JPH08158083A - 電解装置 - Google Patents
電解装置Info
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- JPH08158083A JPH08158083A JP6300801A JP30080194A JPH08158083A JP H08158083 A JPH08158083 A JP H08158083A JP 6300801 A JP6300801 A JP 6300801A JP 30080194 A JP30080194 A JP 30080194A JP H08158083 A JPH08158083 A JP H08158083A
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- gas
- dome
- shaped structure
- water
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- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は太陽エネルギーを電気エネルギーに
変換した直後に、その場で化学エネルギーの形に変換す
ることによって付帯設備費を低減した。 【構成】 透光性のドーム状構造体２０を水面に浮上さ
せると共に、ドーム状構造体２０と水面が形成する密閉
空間２１の水面１３ａ上に太陽電池セル列１５を構成し
て浮上させる。太陽電池セル列１５で発生した電気は水
中１７に導通して電気分解して水素ガスと酸素ガスを発
生させて各々を分別回収する。密閉空間２１内には不燃
ガスを充填すると共に、密閉空間２１内に漏洩してきた
水素ガスと酸素ガスは電気化学素子２２ａ，２２ｂの選
択的ガス除去機能によって密閉空間２１外に除去する。
変換した直後に、その場で化学エネルギーの形に変換す
ることによって付帯設備費を低減した。 【構成】 透光性のドーム状構造体２０を水面に浮上さ
せると共に、ドーム状構造体２０と水面が形成する密閉
空間２１の水面１３ａ上に太陽電池セル列１５を構成し
て浮上させる。太陽電池セル列１５で発生した電気は水
中１７に導通して電気分解して水素ガスと酸素ガスを発
生させて各々を分別回収する。密閉空間２１内には不燃
ガスを充填すると共に、密閉空間２１内に漏洩してきた
水素ガスと酸素ガスは電気化学素子２２ａ，２２ｂの選
択的ガス除去機能によって密閉空間２１外に除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池の起電力によっ
て水を電気分解して水素ガスを得る電解装置に関するも
のである。
て水を電気分解して水素ガスを得る電解装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、太陽エネルギーを電気エネルギー
に変換して利用する場合、電気学会雑誌昭６０年３月号
Ｐ．１３〜Ｐ．１４に示されたのと同様の図５（ａ）、
（ｂ）に示すように複数の太陽電池セル１を太陽電池セ
ル収納箱２に収めて電気的に直並列に連結したものを発
電ユニット３にし、太陽光が集光できる角度に勾配を持
たせた架台４を地上に設置して、上記発電ユニット３を
複数個これに固定して電気的に直並列に連結して太陽電
池５を構成し発電していた。図５（ａ）は太陽電池５の
側断面図、図５（ｂ）はその正面図を示したものであ
る。太陽電池セル収納箱２の太陽光の照射面は透光性の
よい透明板６で構成され、集光効率を高めると共に太陽
電池セル１の表面汚損を防止している。
に変換して利用する場合、電気学会雑誌昭６０年３月号
Ｐ．１３〜Ｐ．１４に示されたのと同様の図５（ａ）、
（ｂ）に示すように複数の太陽電池セル１を太陽電池セ
ル収納箱２に収めて電気的に直並列に連結したものを発
電ユニット３にし、太陽光が集光できる角度に勾配を持
たせた架台４を地上に設置して、上記発電ユニット３を
複数個これに固定して電気的に直並列に連結して太陽電
池５を構成し発電していた。図５（ａ）は太陽電池５の
側断面図、図５（ｂ）はその正面図を示したものであ
る。太陽電池セル収納箱２の太陽光の照射面は透光性の
よい透明板６で構成され、集光効率を高めると共に太陽
電池セル１の表面汚損を防止している。
【０００３】図６は上記太陽電池５で発電された電気を
集めて商用電力系統に連系して電力を利用するシステム
の構成例を示したものである。太陽電池５で発電された
電気は整流器７を経て蓄電池８に蓄えられ、遂次パワー
コンディショナー９、切替器１０を経由して負荷１１に
供給されている。商用電源から負荷１１に給電する場合
は、切替器１０を操作して太陽電池系統を切り離し、商
用電源１２に連系される。
集めて商用電力系統に連系して電力を利用するシステム
の構成例を示したものである。太陽電池５で発電された
電気は整流器７を経て蓄電池８に蓄えられ、遂次パワー
コンディショナー９、切替器１０を経由して負荷１１に
供給されている。商用電源から負荷１１に給電する場合
は、切替器１０を操作して太陽電池系統を切り離し、商
用電源１２に連系される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池５による太陽
光発電は以上の様に構成されていたため、太陽電池収納
箱２、架台４、等の機械的付帯設備や、商用電源１２と
連系するための電気設備、あるいは常時変動の無い一定
給電を行なうために、太陽電池５で発電された電気を一
旦蓄えて遂次給電するための蓄電池８、等の高額な電気
設備を必要とするため、発電電力当たりの設備費は従来
の火力発電に対し１０倍以上を必要としており、太陽エ
ネルギー利用形態としては設備費の点で経済性の難点が
指摘されていた。本発明は設備費を大幅に低減できる太
陽エネルギー利用形態を提供して、従来の太陽エネルギ
ー利用形態の経済性を改善しようとするものである。
光発電は以上の様に構成されていたため、太陽電池収納
箱２、架台４、等の機械的付帯設備や、商用電源１２と
連系するための電気設備、あるいは常時変動の無い一定
給電を行なうために、太陽電池５で発電された電気を一
旦蓄えて遂次給電するための蓄電池８、等の高額な電気
設備を必要とするため、発電電力当たりの設備費は従来
の火力発電に対し１０倍以上を必要としており、太陽エ
ネルギー利用形態としては設備費の点で経済性の難点が
指摘されていた。本発明は設備費を大幅に低減できる太
陽エネルギー利用形態を提供して、従来の太陽エネルギ
ー利用形態の経済性を改善しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
は透光性のドーム状構造体と、ドーム状構造体内の密閉
状空間内の水面上に太陽電池セルを太陽に向けて浮かせ
て保持し、太陽電池が発生した電気を水中に導通する電
極を有する浮体を設けたものである。請求項２は浮体の
下方垂直方向にガス体の流動は阻止するがイオンの流動
は自在の薄板・薄膜でできた隔壁と、隔壁を跨ぐ複数の
太陽電池セルのアノード電極とカソード電極を列状に取
り付け、相隣る太陽電池セル列の極性が相隣る太陽電池
セル列の仕切壁間で同じになるように配列したものであ
る。
は透光性のドーム状構造体と、ドーム状構造体内の密閉
状空間内の水面上に太陽電池セルを太陽に向けて浮かせ
て保持し、太陽電池が発生した電気を水中に導通する電
極を有する浮体を設けたものである。請求項２は浮体の
下方垂直方向にガス体の流動は阻止するがイオンの流動
は自在の薄板・薄膜でできた隔壁と、隔壁を跨ぐ複数の
太陽電池セルのアノード電極とカソード電極を列状に取
り付け、相隣る太陽電池セル列の極性が相隣る太陽電池
セル列の仕切壁間で同じになるように配列したものであ
る。
【０００６】請求項３は、相隣る太陽電池セル列の間に
集気ダクトを浮体に連結して配置し、仕切壁間で発生す
る酸素ガス、あるいは水素ガスを分別捕集するようにし
たものである。請求項４は、ドーム状構造体の壁面に水
素ガスを選択的に通過させる電気化学素子と、酸素ガス
を選択的に通過させる電気化学素子を複数配設したもの
である。
集気ダクトを浮体に連結して配置し、仕切壁間で発生す
る酸素ガス、あるいは水素ガスを分別捕集するようにし
たものである。請求項４は、ドーム状構造体の壁面に水
素ガスを選択的に通過させる電気化学素子と、酸素ガス
を選択的に通過させる電気化学素子を複数配設したもの
である。
【０００７】請求項５、電気化学素子として固体高分子
電解質膜でできたプロトン伝導体の両面に網状、もしく
は繊維状の金属鍍金電極を取り付けたものであり、ドー
ム状構造体内に漏れ出た酸素ガスをドーム外に通過させ
るように通電されているものと、ドーム状構造体内に漏
れ出た水素ガスをドーム外に通過させるように通電され
ている電気化学素子を設けたものである。
電解質膜でできたプロトン伝導体の両面に網状、もしく
は繊維状の金属鍍金電極を取り付けたものであり、ドー
ム状構造体内に漏れ出た酸素ガスをドーム外に通過させ
るように通電されているものと、ドーム状構造体内に漏
れ出た水素ガスをドーム外に通過させるように通電され
ている電気化学素子を設けたものである。
【０００８】請求項６は、透光性の薄膜、もしくは透光
性の薄板で形成されたドーム状構造体と、水面が密閉状
に形成する空間に酸素ガス、水素ガス、水、等と反応せ
ず、化学的に安定な不燃ガスを封入したものである。請
求項７は、窒素ガス、炭酸ガス、あるいはこれらの混合
体である不燃ガスを封入したものである。
性の薄板で形成されたドーム状構造体と、水面が密閉状
に形成する空間に酸素ガス、水素ガス、水、等と反応せ
ず、化学的に安定な不燃ガスを封入したものである。請
求項７は、窒素ガス、炭酸ガス、あるいはこれらの混合
体である不燃ガスを封入したものである。
【０００９】
【作用】本発明は太陽エネルギーを電気エネルギーに変
換した後、これを商用電力系統に連系して利用する利用
方法ではなく、電気エネルギーに変換した直後にその場
で化学エネルギーの形に変換する利用形態をとることに
よって付帯設備費を低減する太陽エネルギー利用法とそ
の装置を提案するものである。
換した後、これを商用電力系統に連系して利用する利用
方法ではなく、電気エネルギーに変換した直後にその場
で化学エネルギーの形に変換する利用形態をとることに
よって付帯設備費を低減する太陽エネルギー利用法とそ
の装置を提案するものである。
【００１０】
実施例１．図１は本発明に係わる電解装置の構成例を示
したものである。同図において、水面１３ａに浮体１４
が浮いており、浮体１４には複数の太陽電池セル１が列
状に取り付けられて太陽電池セル列１５を形成してい
る。各々の太陽電池セル１にはアノード電極１６ａとカ
ソード１６ｂの一対の電極が接続されている。電極１６
ａ、１６ｂは浮体１４を貫通して水中１７に達し水と接
触している。
したものである。同図において、水面１３ａに浮体１４
が浮いており、浮体１４には複数の太陽電池セル１が列
状に取り付けられて太陽電池セル列１５を形成してい
る。各々の太陽電池セル１にはアノード電極１６ａとカ
ソード１６ｂの一対の電極が接続されている。電極１６
ａ、１６ｂは浮体１４を貫通して水中１７に達し水と接
触している。
【００１１】浮体１４の底面にはその底面から垂直下方
に向けて隔壁板１８を取り付けており、アノード電極１
６ａとカソード１６ｂはこの隔壁板１８を跨ぐ形で浮体
１４に取り付けられている。隔壁板１８はガスの流動は
防止するがイオンの流動には全く支障のないような材
質、例えば素焼の板、織布等で構成されている。また列
状に配列された隣合う太陽電池セル列１５のアノード電
極１６ａの列、およびカソード電極１６ｂの列はアノー
ド電極同志、およびカソード電極同志が向き合うように
配列され、浮体１４の底面から垂直下方に向けて取り付
けられている隣合う隔壁板１８が形成する区間１７ａ、
および１７ｂにはそれぞれ同じ極性の電極が配列される
ように形成されている。また、相隣る太陽電池セル列１
５の間には集気ダクト１９ｄ、１９ｂを浮体１４に連結
して配置している。この集気ダクト１９ａ、１９ｂの端
部は後述するドーム状構造体２０を貫通して、ドーム状
構造体２０の外部に設けた図示しない回収装置と連通し
ている。
に向けて隔壁板１８を取り付けており、アノード電極１
６ａとカソード１６ｂはこの隔壁板１８を跨ぐ形で浮体
１４に取り付けられている。隔壁板１８はガスの流動は
防止するがイオンの流動には全く支障のないような材
質、例えば素焼の板、織布等で構成されている。また列
状に配列された隣合う太陽電池セル列１５のアノード電
極１６ａの列、およびカソード電極１６ｂの列はアノー
ド電極同志、およびカソード電極同志が向き合うように
配列され、浮体１４の底面から垂直下方に向けて取り付
けられている隣合う隔壁板１８が形成する区間１７ａ、
および１７ｂにはそれぞれ同じ極性の電極が配列される
ように形成されている。また、相隣る太陽電池セル列１
５の間には集気ダクト１９ｄ、１９ｂを浮体１４に連結
して配置している。この集気ダクト１９ａ、１９ｂの端
部は後述するドーム状構造体２０を貫通して、ドーム状
構造体２０の外部に設けた図示しない回収装置と連通し
ている。
【００１２】浮体１４の材質、及び厚みは複数の太陽電
池セル１と電極１６、隔壁板１８、および集気ダクト１
９の重量を水面１３ａに浮かせて保持できる浮力を持つ
もので、水に安定な材料であればどの様な材料でも良
い。
池セル１と電極１６、隔壁板１８、および集気ダクト１
９の重量を水面１３ａに浮かせて保持できる浮力を持つ
もので、水に安定な材料であればどの様な材料でも良
い。
【００１３】太陽電池セル列１５、集気ダクト１９、等
が取り付けられ水面１３ａに浮いている浮体１４の集合
群の上部、及び側部を包囲する形で透光性薄膜、もしく
は透光性薄板で出来たドーム状構造体２０が水面１３ｂ
上に浮かせて配置されており、浮体１４の上面、および
水面１３ａとドーム状構造体２０の内壁２０ａ間で密閉
空間２１を形成している
が取り付けられ水面１３ａに浮いている浮体１４の集合
群の上部、及び側部を包囲する形で透光性薄膜、もしく
は透光性薄板で出来たドーム状構造体２０が水面１３ｂ
上に浮かせて配置されており、浮体１４の上面、および
水面１３ａとドーム状構造体２０の内壁２０ａ間で密閉
空間２１を形成している
【００１４】ドーム状構造体２０を構成する透光性薄膜
もしくは透光性薄板は太陽光を低損失で透過させる必要
がある。図２はプラスチックの分光光線透過率曲線の例
を示したもので、横軸に光の波長、縦軸に光の透過率の
例を示したものである。これからドーム状構造体２０を
構成する材料は光の透過率のよいメタクリル樹脂、透明
ＡＢＳ樹脂、透明ナイロン、あるいは耐候性のよいポリ
カーボネート、等を設置条件に合わせて選択している。
もしくは透光性薄板は太陽光を低損失で透過させる必要
がある。図２はプラスチックの分光光線透過率曲線の例
を示したもので、横軸に光の波長、縦軸に光の透過率の
例を示したものである。これからドーム状構造体２０を
構成する材料は光の透過率のよいメタクリル樹脂、透明
ＡＢＳ樹脂、透明ナイロン、あるいは耐候性のよいポリ
カーボネート、等を設置条件に合わせて選択している。
【００１５】ドーム状構造体２０の側面には酸素ガスを
選択的に除去する機能をもつ電気化学素子２２ａが複数
個取り付けられている。電気化学素子２２ａの構成例を
図３（ａ）に示す。同図に示す素子は、例えば特開昭６
０−１１４３２５号公報および特開昭６１−２１６７１
４号公報に示された除湿素子の構成図で、これを酸素ガ
ス除去に利用しようとするものである。
選択的に除去する機能をもつ電気化学素子２２ａが複数
個取り付けられている。電気化学素子２２ａの構成例を
図３（ａ）に示す。同図に示す素子は、例えば特開昭６
０−１１４３２５号公報および特開昭６１−２１６７１
４号公報に示された除湿素子の構成図で、これを酸素ガ
ス除去に利用しようとするものである。
【００１６】図３（ａ）において、２３はプロトンを選
択的に通過させるプロトン伝導体（固体高分子電解質
膜）、２４ａは陽極、２４ｂは陰極、２４ｃは樹脂製の
フレームである。ここでプロトン伝導体２３としては、
例えばデュポン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）社製のナフィオン
（Ｎａｆｉｏｎ）−１１７（登録商標）等のプロトン交
換膜（固体高分子電解質膜）が用いられている。プロト
ン伝導体２３の表裏には白金鍍金が施されたチタン、タ
ンタル、あるいはステンレスのメッシュ、あるいは繊維
を給電体とした金属鍍金電極２４ａ、２４ｂが固定さ
れ、端面はフレーム２４ｃで保持されている。
択的に通過させるプロトン伝導体（固体高分子電解質
膜）、２４ａは陽極、２４ｂは陰極、２４ｃは樹脂製の
フレームである。ここでプロトン伝導体２３としては、
例えばデュポン（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）社製のナフィオン
（Ｎａｆｉｏｎ）−１１７（登録商標）等のプロトン交
換膜（固体高分子電解質膜）が用いられている。プロト
ン伝導体２３の表裏には白金鍍金が施されたチタン、タ
ンタル、あるいはステンレスのメッシュ、あるいは繊維
を給電体とした金属鍍金電極２４ａ、２４ｂが固定さ
れ、端面はフレーム２４ｃで保持されている。
【００１７】陽極２４ａ、陰極２４ｂの電極間に直流電
源２５から直流電圧を印加し、両極の面上で図３および
次式に示すように酸化／還元反応を起こさせ、全体では
陰極側の酸素ガスが陽極側に移動して陽極表面から大気
に放散する様にしている。 陽極側 ： H2O → 2H+ ＋ 1/2O2＋2e- 陰極側 ： 2H+ ＋ 1/2O2＋2e- → H2O 全体 ： O2（陰極側）→ O2（陽極側） この反応によって、密閉空間２１側を陰極側にしておけ
ば、密閉空間２１側に漏れ出た酸素ガスを密閉空間２１
の外側に除去することが出来る。
源２５から直流電圧を印加し、両極の面上で図３および
次式に示すように酸化／還元反応を起こさせ、全体では
陰極側の酸素ガスが陽極側に移動して陽極表面から大気
に放散する様にしている。 陽極側 ： H2O → 2H+ ＋ 1/2O2＋2e- 陰極側 ： 2H+ ＋ 1/2O2＋2e- → H2O 全体 ： O2（陰極側）→ O2（陽極側） この反応によって、密閉空間２１側を陰極側にしておけ
ば、密閉空間２１側に漏れ出た酸素ガスを密閉空間２１
の外側に除去することが出来る。
【００１８】さらに、ドーム状構造体２０の側面には酸
素ガスを選択的に除去する機能をもつ電気化学素子２２
ａと共に、水素ガスを選択的に除去する機能をもつ電気
化学素子２２ｂが複数個取り付けられている。電気化学
素子２２ｂの構成は図３（ｂ）に示す様に電気化学素子
２２ａと同じ構造で、直流電源２５を逆に接続しただけ
のもので良い。この構成によって、両極面で次式で示す
酸化／還元反応を起こさせ、全体では陽極側の水素ガス
が陰極側に移動して陰極表面で大気中の酸素ガスと反応
して水を生成することによって水素ガスを消費する。 陽極側 ： H2 → 2H+ ＋2e- 陰極側 ： 2H+ ＋ 1/2O2（大気中）＋2e- → Ｈ２Ｏ 全体 ： Ｈ２（陽極側）→ H2O （陰極側） これによって、密閉空間２１側を陽極側にしておけば、
密閉空間２１側に漏れ出た水素ガスを密閉空間２１の外
側に除去することが出来る。
素ガスを選択的に除去する機能をもつ電気化学素子２２
ａと共に、水素ガスを選択的に除去する機能をもつ電気
化学素子２２ｂが複数個取り付けられている。電気化学
素子２２ｂの構成は図３（ｂ）に示す様に電気化学素子
２２ａと同じ構造で、直流電源２５を逆に接続しただけ
のもので良い。この構成によって、両極面で次式で示す
酸化／還元反応を起こさせ、全体では陽極側の水素ガス
が陰極側に移動して陰極表面で大気中の酸素ガスと反応
して水を生成することによって水素ガスを消費する。 陽極側 ： H2 → 2H+ ＋2e- 陰極側 ： 2H+ ＋ 1/2O2（大気中）＋2e- → Ｈ２Ｏ 全体 ： Ｈ２（陽極側）→ H2O （陰極側） これによって、密閉空間２１側を陽極側にしておけば、
密閉空間２１側に漏れ出た水素ガスを密閉空間２１の外
側に除去することが出来る。
【００１９】次に本発明の動作を図１の例について述べ
る。太陽から太陽光２６ａがドーム状構造体２０の上部
から照射されると、ドーム状構造体２０は透光性薄膜も
しくは透光性薄板で構成されているため太陽光２６ａは
これを透過し、透過太陽光２６ｂが太陽電池セル１に照
射される。
る。太陽から太陽光２６ａがドーム状構造体２０の上部
から照射されると、ドーム状構造体２０は透光性薄膜も
しくは透光性薄板で構成されているため太陽光２６ａは
これを透過し、透過太陽光２６ｂが太陽電池セル１に照
射される。
【００２０】複数の太陽電池セル１の表面上部は透光性
薄膜、もしくは透光性薄板でできたドーム状構造体２０
で包囲されているため、これによってダスト、水滴等の
付着による表面汚損から太陽電池セル列１５を保護して
いる。
薄膜、もしくは透光性薄板でできたドーム状構造体２０
で包囲されているため、これによってダスト、水滴等の
付着による表面汚損から太陽電池セル列１５を保護して
いる。
【００２１】太陽電池セル列１５は透過太陽光２６ｂの
照射を受けて、その強度に見合った電気を発生する。発
生した電気はアノード電極１６ａ、カソード１６ｂ、及
び各々の電極間の水が形成する閉回路の中を流れる間に
水を電気分解してアノード電極１６ａで酸素ガス、カソ
ード１６ｂで水素ガスを発生する。
照射を受けて、その強度に見合った電気を発生する。発
生した電気はアノード電極１６ａ、カソード１６ｂ、及
び各々の電極間の水が形成する閉回路の中を流れる間に
水を電気分解してアノード電極１６ａで酸素ガス、カソ
ード１６ｂで水素ガスを発生する。
【００２２】発生した酸素ガスと水素ガスは矢印Ａ、Ｂ
に沿って流れるが、複数の太陽電池セル１が形成する太
陽電池セル列１５の相隣る列の間には集気ダクト１９
ａ，１９ｂが配置されているため、浮体２に設けられた
通気孔２７を通して集気ダクト１９ａ、１９ｂに流れ込
み、回収装置に回収される。
に沿って流れるが、複数の太陽電池セル１が形成する太
陽電池セル列１５の相隣る列の間には集気ダクト１９
ａ，１９ｂが配置されているため、浮体２に設けられた
通気孔２７を通して集気ダクト１９ａ、１９ｂに流れ込
み、回収装置に回収される。
【００２３】また列状に配列された隣合う太陽電池セル
列１５のアノード電極１６ａの列、およびカソード電極
１６ｂの列はアノード電極同志、およびカソード電極同
志が向き合うように配列され、浮体１４の底面から垂直
下方に向けて取り付けられている隣合う隔壁板１８が形
成する水域１７ａ、１７ｂには各々同じ極性の電極が配
列されるように形成されているため、隣合う隔壁板１８
が形成する水域１７ａでは酸素ガス、また水域１７ｂで
は水素ガスが単独で発生するため酸素ガスを集める集気
ダクト１９ａ、水素ガスを集める集気ダクト１９ｂで各
々を分離回収するようにしている。
列１５のアノード電極１６ａの列、およびカソード電極
１６ｂの列はアノード電極同志、およびカソード電極同
志が向き合うように配列され、浮体１４の底面から垂直
下方に向けて取り付けられている隣合う隔壁板１８が形
成する水域１７ａ、１７ｂには各々同じ極性の電極が配
列されるように形成されているため、隣合う隔壁板１８
が形成する水域１７ａでは酸素ガス、また水域１７ｂで
は水素ガスが単独で発生するため酸素ガスを集める集気
ダクト１９ａ、水素ガスを集める集気ダクト１９ｂで各
々を分離回収するようにしている。
【００２４】太陽電池セル列１５のアノード電極１６ａ
の列が配列されている区域１７ａ、およびカソード電極
１６ｂの列が配列されている区域１７ｂで発生する酸素
ガス、および水素ガスは上記のように集気ダクト１９
ａ、１９ｂで各々を分離回収されているが、ドーム状構
造体２０で包囲されている密閉空間２１に漏れ出て来た
場合には、水素ガスは可燃ガスであり、酸素ガスは支燃
ガスであるため反応して発火する可能性がある。
の列が配列されている区域１７ａ、およびカソード電極
１６ｂの列が配列されている区域１７ｂで発生する酸素
ガス、および水素ガスは上記のように集気ダクト１９
ａ、１９ｂで各々を分離回収されているが、ドーム状構
造体２０で包囲されている密閉空間２１に漏れ出て来た
場合には、水素ガスは可燃ガスであり、酸素ガスは支燃
ガスであるため反応して発火する可能性がある。
【００２５】一般に水素ガスの空気中での可燃性・爆発
性として４〜７５％の水素ガス濃度が爆発範囲とされて
いる。これから燃焼を起こすことの無い様、密閉空間２
１の内部の水素ガス、および酸素ガス濃度を爆発範囲以
外の濃度になるようそれらの濃度管理を厳重に行なう必
要がある。そのため窒素ガス、あるいは炭素ガス等の水
素ガス、酸素ガスあるいは水等と反応しない化学的に安
定な不燃ガスを密閉空間２１内に充填すると共に、ドー
ム状構造体２０の側面に上述の酸素ガス、および水素ガ
スを選択的に除去する機能を有する電気化学素子２２を
複数個取り付け、密閉空間２１に漏れ出た水素ガスある
いは酸素ガスを電気化学素子２２の作用で密閉空間２１
から外部に取り出す様にしている。
性として４〜７５％の水素ガス濃度が爆発範囲とされて
いる。これから燃焼を起こすことの無い様、密閉空間２
１の内部の水素ガス、および酸素ガス濃度を爆発範囲以
外の濃度になるようそれらの濃度管理を厳重に行なう必
要がある。そのため窒素ガス、あるいは炭素ガス等の水
素ガス、酸素ガスあるいは水等と反応しない化学的に安
定な不燃ガスを密閉空間２１内に充填すると共に、ドー
ム状構造体２０の側面に上述の酸素ガス、および水素ガ
スを選択的に除去する機能を有する電気化学素子２２を
複数個取り付け、密閉空間２１に漏れ出た水素ガスある
いは酸素ガスを電気化学素子２２の作用で密閉空間２１
から外部に取り出す様にしている。
【００２６】上記密閉空間２１内に充填する不燃ガスは
水素ガス、酸素ガス、および水等と反応しない化学的に
安定な不燃ガスであれば何でも良く、特に入手し易いも
のが良いが、窒素ガスは大気の空気を密閉空間２１内に
充填した後、電気化学素子２２の選択的酸素除去機能に
よって特別の設備を必要としないで簡単に大気の空気か
ら窒素ガスを得ることが出来る。
水素ガス、酸素ガス、および水等と反応しない化学的に
安定な不燃ガスであれば何でも良く、特に入手し易いも
のが良いが、窒素ガスは大気の空気を密閉空間２１内に
充填した後、電気化学素子２２の選択的酸素除去機能に
よって特別の設備を必要としないで簡単に大気の空気か
ら窒素ガスを得ることが出来る。
【００２７】また、上記密閉空間２１内に充填する不燃
ガスとしては入手し易いものが良いが、生成された水素
ガス、あるいは酸素ガスに不燃ガスが混入した場合、こ
れを分離除去し易いものである必要がある。炭酸ガスが
生成ガスに混入した場合には、その混合ガスを石灰水で
洗浄することによって、次の（１）式で示す化学反応に
よって生成ガスから炭酸ガスを化学的に分離除去するこ
とが出来る。 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O ……………（１）
ガスとしては入手し易いものが良いが、生成された水素
ガス、あるいは酸素ガスに不燃ガスが混入した場合、こ
れを分離除去し易いものである必要がある。炭酸ガスが
生成ガスに混入した場合には、その混合ガスを石灰水で
洗浄することによって、次の（１）式で示す化学反応に
よって生成ガスから炭酸ガスを化学的に分離除去するこ
とが出来る。 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O ……………（１）
【００２８】また水を電気分解する時は、水に導電性を
持たせて電流を流れ易くして電解の効率を上げている
が、炭酸ガスを水に溶解させた場合、次の（２）式で示
すように部分的に解離してイオン化し、水に導電性を持
たせることが出来る。 CO2 + H2O → H+ + HCO3 - …………………（２）
持たせて電流を流れ易くして電解の効率を上げている
が、炭酸ガスを水に溶解させた場合、次の（２）式で示
すように部分的に解離してイオン化し、水に導電性を持
たせることが出来る。 CO2 + H2O → H+ + HCO3 - …………………（２）
【００２９】実施例２．実施例１ではドーム状構造体２
０の側面には酸素ガスを選択的に一方方向に通過させる
機能を有する電気化学素子２２を複数個取り付け、密閉
空間２１に漏れ出た水素ガス、あるいは酸素ガスは電気
化学素子２２の作用で密閉空間２１の外側に取り出し、
密閉空間２１の内部は不燃ガスが充満した状態にして漏
れ出た水素ガス、あるいは酸素ガスによる引火、あるい
は発火等に対する防災対策を講ずる様にしているが、電
気化学素子２２の取り付けを止めてドーム状構造体２０
と浮体１４、および水面１３ａが形成する密閉空間２１
の内部に外気を吹き込んで水素ガス、あるいは酸素ガス
濃度が十分に小さい値に保持できる様にガスの濃度管理
を行なうようにしてもよい。
０の側面には酸素ガスを選択的に一方方向に通過させる
機能を有する電気化学素子２２を複数個取り付け、密閉
空間２１に漏れ出た水素ガス、あるいは酸素ガスは電気
化学素子２２の作用で密閉空間２１の外側に取り出し、
密閉空間２１の内部は不燃ガスが充満した状態にして漏
れ出た水素ガス、あるいは酸素ガスによる引火、あるい
は発火等に対する防災対策を講ずる様にしているが、電
気化学素子２２の取り付けを止めてドーム状構造体２０
と浮体１４、および水面１３ａが形成する密閉空間２１
の内部に外気を吹き込んで水素ガス、あるいは酸素ガス
濃度が十分に小さい値に保持できる様にガスの濃度管理
を行なうようにしてもよい。
【００３０】実施例３．実施例１では密閉空間２１の内
部に漏れ出た水素ガスと酸素ガスをドーム状構造体２０
の壁面から大気に除去する例を示したが、漏洩ガスと不
燃ガスの混合ガスを図４に示すようにガス循環機２８、
ガス循環ダクト２９等で循環経路３０を構成し、その中
に上記電気化学素子２２を取り付け、混合ガスを循環さ
せる過程で漏洩ガスを矢印Ｃで示すように循環経路３０
から分離除去するようにしてもよい。
部に漏れ出た水素ガスと酸素ガスをドーム状構造体２０
の壁面から大気に除去する例を示したが、漏洩ガスと不
燃ガスの混合ガスを図４に示すようにガス循環機２８、
ガス循環ダクト２９等で循環経路３０を構成し、その中
に上記電気化学素子２２を取り付け、混合ガスを循環さ
せる過程で漏洩ガスを矢印Ｃで示すように循環経路３０
から分離除去するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
太陽電池セルを配列するための特別の機械設備や汎用電
力系統に安定した給電を行なうための電気設備、等の高
価な設備を必要としないで太陽エネルギーを安価で安全
な方法で必要なエネルギー形態に変換している点で本発
明の効果は大きい。
太陽電池セルを配列するための特別の機械設備や汎用電
力系統に安定した給電を行なうための電気設備、等の高
価な設備を必要としないで太陽エネルギーを安価で安全
な方法で必要なエネルギー形態に変換している点で本発
明の効果は大きい。
【図１】 本発明に係る電解装置の実施例を示す縦断面
図である。
図である。
【図２】 本発明を構成する材料の光学特性例を示す分
光光線透過率曲線図である。
光光線透過率曲線図である。
【図３】 本発明を構成する電気化学素子の構成例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】 本発明の実施例を示す系統接続図である。
【図５】 従来の太陽電池の構成を示す側断面図、およ
び正面図である。
び正面図である。
【図６】 従来の太陽電池による給電系統図である。
１ 太陽電池セル ２ 太陽電池セル収容箱
３ 発電ユニット ４ 架台 ５ 太陽電池
６ 透光板 ７ 整流器 ８ 蓄電池 ９ パワーコンディショナー
１０ 切替器 １１ 負荷 １２ 商用電源
１３ 水面 １４ 浮体 １５ セル列
１６ 電極 １７ 水中 １８ 隔壁板
１９ 集気ダクト ２０ ドーム状構造体 ２１ 密閉空間
２２ 電気化学素子 ２３ プロトン伝導体（固体高分子電解質膜）
２４ 金属鍍金電極 ２５ 直流電源 ２６ 太陽光
２７ 貫通孔 ２８ ガス循環機 ２９ ガス循環ダクト
３０ 循環経路
３ 発電ユニット ４ 架台 ５ 太陽電池
６ 透光板 ７ 整流器 ８ 蓄電池 ９ パワーコンディショナー
１０ 切替器 １１ 負荷 １２ 商用電源
１３ 水面 １４ 浮体 １５ セル列
１６ 電極 １７ 水中 １８ 隔壁板
１９ 集気ダクト ２０ ドーム状構造体 ２１ 密閉空間
２２ 電気化学素子 ２３ プロトン伝導体（固体高分子電解質膜）
２４ 金属鍍金電極 ２５ 直流電源 ２６ 太陽光
２７ 貫通孔 ２８ ガス循環機 ２９ ガス循環ダクト
３０ 循環経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/042
Claims (7)
- 【請求項１】 透光性の薄膜、もしくは透光性の薄板で
形成されたドーム状構造体を水面上に密閉状の空間が形
成されるように浮かし、その密閉状空間内の水面上に太
陽電池セルを太陽に向けて水面近傍に浮かせて保持する
と共に、太陽光の作用で太陽電池が発生した電気を水中
に導通する電極を有する浮体を浮かばせたもので構成し
たことを特徴とする電解装置。 - 【請求項２】 浮体の下面の下方垂直方向にガス体の流
動は阻止するがイオンの流動は自在の薄板、もしくは薄
膜でできた隔壁を設け、その隔壁を跨ぐように複数の太
陽電池セルのアノード電極とカソード電極を揃えて列状
に取り付けると共に、相隣る太陽電池セル列の極性は相
隣る太陽電池セル列の隔壁間で同じになるように配列し
たことを特徴とする請求項１記載の電解装置。 - 【請求項３】 相隣る太陽電池セル列の間に集気ダクト
を浮体に連結して配置し、隔壁間で発生する酸素ガス、
あるいは水素ガスを分別捕集するようにしたことを特徴
とする請求項１又は２に記載の電解装置。 - 【請求項４】 ドーム状構造体の壁面に水素ガスを選択
的に通過させる電気化学素子と、酸素ガスを選択的に通
過させる電気化学素子を複数配設したことを特徴とする
請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置。 - 【請求項５】 電気化学素子は固体高分子電解質膜でで
きたプロトン伝導体の両面に網状、もしくは繊維状の金
属鍍金電極を取り付けたものであり、ドーム状構造体内
に漏れ出た酸素ガスをドーム外に通過させるように通電
されているものと、ドーム状構造体内に漏れ出た水素ガ
スをドーム外に通過させるように通電されているものよ
りなる請求項４記載の電気化学素子を複数配設したこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電解装
置。 - 【請求項６】 透光性の薄膜、もしくは透光性の薄板で
形成されたドーム状構造体と水面が密閉状に形成する空
間に酸素ガス、水素ガス、水、等と反応せず、化学的に
安定な不燃ガスを封入したことを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載の電解装置。 - 【請求項７】 不燃ガスは窒素ガス、炭酸ガス、あるい
はこれらの混合体である請求項６記載の不燃ガスを封入
した請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300801A JPH08158083A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 電解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300801A JPH08158083A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 電解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08158083A true JPH08158083A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=17889268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6300801A Pending JPH08158083A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 電解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08158083A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911126B1 (en) * | 2003-03-11 | 2005-06-28 | Slavcho Slavchev | Electrolytic regenerator |
| JP2012533872A (ja) * | 2009-07-17 | 2012-12-27 | ウニヴェルズィテート・ウルム | ダイヤモンドを含む電極を有する半導体部品及びその使用 |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP6300801A patent/JPH08158083A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6911126B1 (en) * | 2003-03-11 | 2005-06-28 | Slavcho Slavchev | Electrolytic regenerator |
| JP2012533872A (ja) * | 2009-07-17 | 2012-12-27 | ウニヴェルズィテート・ウルム | ダイヤモンドを含む電極を有する半導体部品及びその使用 |
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