JPH0743485A - 水の電解装置 - Google Patents

水の電解装置

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JPH0743485A
JPH0743485A JP5296505A JP29650593A JPH0743485A JP H0743485 A JPH0743485 A JP H0743485A JP 5296505 A JP5296505 A JP 5296505A JP 29650593 A JP29650593 A JP 29650593A JP H0743485 A JPH0743485 A JP H0743485A
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B3/00—Low temperature nuclear fusion reactors, e.g. alleged cold fusion reactors
    • 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
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    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水又は重水を発熱を伴って電気分解する方法
及び装置を提供する。 【構成】 導電性塩を溶液の形で含む水（５９、８９）
を電気分解し又は加熱する電解槽（１２、８０）及び方
法に関する。この電解槽は、入口（５８、８８）及び出
口（６０、９０）を有する非導電性ハウジング（１４、
８２）並びにこのハウジングの中に繋がれた、間隔をあ
けた第１の及び第２の導電性有孔性極板（３８／４４、
９６／１００）を含む。それぞれ外側の導電性パラジウ
ム外表面を有する複数の非導電性微小球（３６、９１、
１０４）が、入口に隣接する第１の極板（３８、９６、
１０２）と電気的に接触してハウジング内に配置されて
いる。電源が第１の極板と第２の極板に渡って操作上
（ｏｐｅｒａｂｌｙ）繋がれ、これによって電流が水溶
液中でこれら極板の間を流れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に電解槽に関し、よ
り詳しくは、水の電気分解及び熱の生成のための改良さ
れた電解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は均一な厚さのパラジウム皮膜で
メッキされた非金属ビーズから形成された微小球を利用
する。これらのパラジウム被覆微小球は本発明者の先の
米国特許Ｎo.４，９４３，３５５及び５，０３６，０３
１に記載されている。ここに引用して記載に含める上記
先行の特許には、パラジウムのメッキを有する架橋され
たポリマー微小球が水素の吸収において改善を示すこと
が開示されている。
【０００３】パラジウムシートを用いて電解槽中に１つ
の電極を形成し、過剰の熱を発生させるポンス−フライ
シュマン(Pons-Fleischmann)型電解槽はエドムンド・ス
トームス(Edmund Storms) が教えている。ストームス電
解槽の記述及び彼の実験作業結果は、Fusion Technolog
y, Volume 3, Mar. 1993に記載された"Measurementsof
Excess Heat from a Pons-Fleischmann-Type Electroly
tic Cell Using Palladium Sheet"という題名の記事に
記載されている。先の記事において、ストームスは、FU
SION TECHNOLOGY, Vol. 20, Dec. 1991 の"Review of E
xperimental Observations About the Cold Fusion Eff
ect"という題の記事に熱を生ずるための電解槽について
の実験観察を再吟味している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題及び発明の効果】先に報
告された実験結果又は他の先行装置で、熱の生成と水を
電気分解して水素成分及び酸素成分にするための電解槽
内でパラジウム（又は水素の存在下に「金属水素化物」
を形成する他の金属）で被覆された非導電性微小球を利
用したものを本発明者は知らない。本発明は、水又は重
水、特にジュウテリウムを含む電解質媒体と共に電解槽
内のパラジウムで被覆した微小球の種々の態様について
開示する。
【０００５】本発明の１つの目的は、水素及び酸素並び
に／又は熱のいずれかを生ずるための電解槽中で米国特
許Ｎo.４９４３３５５及び５０３６０３１に先に開示さ
れたパラジウムで被覆された微小球を利用することであ
る。本発明の他の目的は、電解槽内でパラジウムで被覆
された微小球を利用する種々のカソード構造を提供する
ことである。本発明の更に他の目的は、槽を出る加熱さ
れた水又は重水をベースとする電解質の形での熱の生成
を増加するための電解槽を提供することである。本発明
の更に他の目的は、電解槽中での非導電性微小球を利用
し、この際前記金属を強い水素吸収性を示して「金属水
素化物」を形成するものから選ぶことである。本発明の
他の目的は、耐漏電性で故障迄の平均操作時間の長い、
水の電気分解及び／又は熱発生用の電解槽を提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、導電性塩を溶
液の形で含む水を電気分解し又は加熱する電解槽及び方
法に関する。この電解槽は、入口及び出口を有する非導
電性ハウジング並びにこのハウジングの中に繋がれた、
間隔をあけた第１の及び第２の導電性有孔性極板を含
む。それぞれ外側の導電性パラジウム外表面を有する複
数の非導電性微小球が、入口に隣接する第１の極板と電
気的に接触してハウジング内に配置されている。電源が
第１の極板と第２の極板に渡って操作上（ｏｐｅｒａｂ
ｌｙ）繋がれ、これによって電流が水溶液中でこれら極
板の間を流れる。
【０００７】図面、特に図１及び図２を参照すると、試
験過程の間に利用した本発明の概念を具現化する実験装
置を一般的に数字１０で示す。この試験装置１０は、閉
回路電解質液循環系で相互接続された、一般的に数字１
２で示した電解槽を含む。この循環系は、貯蔵器３２か
ら電解質液５９を引出し、これを矢印の方向に電解槽１
２の入口５４の中へ押し込むポンプ１８を含む。このポ
ンプは定容ポンプである。電解槽１２が電解質液５９で
完全に満たされた後、この液体は出口５６を出、必要な
時に電解質液５９から水素ガス及び酸素ガスを分離する
ために設けられたガストラップ２６中に流れ込む。前記
ガストラップ２６の下流の絞り弁２８は、圧力計２０で
監視された電解槽１２内の液体圧を調節するためにも電
解質液の流れを調節する。
【０００８】滑り弁２２は、注入器２４を経由して電解
質液５９中への成分の間欠的な導入に備えたものであ
る。第２の滑り弁３０は、正しい電解質液組成を決定す
る為の分析用の試験容器３４中へ電解質液５９を定期的
に取り出すのに備えたものである。
【０００９】図２には、試験過程の間に利用される電解
槽１２の詳細が示されている。両端で開いている円筒状
ガラス非導電性ハウジング１４は、その両端に可動性非
導電性端部材４６及び４８を含む。これら端部材４６及
び４８はこのハウジング１４の中で０−リング６２及び
６４でシールされている。これら端部材４６及び４８の
間の相対的間隔はこれらにくっついている端板５０及び
５２の動きによって制御される。
【００１０】各端部材４６及び４８は入口ストッパー５
４及び５６をそれぞれ含む。これら各ストッパー５４及
び５６は、それぞれ電解槽１２の内部へ入りそして出る
入口及び出口通路となっている。これら端部材４６及び
４８は、また、それぞれ液体室５８及び６０を含み、そ
の中に電極１５及び１６をそれぞれ装備し、これらは図
示のように正の端子及び負の端子を有する直流電源（図
示していない）に繋ぐためにこれら室５８及び６０から
電解槽１２の外側に伸びている。この直流電源は定電流
型である。
【００１１】これら室５８及び６０内には、電解槽１２
の入口及び出口のこれら点での温度を監視する為に熱伝
対７０及び７２が配置されている。
【００１２】複数の導電性微小球３６が白金で形成され
た導電性有孔極板３８に直ぐ隣接し接触してハウジング
内に配置され、図示のようにハウジング１４を横断して
配置されている。これら導電性微小球３６は均一な外側
パラジウム皮膜を有する非導電性内部ビーズから構成さ
れている。これら導電性微小球の好ましいサイズは直径
１．０mm以下であり、これら導電性微小球３６の製造の
詳細は本発明者の先の米国特許Ｎo.４９４３３５５及び
５０３６０３１に開示しており、これらをここに引用し
て記載に含める。
【００１３】ここに報告する試験において、銅の瞬間被
覆(flash coat)の上にニッケルの中間層が加えられた。
平均微小球密度１．５１ｇ／cm3 を生ずるニッケル中間
層は導電性微小球３６の密度を増す為にパラジウムメッ
キ層の直ぐ下に配置した。
【００１４】非導電性有孔ナイロン網４０をこれら導電
性微小球３６の他の端に接触させて配置し、それらを図
示の位置に保持している。この非導電性網４０の反対側
表面に接して、架橋されたポリスチレン球状ビーズから
形成された複数の非導電性微小球４２がある。この非導
電性微小球４２の層の他の表面に接して、図示のように
ハウジング１４を横断して導電性有孔性極板４４が配置
されている。
【００１５】図示のように、電極１５の端は、６６の所
で導電性極板３８と電気的に接触しており、一方、電極
１６は６８の所で導電性極板４４と接触している。
【００１６】電解質 しかしながら、電解槽１２が電解質液５９で満たされて
いるときは、電流は電極１５及び１６の間に流れるであ
ろう。この電解質液５９の好ましい処方は、一般に導電
性塩の水溶液である。水の好ましい態様は、軽水（Ｈ1 2
Ｏ）又は重水であり、とりわけジュウテリウム（Ｈ
2 2Ｏ）である。全ての電解質液の成分の純度は最も重要
である。水（Ｈ1 2Ｏ）及びジュウテリウム（Ｈ2 2Ｏ）は
１メガオームという最小の抵抗及び濁り度０．２ｎ．
ｔ．ｕ．未満でなければならない。この濁り度は超メン
ブランろ過により制御される。好ましい塩溶液は水との
２モル混合物の硫酸リチウム（Ｌｉ2 ＳＯ4 ）であり、
化学的に純粋な品質を有するものである。一般に硫酸リ
チウムが好ましいが、リチウムだけでなく、ホウ素、ア
ルミニウム、ガリウム、及びタリウムを含む群から選ば
れた他の導電性塩も利用できる。電解質液の好ましいpH
又は酸度は９．０である。
【００１７】導電性ビーズ パラジウムで被覆した微小球が好ましい。しかしなが
ら、パラジウムは他の遷移金属、希土類又はウラニウム
で置換できる。一般に、高い体積の水素を結合して「金
属水素化物」を形成しうるこれら金属のいずれも用いう
る。本発明者の知っている金属はランタン、プラセオジ
ウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、
タンタル、ウラニウム、ハフニウム及びトリウムであ
る。これら元素をこのグループに入れるについての典拠
は、B.L.Shaw著，１９６７年PergamonPress発行の書名
“Inorganic Hydrides" に見いだされる。しかしなが
ら、パラジウムは知り得る限り最良で最も広く研究され
た金属水素化物であり、本発明者の先に引用した特許に
て導電性水素吸収性微小球を形成する為に利用された。
より一般的な意味で、ここでの広い要請は「金属水素化
物」表面を提供することであり、微小球の核の組成は二
次的意味しか持たない。
【００１８】代わりの具体例 図３及び４を参照して、代わりの具体例である電解槽８
０をここに示す。この具体例８０においては、非導電性
ガラス円筒状ハウジング８２を再び用い、非金属性デル
リン端部材８４及び８６をハウジング８２の両端内に０
−リング９２及び９４により嵌め込みシールしている。
入口室及び出口室８８及び９０はそれぞれ端部材８４及
び８６の中にそれぞれ形成され、端部材８４は電解槽８
０の入口端となっており、一方端部材８６は電解槽８０
の出口端となっている。
【００１９】図示のように、第１の導電性銅層及び中間
ニッケル層を有する非金属性ビーズの上にパラジウム皮
膜を形成した複数の導電性微小球９１が、白金でできた
窪んだ有孔性導電性極板９６の上に置かれ、この極板は
端部材８４の内部端の上に置かれている。図示のよう
に、電極１６が入口室８８内の導電性極板９６と接触し
ている。熱伝対７０は入口室８８に流れ込む電解質液８
９の温度を監視する。これら導電性微小球９１は緩く詰
められ、図３に示されているように、電解質液８９が電
解槽８０を通って矢印の方向に流れると、これらは直立
したハウジング８２の上方に上昇し、端部材８６の内部
端に隣合わせて配置された非導電性有孔性ナイロン網９
８の方向に上方に浮き上がる。こうして、電解質８９の
流速を調節することにより、導電性微小球９１の間の間
隙又は間隔及び運動と攪拌の程度が調節される。緩い微
小球９１は回転し混合するが、電気的接触はそれらの間
で維持される。
【００２０】第２の導電性有孔性白金極板１００が、６
８の所で他の電極１６と電気的に接触して非導電性網９
８及び端部材８６の間に配置されている。熱伝対７２が
電解槽８０から流れ出た所で電解質液８９の温度を監視
する。
【００２１】先に述べたように、端部材８４及び８６
は、板５０及び５２にかけられる圧力によりハウジング
８２内で相互に移動可能である。この端部材の動きは電
解槽８０内の電解質液８９の体積を調節するのに役立
つ。
【００２２】図４に示された導電性ビーズ９１は、もし
あったとしても、非常に小さな電解質液流が電解槽８２
中を通して起こっている間、それらの静止位置にあると
ころが示されている。
【００２３】図５、６及び７を参照して、導電性極板の
他の具体例をここに示す。銀メッキした金属板で形成さ
れた導電性板１０２を、１１４及び１１６の所で前記導
電性板１０２に導電性微小球１０４及び１０６をエポキ
シで接合したものを、電解槽のカソードとして利用す
る。従って、このカソードの唯一の露出した導電性表面
は導電性微小球１０４のそれである。非導電性の分離し
たポリエチレン管１０８及び１１０は導電性板１０２の
両端に沿って伸び、その周りを直径０．１cmの白金でメ
ッキした銀の電線で形成された複数の導電性ワイヤーバ
ンド１１２で巻いている。この配列によって、電解質液
は導電性板１０２及び導電性微小球１０４の長さに沿っ
て流れ、導電性板１０２（カソード）及び導電性ワイヤ
ーバンド１１２（アノード）の間を必要な電流流路が形
成され、導電性バンド１１２の全ては直流電源（図示し
ていない）のプラス側と電気的に接触し、一方、導電性
板１０２はこの電源のマイナス端子と電気的に繋がって
いる。
【００２４】実験結果 図１及び２に記載された実験設備を用いて試験の手順を
２つの段階を組み入れた。第１の段階は比較的低いレベ
ルの電流（０．０５アンペア）を電極１５及び１６を横
切って導入され、この電流は、先に述べたように電解質
液５９の存在によって導電性極板３８及び４４の間で促
進される。
【００２５】最初の負荷の間に、電解質液５９内の水の
電気分解が起こり、導電性微小球３６は水素を一杯に吸
収し、これと結合する。即ち、「負荷された」状態とな
る。この負荷は約０．０５アンペアの槽通過電流の下で
約２時間かかる。
【００２６】導電性微小球３６上のパラジウム皮膜の水
素及び／又は水素同位体の負荷の後、電極１５及び１６
の間の電流レベルを少しずつ増し、その間、電解質液５
９の入口温度及び出口温度を測定するために熱伝対７０
及び７２を監視する。電解槽を通して流れる電解質液５
９の流速を増すことにより、電解槽１２を通して流れる
電解質液５９の温度を更に調節する。
【００２７】テープ状記録計を用いて、長時間、熱伝対
７０及び７２からの入口温度及び出口温度を監視し記録
した。監視された試験過程の間の他の変数は、電極１５
及び１６の間の直流電圧、電極１５及び１６の間の電解
槽を通って流れるアンペアで表した電流、毎分のミリリ
ットル（mL／分）で表示した電解質液流速及び電解質液
５９の液体圧力（ｐ．ｓ．ｉ．）であった。
【００２８】図８〜１０に示した試験結果のグラフ表示
は、縦軸１２２が電解質液の摂氏度（℃）で表した温度
を表し、横軸１２４は左に行くに従って経過時間を表
す。これらの試験の間、電解質液圧力は大気圧又は約１
４．７ｐｓｉに維持した。
【００２９】図８に示した試験結果は１２０で示したベ
ースラインを示しており、ここで導電性微小球はパラジ
ウムでなく白金で被覆されている。電解質液に用いられ
た水はＨ1 2Ｏである。線１２６は電解質液５９が電解槽
に入ったときの進行中の温度である。線１２８は電解質
液５９が電解槽１２を出るときの温度を表す。次いで、
いずれかの与えられた時点で、ΔＴは電解質液５９が電
解槽１２を通過するときの温度上昇を表す。
【００３０】以下の表１は図８の試験結果を表にしたも
のを表す。更に、表１には電解槽を横断してかけられた
電力の計算値をワット（ボルト×アンペア）で表し、槽
から出てくる熱、温度差×流速（ΔＴ×ＦＲ）を示して
いる。
【００３１】〔表１〕 Ｐｔ＋Ｈ1 2Ｏ＠１４．７１ｐｓｉ（図８参照） 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 3.7 0.05 0.34 2.5 0.8 0.19 4.7 0.10 0.34 10.0 3.4 0.47 4.7 0.10 0.57 6.5 3.7 0.47 6.2 0.20 0.57 16.5 9.4 1.24 7.7 0.30 0.60 33.0 18.0 2.31 7.7 0.30 1.11 22.0 24.4 2.31 9.0 0.40 1.08 32.0 34.6 3.60 9.0 0.40 1.30 24.0 31.2 3.60
【００３２】図９において、パラジウムで被覆した微小
球を有する図２の電解槽に関する試験結果のグラフを１
３０に示す。再び、電解質液入口温度を線１３２に示
し、一方、電解質出口温度を１３４に示す。この試験は
大気圧、即ち１４．７ｐｓｉで行った。
【００３３】図９に示した実験の表にした結果を以下の
表２にリストする。再び、電圧、電流、及び流速の入力
変数を示し、温度差（ΔＴ）並びに入力ワット及び熱出
力の計算結果である出力結果も示す。
【００３４】 〔表２〕 Ｐｄ＋Ｈ1 2Ｏ＠１４．７１ｐｓｉ（図９参照） 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 4.4 0.05 0.34 4.3 1.5 0.22 4.4 0.05 0.40 3.5 1.4 0.22 5.3 0.10 0.38 8.5 3.2 0.53 6.8 0.20 0.38 21.0 8.0 1.36 8.5 0.30 0.48 61.0 29.3 2.55 8.5 0.30 0.62 38.5 23.4 2.55 9.0 0.30 1.01 30.0 30.3 2.70 10.0 0.30 1.55 24.0 37.2 3.00 10.0 0.35 1.06 28.0 29.7 3.50 10.0 0.30 1.27 34.0 43.2 3.00 -- 0.70 1.44 30.0 43.2 -- 9.0(est) 0.31 1.50 23.0 34.5 2.80(est) 9.0(est) 0.31 1.55 24.0 37.2 2.80(est) 注）「ｅｓｔ」は推定値を表す。
【００３５】図１０を参照して、図２の電解槽を先に述
べたパラジウムで被覆した微小球を利用して試験をし、
大気圧１４．７ｐｓｉで操作した。しかしながら、この
実験では、電解質液は上述の量の硫酸リチウムの溶液の
状態の重水又はジュウテリウム（Ｈ2 2Ｏ）を含んでい
た。グラフの結果を一般に１３６に示し、電解質液入口
温度を線１３８に、電解質液出口温度を線１４０に含
む。これらの結果を表にしたものを以下の表３に示す。
【００３６】 〔表３〕 Ｐｄ＋Ｈ2 2Ｏ＠１４．７１ｐｓｉ（図１０参照） 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 4.3 0.05 0.57 3.0 1.7 0.22 5.5 0.10 0.57 8.0 4.6 0.55 7.0 0.20 0.55 22.0 12.1 1.40 7.3 0.30 0.53 37.0 19.6 2.19 9.3 0.37 0.51 64.0 32.6 3.44 9.7 0.40 0.89 37.0 32.9 3.88 9.7 0.40 0.85 46.0 39.1 3.88 3.5 0.05 0.40 5.5 2.2 0.18 7.8(est) 0.27 1.57 66.0 103.6 2.11(est) 9.1(est) 0.35 1.78 23.0 40.9 3.19(est) 4.5 0.05 1.78 1.5 2.7 0.23 8.7(est) 0.33 1.90 22.0 41.8 2.87(est) 注）「ｅｓｔ」は推定値を表す。
【００３７】更に、図１１及び１２を参照して、電解槽
を高められた液圧１８０ｐｓｉで運転した試験結果を一
般的に数字１４２及び１４８で示す。図１１において、
その試験で金（Ａｕ）メッキした微小球及び水（Ｈ
1 2Ｏ）を利用した電解質液を利用して運転した。電解質
液入口温度を線１４４に示し、一方、電解質液出口温度
を１４６で示す。以下に示す表４は、再び先に記載した
ように入力／出力及び計算結果を表にしたものを示す。
【００３８】〔表４〕 Ａｕ＋Ｈ1 2Ｏ＠１８０ｐｓｉ（図１１参照） 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 3.5 0.05 0.55 0.0 0.0 0.02 3.6 0.05 0.55 0.0 0.0 0.02 4.2 0.10 0.55 2.0 1.1 0.42 5.0 0.20 0.55 4.0 2.2 1.00 5.3 0.30 0.55 11.0 6.0 1.59 5.6 0.40 0.55 20.0 11.0 2.24 5.7 0.50 0.55 29.0 15.9 2.85 5.8 0.60 0.55 36.0 19.8 3.48 6.2 0.70 0.55 48.0 26.4 4.34 6.4 0.80 0.55 58.0 31.9 5.12 6.7 0.90 0.55 69.0 37.9 6.03 7.3 1.00 0.55 77.0 42.3 7.30
【００３９】図１２において、金でメッキした微小球で
なく、パラジウムで被覆した微小球３６を利用し、水
（Ｈ1 2Ｏ）を利用した電解質液を組み合わせて、１８０
ｐｓｉの圧力下に、電解槽１２を再び運転した。線１５
０は電解質液入口温度を表し、一方、線１５２は電解質
液出口温度を表す。以下に示す表５は、先に記載したの
と同様に入力／出力及び計算結果を表にしたものを示
す。
【００４０】〔表５〕 Ｐｄ＋Ｈ1 2Ｏ＠１８０ｐｓｉ（図１２参照） 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 3.5 0.05 0.57 3.0 1.7 0.18 4.5 0.10 0.59 3.0 1.8 0.45 5.4 0.20 0.59 7.0 4.1 1.08 6.0 0.30 0.57 15.0 8.5 1.80 6.6 0.46 0.59 25.0 14.7 3.04 7.2 0.50 0.59 38.0 22.4 3.60 7.4 0.60 0.59 50.0 29.5 4.44 6.5 0.60 0.59 60.0 35.4 3.90 6.6 0.60 0.59 59.0 34.8 3.96 6.6 0.60 0.59 62.0 36.6 3.96
【００４１】上記結果の反復性を評価するために、２つ
の追加の試験を行い、それらを以下の表６及び７に示
す。
【００４２】〔表６〕 Ｐｄ＋Ｈ1 2Ｏ＠１８０ｐｓｉ 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 3.7 0.05 0.56 3.0 1.68 0.18 4.8 0.10 0.56 5.7 3.19 0.48 5.6 0.20 0.56 15.5 8.68 1.12 6.2 0.30 0.56 26.0 14.56 1.86 6.5 0.40 0.56 35.0 19.60 2.60 6.8 0.50 0.58 48.0 27.84 3.40 7.3 0.60 0.58 63.0 36.54 4.38 7.5 0.60 1.10 44.0 48.40 4.50
【００４３】〔表７〕 Ｐｄ＋Ｈ2 2Ｏ＠１８０ｐｓｉ 電圧 電流 流速 ΔＴ 熱出力 入力ワット(V) (A) (ml/分) （℃) （ΔＴ×FR) （Ｖ×Ａ） 3.7 0.05 0.58 3.0 1.74 0.18 5.0 0.10 0.58 6.0 3.44 0.50 6.2 0.20 0.58 15.0 8.70 1.24 6.6 0.30 0.58 25.0 14.50 1.98 7.2 0.40 0.58 38.0 22.04 2.88 7.7 0.50 0.58 54.0 31.32 3.85 7.3 0.50 0.58 53.0 30.74 3.65
【００４４】表６において、高められた液圧１８０ｐｓ
ｉで操作される水（Ｈ1 2Ｏ）の電解質液中のパラジウム
で被覆された微小球を利用した電解槽を再運転した。１
８０ｐｓｉで操作される重水又はジュウテリウム（Ｈ2 2
Ｏ）を有する電解質液を用いる同じパラジウムで被覆さ
れた微小球を利用して同じ電解槽を更に再度運転した。
【００４５】分析 図１３、１４及び１５を参照して、上に報告した実験の
分析曲線及び表をグラフで表す。図１３は、横軸にアン
ペアで表した電流をとり、縦軸に電解槽を横切ってかけ
られる電圧（ボルト）をとって、これらの間の検量線を
プロットしたものである。これら変数についての表１〜
７の全ての試験結果をここに示す。
【００４６】図１４及び１５に示したグラフにおいて、
縦軸は電解槽への入力ワットを表し、一方、横軸は温度
差と流速（mL／分）の積で計算された熱出力を表す。図
１４は、電解槽が大気圧即ち約１４．７ｐｓｉで操作さ
れた表１、２及び３の結果の概要である。図１５は、電
解槽が高められた圧力１８０ｐｓｉで操作された表４、
５、６及び７の結果の概要である。
【００４７】観察 図１３では、入力電圧及び電流の間の関係が予想された
ように個々の電解槽の間で変化することが観察される。
電解槽が大気圧で運転されたものと高められた操作圧で
運転されたものとの間で曲線がグループ分けされること
に注意のこと。
【００４８】表２及び３において、二三の電圧入力は試
験の間測定せず、推定した。これらの電圧推定値は、電
流が実験結果から知られている図１３の適当な曲線から
引き出した。対応する入力ワットも推定したものである
ことが分かる。
【００４９】図１４及び１５は微小球のメッキとして先
に論じた「金属水素化物」グループに属しないもの（白
金及び金）から選ばれた表１及び４に関する曲線を含
む。これらの曲線は熱出力対入力ワットに関して異常な
不連続性を示すようには見えない。しかしながら、パラ
ジウムで被覆した微小球を利用した表２、３、５及び６
の結果を示す曲線には、熱出力対入力ワットに関する顕
著な不連続性が存在し、熱出力における予期せざる増加
を示している。しかしながら、表７の曲線はその様な不
連続性を示さなかった。これは明らかに、不連続性を引
き起こすに必要な入力量を達成するに充分な程に入力ワ
ットを上げなかったからである。
【００５０】図５〜７に述べた様にして調製した金属で
被覆したビーズは、先に述べた電解質液中で、電流密度
０．２アンペア／cm2 で、導電性微小球が金属板１０２
から剥がれたり外れたりする事無く、上述の試験プログ
ラムにおいて２１日間機能した。
【００５１】槽抵抗 試験用電解槽を調製するに当たって、電解槽に電解質液
を導入する前にホイートストン・ブリッジを利用した槽
抵抗を利用した。この槽抵抗は、乾燥しているときは、
無限大でなければならない。さもなくば、アノード網と
カソードビーズの間に短絡が存在し、装置を再充填しな
ければならないであろう。
【００５２】電解質液を存在させる先の試験において、
端部材の適当な圧縮により槽抵抗を１６オームに設定し
た。
【００５３】本発明を最も実際的で好ましい態様である
と信じられるものについて示し、記載したが、本発明の
範囲内で変形は可能であり、従って本発明はここに開示
したものに限定されるものではなく、全ての均等な装置
と製品を包含する様に特許請求の範囲の全ての範囲が本
発明に与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一具体例の実験装置の概略図。
【図２】図１に示す電解槽の断面図。
【図３】電解質液が流通しているときの電解槽の他の具
体例の断面図。
【図４】電解槽を休めているときの図３の装置の部分断
面図。
【図５】本発明の電解槽のアノードとカソードの組み合
わせの更に他の具体例。
【図６】図５の立面図。
【図７】図５における７−７の矢印方向の拡大断面図。
【図８】従来の白金被覆微小球を利用した図２の電解槽
に入る電解質液及びこれを出る電解質液の温度差をグラ
フに表したもの。
【図９】図２の電解槽内のパラジウム被覆微小球及び電
解質含有水を利用した図８と同様なグラフ。
【図１０】図２の電解槽内のパラジウム被覆微小球及び
電解質含有ジュウテリウムを利用した図８と同様なグラ
フ。
【図１１】高められた圧力で操作される図９で試験され
たシステムの試験結果を示すグラフ。
【図１２】高められた圧力で操作される図１０で試験さ
れたシステムの試験結果を示すグラフ。
【図１３】微小球、電解質液及び内部操作圧の種々の態
様についての電解槽内の導電性極板対槽を通る電流を示
す図２に示す電解槽を操作したときの試験結果の概要を
示すグラフ。
【図１４】電解槽への入力電力対熱出力を示す大気圧で
の２種の被覆微小球と３種の水を用いた試験結果を表す
グラフ。
【図１５】電解槽への入力電力対熱出力を示す内部操作
圧１８０ｐｓｉでの２種の被覆微小球と３種の水を用い
た試験結果を表すグラフ。
【符号の説明】
１０…本発明の概念を具体化した実験システム １２，８０…電解槽 １４，８２…非導電性ガラスハウジング １５…マイナス電極 １６…プラス電極 １８…ポンプ ２０…圧力計 ２２，３０…滑り弁 ２４…注入器 ２６…ガストラップ ２８…絞り弁 ３２…貯蔵器 ３４…試験用貯蔵器 ３６，９１，１０４，１０６…導電性微小球 ３８，４４…導電性有孔極板 ４０…非導電性ナイロン網 ４２…非導電性微小球 ４６，４８，８４，８６…端部材 ５０，５２…端板 ５４，５６…ストッパー兼電解質液入出口 ５８，６０…液体室 ５９，８９…電解質液 ６２，６４，９２，９４…Ｏ−リング ６６，６８…電気的接点 ７０，７２…熱伝対 ８８…入口室 ９０…出口室 ９６…導電性極板 ９８…非導電性網 １００…導電性有孔白金極板 １０２…導電性板 １０８，１１０…非導電性ポリエチレン管 １１２…導電性ワイヤーバンド １２６，１３２，１３８…電解質液入口温度 １２８，１３４，１４０…電解質液出口温度
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】先に報告された実験結
果又は他の先行装置で、熱の生成と水を電気分解して水
素成分及び酸素成分にするための電解槽内でパラジウム
（又は水素の存在下に「金属水素化物」を形成する他の
金属）で被覆された非導電性微小球を利用したものを本
発明者は知らない。本発明は、水又は重水、特にジュウ
テリウムを含む電解質媒体と共に電解槽内のパラジウム
で被覆した微小球の種々の態様について開示する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、導電性塩を溶液の形で含む水を電気分解し又は加熱
する電解槽及び方法に関する。この電解槽は、入口及び
出口を有する非導電性ハウジング並びにこのハウジング
の中に繋がれた、間隔をあけた第１の及び第２の導電性
有孔性極板を含む。それぞれ外側の導電性パラジウム外
表面を有する複数の非導電性微小球が、入口に隣接する
第１の極板と電気的に接触してハウジング内に配置され
ている。電源が第１の極板と第２の極板に渡って操作上
（ｏｐｅｒａｂｌｙ）繋がれ、これによって電流が水溶
液中でこれら極板の間を流れる。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次の物事を含む電解質液の電気分解及び
    加熱のための装置：非導電性ハウジング、入口、及び出
    口を含む電解槽；前記入口の隣にあって前記ハウジング
    内に配置された第１の導電性有孔極板；前記第１の導電
    性極板から離れ、前記出口の隣にあって前記ハウジング
    内に配置された第２の導電性有孔極板；水素又は水素の
    同位体と容易に化合して金属水素化物を形成する導電性
    金属表面をそれぞれ有する複数の導電性微小球であっ
    て、前記第１の極板と電気的に繋がった状態にあり、前
    記第２の極板から電気的に遮断されているもの；前記電
    解質液を前記入口を通して前記電解槽中へポンプ導入す
    る手段、但し、前記電解質液は導電性塩を水に溶解した
    ものであり、前記出口を通して前記電解槽から排出され
    るものであり、前記ポンプ手段は前記電解槽を実質的に
    前記電解質液で満たす；前記第１及び第２の極板に操作
    上（ｏｐｅｒａｂｌｙ）接続され、前記電解液が前記電
    解槽内にあるときのみ前記第１及び第２の極板の間を電
    流が流れるようになっている端子を有する電源。
  2. 【請求項２】 前記導電性塩が水素化物を形成し得、リ
    チウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム及びタリウム
    から選ばれる、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記ポンプ手段が前記電解質液の定常流
    を前記電解槽へ送出する、請求項１又は２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記ポンプ手段が閉回路循環導管に繋が
    れ、前記電解質液が前記電解槽を連続的に循環される、
    請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記電解槽が更に次のものを含む請求項
    １に記載の装置：前記第２の極板の隣りあって前記ハウ
    ジング内に配置された複数の非導電性微小球；及び前記
    ハウジングの中の前記導電性微小球及び非導電性微小球
    の間にあって、前記導電性微小球を前記第２の極板への
    接触から妨げる有孔性非導電性網。
  6. 【請求項６】 前記電解槽が更に次の物事を含む請求項
    １に記載の装置：前記ハウジング内で、前記第２の極板
    の隣にあってこれから間隔をあけて置かれた有孔性非導
    電性網；前記電解槽は直立しており、前記導電性微小球
    は前記電解槽中にゆるやかに詰められ、前記ポンプ手段
    が停止されると前記第１の極板上に重力により落下する
    ものである；前記導電性微小球は、前記予め定められた
    速度で前記ハウジングを上方に流れる前記電解質液によ
    って前記第１の極板上に上昇せしめられ混合され、前記
    非導電性網は前記導電性微小球が前記第２の極板に接触
    するのを防ぐ。
  7. 【請求項７】 前記電解槽が更に次の物事を含む請求項
    １に記載の装置：前記ハウジングの中に置かれ前記第１
    の極板となっている導電性板；前記導電性微小球は前記
    導電性板に付着しこれと電気的に繋がっている；前記導
    電性板の２つの相対する端に沿って繋がれた非導電性ス
    ペーサー；前記スペーサーの周りにそれぞれ繋がれ、前
    記第２の極板となっている複数の導電性ワイヤーバンド
    であって、前記微小球及び前記導電性板から電気的に遮
    断されているもの；前記電解質液は前記導電性微小球及
    び前記導電性バンドの間を液体で繋いでいる。
  8. 【請求項８】 更に、前記電解質液の入口及び出口の温
    度を測定するための温度監視手段を含む請求項項１〜７
    のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】 更に、前記導電性微小球を相互に圧縮し
    それらの間の表面接触圧力を増すための手段を含む請求
    項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ハウジングの中の前記電解質液を
    加圧するための手段を含む請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記水が重水である請求項１に記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記金属表面がパラジウム、ランタ
    ン、プラセオジウム、セリウム、チタン、ジルコニウ
    ム、バナジウム、タンタル、ウラニウム、ハフニウム及
    びトリウムから成る群から選ばれる請求項１〜１１のい
    ずれかに記載された装置。
  13. 【請求項１３】 次の物事を含む電解質液の電気分解及
    び加熱のための電解槽：入口及び出口を有する非導電性
    ハウジング；前記入口の隣にあって前記ハウジング内に
    配置された第１の導電性有孔極板；前記第１の導電性極
    板から離れ、前記出口の隣にあって前記ハウジング内に
    配置された第２の導電性有孔極板；非導電性ビーズの上
    に形成された均一な厚さを有する外側の導電性金属層を
    それぞれ有する複数の導電性微小球であって、前記導電
    性金属層は水素又は水素の同位体と容易に化合して金属
    水素化物を形成し、前記導電性微小球は前記第１の極板
    と電気的に繋がった状態にあり、前記第２の極板から電
    気的に遮断されているもの；前記電解質液を前記入口を
    通して前記電解槽中へポンプ導入し満たす手段、但し、
    前記電解質液は前記出口を通して前記電解槽から排出さ
    れるものであり、前記導電性塩を水に溶解したものであ
    る。前記電解液が前記電解槽内にあるときのみ前記第１
    及び第２の極板の間を電流が流れ、前記電解質液は前記
    ハウジング内で加熱されるようになっている前記第１及
    び第２の極板に操作上（ｏｐｅｒａｂｌｙ）接続された
    端子を有する電源。
  14. 【請求項１４】 次のステップを含む、電解質液を形成
    する導電性塩を含む水溶液を電気分解し、加熱する方
    法： Ａ．前記電解質液を電解槽を通して循環させ；前記電解
    槽は次のものを含み：非導電性ハウジング、入口及び出
    口；前記ハウジング内の前記入口の隣に位置する第１の
    導電性有孔性極板；前記ハウジング内の前記第１の導電
    性極板から離れ前記出口の隣に位置する第２の導電性有
    孔極板；水素又は水素の同位体と容易に化合して金属水
    素化物を形成する導電性金属表面をそれぞれ有する複数
    の導電性微小球であって、前記第１の極板と電気的に繋
    がった状態にあり、前記第２の極板から電気的に遮断さ
    れているもの； Ｂ．前記電解質液が前記電解槽内を循環しているとき前
    記第１の極板及び前記第２の極板の間に電流を流し； Ｃ．前記電解質液が前記出口を通って前記電解槽を出た
    後、この電解質液から熱を除去する。
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