JPH01123086A - 電気化学的オゾン発生装置 - Google Patents
電気化学的オゾン発生装置Info
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- JPH01123086A JPH01123086A JP62279871A JP27987187A JPH01123086A JP H01123086 A JPH01123086 A JP H01123086A JP 62279871 A JP62279871 A JP 62279871A JP 27987187 A JP27987187 A JP 27987187A JP H01123086 A JPH01123086 A JP H01123086A
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Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は電気化学的オゾン発生装置にＤ１１′！＃るも
めで、さらに詳しくは不要な水素の発生を伴なわない電
気化学的オゾン発生装置に関するものである。
めで、さらに詳しくは不要な水素の発生を伴なわない電
気化学的オゾン発生装置に関するものである。
従来の技術とその問題点
オゾンには殺菌、脱臭、有機物の分解刃のさまざまな効
宋あるいは機能があり、しかも、オゾンが分解した後に
は残留ｍ性が全くないという利点の故に、近時、その利
用範囲が拡大する傾向にある。
宋あるいは機能があり、しかも、オゾンが分解した後に
は残留ｍ性が全くないという利点の故に、近時、その利
用範囲が拡大する傾向にある。
オゾン発生方法には大別すると放゛市沫と電気化学法（
あるいは電解法）がある。前音に比較して後者は高温度
のオゾンが発生するという特徴がある。また、電気化学
的オゾン発生装置には電解質が液体の場合とイオン交換
膜の場合がある。−イオン交換膜式オゾン発生装置はＱ
ｒｏｗｎ Ｂ ｏｖｅｒｉ社のＳ、５ｔｕｃｋｉ等
（Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅ ｌｅｃｔｒＯｃｌｌｃ
ｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ、 １３２． （２
） 、 １９８５）によって始めて１マ案された。
あるいは電解法）がある。前音に比較して後者は高温度
のオゾンが発生するという特徴がある。また、電気化学
的オゾン発生装置には電解質が液体の場合とイオン交換
膜の場合がある。−イオン交換膜式オゾン発生装置はＱ
ｒｏｗｎ Ｂ ｏｖｅｒｉ社のＳ、５ｔｕｃｋｉ等
（Ｊ ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅ ｌｅｃｔｒＯｃｌｌｃ
ｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ、 １３２． （２
） 、 １９８５）によって始めて１マ案された。
この装置はパーフルオロカーボンスルフ４ン酸からなる
イオン交換膜を固体電解質どし、その片面に陰極として
の白金′ｉ！Ｅ極が一体に接合され、他面に多孔性のチ
タンにβの二酸化鉛を被覆してなる陽極が圧接された構
造を備え、陽極の管面から水を供給すると共に、陰・陽
極間に直流電圧を印加すると水が？？ｉ ＶＮされて陰
極から水系が発生し、陽極から酸素とオゾンが発生する
という原理を利用している。
イオン交換膜を固体電解質どし、その片面に陰極として
の白金′ｉ！Ｅ極が一体に接合され、他面に多孔性のチ
タンにβの二酸化鉛を被覆してなる陽極が圧接された構
造を備え、陽極の管面から水を供給すると共に、陰・陽
極間に直流電圧を印加すると水が？？ｉ ＶＮされて陰
極から水系が発生し、陽極から酸素とオゾンが発生する
という原理を利用している。
しかし、上述のイオン交換膜式オゾン発生装置では、不
要かつ危険な水素が陰極から発生するという問題点があ
る。
要かつ危険な水素が陰極から発生するという問題点があ
る。
問題点を解決するための手段
本発明は陰極として水素発生極の代りに、従来燃料電池
の分野で公知の空気中の酸素の電解還元反応を起させて
いる、いわゆる空気極を配づることによって電解反応を
改変し、水素の発生を防止するものである。また、後述
のようにイオン交換模式オゾン発生極行では陽極の過電
圧を故意に高くしないとく換言すると、大電流密度で作
動さＵないと）高１１度のオゾンが発生しない。ところ
が、一般に空気極はオゾン発生極に適するような大電流
密度での作動が困難である。そこで、空気極の実質的作
動電流密度をオゾン発生極のそれより小さくするという
手段を講することによって一定の電流を通電したとさ、
空気極の作動を円滑に進めさせると同時に、最適条件下
でオゾンを発生させることに成功したことも本発明の大
きな特徴である。
の分野で公知の空気中の酸素の電解還元反応を起させて
いる、いわゆる空気極を配づることによって電解反応を
改変し、水素の発生を防止するものである。また、後述
のようにイオン交換模式オゾン発生極行では陽極の過電
圧を故意に高くしないとく換言すると、大電流密度で作
動さＵないと）高１１度のオゾンが発生しない。ところ
が、一般に空気極はオゾン発生極に適するような大電流
密度での作動が困難である。そこで、空気極の実質的作
動電流密度をオゾン発生極のそれより小さくするという
手段を講することによって一定の電流を通電したとさ、
空気極の作動を円滑に進めさせると同時に、最適条件下
でオゾンを発生させることに成功したことも本発明の大
きな特徴である。
作 用
従来のイオン交換膜式オゾン発生装置の電解反応は次の
通りである。
通りである。
陰 極：什１” ＋４ｅ→２［１２・・・・・・（１）
陽 極＝２ト１ｚ ０−０２ （一部０３ ） ＋
４１−１” ＋４９＋＋−＋−（２）全反応２日２０→
２Ｈ２＋０２＜一部０３）・・・・・・（３）従って、
陰極から不要な水素が発生し、また、水が消費される。
陽 極＝２ト１ｚ ０−０２ （一部０３ ） ＋
４１−１” ＋４９＋＋−＋−（２）全反応２日２０→
２Ｈ２＋０２＜一部０３）・・・・・・（３）従って、
陰極から不要な水素が発生し、また、水が消費される。
これに対して、陰極にいわゆる空気極を配すると電解反
応は次のようになる。
応は次のようになる。
陰 極：０２（空気中の） ＋ ４８” ＋４ａ−＋
２ＬＩ２０−−−−−・（１）陽 極 ： ２１」
２ ０→ ０２ （Ｔ’Ｓ（ｈ ） ＋
４Ｌ！” ＋４０・・・・・・ （２）全反応：０２
（空気中の）→０２（一部０３ ） ・・・・・・
（３）従って、陰極から水素が発生せず、水の消費も起
らない。
２ＬＩ２０−−−−−・（１）陽 極 ： ２１」
２ ０→ ０２ （Ｔ’Ｓ（ｈ ） ＋
４Ｌ！” ＋４０・・・・・・ （２）全反応：０２
（空気中の）→０２（一部０３ ） ・・・・・・
（３）従って、陰極から水素が発生せず、水の消費も起
らない。
イオン交換膜式オゾン発生装置；こ用いられる水は抵抗
が５ＭΩ程度の純水でなければならないので、供給水の
精製がかなり煩雑であるという点を考慮すると、本発明
のように空気極の使用によって水の消費がなくなるとい
う点はひとつの長所となる。
が５ＭΩ程度の純水でなければならないので、供給水の
精製がかなり煩雑であるという点を考慮すると、本発明
のように空気極の使用によって水の消費がなくなるとい
う点はひとつの長所となる。
一方、ｖＡ極としてのオゾン発生極の最適な作動電流密
度は１００〜１３０Ａ／ｃｋＪである。これに対して空
気極の最適な作動電流密度は２０〜３０Ａ／−で 、あ
る。空気極の場合、これより大きな電流密度で作動させ
ると寿命が短くなる。従って最適電流密度が合わない。
度は１００〜１３０Ａ／ｃｋＪである。これに対して空
気極の最適な作動電流密度は２０〜３０Ａ／−で 、あ
る。空気極の場合、これより大きな電流密度で作動させ
ると寿命が短くなる。従って最適電流密度が合わない。
この点を改善するために、本発明は陰極の実質的作用面
積を陽極のそれよりも大きくして、陰極の実質的電流密
度を陽極のそれより小さくした。
積を陽極のそれよりも大きくして、陰極の実質的電流密
度を陽極のそれより小さくした。
具体的には陰極の外形寸法（見かけの面積）を陽極のそ
れより大きくづるか、陰極と陽極の外形面積を同じにし
、陰極は微孔構造にし、陽極はエキスバンドメタル、網
などの実質的に充分大きな開口部を右する構造にするか
、微孔構造の？！ｉ権に充分大きな穴を穿った構造にす
ればよい。
れより大きくづるか、陰極と陽極の外形面積を同じにし
、陰極は微孔構造にし、陽極はエキスバンドメタル、網
などの実質的に充分大きな開口部を右する構造にするか
、微孔構造の？！ｉ権に充分大きな穴を穿った構造にす
ればよい。
このようにすればイオン交換膜式オゾン発生装置に通電
する電流の絶対値が一定でも、実質的な作動電流密度は
陰・陽極双方に最適な値にすることができる。
する電流の絶対値が一定でも、実質的な作動電流密度は
陰・陽極双方に最適な値にすることができる。
固体電解質としてのイオン交換＋１Ｑにはパーフルオロ
カーボンスルフォン酸膜が適しているが、この材料に限
定されるものではない。イオン交換膜への空気極の接合
方法としては白金族金属触媒わ）末あるいはカーボン粉
末に触媒全屈を旧持さＵだ粉末とフッ素樹脂結着剤との
混合物、もしくはこの混合物にイオン交換樹脂の粉末あ
るいは溶液を混合したものをホットプレスするという方
法が採用される。
カーボンスルフォン酸膜が適しているが、この材料に限
定されるものではない。イオン交換膜への空気極の接合
方法としては白金族金属触媒わ）末あるいはカーボン粉
末に触媒全屈を旧持さＵだ粉末とフッ素樹脂結着剤との
混合物、もしくはこの混合物にイオン交換樹脂の粉末あ
るいは溶液を混合したものをホットプレスするという方
法が採用される。
陽極としてのオゾン発生極はチタンを芯体にし、その表
面にβ−Ｐｂ Ｏ２にＪ化鉛）を電析させたものをイオ
ン交換膜に圧接する形で用いるのがよいが、材料的には
必ずしもこれに限定されるものではない。
面にβ−Ｐｂ Ｏ２にＪ化鉛）を電析させたものをイオ
ン交換膜に圧接する形で用いるのがよいが、材料的には
必ずしもこれに限定されるものではない。
実 施 例
先ず、イオン交ｙＡ膜として１２０ｘ １２０ ＩＩｍ
の寸法を有する□ｕ ｐｏｎｔ ｕ製のＮａｆｉｏｎ
１１７ （ｉ＜−フルオロカーボンスルフォンｖｉ膜
）を用意し、その片面に１０％の白金を担持せるカーボ
ン粉末とデ１−ラフルオロエチレンの水懸濁液と、Ａｌ
ｅｒｉｃｈ？１．製のＮａｔｉｏｎ １１７の有機溶媒
と水との混合溶媒溶液との混合物を１００ｘ １００
＋ｕの範囲に吹き付け、１００°Ｃ，２００Ｋ（＋／−
でホットプレスした。これが空気極（陰極）となる。
の寸法を有する□ｕ ｐｏｎｔ ｕ製のＮａｆｉｏｎ
１１７ （ｉ＜−フルオロカーボンスルフォンｖｉ膜
）を用意し、その片面に１０％の白金を担持せるカーボ
ン粉末とデ１−ラフルオロエチレンの水懸濁液と、Ａｌ
ｅｒｉｃｈ？１．製のＮａｔｉｏｎ １１７の有機溶媒
と水との混合溶媒溶液との混合物を１００ｘ １００
＋ｕの範囲に吹き付け、１００°Ｃ，２００Ｋ（＋／−
でホットプレスした。これが空気極（陰極）となる。
次に、エキスバンドチタンをプレスして凹凸のないよう
にしたものの表面にβ−Ｐｂ Ｏ２を電着したオゾン発
生１４ （陽極）を用意する。この陽極の外形寸法は１
００ｘ １００ Ｉで、実質的作用面積は空気極（陰極
）の３０％とした。
にしたものの表面にβ−Ｐｂ Ｏ２を電着したオゾン発
生１４ （陽極）を用意する。この陽極の外形寸法は１
００ｘ １００ Ｉで、実質的作用面積は空気極（陰極
）の３０％とした。
次に、このようなニレメンｉ・を用いて図に示すような
電気化学的オゾン発生装置を組立てた。
電気化学的オゾン発生装置を組立てた。
図において、１はイオン交換膜、２はイオン交１粂１ｆ
！Ｊ １に一体に接合されている空気極（陰極）、３は
オゾン発生極（陽極）、４は陰極集電体、５は陽極集電
体、６は空気供給口、７は余剰空気排出口、８は水供給
口、９は水と酸素とオゾンの取出口、１０はセルフレー
ムである。
！Ｊ １に一体に接合されている空気極（陰極）、３は
オゾン発生極（陽極）、４は陰極集電体、５は陽極集電
体、６は空気供給口、７は余剰空気排出口、８は水供給
口、９は水と酸素とオゾンの取出口、１０はセルフレー
ムである。
このような電気化学的オゾン発生装置において、陰・間
両極間に３０Δ（陰極の実質的電流密酵：３０Ａ ／
ｃｈａｔ 、陽極の実質的電流密麿：１００Δ／詞）の
直流電流を通電すると３．５Ｑ／ｈｒのオゾンが発生し
た。また、このとき、陰極からは水系は全く発生しなか
った。
両極間に３０Δ（陰極の実質的電流密酵：３０Ａ ／
ｃｈａｔ 、陽極の実質的電流密麿：１００Δ／詞）の
直流電流を通電すると３．５Ｑ／ｈｒのオゾンが発生し
た。また、このとき、陰極からは水系は全く発生しなか
った。
尚、オゾン水を利用しようとづる際には、第１図のよう
に水と酸素とオゾンの取出口９から出てくる液体をその
まま用いればよいし、気体のオゾンを１！？ようとする
ときには水と酸素とオゾンの取出口９の先に気液分−１
装置を設りればよい。
に水と酸素とオゾンの取出口９から出てくる液体をその
まま用いればよいし、気体のオゾンを１！？ようとする
ときには水と酸素とオゾンの取出口９の先に気液分−１
装置を設りればよい。
発明の効果
上述のように、本発明は不要かつ危険な水素の発生がな
く、しかも空気中のｌＳ！索の電解還元およびオゾンの
発生に最適の陰・陽両極の電流密度で作動し得る新しい
電気化学的オゾン発生装置を提供するものであり、その
工業的１ｌＩＩＩ値は極めて大である。
く、しかも空気中のｌＳ！索の電解還元およびオゾンの
発生に最適の陰・陽両極の電流密度で作動し得る新しい
電気化学的オゾン発生装置を提供するものであり、その
工業的１ｌＩＩＩ値は極めて大である。
４、図面Ｑ） ｆｌ！ Ｉｔｉ’Ｚ ＦＪＩ 用図は本
発明の一実ＩＮ例にかかる電気化学的オゾン発生装置の
概略断面図である。
発明の一実ＩＮ例にかかる電気化学的オゾン発生装置の
概略断面図である。
１・・・・・・イオン交換膜 ２・・・・・・空気ｌ
４ｉ（陰＋ｉ ）３・・・・・・オゾン発生極（Ｉｌｌ
極）４・・・・・・陰極集電体 ５・・・・・・陽
極集電体１−−−−イオン文、１ｊ！畢（２’−’ｆｆ
りを脂（ス１オ對）３−−−−にジ／腎江膨（喝巻）
４−−−一食教集覧佃５−−−−■１に脛値網 手続ネ市正ｍ（自発） 昭和６２年１２月ユを「１
４ｉ（陰＋ｉ ）３・・・・・・オゾン発生極（Ｉｌｌ
極）４・・・・・・陰極集電体 ５・・・・・・陽
極集電体１−−−−イオン文、１ｊ！畢（２’−’ｆｆ
りを脂（ス１オ對）３−−−−にジ／腎江膨（喝巻）
４−−−一食教集覧佃５−−−−■１に脛値網 手続ネ市正ｍ（自発） 昭和６２年１２月ユを「１
Claims (2)
- （１）陰極に空気極を、陽極にオゾン発生極を配し、電
解質としてイオン交換膜を用いたことを特徴とする電気
化学的オゾン発生装置。 - （２）陰極の実質的作用面積に比して陽極の実質的作用
面積を小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項に記載した電気化学的オゾン発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62279871A JPH01123086A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 電気化学的オゾン発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62279871A JPH01123086A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 電気化学的オゾン発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01123086A true JPH01123086A (ja) | 1989-05-16 |
| JPH0244908B2 JPH0244908B2 (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=17617107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62279871A Granted JPH01123086A (ja) | 1987-11-05 | 1987-11-05 | 電気化学的オゾン発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01123086A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994017223A1 (en) * | 1993-01-23 | 1994-08-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Air- or oxygen diffusion electrode |
| AU665037B2 (en) * | 1991-12-03 | 1995-12-14 | Imperial Chemical Industries Plc | Electrochemical cell |
| JPH10156130A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電気化学素子および電気化学装置ならびにこれを用いた保管装置 |
| CN109321938A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-12 | 深圳康诚博信科技有限公司 | 一种臭氧发生器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6026683A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-09 | Japan Storage Battery Co Ltd | イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置 |
-
1987
- 1987-11-05 JP JP62279871A patent/JPH01123086A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6026683A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-09 | Japan Storage Battery Co Ltd | イオン交換樹脂膜を電解質とする電気化学装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO1994017223A1 (en) * | 1993-01-23 | 1994-08-04 | Johnson Matthey Public Limited Company | Air- or oxygen diffusion electrode |
| JPH10156130A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電気化学素子および電気化学装置ならびにこれを用いた保管装置 |
| CN109321938A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-12 | 深圳康诚博信科技有限公司 | 一种臭氧发生器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0244908B2 (ja) | 1990-10-05 |
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