JP6371489B1 - 水素水の製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
a)陰極室通水圧 : 0.2MPa
b)取 水 量 : 1,200mL/min
c)電 極 板 : 50×99×5tチタンラス板に白金コート(エキスパンド仕様:LW6 SW3 W1)
d)隔膜(固体高分子膜): 78×113 陽イオン交換膜
組成: スチレン系共重合物のスルフォン酸ナトリウム塩 ポリオレフィン混合物
膜厚: 0.16mm
破裂強度: 0.53MPa
e)陰陽電極板間隙間 : 0.15mm (実施例2は除く)
f)取水・洗浄サイクル :
[取水サイクル]
取水運転 : 30秒間 (600mL水素水取水)
休止(静置) : 30秒間
[電荷逆転洗浄サイクル]
サイクル : 取水40回サイクル毎に一回
洗浄運転 : 20秒間(400mL酸性水排水)
休止(静置) : 40秒間
g)電解電源 : 定電流・定電圧装置使用。定電流3.5A優先で、電解電圧値が17.8V以下では3.5Aで通電し、電解電圧値が17.8Vになった時点から電解電流値を低下させて17.8Vを維持した。なお、3.5Aで通電した時の水素発生量は30NmL/分であり、15℃で得られた水素水の溶存水素濃度は1.1mg/Lであった。
h)目標取水量 : 最終目標水素水取水量は12,000L(12トン)とした。その理由は「家庭で3L/日の取水をするとして、一年では1,095L、装置としては10年使用可能とし10,950Lであり、目標は12トンとしたものである。
従来より一般的に行われている方法であり、ポンプ81の停止と同時に電磁弁85を閉める方法である。システム構成は図12に示した通りであり、制御フローは図9に示した流れにおいて、ステップS4〜S6の処理を同時に行ったものである。取水時及び取水休止時の陰極室12c及び陽極室11cの圧力は表2に示すごとくであった。
ポンプ81の停止の後に遅れて電磁弁85を閉める方法である。システム構成は図12に示した通りであり、制御フローは図9に示したものと同じである。取水時及び取水休止時の陰極室12c及び陽極室11cの圧力は表3に示すごとくであった。
比較例2の場合と同様に、ポンプ81の停止の後に遅れて電磁弁85を閉める方法である。システム構成は図13に示した通りであり、制御フローは図9に示したものと同じである。隔膜15の膜厚は0.16mmであり、陰極層14及び陽極層13間の隙間は0.15mmに設定した。従って、隔膜15は、陰極層14及び陽極層13によって0.15mmの膜厚となるまで押圧されている。取水時及び取水休止時の陰極室12c及び陽極室11cの圧力は表4に示すごとくであった。
実施例1の場合と同様に、ポンプ81の停止の後に遅れて電磁弁85を閉める方法である。システム構成は図13に示した通りであり、制御フローは図9に示したものと同じである。隔膜15の膜厚は0.16mmであり、陰極層14及び陽極層13間の隙間は0.10mmに設定した。従って、隔膜15は、陰極層14及び陽極層13によって0.10mmの膜厚となるまでかなり押圧されている。この実施例2では、陰極層14及び陽極層13間の隙間を、実施例1の場合よりかなり狭く設定した。取水時及び取水休止時の陰極室12c及び陽極室11cの圧力は表6に示すごとくであった。
11 陽極側の筐体
11b ガス出口
11c 陽極室
11d、12d リブ
11e 周溝
12 陰極側の筐体
12a 水入口
12b 水出口
12c 陰極室
13 陽極層
14 陰極層
15 隔膜
16 パッキン
17、18 リード線用接続端子
60 電流計
61、91 電源装置
80、80′ タンク
81 ポンプ
82 減圧弁
83 リリーフ弁
84、88 流量調整弁
85、87 電磁弁
86、90 制御装置
89 圧力計
91 電源装置(電圧計付)
92 切換スイッチ
93 電流計
94 流量カウンタ
Claims (9)
- 電気分解に必要な触媒を有し水及び気体が通過可能な陽極層と、電気分解に必要な触媒を有し水及び気体が通過可能な陰極層と、前記陽極層及び前記陰極層間に互いに密着して挟設された固体高分子膜と、前記陽極層に接する陽極室と、前記陰極層に接する陰極室とを備えており、前記陰極室に所定圧力以上の飲料水が供給されている第1の状態において、前記陽極室の水若しくは気体の単独圧力又は水及び気体の混合圧力を前記陰極室の圧力未満に制御して電気分解することにより前記陰極層に発生した水素ガスを前記飲料水に溶解させて水素水を生成するように構成されており、前記陰極室に飲料水が供給されていない第2の状態において、前記陰極室の水及び気体の混合圧力が前記陽極室の水若しくは気体の単独圧力又は水及び気体の混合圧力未満に制御するように構成されていることを特徴とする水素水の製造装置。
- 前記第1の状態において、前記陽極室の水若しくは気体の単独圧力又は水及び気体の混合圧力が、0.03MPaから0.1MPaの範囲の圧力であることを特徴とする請求項1に記載の水素水の製造装置。
- 前記第1の状態において、前記陰極室に供給される飲料水の圧力が0.1MPaから0.3MPaの範囲の圧力であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水素水の製造装置。
- 前記第2の状態において、前記陰極室の圧力が大気圧であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の水素水の製造装置。
- 前記陽極室と大気との間にリリーフ弁が接続されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の水素水の製造装置。
- 前記陽極室に圧力計が接続されていると共に前記陽極室と大気との間に電磁弁が接続されており、前記圧力計の計測値に基づいて前記電磁弁が制御されるように構成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の水素水の製造装置。
- 前記固体高分子膜の前記含水率が、飽和含水膜に対する含水率で27.6%以上の陽イオン交換膜であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の水素水の製造装置。
- 前記陽極層及び前記陰極層の触媒が、白金触媒であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の水素水の製造装置。
- 前記陽極層及び/又は前記陰極層が、チタンのラス網又はパンチメタルで形成されたチタン製白金電極であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の水素水の製造装置。
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- 2018-04-03 JP JP2018071352A patent/JP6371489B1/ja active Active
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