、この電解質溶液Ｌの液体部分を電離し易くし、この後電解手段４１により前記電解質溶液Ｌを電気分解することにより、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等を発生させることが可能となる。
以上説明した本実施例によれば、低電圧で電気分解を可能にする。このように、より低電圧で電気分解ができれば、一般的にプロペラや羽根型の回転体を流体で回転させ発電をする場合、その回転体の大きさが大きくなればなる程、１分間当たりの回転数は低下する。
例えば、図１４、図１５に示すように、特許第５３８９０８２号に係る電力源を構成する水車羽根型発電装置６１の可変翼羽根型水車６２を海中で回す場合、海流の流速が２Ｍ／秒で、可変翼羽根型水車６２の回転体６３の直径が１Ｍの時は、１分間当たりの回転数（ｒｐｍ）は、２Ｍ／（１Ｍ×３．１４）×６０＝約３８（ｒｐｍ）であるが、より発電量を増大させるために回転体６３の直径を１０Ｍに大きくすると、１分間当たりの回転数（ｒｐｍ）は２Ｍ／（１０Ｍ×３．１４）×６０＝約３．８（ｒｐｍ）と１／１０になる。
なお、図１４、図１５において６４は海流の可変翼羽根型水車６２への流入角度を調整する角度調整板であり、また、発電機は図示省略する。更に、図１６は、一般的な発電機の回転数と発生する電圧との関係を示す図である。
本実施例の液体活性化・電解方法によれば、前記液体活性化・電解装置１を使用して、活性化により電解質溶液Ｌの液体部分を電離し易くし、増速機を使用しなくても２０ｒｐｍ程度で発生する５Ｖの低電圧で、電解手段４１により電解質溶液Ｌを電気分解することにより、増速機によるエネルギーロスを解消し、直流低電圧で電気分解を開始させ効率よく水素ガス等（マイナス電極反応で水素ガス、プラス電極反応で塩素ガス）を発生させることが可能となる。
本発明の新規、かつ、画期的な液体活性化・電解装置、液体活性化・電解方法は、特に海水から水素ガスを生成する用途に好適に適用可能である。
１ 液体活性化・電解装置
１Ａ 液体活性化装置
２Ａ 組立体
２Ｂ 組立体
１０ カバー
１１ 外壁部
１２ 側壁部
１３ 固定部
２０ 液体活性体
２１ 黒体放射焼結体
２２ 電磁波収束体
２３ 磁石
２３ａ 分割磁石
２３ｂ 分割磁石
２４ 非磁性体被覆
２５ 電磁波通過穴
３０ エポキシ樹脂
３１ ボルト
３２ ボルト
３３ ナット
３４ ナット
４１ 電解手段
４２ 電解用容器
４３ マイナス電極
４４ プラス電極
４６ 電流計
５１ カップ
５２ 注入用筒体
６１ 水車羽根型発電装置
６２ 可変翼羽根型水車
６３ 回転体
６４ 角度調整板
Ｅ 活性化領域
Ｌ 電解質溶液
Ｐ パイプ
１Ａ 液体活性化装置
２Ａ 組立体
２Ｂ 組立体
１０ カバー
１１ 外壁部
１２ 側壁部
１３ 固定部
２０ 液体活性体
２１ 黒体放射焼結体
２２ 電磁波収束体
２３ 磁石
２３ａ 分割磁石
２３ｂ 分割磁石
２４ 非磁性体被覆
２５ 電磁波通過穴
３０ エポキシ樹脂
３１ ボルト
３２ ボルト
３３ ナット
３４ ナット
４１ 電解手段
４２ 電解用容器
４３ マイナス電極
４４ プラス電極
４６ 電流計
５１ カップ
５２ 注入用筒体
６１ 水車羽根型発電装置
６２ 可変翼羽根型水車
６３ 回転体
６４ 角度調整板
Ｅ 活性化領域
Ｌ 電解質溶液
Ｐ パイプ
Claims (8)
- 黒体放射焼結体と、前記黒体放射焼結体より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる磁石を用いた電磁波収束体と、を具備する液体活性体と、前記黒体放射焼結体を外側、電磁波収束体を内側とし、電磁波収束体の内側に前記電磁波による液体の活性化領域を形成するように一体化させた組立体と、を備える液体活性化装置と、
マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段と、
を有し、
前記液体活性化装置の液体の活性化領域において前記電解用容器内に入れた電解質溶液の液体部分の活性化を行い、前記電解手段により前記電解用容器内における前記液体活性化装置により液体部分が活性化された電解質溶液の電気分解を行うように構成したことを特徴とする液体活性化・電解装置。 - 複数種類の金属酸化物の粉体を高温で焼結させた黒体放射焼結体と、複数個の磁石をＮ極とＳ極を互いに交互配置に積層し、これらの積層された磁石を貫通する電磁波通過穴を形成して、前記黒体放射焼結体より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる電磁波収束体と、を具備する液体活性体と、前記黒体放射焼結体を外側、電磁波収束体を内側とし、電磁波収束体の内側に前記電磁波による液体の活性化領域を形成するように一体化させた組立体と、を備える液体活性化装置と、
マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段と、
を有し、
前記液体活性化装置の液体の活性化領域において前記電解用容器内に入れた電解質溶液の液体部分の活性化を行い、前記電解手段により、前記電解用容器内における液体部分が活性化された電解質溶液の電気分解を行うように構成したことを特徴とする液体活性化・電解装置。 - 複数種類の金属酸化物の粉体を高温で焼結させた黒体放射焼結体と、複数個の磁石をＮ極とＳ極を互いに交互配置に積層し、これらの積層された磁石を貫通する電磁波通過穴を形成して、前記黒体放射焼結体より放射される電磁波を一定の波長に収束させつつ通過させる電磁波収束体と、を具備する液体活性体と、前記黒体放射焼結体を外側、電磁波収束体を内側とし、電磁波収束体の内側に前記電磁波による液体の活性化領域を形成するように一体化させた組立体と、を備える液体活性化装置と、
マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段と、
を有し、
前記液体活性化領域内を貫通させたパイプ内に前記電解質溶液を流通させて前記電解質溶液の液体部分の活性化を行い、
前記電解手段により、前記液体活性化装置によって液体部分が活性化され、前記電解用容器内に入れられた前記電解質溶液の電気分解を行うように構成したことを特徴とする液体活性化・電解装置。 - 前記電解質溶液は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウムの電解質を重量比で０．１％〜３０％水に溶解したものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体活性化・電解装置。
- 塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウムの電解質を重量比で０．１％〜３０％水に溶解した電解質溶液の液体部分を、黒体放射焼結体から放射され、磁石により収束させた電磁波が作用する液体活性化領域を設けた液体活性化装置内で前記電磁波により活性化する活性化工程と、
マイナス電極としてチタン電極又は白金電極を、プラス電極として白金電極を使用し液体である電解質溶液を入れる電解用容器と、可変直流電圧を前記マイナス電極、プラス電極に印加する電力源と、を備える電解手段を使用し、前記電解用容器に液体部分が活性化された前記電解質溶液を入れた状態で、電力源から前記マイナス電極、プラス電極に可変直流電圧を印加して、前記電解質溶液を電気分解する電気分解工程と、
を含むことを特徴とする液体活性化・電解方法。 - 前記活性化工程は、前記液体活性化領域内を貫通させたパイプ内に塩分濃度１．０％の電解質溶液を流通させて前記電解質溶液の液体部分を活性化させ電離し易くすることを特徴とする請求項５に記載の液体活性化・電解方法。
- 前記活性化工程は、前記電解質溶液を入れた電解用容器を、前記液体活性化領域内に配置して前記電解質溶液の液体部分を活性化させることを特徴とする請求項５に記載の液体活性化・電解方法。
- 前記活性化工程は、前記電解質溶液を入れた電解用容器を、前記液体活性化領域内を移動させて前記電解質溶液の液体部分を活性化させることを特徴とする請求項５に記載の液体活性化・電解方法。
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