JPH02125888A - 複極式水電解槽 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複極式水電解槽に係り、特に、高純度の発生
ガス（Ｈ２，０２）の製造及び電極の腐食防止（電解槽
の長寿命化）を要求される水電解槽に関する。

〔従来の技術〕

カタログｒＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｌｌｉ
ｇｈ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ。

Ｈｉｇｈ−Ｔｏｗｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｗａｔｅｒ　［Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒＪに記載の複極式水電解槽の概
要を第３図に示す。

本装置では、電気分解により発生したＨ２ガス及び０２
ガスを分離し、しかも、電解液については、導通させる
ために、絶縁物質であるテフロン製の多孔質隔膜１を使
用している。この隔膜１の両側には陽極２と陰極３（隔
膜１を挾み高電位側が陽極２、また、低電位側が陰極３
である。）が位置し、この中にＫ　ＯＨ水溶液等の電解
液を満たすことにより、一つの電解セル４を構成してい
る。

さらに電解セル４が何段にも直列に接続されたものが複
極式水電解槽となる。図中７は電解セル吐出部、１３は
整流器。

本電解槽に、電圧をかけると、第３図中の左側から右側
の方へ、＠極と電解液を介し、電流が流れる。これによ
り、電解セル４の左側の電極（陽極）では、４０　Ｉ（
−＋　２　Ｈ２Ｏ＋０２＋　４　ｅ−の反応により、０
２ガスが、また、右側の電極（陰極）では、４Ｈ２０＋
４ｅ−→４０　Ｈ−＋　２　Ｈ２の反応により、Ｈ２ガ
スが発生する。これらの発生ガスは、それぞれ、０２ガ
ス・マニホールド５及びＨ２ガス・マニホールド６を介
して、電解槽出口ノズルから放出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、各電解セルの吐出側が。

０２ガス・マニホールド５及びＨ２ガス・マニホールド
６により接続されているため、電解セル吐出部付近で電
食を起こしていた。

この原理を以下に示す。（第４図を参照。）ここで、■
側では、 ２０　Ｈ→Ｈ２０＋　２　ｅ　＋−０２↑の反応が生じ
、０２ガスが発生する。

また、○側では、 ２Ｈ２０＋２ｅ　→２０Ｈ＋Ｈ２↑ の反応が生じ、Ｈ２ガスが発生する。

この時、発生したガスは、電解液とともに、電解セルの
吐出部より連通管（ガス・マニホールド）に集められる
。

この時、各電解セルの吐出ラインが、それぞれ独立であ
れば、問題はないが、実際は、連通管により結ばれてい
る。

以上を等価回路に示すと、第５図のようになる。

つまり、０部が、連通管に相当する。従って、この回路
では、電解セルを流れる電解電流の他に、連通管部分を
流れる漏洩電流を生じている。この場合、各連通管液抵
抗に加えられている電圧の差は、両端の電解セル間で最
大となる。つまり、この間に最も電流が流れ易い。

従って、第４図に破線で示したような○Ｈ−イオンの移
動が生じる。

ここで、第４図でのＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄでの反応は、［Ａ］
　　　　　２Ｈ２０＋２ｅ−−＋２　０　Ｈ−＋　Ｈ２
↑〔Ｂ〕　２０Ｈ−＊Ｈ２０＋−０２↑＋２８〔Ｃ）　
　　２Ｈ２０＋２ｅ−→２０Ｈ−＋Ｈ２↑（Ｄ）　　　
２０Ｈ−−＋Ｈ２０＋−０２↑＋２ｅとなる。ここで、
Ａ、Ｄは、電極で生じている反応と同じであるが、Ｂ、
Ｃは異なる。つまり、水電解反応　　　　　　　　漏洩
電流反応（Ｂ）　２Ｈ２０＋２ｅ−−＋２０Ｈ−＋Ｈｚ
↑　　２０Ｈ−−）Ｈ３Ｏ＋−０２↑＋２ｅ−のように
なっており、−枚の電極の水電解部分と漏洩電流部分と
では、全く逆の反応が起きており、これが、発生ガス純
度の低下、及び、電極の電食を引き起こしている。

液入口側についても同様な現象は生じているが、Ｈ２側
と０２側の液の供給管が独立していないこと、及び、流
れが単相で均一であることから、漏洩電流による電食は
、はとんど発生していない。従って、本発明では、吐出
側の対策について検討を行った。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、電解セル吐出側の出口マニホールド５，
６が電解液により連通しているために発生するものであ
るため、電解セル吐出側の出口マニホールド５，６内で
の電解液の連通を防止することによって達成できる。

すなわち、電解セル４内の液位を電解セル吐出部７のレ
ベル以下に保ち上部を気相部とし、絶縁することによっ
て、漏洩電流の発生を防ぐことができる。

〔作用〕

電解槽に取り付けられたレベル発信器８及びレベル設定
器９は、電解セル吐出部よりも低い位置に設定した勘定
レベルに対し、実際の電解液レベルが高い場合には、ポ
ンプ停止信号を、また、低い場合には、ポンプ起動信号
を発し、電解液レベルを規定値に制御する。

ポンプは、電解槽に電解液に供給するものであり、電解
槽に取り付けられたレベル発信器８、及び、レベル設定
器９により制御される。

逆止弁１１は、電解槽への電解液供給ラインに取り付け
られ、電解液の逆流、すなわち、電解槽内の電解液レベ
ルの低下を防止する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例では、複極式水電解槽に電解液レベル測定用のレベ
ル発信器８とレベル設定器９を、また、電解槽への電解
液供給ラインに、ポンプ１０と逆止弁１１を設ける。

また、第２図に示すように、隔膜１の上部に、絶Ｂ＋１
で、かつ、非通気性の膜１２を設置する。

第３図に、レベル設定器９の設定レベルを示す。

設定値は、二つ設け、電解セル吐出部７と、隔膜上端レ
ベルとの間に、「電解液レベル高」並びに「電解液レベ
ル低」を設定するものとする。さらに、ポンプ１０は「
電解液レベル低」で起動し、「電解液レベル高」で停止
するものとする。

以下、本実施例の使用方法及び効果について記述する。

電解槽起動前に、ポンプ１０を起動し、電解槽内の電解
液レベルを通常運転時レベル範囲とした状態で電解槽を
起動する。（この時、ポンプ１０は、停止状態。）これ
により、電解液が電気分解され、Ｈ２，Ｏ，ガスが発生
し、これに伴い、電解液のレベルが低下していく。次に
、［電解液レベル低」まで下がった段階で、ポンプ１０
が起動し、電解液レベルは、「電解液レベル高」まで」
二昇し、ポンプ１０は停止する。

この間、電解液レベルは、隔膜１の上端よりも上に保た
れているため、隔膜１が気相部に露出することはなく、
隔膜ｌにおけるガスの相互拡１校を防ぐことができる。

また、電解液レベルは、電解セル吐出部７のレベルより
も下に保たれているため、電解液がｆｆｉ解セル吐出部
７より下流へ流出することはない。これにより、電解セ
ル吐出部７の下流のガス・マニホールド部で電解液が連
通ずることはなく、漏洩電流の発生を防ぐことができる
。

また、漏洩電流の防止により、電極の電食を防ぐことが
でき、電極２，３の寿命が大幅に延びるため、メンテナ
ンス費用の大幅な削減につながる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、出口マニホールド部での電解液の連通
（短絡回路）がなくなり、漏洩電流による発生ガス純度
の低下を生じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は、第１図
の電解セルの拡大図（ａ）及び電解液レベルの設定値を
示す図（ｂ）、第３図は従来技術の系統図、第４図は従
来電解槽内部での漏洩電流の発生経路図、第５図は漏洩
電流の発生原理図である。 １　隔膜、２・陽極、３・・陰極、４・・電解セル、５
　・０２ガス（出口）マニホールド、６・・・Ｈ２ガス
（出口）マニホールド、７・・電解セル吐出部、８・・
レベル発信器、９・・レベル設定器、１０・・ポンプ、
１１・・・逆止弁、１２・・・膜（非通気性）、１３・
・・整流器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の電解セルを利用した複極式水電解槽であつて
   、 （イ）発生ガスを仕切るために設けられた隔膜と、前記
   隔膜を挾む二枚の電極板により構成された電解セル、 （ロ）前記電解セルのガス吐出部を連通させる出口マニ
   ホールド、 （ハ）電解液の入口部を連通させる入口マニホールドか
   らなる複極式水電解槽において、 （ａ）前記電解槽内の電解液レベルを測定するためのレ
   ベル発信器、 （ｂ）レベル設定器、 （ｃ）前記電解槽の入口側に設けられ、前記レベル設定
   器からの信号により動作するポン プ、 （ｄ）前記電解槽入口側に設けられた逆止弁により、前
   記電解セル内の前記電解液レベル を一定に制御することを特徴とする複極式 水電解槽。