JP6952246B2 - 気体生成装置及び気体生成方法 - Google Patents
気体生成装置及び気体生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6952246B2 JP6952246B2 JP2016254761A JP2016254761A JP6952246B2 JP 6952246 B2 JP6952246 B2 JP 6952246B2 JP 2016254761 A JP2016254761 A JP 2016254761A JP 2016254761 A JP2016254761 A JP 2016254761A JP 6952246 B2 JP6952246 B2 JP 6952246B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- liquid separation
- separation membrane
- chamber
- aqueous solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 203
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 177
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 166
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 91
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 23
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 5
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 167
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
電気化学反応により水溶液から気体を生成する気体生成装置であって、
前記水溶液を収容可能な筐体と、
前記筐体の内部空間を第一室と第二室とに隔てている隔壁と、
前記第一室に配置された第一電極と、
前記第二室に配置され、前記第一電極と電気的に接続されている第二電極と、
前記第一室に配置された第一気液分離膜と、
前記第一室と前記筐体の外部空間とを連通させる第一連通路であって、前記第一気液分離膜よりも上方において前記第一室の上部に接している第一排出口を有する第一連通路と、
前記第二室と前記筐体の外部空間とを連通させる第二連通路であって、前記第二室の上部に接している第二排出口を有する第二連通路と、を備え、
前記第一気液分離膜は、前記第一排出口の断面積よりも大きい面積を有する、
気体生成装置を提供する。
ガス生成装置200において、水性液体225の電気分解によって発生したガスが気泡を形成する。この気泡は、水性液体225を上昇し、場合によっては第1の槽211の上部に溜まる。この場合、気泡が筒状部212aの内部の狭い流路を通らなければならない。気泡が次々と発生して第1の槽211の上部に溜まってしまうと、気泡の一部が第1の電極221を覆う可能性がある。気泡が第1の電極221を覆うと、水性液体225が第1の電極に221に十分に供給されない。これにより、第1の電極221において水性液体225の電気分解反応が行われる部分の面積(反応面積)が減少し、水性液体225の電気分解反応の効率が低下する可能性がある。その結果、気体の生成効率が低下する。また、光触媒を含む電極に光を照射して電気化学反応を生じさせて水溶液から気体を生成する場合に、その電極が配置された空間を定める側壁の一部を透光性の材料で形成することが考えられる。この場合、その電極が配置された空間の上部に気泡が溜まると、気泡が電極又は透光性の側壁の表面を覆い、電極への光照射による電気化学反応の効率が低下し、気体の生成効率が低下する可能性がある。
電気化学反応により水溶液から気体を生成する気体生成装置であって、
前記水溶液を収容可能な筐体と、
前記筐体の内部空間を第一室と第二室とに隔てている隔壁と、
前記第一室に配置された第一電極と、
前記第二室に配置され、前記第一電極と電気的に接続されている第二電極と、
前記第一室に配置された第一気液分離膜と、
前記第一室と前記筐体の外部空間とを連通させる第一連通路であって、前記第一気液分離膜よりも上方において前記第一室の上部に接している第一排出口を有する第一連通路と、
前記第二室と前記筐体の外部空間とを連通させる第二連通路であって、前記第二室の上部に接している第二排出口を有する第二連通路と、を備え、
前記第一気液分離膜は、前記第一排出口の断面積よりも大きい面積を有する、
気体生成装置を提供する。
第1態様〜第15態様のいずれか1つの態様の気体生成装置を提供し、
前記筺体に収容された前記水溶液を加圧して前記水溶液の液面を前記第一気液分離膜に接触させた状態で、前記第一電極及び前記第二電極において電気化学反応を生じさせることにより、前記筺体に収容された前記水溶液から気体を生成する、気体生成方法を提供する。
図1に示す通り、第1実施形態に係る気体生成装置1aは、筐体10と、隔壁20と、第一電極31と、第二電極32と、第一気液分離膜41と、第一連通路50と、第二連通路51と、を備えている。気体生成装置1aは、電気化学反応により水溶液から気体を生成する。筐体10は、水溶液を収容可能である。隔壁20は、筐体10の内部空間を第一室11と第二室12とに隔てている。第一電極31は第一室11に配置されている。第二電極32は、第二室12に配置され、第一電極31と電気的に接続されている。第一気液分離膜41は、第一室11に配置されている。第一連通路50は、第一室11と筐体10の外部空間とを連通させる通路である。第一連通路50は、第一気液分離膜41よりも上方において第一室11の上部に接している第一排出口52を有する。第一連通路50は、例えば筐体10に接続された配管によって形成されている。第二連通路51は、第二室12と筐体10の外部空間とを連通させる第二連通路51である。第二連通路51は、第二室12の上部に接している第二排出口53を有する。第二連通路51は、例えば筐体10に接続された配管によって形成されている。第一気液分離膜41は、第一排出口52の断面積よりも大きい面積を有する。
(i)気体生成装置1aを提供する。
(ii)筺体10に収容された水溶液を加圧して水溶液の液面を第一気液分離膜41に接触させた状態で、第一電極31及び第二電極32において電気化学反応を生じさせることにより、筺体10に収容された水溶液から気体を生成する。
P=K(T×cos θ/D)
次に、第2実施形態に係る気体生成装置1bについて説明する。気体生成装置1bは、特に説明する場合を除き、気体生成装置1aと同一の構成を有する。気体生成装置1aの構成要素と同一又は対応する気体生成装置1bの構成要素には、同一の符号を付し詳細な説明を省略する。気体生成装置1aに関する説明は、技術的に矛盾しない限り気体生成装置1bにもあてはまる。
次に、第3実施形態に係る気体生成装置1cについて説明する。気体生成装置1cは、特に説明する場合を除き、気体生成装置1aと同一の構成を有する。気体生成装置1aの構成要素と同一又は対応する気体生成装置1cの構成要素には、同一の符号を付し詳細な説明を省略する。気体生成装置1aに関する説明は、技術的に矛盾しない限り気体生成装置1cにもあてはまる。
11 第一室
12 第二室
14 第一内面
16 側壁
17 上側外面
18 下側外面
19a 第一ガイド面
20 隔壁
31 第一電極
32 第二電極
41 第一気液分離膜
42 第二気液分離膜
50 第一連通路
51 第二連通路
52 第一排出口
53 第二排出口
1a〜1c 気体生成装置
Claims (17)
- 電気化学反応により水溶液から気体を生成する気体生成装置であって、
前記水溶液を収容可能な筐体と、
前記筐体の内部空間を第一室と第二室とに隔てている隔壁と、
前記第一室に配置された第一電極と、
前記第二室に配置され、前記第一電極と電気的に接続されている第二電極と、
前記第一室に配置された第一気液分離膜と、
前記第一室と前記筐体の外部空間とを連通させる第一連通路であって、前記第一気液分離膜よりも上方において前記第一室の上部に接している第一排出口を有する第一連通路と、
前記水溶液の液面が前記第一気液分離膜に接触するように前記内部空間に前記水溶液を圧送するポンプと、を備えた、
気体生成装置。 - 前記第一室で発生した前記気体の気泡が前記第一気液分離膜に接触するように、前記第一気液分離膜が配置されている、請求項1に記載の気体生成装置。
- 前記第一気液分離膜は、当該気体生成装置の運転中に、前記筺体に収容された前記水溶液の液面に接している、請求項1又は2に記載の気体生成装置。
- 前記第一気液分離膜は、前記第一排出口の断面積よりも大きい面積を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の気体生成装置。
- 前記第二室と前記筐体の外部空間とを連通させる第二連通路であって、前記第二室の上部に接している第二排出口を有する第二連通路と、
前記第二室において前記第二排出口よりも下方に配置された第二気液分離膜と、をさらに備え、
前記気体生成装置の運転中、前記水溶液は、前記水溶液の液面が前記第二気液分離膜に接触するように前記内部空間に圧送される、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の気体生成装置。 - 前記第二気液分離膜は、前記第二排出口の断面積よりも大きい面積を有する、請求項5に記載の気体生成装置。
- 前記第一気液分離膜の面積は、前記第二気液分離膜の面積よりも小さい、請求項5又は6に記載の気体生成装置。
- 前記筺体は、前記第一電極と対向しているとともに斜め下方を向いている第一内面を有し、
前記第一気液分離膜の下面を含む平面と前記第一内面を含む平面とのなす角βが90°より大きく、かつ、180°より小さい特定の角度である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の気体生成装置。 - 電気化学反応により水溶液から気体を生成する気体生成装置であって、
前記水溶液を収容可能な筐体と、
前記筐体の内部空間を第一室と第二室とに隔てている隔壁と、
前記第一室に配置された第一電極と、
前記第二室に配置され、前記第一電極と電気的に接続されている第二電極と、
前記第一室に配置された第一気液分離膜と、
前記第一室と前記筐体の外部空間とを連通させる第一連通路であって、前記第一気液分離膜よりも上方において前記第一室の上部に接している第一排出口を有する第一連通路と、
前記第二室と前記筐体の外部空間とを連通させる第二連通路であって、前記第二室の上部に接している第二排出口を有する第二連通路と、を備え、
前記第一気液分離膜は、前記第一排出口の断面積よりも大きい面積を有し、
前記第一気液分離膜は、水平に延びており、
前記筐体は、前記第一電極と対向しているとともに斜め下方を向いている第一内面を有し、
前記第一気液分離膜の下面を含む平面と前記第一内面を含む平面とのなす角βが90°より大きく、かつ、180°より小さい特定の角度であり、
前記気体生成装置の運転中に、前記水溶液の液面を前記第一気液分離膜に接触させる、
気体生成装置。 - 前記筺体は、前記第一内面を定めるとともに透光性を有する側壁を含み、
前記第一電極は、光触媒を含む、請求項8又は9に記載の気体生成装置。 - 前記筺体は、前記第一内面を含む平面に対して下方に傾き、かつ、水平面に対して上方に傾いている下側外面をさらに含み、
複数の当該気体生成装置を上下に並べたときに、隣り合う2つの気体生成装置のうち上方に位置する気体生成装置の前記下側外面の一部は、前記2つの気体生成装置のうち下方に位置する気体生成装置の前記上側外面の一部と鉛直方向に沿って重なり合うことが可能である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の気体生成装置。 - 前記上側外面と水平面とがなす角は、前記下側外面と水平面とがなす角よりも小さい、請求項11に記載の気体生成装置。
- 前記筐体の内面は、前記第一気液分離膜よりも下方に位置する前記第一室の特定の位置から前記第一気液分離膜に向かって斜め上方に延びている第一ガイド面を含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の気体生成装置。
- 前記第一気液分離膜は、多孔性の膜である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の気体生成装置。
- 前記第一気液分離膜は、フッ素樹脂を含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の気体生成装置。
- 前記第一気液分離膜は、撥水性の膜である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の気体生成装置。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載の気体生成装置を提供し、
前記筺体に収容された前記水溶液を加圧して前記水溶液の液面を前記第一気液分離膜に接触させた状態で、前記第一電極及び前記第二電極において電気化学反応を生じさせることにより、前記筺体に収容された前記水溶液から気体を生成する、気体生成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016254761A JP6952246B2 (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 気体生成装置及び気体生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016254761A JP6952246B2 (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 気体生成装置及び気体生成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018104791A JP2018104791A (ja) | 2018-07-05 |
JP6952246B2 true JP6952246B2 (ja) | 2021-10-20 |
Family
ID=62787264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016254761A Active JP6952246B2 (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 気体生成装置及び気体生成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6952246B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021116459A (ja) * | 2020-01-27 | 2021-08-10 | 金澤工業株式会社 | 電解槽および電解装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014095115A (ja) * | 2012-11-08 | 2014-05-22 | Suntec Inc | ガス生成装置 |
JP2016172884A (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-29 | 有限会社ターナープロセス | ガス生成装置およびそれを用いた装置 |
-
2016
- 2016-12-28 JP JP2016254761A patent/JP6952246B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018104791A (ja) | 2018-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109778217B (zh) | 电解槽及制氢装置 | |
JP2022519575A (ja) | 閉じ込められた電解質を有する電気化学システム | |
AU2017288319B2 (en) | Arrangement for the electrolysis of carbon dioxide | |
JP2011149074A (ja) | 水電解システムの運転方法 | |
KR101887132B1 (ko) | 수소발생 및 수소수생성장치 | |
CN109415831B (zh) | 用于二氧化碳电解的装置和方法 | |
US20160312370A1 (en) | Electrochemical cell without an electrolyte-impermeable barrier | |
US20050199546A1 (en) | Separator for removing liquid from fluid | |
JP6869188B2 (ja) | 還元水の製造装置および還元水の製造方法 | |
JP6952246B2 (ja) | 気体生成装置及び気体生成方法 | |
JP5140123B2 (ja) | 水電解システム | |
JP5341547B2 (ja) | 水電解システム | |
EP3626860B1 (en) | Hydrogen production apparatus | |
US11339480B2 (en) | Electrolytic cell and hydrogen production apparatus | |
FI128890B (en) | System and method for alkaline electrolysis of water | |
KR20220057576A (ko) | 크로스-플로우 물 전기분해 | |
JP2012238525A (ja) | 光電気化学セルおよびそれを用いたエネルギーシステム | |
JP4794859B2 (ja) | 水素気体発生装置 | |
WO2016114364A1 (ja) | 電解水生成装置 | |
KR20220109708A (ko) | 수전해 장치 | |
JP2020079450A (ja) | 電解槽及び水素製造装置 | |
JP2020147843A (ja) | 電解槽及び水素製造装置 | |
JP6499151B2 (ja) | 電解槽 | |
CN110295373A (zh) | 一种氢气生成装置 | |
JP2013036068A (ja) | 高圧水電解システム及びその運転方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190828 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210119 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20210319 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210514 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210907 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210909 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6952246 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |