JPH03158486A - 電気化学セル - Google Patents
電気化学セルInfo
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- JPH03158486A JPH03158486A JP1297940A JP29794089A JPH03158486A JP H03158486 A JPH03158486 A JP H03158486A JP 1297940 A JP1297940 A JP 1297940A JP 29794089 A JP29794089 A JP 29794089A JP H03158486 A JPH03158486 A JP H03158486A
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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
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】
[産業上の利用分野コ
本発明は水の電気分解や脱塩あるいは電気透析などを行
なうイオン交換膜を用いた電気化学セルに関する。
なうイオン交換膜を用いた電気化学セルに関する。
[従来の技術]
従来より水分除去のためにイオン交換膜を有する電気化
学セルを用いた水分除去器が使用されている。第3図は
特開昭82−277162号公報に示されたかかる従来
の水分除去器の概略図である。
学セルを用いた水分除去器が使用されている。第3図は
特開昭82−277162号公報に示されたかかる従来
の水分除去器の概略図である。
第3図において(1)は容器、(2)は絶縁物、(3)
は電気化学セル、(4)は直流電源、(5)は容器(1
)内に存在する水分を含む気体、(6)は気体(5)中
の水分である水の分子を示す。
は電気化学セル、(4)は直流電源、(5)は容器(1
)内に存在する水分を含む気体、(6)は気体(5)中
の水分である水の分子を示す。
電気化学セル(3)は、1対の多孔質電極(31)、(
32)と該電極間に介装されたプロトン導電性固体電解
質(33)とからなっている。
32)と該電極間に介装されたプロトン導電性固体電解
質(33)とからなっている。
このように構成された水分除去器においては、気体(5
)中の水分である水の分子(6)は、直流電源(4)に
より正に帯電している多孔質電極(31)とプロトン導
電性固体電解質(33)との界面でつぎの反応を生じる
。
)中の水分である水の分子(6)は、直流電源(4)に
より正に帯電している多孔質電極(31)とプロトン導
電性固体電解質(33)との界面でつぎの反応を生じる
。
H2O−211” + 1/202 + 2e−この
反応により生成された酸素分子(力は容器(1)内に残
る。一方、生成された水素イオン(プロトン)(8)は
、プロトン導電性固体電解質(33)中を、直流電源(
4)により負に帯電している多孔質電極(32)に向か
って矢印A方向に移動する。多孔質電極(32)に到達
したプロトン(8)は、多孔質電極(32)とプロトン
導電性固体電解質(33)との界面でつぎの反応を生じ
る。
反応により生成された酸素分子(力は容器(1)内に残
る。一方、生成された水素イオン(プロトン)(8)は
、プロトン導電性固体電解質(33)中を、直流電源(
4)により負に帯電している多孔質電極(32)に向か
って矢印A方向に移動する。多孔質電極(32)に到達
したプロトン(8)は、多孔質電極(32)とプロトン
導電性固体電解質(33)との界面でつぎの反応を生じ
る。
2H” + 17202 + 2e−−H2Oまたは2
H” + 2e−−82 この反応により生成された水または水素は多孔質電極(
32)に接触する空間に放出される。
H” + 2e−−82 この反応により生成された水または水素は多孔質電極(
32)に接触する空間に放出される。
このようにして容器(1)内の気体(5)に含まれる水
分(6)が除去される。
分(6)が除去される。
〔発明が解決しようとする課題]
従来の電気化学セルは前記のように構成されているが、
これをたとえば内容積2 m’程度の筐体内の除湿に用
いるばあいには、ioo ac1程度の面積のプロトン
導電性固体電解質膜が必要になるが、プロトン導電性固
体電解質膜は非常に高価であるため、電気化学セルのコ
ストが非常に高いものになるという問題があった。その
うえ、電気化学セル自体も大きくなり、設置スペースに
無理が生じるという問題もあった。
これをたとえば内容積2 m’程度の筐体内の除湿に用
いるばあいには、ioo ac1程度の面積のプロトン
導電性固体電解質膜が必要になるが、プロトン導電性固
体電解質膜は非常に高価であるため、電気化学セルのコ
ストが非常に高いものになるという問題があった。その
うえ、電気化学セル自体も大きくなり、設置スペースに
無理が生じるという問題もあった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、製造
コストが安価でかつ設置スペースも少なくてすむ電気化
学セルを提供することを目的とする。
コストが安価でかつ設置スペースも少なくてすむ電気化
学セルを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明の電気化学セルは、1対の多孔質電極と該多孔質
電極に介装されてなるイオン交換膜と直流電源とからな
る電気化学セルであって、前記イオン交換膜が拡大され
た交換面積を有することを特徴としている。
電極に介装されてなるイオン交換膜と直流電源とからな
る電気化学セルであって、前記イオン交換膜が拡大され
た交換面積を有することを特徴としている。
【作用]
本発明による電気化学セルにおいては、イオン交換膜が
拡大された交換面積を有するので、イオン交換膜の使用
量を節減し製造コストおよび設置スペースを低減できる
。
拡大された交換面積を有するので、イオン交換膜の使用
量を節減し製造コストおよび設置スペースを低減できる
。
[実施例]
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は
かかる実施例のみに限定されるものではない。
かかる実施例のみに限定されるものではない。
第1図は本発明の電気化学セルの一実施例に使用される
イオン交換膜の概略図である。
イオン交換膜の概略図である。
第1図において、al)はたとえばスルフォン酸型フッ
素樹脂系アニオン交換膜などのイオン交換膜、Q2]は
前記イオン交換膜01)の表面に形成された縦溝、色は
前記縦溝と直行するように形成された横溝である。
素樹脂系アニオン交換膜などのイオン交換膜、Q2]は
前記イオン交換膜01)の表面に形成された縦溝、色は
前記縦溝と直行するように形成された横溝である。
イオン交換膜(II)の材質はフッ素樹脂系アニオン交
換膜に限定される必要はなく、プロトン導電性の要件を
満たせば、スチレン樹脂系のアニオン交換膜なども好適
に用いることができる。使用する膜厚はアニオン交換膜
のプロトン導電率や気体透過率あるいは電気化学セルの
使途の点より一概には言えないが、だとえばフッ素樹脂
系アニオン交換膜のばあい、性能およびコストの点より
0.15mm〜0.30mmの範囲にあるのが好ましい
。
換膜に限定される必要はなく、プロトン導電性の要件を
満たせば、スチレン樹脂系のアニオン交換膜なども好適
に用いることができる。使用する膜厚はアニオン交換膜
のプロトン導電率や気体透過率あるいは電気化学セルの
使途の点より一概には言えないが、だとえばフッ素樹脂
系アニオン交換膜のばあい、性能およびコストの点より
0.15mm〜0.30mmの範囲にあるのが好ましい
。
縦溝021および横溝■の幅はイオン交換膜旧)の有効
表面積をできるだけ広くする点より可能な限り微細であ
ることが望ましいが、イオン交換膜に対する微細加工技
術の精度や後工程のめっき加工の点より5−〜200
unの範囲にあるのが好ましい。
表面積をできるだけ広くする点より可能な限り微細であ
ることが望ましいが、イオン交換膜に対する微細加工技
術の精度や後工程のめっき加工の点より5−〜200
unの範囲にあるのが好ましい。
深さはイオン交換膜01)の有効表面積を大きくする点
からは深いほどよいが、電気化学セルの特性の点より両
面で使用するイオン交換膜01)の172程度の深さの
範囲にあるのが好ましい。ピッチはイオン交換膜01)
の有効面積を広くする点からはピッチ幅を狭くすること
が望ましいが、イオン交換膜01)に対する微細加工技
術や電気化学セルの特性の点より5−〜10001!m
の範囲にあるのが好ましい。
からは深いほどよいが、電気化学セルの特性の点より両
面で使用するイオン交換膜01)の172程度の深さの
範囲にあるのが好ましい。ピッチはイオン交換膜01)
の有効面積を広くする点からはピッチ幅を狭くすること
が望ましいが、イオン交換膜01)に対する微細加工技
術や電気化学セルの特性の点より5−〜10001!m
の範囲にあるのが好ましい。
第1図に示す実施例においては、イオン交換膜01)の
両面に縦溝021および横溝色が形成されているが、主
反応が生じる側の片面にのみ形成してもよい。
両面に縦溝021および横溝色が形成されているが、主
反応が生じる側の片面にのみ形成してもよい。
ただし、電気化学セルの特性の点より両面に形成するの
が好ましい。
が好ましい。
前記縦溝OZおよび横溝色を有するイオン交換膜旧)は
、前記溝が形成できるような凹凸面を有するロールの間
をスルフォン酸型フッ素樹脂やスルフォン酸型スチレン
・ジビニルベンゼン樹脂などからなる固体高分子膜を通
過させたのち、波膜を冷却させることによって凹凸を形
成させ、しかるのち護膜に陽イオン交換基を導入するこ
とによってうることができる。このようにして形成され
たイオン交換膜(11)は、従来のものと比較して約2
〜10倍の実効表面積を有している。またかかるイオン
交換膜(II)は従来のものと比較して単位面積当り約
2〜10倍の電流を流すことができる。
、前記溝が形成できるような凹凸面を有するロールの間
をスルフォン酸型フッ素樹脂やスルフォン酸型スチレン
・ジビニルベンゼン樹脂などからなる固体高分子膜を通
過させたのち、波膜を冷却させることによって凹凸を形
成させ、しかるのち護膜に陽イオン交換基を導入するこ
とによってうることができる。このようにして形成され
たイオン交換膜(11)は、従来のものと比較して約2
〜10倍の実効表面積を有している。またかかるイオン
交換膜(II)は従来のものと比較して単位面積当り約
2〜10倍の電流を流すことができる。
イオン交換膜01)としてアニオン型イオン交換膜の一
種であるプロトン導電性固体電解質膜を使用すれば、該
電解質膜はプロトンのみ透過させOHイオンを透過させ
ないこと、および常温で機能することより水を効率よく
電気分解することができる。
種であるプロトン導電性固体電解質膜を使用すれば、該
電解質膜はプロトンのみ透過させOHイオンを透過させ
ないこと、および常温で機能することより水を効率よく
電気分解することができる。
第2図は本発明の電気化学セルの他の実施例に使用され
るイオン交換膜の概略図である。
るイオン交換膜の概略図である。
第2図において、(2℃はたとえばスチレン・ジビニル
ベンゼン共重合体などからなるイオン交換膜、■は前記
イオン交換膜のの表面に形成された穴である。
ベンゼン共重合体などからなるイオン交換膜、■は前記
イオン交換膜のの表面に形成された穴である。
イオン交換膜(21)の材質および膜厚は第1図に示す
例と同様に選定することができる。
例と同様に選定することができる。
穴のの形状は、丸、楕円、多角形などいずれでもよくと
くに限定されるものはない。穴の大きさはイオン交換膜
QTJの有効面積を大きくするためには小さい方がよい
が、穴明は加工の精度や後工程のめっき加工の点より5
−〜200−の範囲にあるのが好ましい。深さは後工程
のめっき加工の点より穴の大きさの1/3以内、電気化
学セルの特性の点より両面の穴の深さの和がイオン交換
膜の十程度の深さの範囲にあるのが好ましい。ピッチは
イオン交換膜のの有効面積を広くする点からは、ピッチ
幅を狭くする方がよいがイオン交換膜のに対する微細加
工技術の精度や電気化学セルの特性の点より5通〜10
00−の範囲にあるのが好ましい。
くに限定されるものはない。穴の大きさはイオン交換膜
QTJの有効面積を大きくするためには小さい方がよい
が、穴明は加工の精度や後工程のめっき加工の点より5
−〜200−の範囲にあるのが好ましい。深さは後工程
のめっき加工の点より穴の大きさの1/3以内、電気化
学セルの特性の点より両面の穴の深さの和がイオン交換
膜の十程度の深さの範囲にあるのが好ましい。ピッチは
イオン交換膜のの有効面積を広くする点からは、ピッチ
幅を狭くする方がよいがイオン交換膜のに対する微細加
工技術の精度や電気化学セルの特性の点より5通〜10
00−の範囲にあるのが好ましい。
第2図に示す実施例においては、イオン交換膜+211
の両面に縦溝OZおよび横溝■が形成されているが、主
反応が生じる側の片面にのみ形成してもよい。 ただし
、電気化学セルの特性の点より両面に形成するのが好ま
しい。
の両面に縦溝OZおよび横溝■が形成されているが、主
反応が生じる側の片面にのみ形成してもよい。 ただし
、電気化学セルの特性の点より両面に形成するのが好ま
しい。
前記穴のを有するイオン交換膜(21)は、スチレン・
ジビニルベンゼン共重合体などからなる固体高分子膜、
にYAGレーザまたはエキシマレーザにより穴を形成し
、護膜を冷却させ、しかるのち護膜に陽イオン交換基を
導入することによってうろことができる。このようにし
て形成されたイオン交換膜のは、従来のものと比較して
約2〜10倍の実効表面積を有している。またかかるイ
オン交換膜(2rJは従来のものと比較して単位面積当
り約2〜10倍の電流を流すことができる。
ジビニルベンゼン共重合体などからなる固体高分子膜、
にYAGレーザまたはエキシマレーザにより穴を形成し
、護膜を冷却させ、しかるのち護膜に陽イオン交換基を
導入することによってうろことができる。このようにし
て形成されたイオン交換膜のは、従来のものと比較して
約2〜10倍の実効表面積を有している。またかかるイ
オン交換膜(2rJは従来のものと比較して単位面積当
り約2〜10倍の電流を流すことができる。
第2図に示す実施例においてイオン交換膜(21)とし
てプロトン導電性固体電解質膜を使用すれば、前記と同
様に水を効率よく電気分解することができる。
てプロトン導電性固体電解質膜を使用すれば、前記と同
様に水を効率よく電気分解することができる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明の電気化学セルにおいては
、イオン交換膜の表面に多数の溝または穴を形成して実
効表面積が拡大されているので、高価なイオン交換膜を
多量に使用することなく小面積で効率のよい電気化学セ
ルをうろことができる。またイオン交換膜としてプロト
ン導電性固体電解質膜を使用すれば、常温で水を効率よ
く電気分解することができる。
、イオン交換膜の表面に多数の溝または穴を形成して実
効表面積が拡大されているので、高価なイオン交換膜を
多量に使用することなく小面積で効率のよい電気化学セ
ルをうろことができる。またイオン交換膜としてプロト
ン導電性固体電解質膜を使用すれば、常温で水を効率よ
く電気分解することができる。
第1図は本発明の電気化学セルに使用されるイオン交換
膜の一実施例の概略図、第2図は本発明の電気化学セル
に使用されるイオン交換膜の他の実施例の概略図、第3
図は従来の電気化学セルを用いた水分除去器の概略図で
ある。 (図面の主要符号) (Ill、Qv:イオン交換膜 02):縦溝 (L3):横溝 +221:穴 代 理 人 大 岩 増 雄 才30
膜の一実施例の概略図、第2図は本発明の電気化学セル
に使用されるイオン交換膜の他の実施例の概略図、第3
図は従来の電気化学セルを用いた水分除去器の概略図で
ある。 (図面の主要符号) (Ill、Qv:イオン交換膜 02):縦溝 (L3):横溝 +221:穴 代 理 人 大 岩 増 雄 才30
Claims (2)
- (1)1対の多孔質電極と該多孔質電極に介装されてな
るイオン交換膜と直流電源とからなる電気化学セルであ
って、 前記イオン交換膜が拡大された交換面積を有することを
特徴とする電気化学セル。 - (2)前記イオン交換膜がプロトン導電性固体電解質膜
であることを特徴とする請求項1記載の電気化学セル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1297940A JPH03158486A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 電気化学セル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1297940A JPH03158486A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 電気化学セル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03158486A true JPH03158486A (ja) | 1991-07-08 |
Family
ID=17853065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1297940A Pending JPH03158486A (ja) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | 電気化学セル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03158486A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004002910A (ja) * | 2002-05-30 | 2004-01-08 | Ebara Corp | 電解加工方法及び装置 |
JP2004060027A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Ebara Corp | 電解加工方法及び装置 |
JP2005108822A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-21 | Hitachi Ltd | 燃料電池用電解質膜とその製造方法及びそれを用いた燃料電池 |
JP2005174565A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-06-30 | Hitachi Ltd | 燃料電池用高分子電解質膜と膜・電極接合体とその製造方法およびそれを用いた燃料電池 |
JP2006507627A (ja) * | 2002-03-29 | 2006-03-02 | ヒューレット・パッカード・カンパニー | 燃料電池用電解質 |
WO2008023632A1 (fr) * | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ensemble d'électrode membranaire, son procédé de production et pile à combustible |
US8309265B2 (en) | 2003-09-12 | 2012-11-13 | Hitachi, Ltd. | Electrolyte membrane for fuel cells, its production and fuel cell using the same |
JP2018059103A (ja) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | 旭化成株式会社 | イオン交換膜 |
JP2018059163A (ja) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | 旭化成株式会社 | 陽イオン交換膜及び電解槽 |
JP2018145529A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-09-20 | 旭化成株式会社 | イオン交換膜及び電解槽 |
-
1989
- 1989-11-15 JP JP1297940A patent/JPH03158486A/ja active Pending
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