JP7398109B2

JP7398109B2 - 水分解ガス発生装置の電極ユニット

Info

Publication number: JP7398109B2
Application number: JP2020146452A
Authority: JP
Inventors: 守英天白
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2040-09-01
Also published as: JP2022041327A

Description

本発明は、水を電気分解することにより酸素、水素からなる水分解ガスを発生することができる水分解ガス発生装置の電極ユニットに関する。

近年、石油、石炭の代替エネルギーとして、水の電気分解による水素ガスが注目されており、効率よく電気分解することのできる電極構造としては、特開２０００－２３４１９２号及び国際公開ＷＯ９９／３１２９８に開示されているものがある。両者においては、互いに対向する陽極板と陰極板とを複数枚交互に並設し、前者においては、電極板の幅と電極板の間隔を特定することによって、スケールの付着の減少を企図し、また、後者においては、各電極板の中央部分に、電解液及び発生ガスの流通路を形成するくり抜き部が形成され、少ない消費電力で多量の水分解ガスを効率よく発生させるものである。

特開２０００－２３４１９２号国際公開ＷＯ９９/３１２９８号

ところが、従来のものでは、特に前者では、スケールの成長を抑えることが主眼であり、使用消費電力に対する水分解ガスの発生量を著しく増大することができないし、後者では、理論上の最大発生量に対して９６％の水分解ガスが得られる記載ではあるが、水分解エネルギーを増幅して消費電力に対する水分解ガスの発生量を著しく増大せしめるという概念はない。

本発明の水分解ガス発生装置の電極ユニットは、電解液の水槽内に浸漬され、直流電流が供給される陽極板とこの陽極板に対向設置される陰極板と、前記両極板間に所定間隔で複数設けられた補助極板とからなる極板スタックを少なくものフレーム内に一組備えた。

前記陽極板、陰極板及び補助極板の板厚は、３．４μ～２ｍｍであり、各極板間の間隔は３５μｍ～２ｍｍであることが好ましい。

また、前記極板は、その材質がＳＵＳ３１６Ｌであることが好ましい。

互いに近接して設けた補助極板が静電誘導によりプラスとマイナスに帯電し、しかもその間隔を狭く設置すれば、水の薄い層が極板間に挟まれるので、電解液の電離度が著しく向上し、極板の材質としてＳＵＳ３１６Ｌを使用するので、耐熱性があり錆びにくい。

本発明の水分解ガス発生装置の概略構成図である。電極ユニットの詳細構成図である。陽、陰、補助極板の正面図である。本発明の反応原理説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１において、本発明に係る水分解ガス発生装置Ｍは、電解液を貯留するための電解液槽１を有し、この槽１内には、電極ユニットＵが浸漬され、この電極ユニットＵは、箱状のフレームＦ内に複数の極板スタック２、２…２を備え、これらの各スタック２の左端（前面）は、プラス電流が送られる陽極板３からなり、その右端（後面）は、陰極板４から形成されている。前記極板スタック２、２…２には、交流電源５からの交流が直流変換機６（１２Ｖ、２４Ｖに変換）により直流に変換され、そのプラス端子が各スタックの陽極板３、３…３に接続され、そのマイナス端子が各スタックの陰極板４、４…４にそれぞれ接続されている。

前記電解液槽１には、電解液タンク７からの水酸化カリウム（ＫＯＨ）が０．０３％溶解した溶解液が貯溜され、この電解液はポンプＰによって循環される。前記電解液槽１で発生した酸素と水との混合ガスは、混合ガスタンク１１に貯溜される。

図２において、前記スタック２は、陽極板３と陰極板４間に複数、例えば１１枚の補助極板８、８…８が１１枚、３５μｍ～２ｍｍの間隔Ｓでそれらの上下端がシリコンスペーサ９、９によって固定されている。前記陽極板３、陰極板４及びその間の補助極板８は、ＳＵＳ３１６Ｌ（Ｃｒ１８％、Ｎｉ１２％、Ｍｏ２．５％、Ｃ０．０８％、Ｓｉ１．０％、Ｍｎ２．０％、Ｐ０．４５％）からなり、これは耐久性があり劣化しにくいし、錆びにくい。前記各極板３、４、８は、図３に示すように、矩形をなし、その原子ｔは０．３４μｍから１ｍｍである。その左右中心の上下に２つの液流通孔１０、１０を備えており、これらの流通孔１０、１０を通って電解液がフレーム内を流通し、極板間全域に流れ込む。
＜実験例＞
極板スタック２を９個接続し、各スタック２は、１３枚のＳＵＳ３１６Ｌの極板からなり（縦１５ｃｍ、横２０ｃｍ）、極板の厚さは１ｍｍで極板間隔は１．ｍｍとし、２４Ｖの電圧で１時間運転したところ、水分解ガス２１００ｌが得られた。
＜反応原理＞
図４において、陽極３に対する補助極板８_１の対向面は陽極板３とは間隔が短いので静電誘導により、マイナスに帯電し、補助極板８_１の補助極板８_２の対向面は、プラスとマイナスにそれぞれ帯電し、両極板３と８_１、８_１と８_２…間には、Ｋ^＋イオンが流れ（電荷の移動）るので、電流が流れ、電荷の移動により電磁波が発生する。この電磁波は、カリウムイオン（Ｋ^＋）内で増幅され、この増幅電磁波は、ＯＨ^－イオンを電離させ、ＯとＨの結合を解くと同時に電子ｅ^－も液内に飛び出し、いわゆる水プラズマが生じて酸素と水素を分離するエネルギーが著しく増大する。

混合ガスを酸素と水素に分離すれば、燃焼技術分野、水素利用技術分野に適用できる。

１…電解液槽
２…極板スタック
３…陽極板
４…陰極板
８…補助極板
Ｆ…フレーム

Claims

電解液を電気分解して水分解ガスを発生せしめる水分解ガス発生装置の電極ユニットにおいて、前記電極ユニットは、箱状のフレームと、このフレーム内に設置された複数の極板スタックとを有し、この極板スタックは、スタックの前面と後面に設置された陽極板と陰極板と、これら陽極板、陰極板間に設けた複数の補助極板を備え、前記陽極板とこれに対向する補助極板、補助極板同士、補助極板とこれに対向する陰極板の間隔を３５μｍ～０．５ｍｍとし、前記各極板に電解液の流通孔を設け、電解液をフレーム内で循環させるようにした水分解ガス発生装置の電極ユニット。
前記各極板はＳＵＳ３１６Ｌの材質からなる請求項１記載の水分解ガス発生装置の電極ユニット。
前記陽極板、陰極板及び補助極板の板厚は３．４μ～２ｍｍである請求項１記載の水分解ガス発生装置の電極ユニット。