JPH08239786A - Hydrogen and oxygen generator - Google Patents
Hydrogen and oxygen generatorInfo
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- JPH08239786A JPH08239786A JP7042147A JP4214795A JPH08239786A JP H08239786 A JPH08239786 A JP H08239786A JP 7042147 A JP7042147 A JP 7042147A JP 4214795 A JP4214795 A JP 4214795A JP H08239786 A JPH08239786 A JP H08239786A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質膜を隔膜と
して用い、陽極側に純水を供給しながら電気分解して、
陽極側から酸素ガスを、陰極側から水素ガスを発生させ
るための水素・酸素発生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention uses a solid electrolyte membrane as a diaphragm and electrolyzes it while supplying pure water to the anode side.
The present invention relates to a hydrogen / oxygen generator for generating oxygen gas from the anode side and hydrogen gas from the cathode side.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、この種の水素・酸素発生装置
の構造としては、多量の酸素ガス、水素ガスを必要とす
る場合など大規模施設に適用する場合に、図10に示し
たようないわゆる「複極式フィルタープレス型電気分解
装置」が提案されている(「新版 電気化学便覧」、
(社)電気化学協会編、丸善(株)発行、第2版第4
刷、第733 頁参照)。2. Description of the Related Art Conventionally, the structure of this type of hydrogen / oxygen generator is as shown in FIG. 10 when it is applied to a large-scale facility such as when a large amount of oxygen gas or hydrogen gas is required. So-called "double pole filter press type electrolyzer" has been proposed ("New Edition Electrochemical Handbook",
(Company) edited by The Japan Electrochemical Society, published by Maruzen Co., Ltd., 2nd edition, 4th
Imprint, page 733).
【0003】この装置は、固体電解質膜110 、例えば、
カチオン交換膜(フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交
換膜、例えば、デュポン社製「ナフィオン117 」)と、
その両面に添設した白金属族金属等からなるメッシュ状
の多孔質給電体111 、 112 と、両多孔質給電体111 、 11
2 の外側に配設した複極式電極板113 とから構成される
複数個の固体電解質膜ユニット120 、 120 を、多数構成
されるように各ユニットを重ね合わせて配置したもので
ある。なお、複極式電極板113 は、通電した際に電極板
の表面と裏面が逆の電位となる単一枚の電極板である。This device has a solid electrolyte membrane 110, for example,
A cation exchange membrane (a fluororesin sulfonic acid cation exchange membrane, for example, "Nafion 117" manufactured by DuPont);
A mesh-shaped porous power feeding body 111, 112 made of a white metal group metal or the like attached on both sides thereof, and both porous power feeding bodies 111, 11
A plurality of solid electrolyte membrane units 120 1 and 120 2 each composed of a bipolar electrode plate 113 arranged on the outer side of 2 are arranged so that each unit is superposed. The bipolar electrode plate 113 is a single electrode plate in which the electric potentials of the front surface and the back surface of the electrode plate are opposite to each other when energized.
【0004】すなわち、この場合、水を陽極側に供給し
ながら電気分解することにより、陽極側では、2H2 O →
O 2 +4H+ +4e- のような反応が起こり酸素ガスが発生
し、陰極側では、4H+ +4e- →2H 2 の反応が起こり水
素ガスが発生するものである。That is, in this case, by electrolyzing while supplying water to the anode side, 2H 2 O →
A reaction such as O 2 + 4H + + 4e − occurs to generate oxygen gas, and a reaction of 4H + + 4e − → 2H 2 occurs to generate hydrogen gas on the cathode side.
【0005】そして、固体電解質膜ユニット120 、 120
の陽極側の多孔質給電体111 、 111に純水を供給するた
めの純水供給経路115 、 115 を配設するとともに、固体
電解質膜ユニット120 、 120 の陽極側の多孔質給電体11
1 、 111 から酸素ガス(水を含む)を取り出すための酸
素ガス取り出し経路116,116 を配設し、固体電解質膜ユ
ニット120 、 120 の陰極側の多孔質給電体112 、 112 か
ら水素ガス(水を含む)を取り出すための水素ガス取り
出し経路117,117 を配設した構造である。Then, the solid electrolyte membrane units 120, 120
In addition to providing pure water supply paths 115, 115 for supplying pure water to the anode-side porous power feeders 111, 111, the anode-side porous power feeders 11 of the solid electrolyte membrane units 120, 120 are also provided.
1. Oxygen gas extraction paths 116, 116 for extracting oxygen gas (including water) from 1, 111 are arranged, and hydrogen gas (including water) is supplied from the porous power supply members 112, 112 on the cathode side of the solid electrolyte membrane units 120, 120. 2) for taking out hydrogen).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような、「複極式フィルタープレス型電気分解装置」
では、陽極側の多孔質給電体111 、 111 の一方の側に配
設された純水供給経路115 、 115 から、多孔質給電体11
1 、 111 の他方の側に配設された酸素ガス取り出し経路
116,116 に向かって、純水及び陽極側で発生した酸素ガ
スが流れることとなる。However, as described above, the "multipole filter press type electrolyzer" is used.
Then, from the pure water supply paths 115, 115 disposed on one side of the anode-side porous power supply elements 111, 111, the porous power supply element 11 1,
Oxygen gas withdrawal path arranged on the other side of 1, 111
Pure water and oxygen gas generated on the anode side flow toward 116, 116.
【0007】また、通常、多孔質給電体111 、 111 の形
状は円盤状であり、そのため、図11に示したように、
純水及び酸素ガスが流れる流路の断面積が一端増加し
て、その後、出口側にて断面積が酸素ガス取り出し経路
116,116 の近傍で減少することとなるために、その流れ
の抵抗が大きくなってしまう。このことは、陰極側にお
いても同様であり、このように流れの抵抗が大きくなる
と、電気分解に必要な電気エネルギーも増加することと
なり、装置全体の効率が悪くなってしまう。Further, usually, the shapes of the porous power feeding members 111, 111 are disk-shaped, and therefore, as shown in FIG.
The cross-sectional area of the flow path through which pure water and oxygen gas flow increases once, and then the cross-sectional area at the outlet side shows the oxygen gas extraction path.
Since it decreases in the vicinity of 116,116, the flow resistance increases. This is the same on the cathode side, and if the flow resistance increases in this way, the electrical energy required for electrolysis also increases, and the efficiency of the entire device deteriorates.
【0008】このような問題を解決する方法として、特
表昭63-502908 号、特開平06-033283 号にも開示されて
いるように、水素・酸素発生装置の中心部に軸方向に、
水の供給経路を設けるとともに、その周縁部に軸方向に
設けた流路から陰極板から発生した水と水素が取り出さ
れるとともに、円筒形ハウジング(ケーシング)とセル
外周部との間に軸方向に設けられたジャケットを介し
て、陽極板より発生した酸素と水を取り出すように構成
した水素・酸素発生装置が開示されている。As a method for solving such a problem, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-502908 and Japanese Patent Laid-Open No. 06-033283, the central portion of the hydrogen / oxygen generator is axially moved to
In addition to providing a water supply path, water and hydrogen generated from the cathode plate are taken out from the flow path provided in the peripheral portion in the axial direction, and in the axial direction between the cylindrical housing (casing) and the cell outer peripheral portion. Disclosed is a hydrogen / oxygen generator configured to take out oxygen and water generated from an anode plate through a provided jacket.
【0009】しかしながら、これらの水素・酸素発生装
置では、酸素と水を取り出すジャケットが必要であるた
めに、ケーシング、シール部材、ジャケットなどの複雑
な構成が必要となる。However, these hydrogen / oxygen generators require a jacket for taking out oxygen and water, and therefore require a complicated structure such as a casing, a seal member, and a jacket.
【0010】本発明は、このような実情を考慮して、純
水及び酸素ガス、水素ガスの流れの抵抗が大きくなるこ
となく、電気分解に必要な電気エネルギーを極力抑える
ことができ、しかも、従来のように、ケーシング、シー
ル部材、ジャケットなどの複雑な構成が不要な、簡単で
且つ効率の良い水素・酸素発生装置を提供することを目
的とする。In consideration of such a situation, the present invention can suppress the electric energy required for electrolysis as much as possible without increasing the resistance of the flow of pure water, oxygen gas, and hydrogen gas. It is an object of the present invention to provide a simple and efficient hydrogen / oxygen generator that does not require a complicated structure such as a casing, a seal member, and a jacket as in the past.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述したよう
な従来技術における課題及び目的を達成するために発明
なされたものであって、下記の(1)〜(3)を、その
構成要旨とするものである。The present invention has been made in order to achieve the above-mentioned problems and objects in the prior art. The following (1) to (3) are summarized as follows. It is what
【0012】(1)固体電解質膜と、その両面に添設し
た多孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に配設した陽
極及び陰極の両作用を行う電極板とから構成される複数
個の固体電解質膜ユニットを積層した構造の複極式の水
素・酸素発生装置であって、前記各固体電解質膜ユニッ
トに軸方向に連通する純水供給経路を形設し、前記各電
極板の両面にそれぞれ、陽極室及び陰極室を形成して、
多孔質給電体を収容し、前記各電極板に、純水供給経路
から陽極室に至る陽極室用純水供給経路を形設し、前記
各電極板の半径方向外側に、水素ガス捕集室を形設する
とともに、前記陰極室から水素ガス捕集室に至る水素ガ
ス経路を形設し、前記各電極板に形設された水素ガス捕
集室を軸方向に連通する水素ガス取り出し経路を形設
し、前記電極板の半径方向外側に、酸素ガス捕集室を形
設するとともに、前記陽極室から酸素ガス捕集室に至る
酸素ガス経路を形設し、前記各電極板に形設された酸素
ガス捕集室を軸方向に連通する酸素ガス取り出し経路を
形設したことを特徴とする水素・酸素発生装置。(1) A plurality of solid electrolyte membranes, a porous power feeding body provided on both sides of the solid electrolyte membrane, and an electrode plate disposed outside both of the porous power feeding bodies to perform both functions of an anode and a cathode. A bipolar hydrogen / oxygen generator having a structure in which individual solid electrolyte membrane units are stacked, wherein a pure water supply path communicating axially with each of the solid electrolyte membrane units is formed, and each of the electrode plates Forming the anode chamber and the cathode chamber on both sides,
A porous electricity supply body is housed, a pure water supply path for the anode chamber extending from the pure water supply path to the anode chamber is formed in each of the electrode plates, and a hydrogen gas collection chamber is provided radially outside each of the electrode plates. And forming a hydrogen gas path from the cathode chamber to the hydrogen gas collection chamber, and a hydrogen gas extraction path communicating axially with the hydrogen gas collection chamber formed on each electrode plate. Forming an oxygen gas collection chamber on the outer side of the electrode plate in the radial direction, and forming an oxygen gas path from the anode chamber to the oxygen gas collection chamber, and forming the oxygen gas collection chamber on each electrode plate. A hydrogen / oxygen generator characterized in that an oxygen gas extraction path is formed so as to axially communicate the oxygen gas collection chamber.
【0013】(2)前記固体電解質膜が、固体高分子電
解質膜であることを特徴とする前述の(1)に記載の水
素・酸素発生装置。(2) The hydrogen / oxygen generator according to the above (1), wherein the solid electrolyte membrane is a solid polymer electrolyte membrane.
【0014】(3)前記純水供給経路が、各固体電解質
膜ユニットの中心部近傍に形設されていることを特徴と
する前述の(1)又は(2)に記載の水素・酸素発生装
置。(3) The hydrogen / oxygen generator according to the above (1) or (2), wherein the pure water supply path is formed near the center of each solid electrolyte membrane unit. .
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてより
詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0016】図1は、本発明の水素・酸素発生装置の一
実施例の部分縦断面図であり、その中心軸に対して一方
の側のみを示した縦断面図であり、図2のA3-A3'線につ
いての縦断面図に相当し、図2は、図1のA-A 線につい
ての断面図で、図3は、図2のA1-A1'線についての部分
縦断面図で、図4は、図2のA2-A2'線についての部分縦
断面図で、図5は、図2のA3-A3'線についての部分縦断
面図である。FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of an embodiment of the hydrogen / oxygen generator of the present invention, which is a vertical cross-sectional view showing only one side with respect to the central axis thereof, and A3 of FIG. -Corresponds to the vertical sectional view taken along the line A3 ', FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a partial vertical sectional view taken along the line A1-A1' in FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view taken along the line A2-A2 'in FIG. 2, and FIG. 5 is a partial vertical cross-sectional view taken along the line A3-A3' in FIG.
【0017】図1及び図2において、1は全体で、本発
明の水素・酸素発生装置を示している。水素・酸素発生
装置1は、基本的には、環状の固体電解質膜10と、その
両面に添設した環状の多孔質給電体20、 20と、両多孔質
給電体20、20の上下に配設した環状の陽極及び陰極の両
作用を行う環状の電極板30とから構成される複数個の環
状の固体電解質膜ユニット40,40 を、複数個並設した構
造のものである。なお、本水素・酸素発生装置1 は、好
ましくは、図1に示したような上下関係で使用されるも
のであるが、これとは逆の90゜回転した横置きでもよ
い。1 and 2, reference numeral 1 generally indicates the hydrogen / oxygen generator of the present invention. The hydrogen / oxygen generator 1 is basically composed of a ring-shaped solid electrolyte membrane 10, ring-shaped porous power feeders 20 and 20 provided on both sides of the solid electrolyte membrane 10, and upper and lower sides of both porous power feeders 20 and 20. It has a structure in which a plurality of annular solid electrolyte membrane units 40, 40, each of which is composed of an annular electrode plate 30 which performs both functions of an annular anode and a cathode, are arranged side by side. The hydrogen / oxygen generator 1 is preferably used in a vertical relationship as shown in FIG. 1, but it may be placed horizontally at an angle of 90 °, which is the reverse of this.
【0018】そして、各固体電解質膜ユニット40の中心
部近傍に軸方向に連通する純水供給経路50が形設されて
おり、この純水供給経路50は、電極板30の中央孔部32、
多孔質給電体20、 20の中央孔部22,22 、固体電解質膜10
の中央孔部12を貫通して延設されている。また、電極板
30の上面の中央孔部32の周囲には、O-リング形状のシー
ル部材60が設けられており、純水供給経路50と陰極室34
を隔離している。A pure water supply path 50 is formed in the vicinity of the central portion of each solid electrolyte membrane unit 40 so as to communicate with each other in the axial direction. The pure water supply path 50 is formed by the central hole 32 of the electrode plate 30,
Porous power feeding body 20, central hole portions 22, 22 of the solid electrolyte membrane 10
Extending through the central hole portion 12. Also, the electrode plate
An O-ring-shaped seal member 60 is provided around the central hole 32 on the upper surface of 30, and the pure water supply path 50 and the cathode chamber 34 are provided.
Is isolated.
【0019】さらに、各電極板30は、複極式電極板であ
って、通電した際に電極板の表面と裏面が逆の電位とな
る単一枚の電極板であり、その陽極側となる(図1にお
いて下側)側には、純水供給経路50に対して半径方向外
側に、環状凹部形状の陽極室36が形成され、該陽極室36
に陽極側の多孔質給電体20が収容されている。一方、そ
の陰極側となる(図1において上側)側には、純水供給
経路50に対して半径方向外側に、環状凹部形状の陰極室
34が形成され、該陰極室34に陰極側の多孔質給電体20が
収容されている。Further, each electrode plate 30 is a bipolar electrode plate, and is a single electrode plate whose front and back surfaces have opposite potentials when energized, and is the anode side thereof. On the (lower side in FIG. 1) side, an annular recess-shaped anode chamber 36 is formed radially outward of the pure water supply path 50.
A porous power supply body 20 on the anode side is housed in. On the other hand, on the cathode side (upper side in FIG. 1), the cathode chamber in the shape of an annular recess is arranged radially outward with respect to the pure water supply path 50.
34 is formed, and the cathode-side porous power supply body 20 is accommodated in the cathode chamber 34.
【0020】また、各電極板30には、図1、図2及び図
5に示したように、その中央孔部32の内周壁から放射状
に複数個設けられた、純水供給経路50から陽極室36に至
る陽極室用純水供給経路36a 、 36a が形設されている。
さらに、陽極室36の半径方向外側には、概略コの字状の
酸素ガス経路36b,36b が、複数個放射状に形設されてお
り、その終端部が、電極板30の外周部近傍の陰極側の面
に形設された環状の酸素ガス捕集室36c に連通されてい
る。なお、この場合、酸素ガス捕集室36c は、電極板30
の端面36d と、当該電極板30に隣接した他の電極板30の
端面36d とに形成された環状の溝36c',36c' より構成さ
れ、その周囲を二つのO-リングからなるシール部材36e,
36f が設けられており、酸素ガス捕集室36c から、水と
発生した酸素ガスが漏洩しないようにシールされてい
る。そして、この各電極板30に設けられた酸素ガス捕集
室36c 、 36c は、陽極室用純水供給経路36a 、 36a と中
心角度的にずれた位置において、軸方向に酸素ガス捕集
室36c 、 36c を連通するように形成された酸素ガス取り
出し経路31に接続されている(図1、図2及び図5参
照)。Further, as shown in FIGS. 1, 2 and 5, each electrode plate 30 is provided with a plurality of radial lines from the inner peripheral wall of the central hole portion 32, from the pure water supply path 50 to the anode. Pure water supply paths 36a, 36a for the anode chamber that reach the chamber 36 are formed.
Further, a plurality of substantially U-shaped oxygen gas passages 36b, 36b are radially formed on the outer side of the anode chamber 36 in the radial direction, and the end portion of the oxygen gas passages 36b, 36b is formed near the outer peripheral portion of the electrode plate 30. It is communicated with an annular oxygen gas collection chamber 36c formed on the side surface. In this case, the oxygen gas collection chamber 36c is connected to the electrode plate 30.
End surface 36d and an end surface 36d of another electrode plate 30 adjacent to the electrode plate 30 are formed with annular grooves 36c ', 36c', and the periphery thereof is a sealing member 36e composed of two O-rings. ,
36f is provided and sealed so that water and generated oxygen gas do not leak from the oxygen gas collection chamber 36c. The oxygen gas collection chambers 36c and 36c provided on the electrode plates 30 are axially displaced from the pure water supply passages 36a and 36a for the anode chamber at the positions angularly displaced from each other. , 36c are connected to an oxygen gas extraction path 31 formed so as to communicate with each other (see FIGS. 1, 2, and 5).
【0021】なお、この場合、本実施例では、陽極室用
純水供給経路36a を、図2のA3-A3'断面の位置に設けた
が、特にこの断面に限定されるものではなく、例えば、
図2のA1-A1'断面、A2-A2'断面の位置などに設けること
が可能である。In this case, in this embodiment, the pure water supply path 36a for the anode chamber is provided at the position of the A3-A3 'cross section in FIG. 2, but it is not particularly limited to this cross section, and for example, ,
It can be provided at positions such as the A1-A1 'cross section and the A2-A2' cross section in FIG.
【0022】一方、各電極板30には、図1、図2及び図
3に示したように、陰極室34の外周端部内側には、概略
コの字状の水素ガス経路34b,34b が、前述した陽極室用
純水供給経路36a 、 36a と中心角度的にずれた位置にお
いて、複数個放射状に形設されており、その終端部が、
電極板30の外周部近傍の陽極側の面に形設された環状凹
部形状の水素ガス捕集室34c に連通されている。なお、
この場合、水素ガス捕集室34c は、電極板30の端面34d
と、当該電極板30に隣接した他の電極板30の端面34d と
に形成された環状の溝34c',34c' より構成され、その周
囲を二つのO-リングからなるシール部材34e,34f が設け
られており、水素ガス捕集室34c から、水と発生した水
素ガスが漏洩しないようにシールされている。そして、
この各電極板30に設けられた水素ガス捕集室34c 、 34c
は、水素ガス経路34b,34b と中心角度的にずれた位置に
おいて、軸方向に水素ガス捕集室34c,34c を連通するよ
うに形成された水素ガス取り出し経路33に接続されてい
る。On the other hand, in each electrode plate 30, as shown in FIGS. 1, 2 and 3, inside the outer peripheral end of the cathode chamber 34, hydrogen gas passages 34b, 34b having a substantially U shape are formed. , A plurality of radial formations are made at the positions deviated from the pure water supply paths 36a, 36a for the anode chamber described above and the central angle, and the end portions thereof are
The electrode plate 30 is communicated with a hydrogen gas collecting chamber 34c having an annular recess shape formed on the surface of the electrode plate 30 near the outer periphery on the anode side. In addition,
In this case, the hydrogen gas collection chamber 34c is attached to the end surface 34d of the electrode plate 30.
And an annular groove 34c ', 34c' formed in the end face 34d of the other electrode plate 30 adjacent to the electrode plate 30 and a sealing member 34e, 34f consisting of two O-rings around the groove 34c ', 34c'. It is provided and sealed so that water and generated hydrogen gas do not leak from the hydrogen gas collection chamber 34c. And
Hydrogen gas collection chambers 34c, 34c provided in each electrode plate 30
Is connected to a hydrogen gas extraction path 33 formed so as to connect the hydrogen gas collection chambers 34c, 34c in the axial direction at a position deviated from the hydrogen gas paths 34b, 34b in terms of the central angle.
【0023】なお、上記種々の経路は、電極板30にドリ
ルなどで穿設することにより設ければ良いが、その他、
放電加工あるいは鋳造にても可能である。The various routes described above may be provided by drilling the electrode plate 30 with a drill or the like.
It is also possible to perform electric discharge machining or casting.
【0024】なお、本実施例の場合、図1に示したよう
に、酸素ガス捕集室36c の方が、水素ガス捕集室34c よ
りも、半径方向外側に位置するようにしたが、反対に水
素ガス捕集室34c の方が、酸素ガス捕集室36c よりも半
径方向外側に配置することも可能である。また、本実施
例の場合、陽極室用純水供給経路36a 、 36a 及び酸素ガ
ス経路34b,34b をそれぞれ、10個ずつ設けたが、この数
は適宜変更可能である。また、本実施例では電極板、多
孔質給電体、固体電解質膜等は環状をしているが、これ
に限定されない。また、純水供給経路を固体電解質ユニ
ットの中心部を連通させているが、これに限定されるも
のではない。In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the oxygen gas collection chamber 36c is located radially outside the hydrogen gas collection chamber 34c. In addition, the hydrogen gas collection chamber 34c can be arranged radially outside the oxygen gas collection chamber 36c. Further, in the case of this embodiment, 10 anode pure water supply paths 36a, 36a and 10 oxygen gas paths 34b, 34b are provided, but the number can be changed appropriately. Further, in the present embodiment, the electrode plate, the porous power feeder, the solid electrolyte membrane and the like have a ring shape, but the present invention is not limited to this. Further, the pure water supply path communicates with the central portion of the solid electrolyte unit, but the invention is not limited to this.
【0025】さらに、固体電解質膜10としては、固体高
分子電解質を膜状に成形したもの、例えば、カチオン交
換膜(フッ素樹脂系スルフォン酸カチオン交換膜、例え
ば、デュポン社製「ナフィオン117 」)の両面に、貴金
属、特に、白金族金属からなる多孔質の陽極及び陰極
を、化学的に無電解メッキで接合した構造の「固体高分
子電解質膜」を使用するのが好適である。また、この場
合、両電極としては、白金であるのが好ましく、特に、
白金とイリジウムの2層の構造とした場合には、高電流
密度、例えば、従来の物理的に電極をイオン交換膜に接
触させた構造の固体電解質では、50〜70A/dm2 であるの
に対して、80℃、200A/dm 2 において約4年間の長期間
電気分解することが可能となる。なお、この場合、前記
イリジウムの他にも、2種類以上の白金族金属をメッキ
した多層構造の固体高分子電解質膜も使用可能であり、
より高電流密度化が可能となる。Further, the solid electrolyte membrane 10 is formed by molding a solid polymer electrolyte into a membrane, for example, a cation exchange membrane (a fluororesin sulfonic acid cation exchange membrane, for example, "Nafion 117" manufactured by DuPont). It is preferable to use a "solid polymer electrolyte membrane" having a structure in which a porous anode and cathode made of a noble metal, particularly a platinum group metal, are chemically bonded by electroless plating on both sides. In this case, it is preferable that both electrodes be platinum, and in particular,
When a two-layer structure of platinum and iridium is used, the current density is high, for example, 50 to 70 A / dm 2 in the conventional solid electrolyte having a structure in which an electrode physically contacts an ion exchange membrane. On the other hand, it becomes possible to carry out electrolysis at 80 ° C and 200 A / dm 2 for a long period of about 4 years. In this case, in addition to the iridium, a solid polymer electrolyte membrane having a multilayer structure in which two or more kinds of platinum group metals are plated can be used,
Higher current density is possible.
【0026】また、本願の固体電解質膜10では、固体高
分子電解質の両面に貴金属からなる電極を化学的に無電
解メッキで接合した構造であるので、固体高分子電解質
と両電極の間に水が存在しないので、溶液抵抗、ガス抵
抗がないので、固体高分子電解質と両電極の間の接触抵
抗が低く、電圧が低く、電流分布が均一となり、高電流
密度化、高温水電解、高圧水電解が可能となり、高純度
の酸素、水素ガスを効率良く得ることが可能である。Further, since the solid electrolyte membrane 10 of the present application has a structure in which electrodes made of a noble metal are chemically bonded to both sides of the solid polymer electrolyte by electroless plating, water is provided between the solid polymer electrolyte and both electrodes. Since there is no solution resistance and gas resistance, the contact resistance between the solid polymer electrolyte and both electrodes is low, the voltage is low, the current distribution is uniform, high current density, high temperature water electrolysis, high pressure water Electrolysis becomes possible, and highly pure oxygen and hydrogen gas can be efficiently obtained.
【0027】なお、本実施例の場合、固体高分子電解質
膜10の直径は、約280mm 程度が好ましく、図1に示した
ように、酸素ガス捕集室34c のシール部材34f まで延び
ているのは、膜両面に発生する水素ガス、酸素ガスが混
合しないように、膜をシールするためである。In this embodiment, the diameter of the solid polymer electrolyte membrane 10 is preferably about 280 mm, and as shown in FIG. 1, the solid polymer electrolyte membrane 10 extends to the seal member 34f of the oxygen gas trap chamber 34c. Is to seal the film so that hydrogen gas and oxygen gas generated on both surfaces of the film are not mixed.
【0028】一方、多孔質給電体20としては、通気性を
確保するために、チタン製のメッシュ、例えば、エキス
パンドメタル3 層重ねで、厚さ数mmとするのが好まし
い。なお、この多孔質給電体を用いることによって、電
極板30から固体電解質膜10の表面の白金メッキ部へ、電
気分解に必要な電気を供給するとともに、原料である純
水及び発生する酸素、水素ガスを通過させることができ
る。また、多孔質給電体20は、要するに、導電性の通気
性を有する耐食性の多孔質体であれば良く、上記のもの
以外にも、黒鉛多孔質体、金属多孔質体、多孔質導電セ
ラミック等が適用可能である。On the other hand, in order to ensure air permeability, it is preferable that the porous power supply body 20 is made of titanium mesh, for example, three layers of expanded metal and has a thickness of several mm. By using this porous power feeder, the electrode plate 30 to the platinum-plated portion of the surface of the solid electrolyte membrane 10, while supplying electricity necessary for electrolysis, pure water as a raw material and generated oxygen, hydrogen Gas can pass through. Further, the porous power feeding body 20, in short, may be a corrosion-resistant porous body having a conductive air permeability, in addition to the above, graphite porous body, metal porous body, porous conductive ceramics, etc. Is applicable.
【0029】また、電極板30としては、純水に対して金
属イオンの溶出を防止するという理由から、材質が金属
の場合はチタン製で、厚さ数mm〜数10mmとするのが可能
であり、O-リング溝の寸法を考慮すると20mm程度とする
のが好ましい。なお、電極板30の材質は、チタンの他に
黒鉛でも可能である。この場合の電極板の寸法は、チタ
ン製のものと同等とするのが好ましい。The electrode plate 30 may be made of titanium and have a thickness of several mm to several tens of mm when the material is a metal, because it prevents the elution of metal ions in pure water. Therefore, considering the size of the O-ring groove, it is preferable to set it to about 20 mm. The material of the electrode plate 30 may be graphite instead of titanium. In this case, the dimensions of the electrode plate are preferably the same as those made of titanium.
【0030】さらに、固体電解質膜ユニット40,40 を並
設して締結するには、図6に示したように、両端の固体
電解質膜ユニット40、 40の外側には、ステンレス鋼製、
例えば、SUS304、SUS316などから構成される円盤状のエ
ンドプレート70、 70が設けられており、固体電解質膜ユ
ニット40,40 を並設するに際して、各部材の間の接合
は、個々の電極板を絶縁する為に、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)コーティング等の絶縁被覆90(図
1参照)または環状の絶縁スペーサ92(図7参照)を間
にはさみ、両端のエンドプレート70、 70と両端の電極板
との間にも別の絶縁スペーサ93、94を挟んで、水素・酸
素発生装置1の両端のエンドプレート70、70に至る複数
の貫通孔80、 80を穿設し、該貫通孔80、 80に貫通ボルト
82、 82を装着し、ナット84によって締結することにより
行うことが可能である。Further, in order to arrange and fasten the solid electrolyte membrane units 40, 40 side by side, as shown in FIG. 6, outside the solid electrolyte membrane units 40, 40 at both ends, stainless steel,
For example, disk-shaped end plates 70, 70 made of SUS304, SUS316, etc. are provided, and when the solid electrolyte membrane units 40, 40 are arranged side by side, the individual electrode plates are bonded to each other when joining them. For insulation, an insulating coating 90 such as polytetrafluoroethylene (PTFE) coating (see FIG. 1) or an annular insulating spacer 92 (see FIG. 7) is sandwiched between the end plates 70 and 70 at both ends and electrodes at both ends. A plurality of through holes 80, 80 reaching the end plates 70, 70 at both ends of the hydrogen / oxygen generator 1 are also provided by sandwiching another insulating spacer 93, 94 between the plate and the through holes 80, Through bolt to 80
This can be done by mounting 82 and 82 and fastening them with nuts 84.
【0031】また、この場合、図6に示したように、一
方のエンドプレート70(図6において下側)には、その
中央部に純水供給経路50に連通するプラグ状の水供給口
52が設けられているとともに、 酸素ガス取り出し経路3
1、酸素ガス捕集室36c に連通するプラグ状の酸素側水
抜きドレン口95、水素ガス取り出し経路33、水素ガス捕
集室34c に連通するプラグ状の水素側水抜きドレン口96
が設けられている。なお、この場合、エンドプレート70
の内側には、酸素ガス捕集室36c 、水素ガス捕集室34c
に対応するように、環状の酸素ガス捕集室76c 、水素ガ
ス捕集室74c が設けられている。Further, in this case, as shown in FIG. 6, one end plate 70 (lower side in FIG. 6) has a plug-like water supply port communicating with the pure water supply path 50 at the center thereof.
52 is provided and the oxygen gas extraction path 3
1, a plug-shaped oxygen side drain drain port 95 that communicates with the oxygen gas collection chamber 36c, a hydrogen gas extraction path 33, and a plug-shaped hydrogen side drain drain port 96 that communicates with the hydrogen gas collection chamber 34c
Is provided. In this case, the end plate 70
Inside the chamber, there are an oxygen gas collection chamber 36c and a hydrogen gas collection chamber 34c.
A circular oxygen gas collection chamber 76c and a hydrogen gas collection chamber 74c are provided so as to correspond to the above.
【0032】さらに、他方のエンドプレート70(図6に
おいて上側)には、酸素ガス取り出し経路31、酸素ガス
捕集室36c に連通するプラグ状の酸素ガス取り出し口9
7、水素ガス取り出し経路33、水素ガス捕集室34c に連
通するプラグ状の水素ガス取り出し口98が設けられてい
る。また、他方のエンドプレート70(図6において上
側)には、純水供給経路50の他端(すなわち、水供給口
52と反対側のエンドプレート70の陽極室用純水供給経路
36a )を閉止するために、閉止蓋52' が設けられてい
る。Further, the other end plate 70 (upper side in FIG. 6) has a plug-like oxygen gas outlet 9 which communicates with the oxygen gas outlet 31 and the oxygen gas trap chamber 36c.
7, a hydrogen gas take-out path 33, and a plug-like hydrogen gas take-out port 98 communicating with the hydrogen gas collecting chamber 34c are provided. The other end plate 70 (upper side in FIG. 6) has the other end (that is, the water supply port) of the pure water supply path 50.
Pure water supply path for the anode chamber of the end plate 70 on the side opposite to 52
A closing lid 52 'is provided for closing 36a).
【0033】なお、酸素側水抜きドレン口95、水素側水
抜きドレン口96、酸素ガス取り出し口97、ならびに水素
ガス取り出し口98はそれぞれ、円周方向に1個又は2個
以上、適当な間隔で設けることが可能である。The oxygen side drain drain port 95, the hydrogen side drain drain port 96, the oxygen gas outlet port 97, and the hydrogen gas outlet port 98 are each one or two or more in the circumferential direction at appropriate intervals. It can be provided in.
【0034】図8は、前述した固体電解質膜ユニット4
0,40 を並設して締結する場合の別の実施例を示す部分
断面図であり、両端のエンドプレート70',70' の直径を
電極板30よりも大きくして、その突設部に複数の貫通孔
80' 、 80' を穿設し、該貫通孔80' 、 80' に貫通ボルト
82' 、 82' を装着し、ナット84' によって締結する構成
としたものである。これにより、電極板30、絶縁スペー
サ92などにボルト締結用の貫通孔を設ける必要がなくな
り、製作が容易となる。FIG. 8 shows the solid electrolyte membrane unit 4 described above.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing another embodiment in which 0 and 40 are arranged side by side and fastened, and the end plates 70 ′ and 70 ′ at both ends have a diameter larger than that of the electrode plate 30, and Multiple through holes
80 ', 80' are drilled and through bolts are inserted in the through holes 80 ', 80'.
It is configured such that 82 'and 82' are mounted and fastened with a nut 84 '. This eliminates the need to provide through holes for fastening bolts in the electrode plate 30, the insulating spacer 92, etc., and facilitates manufacturing.
【0035】なお、図示しないが、通電は両端の電極板
に通電用の端部が電極板外周より外側へはみ出してお
り、そこへ接続して行われるようになっている。Although not shown, the energization is carried out by connecting the electrode plates at both ends with the energizing end portions protruding outward from the outer periphery of the electrode plate.
【0036】図9は、本発明の水素・酸素発生装置の別
の実施例の図2と同様な断面図である。前述の第1実施
例と同様な部材については、100 を加えた参照番号で示
している。前述した第1実施例と相違するところは、酸
素ガス捕集室36c を環状とするのではなく、それぞれ独
立した円筒状の酸素ガス捕集室136c,136c とし、それぞ
れの酸素ガス捕集室136c,136c とし、各酸素ガス捕集室
136cの周囲にはそれぞれ、O-リング136eを配設して、酸
素ガス取り出し経路131 のシールをするように構成され
ている。同様に、水素ガス捕集室34c を環状とするので
はなく、それぞれ独立した円筒状の水素ガス捕集室134
c,134c とし、それぞれの水素ガス捕集室134c,134c と
し、各酸素ガス捕集室134cの周囲にはそれぞれ、O-リン
グ134eを配設して、水素ガス取り出し経路133 のシール
をするように構成されている。なお、この場合、図示し
ないが、エンドプレートには、環状の酸素ガス捕集室、
水素ガス捕集室をそれぞれ形成して、これらの複数のガ
ス捕集室からの酸素ガス、水素ガスをそれぞれ、1箇所
の酸素ガス取り出し口、水素ガス取り出し口から取り出
すように構成するようにすれば、多数の取り出し口を設
ける必要がなく、そのFIG. 9 is a sectional view similar to FIG. 2 of another embodiment of the hydrogen / oxygen generator of the present invention. The same members as in the first embodiment described above are designated by reference numerals with 100 added. The difference from the first embodiment described above is that instead of making the oxygen gas collection chamber 36c annular, it has independent cylindrical oxygen gas collection chambers 136c and 136c. , 136c, and each oxygen gas collection chamber
An O-ring 136e is arranged around each of the 136c to seal the oxygen gas extraction path 131. Similarly, instead of forming the hydrogen gas collection chamber 34c in an annular shape, the hydrogen gas collection chamber 134c has an independent cylindrical shape.
c, 134c, hydrogen gas collection chambers 134c, 134c, and an O-ring 134e around each oxygen gas collection chamber 134c to seal the hydrogen gas extraction path 133. Is configured. In this case, although not shown, the end plate has an annular oxygen gas collection chamber,
The hydrogen gas collection chambers may be respectively formed, and the oxygen gas and the hydrogen gas from the plurality of gas collection chambers may be taken out from one oxygen gas outlet and one hydrogen gas outlet, respectively. Therefore, it is not necessary to provide many outlets,
【0037】構成が簡単になる。The structure is simplified.
【作用】このように構成される本発明の水素・酸素発生
装置1は、先ず、純水供給系(図示せず)から、純水供
給経路50より、固体電解質膜10の中央孔部12を介して、
固体電解質膜10に純水を供給する目的で、陽極室36の多
孔質給電体20の半径方向外側に流れる。In the hydrogen / oxygen generator 1 of the present invention configured as described above, first, the central hole portion 12 of the solid electrolyte membrane 10 is supplied from the pure water supply system (not shown) through the pure water supply path 50. Through,
For the purpose of supplying pure water to the solid electrolyte membrane 10, it flows to the outside of the porous feeder 20 in the anode chamber 36 in the radial direction.
【0038】そして、供給された純水が、陽極側の固体
電解質膜10により電気分解されて、2H2 O →O 2 +4H+
+4e- のような反応が起こり、酸素ガスが発生し、酸素
ガス経路36b,36b 、酸素ガス捕集室36c 、及び酸素ガス
取り出し経路31を介して、水と発生酸素ガスが取り出さ
れ、酸素ガス取り出し経路31に接続された気液分離装置
(図示せず)において酸素ガスが回収される。Then, the supplied pure water is electrolyzed by the solid electrolyte membrane 10 on the anode side, and 2H 2 O → O 2 + 4H +
A reaction such as + 4e − occurs, oxygen gas is generated, and water and the generated oxygen gas are taken out through the oxygen gas paths 36b, 36b, the oxygen gas collection chamber 36c, and the oxygen gas extraction path 31, and the oxygen gas is generated. Oxygen gas is recovered in a gas-liquid separator (not shown) connected to the takeout path 31.
【0039】一方、陰極側においては、固体電解質膜10
をH + が通過して、陰極側においてe- を供給されて、
4H+ +4e- →2H2 の反応が起こり水素ガスが発生し、水
素ガス経路34b,34b 、水素ガス捕集室34c 、及び水素ガ
ス取り出し経路33を介して、水と発生水素ガスが取り出
され、水素ガス取り出し経路33に接続された気液分離装
置(図示せず)において水素ガスが回収される。なお、
この場合、電極板30においては、純水供給経路50より、
その中央孔部32の内周壁から放射状に複数個設けられた
陽極室用純水供給経路36a 、 36a を介して、陽極室36に
純水が、電気分解のために供給されるようになってい
る。On the other hand, on the cathode side, the solid electrolyte membrane 10
H + passes through and is supplied with e-on the cathode side,
4H + + 4e - → the reaction of 2H 2 is occurs hydrogen gas generated, the hydrogen gas path 34b, 34b, via a hydrogen gas collection chamber 34c, and a hydrogen gas taking-out passage 33, the water and the generated hydrogen gas is removed, Hydrogen gas is recovered in a gas-liquid separator (not shown) connected to the hydrogen gas extraction path 33. In addition,
In this case, in the electrode plate 30, from the pure water supply path 50,
Pure water is supplied to the anode chamber 36 for electrolysis through a plurality of anode chamber pure water supply paths 36a, 36a radially provided from the inner peripheral wall of the central hole 32. There is.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明の水素・酸素発生装置によれば、
下記に示したような顕著で特有な作用効果を奏する極め
て優れた発明である。According to the hydrogen / oxygen generator of the present invention,
It is an extremely excellent invention that exhibits the remarkable and unique effects as shown below.
【0041】(1)電極板30に挟まれて間隙が一定に保
たれている陽極室36、すなわち陽極側の多孔質給電体20
に、純水を中心から供給することにより純水が半径方向
外側に流れることができるので、純水は流速を減少しな
がら半径方向外側、すなわち、外周部に向かって流れる
一方、陽極側の固体電解質膜10で発生した酸素ガスは、
流れ方向の断面積が増加している陽極室36内を外周方向
に流れるので、流れの抵抗が非常に低くなる。従って、
流れの抵抗が低くなるので、電気分解に必要な分解電圧
も低くなって、電気分解に必要な電気エネルギーが減少
して、その結果、本装置の効率が非常に良くなる。この
ことは、陰極側においても同様である。(1) Anode chamber 36 sandwiched between electrode plates 30 and kept at a constant gap, that is, the anode side porous feeder 20
Since pure water can flow to the outside in the radial direction by supplying pure water from the center, the pure water flows toward the outside in the radial direction, that is, toward the outer periphery while decreasing the flow velocity, while the solid on the anode side is reduced. The oxygen gas generated in the electrolyte membrane 10 is
Since it flows in the outer peripheral direction in the anode chamber 36 whose cross-sectional area in the flow direction increases, the flow resistance becomes very low. Therefore,
Since the flow resistance is low, the decomposition voltage required for electrolysis is also low and the electrical energy required for electrolysis is reduced, resulting in a very high efficiency of the device. This also applies to the cathode side.
【0042】(2)また、陽極室36を電極板30の下面に
設けることにより、発生酸素ガスが、純水の上面に、純
水が下面に分離して流れるので、固体高分子電解質膜に
とって、その寿命のために悪影響がある水切れが防止で
きる (3)さらに、電極板30の陽極側に、酸素ガス経路36b,
36b 、酸素ガス捕集室36c 、及び酸素ガス取り出し経路
31を、陰極側に、水素ガス経路34b,34b 、水素ガス捕集
室34c 、及び水素ガス取り出し経路33を設けて、それぞ
れ酸素ガス及び水素ガスを取り出すようにしたので、従
来のように、ケーシング、シール部材、ジャケットなど
の複雑な構成が不要で、簡単で且つ効率の良い水素・酸
素発生装置を提供できる。(2) By providing the anode chamber 36 on the lower surface of the electrode plate 30, the generated oxygen gas flows separately on the upper surface of pure water and on the lower surface of pure water. , The drainage which has a bad effect due to its life can be prevented. (3) Further, on the anode side of the electrode plate 30, the oxygen gas passage 36b,
36b, oxygen gas collection chamber 36c, and oxygen gas extraction path
31 is provided on the cathode side with hydrogen gas passages 34b, 34b, a hydrogen gas collection chamber 34c, and a hydrogen gas extraction passage 33 so that oxygen gas and hydrogen gas can be extracted, respectively. It is possible to provide a simple and efficient hydrogen / oxygen generator, which does not require a complicated structure such as a seal member and a jacket.
【0043】(4)また、本願の固体高分子電解質膜で
は、固体高分子電解質の両面に貴金属からなる電極を化
学的に無電解メッキで接合した構造であるので、固体高
分子電解質と電極の間に水が存在しないので、溶液抵
抗、ガス抵抗がないので、固体高分子電解質と電極の間
の接触抵抗が低く、電圧が低く、電流分布が均一とな
り、高電流密度化、高温水電解、高圧水電解が可能とな
り、高純度の酸素、水素ガスを効率良く得ることが可能
である。(4) Since the solid polymer electrolyte membrane of the present application has a structure in which electrodes made of a noble metal are chemically bonded to both surfaces of the solid polymer electrolyte by electroless plating, the solid polymer electrolyte and the electrodes are Since there is no water between them, there is no solution resistance or gas resistance, so the contact resistance between the solid polymer electrolyte and the electrode is low, the voltage is low, the current distribution is uniform, high current density, high temperature water electrolysis, High-pressure water electrolysis becomes possible, and highly pure oxygen and hydrogen gas can be efficiently obtained.
【図1】図1は、本発明の水素・酸素発生装置の一実施
例の部分縦断面図であり、その中心軸に対して一方の側
のみを示した縦断面図であり、図2のA3-A3'線について
の縦断面図に相当する。1 is a partial vertical cross-sectional view of an embodiment of the hydrogen / oxygen generator of the present invention, which is a vertical cross-sectional view showing only one side with respect to a central axis thereof, and FIG. It corresponds to the vertical cross-sectional view taken along the line A3-A3 '.
【図2】図2は、図1のA-A 線についての断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図3】図3は、図2のA1-A1'線についての部分縦断面
図である。FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view taken along the line A1-A1 ′ of FIG.
【図4】図4は、図2のA2-A2'線についての部分縦断面
図である。FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view taken along the line A2-A2 ′ of FIG.
【図5】図5は、図2のA3-A3'線についての部分縦断面
図である。FIG. 5 is a partial vertical cross-sectional view taken along the line A3-A3 ′ of FIG.
【図6】図6は、本発明の固体電解質膜ユニットを並設
して締結して水素・酸素発生装置を構成した状態を説明
する一部縦断面図である。FIG. 6 is a partial vertical cross-sectional view illustrating a state in which solid electrolyte membrane units of the present invention are arranged in parallel and fastened to form a hydrogen / oxygen generator.
【図7】 図7は、電極板の間に環状の絶縁スペーサを
挟着した状態を示す図1の部分拡大断面図である。7 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 1 showing a state where an annular insulating spacer is sandwiched between electrode plates.
【図8】図8は、本発明の固体電解質膜ユニットを並設
して締結して水素・酸素発生装置を構成した他の実施例
の状態を説明する一部縦断面図である。FIG. 8 is a partial vertical cross-sectional view for explaining the state of another embodiment in which the solid electrolyte membrane units of the present invention are arranged in parallel and fastened to each other to form a hydrogen / oxygen generator.
【図9】図9は、本発明の水素・酸素発生装置の別の実
施例の図2と同様な断面図である。FIG. 9 is a sectional view similar to FIG. 2 of another embodiment of the hydrogen / oxygen generator of the present invention.
【図10】図10は、従来の複極式フィルタープレス型
の水素・酸素発生装置の概略を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing an outline of a conventional bipolar / filter-press type hydrogen / oxygen generator.
【図11】図11は、従来の複極式フィルタープレス型
の水素・酸素発生装置における水及びガスの流れを示す
概略図である。FIG. 11 is a schematic view showing the flow of water and gas in a conventional bipolar / filter press type hydrogen / oxygen generator.
1…水素・酸素発生装置 10…固体電解質膜 12…固体電解質膜の中央孔部 20…多孔質給電体 22…多孔質給電体の中央孔部 30…電極板 31…酸素ガス取り出し経路 32…電極板の中央孔部 33…水素ガス取り出し経路 34…陰極室 34b …水素ガス経路 34c …水素ガス捕集室 34c'…溝 34d …端面 34e,34f …シール部材 36…陽極室 36a …陽極室用純水供給経路 36b …酸素ガス経路 36c …酸素ガス捕集室 36c'…溝 36d …端面 36e,36f …シール部材 40…固体電解質膜ユニット 50…純水供給経路 60…シール部材 70…エンドプレート 80…貫通孔 82…貫通ボルト 84…ナット 110 …固体電解質膜 111,112 …多孔質給電体 113 …複極式電極板 115 …純水供給経路 116 …酸素ガス取り出し経路 117 …水素ガス取り出し経路 120 …固体電解質膜ユニット 1 ... Hydrogen / oxygen generator 10 ... Solid electrolyte membrane 12 ... Solid electrolyte membrane central hole 20 ... Porous power feeder 22 ... Porous power feeder central hole 30 ... Electrode plate 31 ... Oxygen gas extraction path 32 ... Electrode Central hole 33 of the plate ... Hydrogen gas extraction path 34 ... Cathode chamber 34b ... Hydrogen gas path 34c ... Hydrogen gas collection chamber 34c '... Groove 34d ... End face 34e, 34f ... Seal member 36 ... Anode chamber 36a ... Pure for anode chamber Water supply path 36b ... Oxygen gas path 36c ... Oxygen gas collection chamber 36c '... Groove 36d ... End face 36e, 36f ... Seal member 40 ... Solid electrolyte membrane unit 50 ... Pure water supply path 60 ... Seal member 70 ... End plate 80 ... Through hole 82… Through bolt 84… Nut 110… Solid electrolyte membrane 111, 112… Porous power supply body 113… Bipolar electrode plate 115… Pure water supply path 116… Oxygen gas extraction path 117… Hydrogen gas extraction path 120… Solid electrolyte membrane unit
フロントページの続き (72)発明者 長尾 衛 大阪府大阪市東淀川区井高野2丁目7番18 −102号 (72)発明者 佐々木 隆 兵庫県三木市志染町東自由が丘3丁目310 (72)発明者 原田 宙幸 東京都練馬区西大泉2−25−43Front Page Continuation (72) Inventor Mamoru Nagao 2-7-18-102 Itakano, Higashiyodogawa-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture (72) Inventor Takashi Sasaki 3-310, Higashijiyugaoka, Shizen-cho, Miki City, Hyogo Prefecture (72) Inventor Harada Sorayuki 2-25-43 Nishioizumi, Nerima-ku, Tokyo
Claims (3)
孔質給電体と、両多孔質給電体の外側に配設した陽極及
び陰極の両作用を行う電極板とから構成される複数個の
固体電解質膜ユニットを積層した構造の複極式の水素・
酸素発生装置であって、 前記各固体電解質膜ユニットに軸方向に連通する純水供
給経路を形設し、 前記各電極板の両面にそれぞれ、陽極室及び陰極室を形
成して、多孔質給電体を収容し、 前記各電極板に、純水供給経路から陽極室に至る陽極室
用純水供給経路を形設し、 前記各電極板の半径方向外側に、水素ガス捕集室を形設
するとともに、前記陰極室から水素ガス捕集室に至る水
素ガス経路を形設し、 前記各電極板に形設された水素ガス捕集室を軸方向に連
通する水素ガス取り出し経路を形設し、 前記電極板の半径方向外側に、酸素ガス捕集室を形設す
るとともに、前記陽極室から酸素ガス捕集室に至る酸素
ガス経路を形設し、 前記各電極板に形設された酸素ガス捕集室を軸方向に連
通する酸素ガス取り出し経路を形設したことを特徴とす
る水素・酸素発生装置。1. A plurality of solid electrolyte membranes, a porous power feeding body provided on both sides of the solid electrolyte membrane, and an electrode plate disposed outside both of the porous power feeding bodies to perform both functions of an anode and a cathode. Bipolar hydrogen with a structure in which the solid electrolyte membrane units of
In the oxygen generator, a pure water supply path communicating with each of the solid electrolyte membrane units in the axial direction is formed, and an anode chamber and a cathode chamber are formed on both surfaces of each of the electrode plates, and porous power feeding is performed. A body is housed, a pure water supply path for the anode chamber extending from the pure water supply path to the anode chamber is formed on each electrode plate, and a hydrogen gas collection chamber is formed on the outer side in the radial direction of each electrode plate. In addition, a hydrogen gas path is formed from the cathode chamber to the hydrogen gas collection chamber, and a hydrogen gas extraction path that axially communicates the hydrogen gas collection chamber formed in each electrode plate is formed. An oxygen gas collection chamber is formed on the outer side in the radial direction of the electrode plate, and an oxygen gas path is formed from the anode chamber to the oxygen gas collection chamber, and the oxygen formed in each electrode plate is formed. Characterized by forming an oxygen gas extraction path that connects the gas collection chamber in the axial direction A hydrogen and oxygen generator.
膜であることを特徴とする請求項1に記載の水素・酸素
発生装置。2. The hydrogen / oxygen generator according to claim 1, wherein the solid electrolyte membrane is a solid polymer electrolyte membrane.
ニットの中心部近傍に形設されていることを特徴とする
請求項1又は2に記載の水素・酸素発生装置。3. The hydrogen / oxygen generator according to claim 1, wherein the deionized water supply path is formed near the center of each solid electrolyte membrane unit.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2023165110A (en) * | 2022-05-02 | 2023-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | water electrolysis stack |
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1995
- 1995-03-01 JP JP7042147A patent/JP2911380B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JP2911380B2 (en) | 1999-06-23 |
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