JPH03158486A - 電気化学セル - Google Patents

電気化学セル

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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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JP
Japan
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exchange membrane
ion exchange
electrochemical cell
solid electrolyte
conductive solid
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JP1297940A
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English (en)
Inventor
Norihiko Inuzuka
犬塚 敬彦
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen 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。

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。
[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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
〔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。
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。
[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。
【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
[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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP1297940A 1989-11-15 1989-11-15 電気化学セル Pending JPH03158486A (ja)

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