JPH09155157A - 電気化学素子 - Google Patents
電気化学素子Info
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- JPH09155157A JPH09155157A JP7321694A JP32169495A JPH09155157A JP H09155157 A JPH09155157 A JP H09155157A JP 7321694 A JP7321694 A JP 7321694A JP 32169495 A JP32169495 A JP 32169495A JP H09155157 A JPH09155157 A JP H09155157A
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- Japan
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- ozone
- fine particles
- electrochemical device
- polymer electrolyte
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水を電気分解して酸素を発生する電気化学素
子の陽極側にオゾンが発生して、その陽極側に設けた除
湿空間などに収納された食品が酸化したり、オゾンの毒
性によって人の健康が害されることを防止する。 【解決手段】 電気化学素子の陽極１が、白金めっきを
施した電子伝導性の多孔質基材９で形成されると共に、
当該多孔質基材９の空孔部11に、オゾンを分解する触媒
微粒子10を分散させて混入した固体高分子電解質12が充
填されている。
子の陽極側にオゾンが発生して、その陽極側に設けた除
湿空間などに収納された食品が酸化したり、オゾンの毒
性によって人の健康が害されることを防止する。 【解決手段】 電気化学素子の陽極１が、白金めっきを
施した電子伝導性の多孔質基材９で形成されると共に、
当該多孔質基材９の空孔部11に、オゾンを分解する触媒
微粒子10を分散させて混入した固体高分子電解質12が充
填されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子電解質
膜を用いた電気化学素子に係り、特に除湿素子，酸素富
化素子，脱酸素素子，加湿素子などとして使用される電
気化学素子に関する。
膜を用いた電気化学素子に係り、特に除湿素子，酸素富
化素子，脱酸素素子，加湿素子などとして使用される電
気化学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の電気化学素子は、図２に示す除
湿素子のほかに酸素富化素子，脱酸素素子，加湿素子な
どが知られ、これらは、水を電気分解して酸素を発生す
る陽極１と、水素を発生して酸素を消費する陰極２との
間に、水素イオン交換膜となる固体高分子電解質膜３が
挟持された共通の構造を有している。なお、図中、４は
給電体、５は樹脂製フレーム、６は陽極１と陰極２との
間に直流電圧を印加する外部電源、７は除湿空間、８は
水発生空間である。
湿素子のほかに酸素富化素子，脱酸素素子，加湿素子な
どが知られ、これらは、水を電気分解して酸素を発生す
る陽極１と、水素を発生して酸素を消費する陰極２との
間に、水素イオン交換膜となる固体高分子電解質膜３が
挟持された共通の構造を有している。なお、図中、４は
給電体、５は樹脂製フレーム、６は陽極１と陰極２との
間に直流電圧を印加する外部電源、７は除湿空間、８は
水発生空間である。
【０００３】陽極１と陰極２は、固体高分子電解質膜３
の表面に一部を食い込ませた多孔質基材で形成されてい
る。この両極間に外部電源６から直流電圧を印加する
と、陽極１では、水が電気分解されて次式の反応が起こ
り、除湿空間７内の湿度が低下する。 ２Ｈ2 Ｏ → Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・・（１） そして、このとき発生するプロトン（Ｈ+ ）が、陽極１
側から固体高分子電解質膜３を通じて陰極２側に移行
し、また、電子（ｅ- ）が、外部電源６の回路を通じて
陰極２に達するので、陰極２では、次式（２）の反応が
起こり、空気中の酸素を消費して水発生空間８内に水が
発生する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- → ２Ｈ2 Ｏ ・・・・・・（２） また、陽極１側からは、プロトン（Ｈ+ ）と共に平均３
分子程度の水が陰極２側へ移行するので、除湿空間７の
湿度効果が更に高められる。
の表面に一部を食い込ませた多孔質基材で形成されてい
る。この両極間に外部電源６から直流電圧を印加する
と、陽極１では、水が電気分解されて次式の反応が起こ
り、除湿空間７内の湿度が低下する。 ２Ｈ2 Ｏ → Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- ・・・・・・（１） そして、このとき発生するプロトン（Ｈ+ ）が、陽極１
側から固体高分子電解質膜３を通じて陰極２側に移行
し、また、電子（ｅ- ）が、外部電源６の回路を通じて
陰極２に達するので、陰極２では、次式（２）の反応が
起こり、空気中の酸素を消費して水発生空間８内に水が
発生する。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- → ２Ｈ2 Ｏ ・・・・・・（２） また、陽極１側からは、プロトン（Ｈ+ ）と共に平均３
分子程度の水が陰極２側へ移行するので、除湿空間７の
湿度効果が更に高められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この除湿素
子を食品保存容器に配設すれば湿気やすい食品を長期保
存することができるが、実際に作動させたときに、陽極
１側において酸素と同時に微量のオゾンが発生すること
があった。このオゾンは、陽極１で水が電気分解される
際に副次的に生成され、微量でもその強い酸化力で容器
内に収容した食品の品質を低下させたり、容器の構造材
料を変質劣化させたりするし、また、毒性も強いので人
体に悪影響を及ぼし安全性の点においても問題があっ
た。そこで本発明は、電気化学素子の陽極１側において
オゾンが発生することを防止して、陽極１側に存在する
食品などの物質を酸化させないようにすると共に、人体
の安全性も確保することを技術的課題としている。
子を食品保存容器に配設すれば湿気やすい食品を長期保
存することができるが、実際に作動させたときに、陽極
１側において酸素と同時に微量のオゾンが発生すること
があった。このオゾンは、陽極１で水が電気分解される
際に副次的に生成され、微量でもその強い酸化力で容器
内に収容した食品の品質を低下させたり、容器の構造材
料を変質劣化させたりするし、また、毒性も強いので人
体に悪影響を及ぼし安全性の点においても問題があっ
た。そこで本発明は、電気化学素子の陽極１側において
オゾンが発生することを防止して、陽極１側に存在する
食品などの物質を酸化させないようにすると共に、人体
の安全性も確保することを技術的課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、水を電気分解して酸素を発生する陽極
と、水素を発生して酸素を消費する陰極との間に、水素
イオン交換膜となる固体高分子電解質膜が挟持された電
気化学素子において、前記陽極が、白金めっきを施した
電子伝導性の多孔質基材で形成されると共に、当該多孔
質基材の空孔部に、オゾンを分解する触媒微粒子を分散
させて混入した固体高分子電解質が充填されていること
を特徴とする。
めに本発明は、水を電気分解して酸素を発生する陽極
と、水素を発生して酸素を消費する陰極との間に、水素
イオン交換膜となる固体高分子電解質膜が挟持された電
気化学素子において、前記陽極が、白金めっきを施した
電子伝導性の多孔質基材で形成されると共に、当該多孔
質基材の空孔部に、オゾンを分解する触媒微粒子を分散
させて混入した固体高分子電解質が充填されていること
を特徴とする。
【０００６】本発明の電気化学素子は、陽極で副次的に
発生するオゾンを、その陽極の多孔質基材の空孔部に充
填された触媒微粒子の作用により速やかに分解するの
で、陽極側に存在する食品などの酸化を防止することが
できると共に、人体の安全性も確保される。
発生するオゾンを、その陽極の多孔質基材の空孔部に充
填された触媒微粒子の作用により速やかに分解するの
で、陽極側に存在する食品などの酸化を防止することが
できると共に、人体の安全性も確保される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって具体的に説明する。図１は本発明による電気化
学素子の一例を示す断面図である。なお、図２と重複す
る部分については同一符号を付して詳細説明は省略す
る。
によって具体的に説明する。図１は本発明による電気化
学素子の一例を示す断面図である。なお、図２と重複す
る部分については同一符号を付して詳細説明は省略す
る。
【０００８】図１に示す電気化学素子は、除湿素子とし
て使用されるものである。陽極１は、厚さ0.2 mmで空孔
率７０％の多孔質基材９であるステンレスウェブシート
（ＳＵＳ３１６Ｌ）に厚さ３μｍの白金めっきが施され
ている。そして、この陽極１に、ナフィオン（Nafion：
登録商標）溶液（５重量％，水アルコール混合溶液溶
媒）と触媒微粒子１０である白金の微粒子を３０重量％
担持した混合溶液を塗布含浸させて、８０℃で真空乾燥
させ、この工程を３回繰り返して、多孔質基材９の空孔
部１１に、白金の微粒子を分散させて混入した固体高分
子電解質１２を充填させる。陰極２は、３μｍ厚の白金
めっきを施した厚さ0.2 mmの多孔質基材であるステンレ
スウェブシート（ＳＵＳ３１６Ｌ）で形成されている。
つぎに、陽極１と陰極２との間に固体高分子電解質膜３
として厚さ１７０μｍのナフィオン膜を挟み、温度１７
０℃，５０kgf/cm2 の圧力でホットプレスして除湿素子
の基本構造を形成させる。さらに、これを給電体４で挟
持して樹脂製フレーム５に嵌め、接着剤で周辺部を固定
してガスシールし、接続端子で直流電圧５Ｖの外部電源
６を接続する。
て使用されるものである。陽極１は、厚さ0.2 mmで空孔
率７０％の多孔質基材９であるステンレスウェブシート
（ＳＵＳ３１６Ｌ）に厚さ３μｍの白金めっきが施され
ている。そして、この陽極１に、ナフィオン（Nafion：
登録商標）溶液（５重量％，水アルコール混合溶液溶
媒）と触媒微粒子１０である白金の微粒子を３０重量％
担持した混合溶液を塗布含浸させて、８０℃で真空乾燥
させ、この工程を３回繰り返して、多孔質基材９の空孔
部１１に、白金の微粒子を分散させて混入した固体高分
子電解質１２を充填させる。陰極２は、３μｍ厚の白金
めっきを施した厚さ0.2 mmの多孔質基材であるステンレ
スウェブシート（ＳＵＳ３１６Ｌ）で形成されている。
つぎに、陽極１と陰極２との間に固体高分子電解質膜３
として厚さ１７０μｍのナフィオン膜を挟み、温度１７
０℃，５０kgf/cm2 の圧力でホットプレスして除湿素子
の基本構造を形成させる。さらに、これを給電体４で挟
持して樹脂製フレーム５に嵌め、接着剤で周辺部を固定
してガスシールし、接続端子で直流電圧５Ｖの外部電源
６を接続する。
【０００９】このように構成された電気化学素子の陽極
１は、ガス不透過性の電極となり、さらに、多孔質基材
９の空孔部１１に充填された白金の微粒子の触媒作用に
よってオゾンを速やかに分解して酸素に転換するので、
陽極１側の除湿空間７内にオゾンが発生することが防止
される。
１は、ガス不透過性の電極となり、さらに、多孔質基材
９の空孔部１１に充填された白金の微粒子の触媒作用に
よってオゾンを速やかに分解して酸素に転換するので、
陽極１側の除湿空間７内にオゾンが発生することが防止
される。
【００１０】なお、触媒微粒子１０は、白金黒として市
販されている白金の微粒子に限らず、酸化鉛や酸化マン
ガン，酸化銅などの微粒子でもよい。また、陽極１及び
陰極２を形成する電子伝導性の多孔質基材としては、ス
テンレスウェブシートに限らず、ニッケル繊維，チタン
繊維，タンタル繊維のウェブシートや金網状シートでも
よい。また、陽極１の多孔質基材９の空孔部１１に触媒
微粒子１０と固体高分子電解質１２の混合物を充填させ
る方法としては、スクリーン印刷や，スプレー吹き付
け，真空含浸などがある。さらに、本例では除湿素子と
して説明したが、陽極１側の機能に着目すれば除湿素子
だけでなく酸素富化素子として、また、陰極２側の機能
に着目すれば脱酸素素子あるいは加湿素子として使用す
ることができる。
販されている白金の微粒子に限らず、酸化鉛や酸化マン
ガン，酸化銅などの微粒子でもよい。また、陽極１及び
陰極２を形成する電子伝導性の多孔質基材としては、ス
テンレスウェブシートに限らず、ニッケル繊維，チタン
繊維，タンタル繊維のウェブシートや金網状シートでも
よい。また、陽極１の多孔質基材９の空孔部１１に触媒
微粒子１０と固体高分子電解質１２の混合物を充填させ
る方法としては、スクリーン印刷や，スプレー吹き付
け，真空含浸などがある。さらに、本例では除湿素子と
して説明したが、陽極１側の機能に着目すれば除湿素子
だけでなく酸素富化素子として、また、陰極２側の機能
に着目すれば脱酸素素子あるいは加湿素子として使用す
ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例と、その実施例と図２
に示す従来例の性能を比較した実験結果について説明す
る。各例ともに、陽極１及び陰極２の多孔質基材と固体
高分子電解質膜３の有効膜面積は４９cm2 で、除湿空間
７の容量は５００リットルである。また、陽極１から３
cm離れた除湿空間７内に直径６cmの軸流ファンを設けて
除湿空間７内に風量0.48m3/minを送風し、外部電源６か
ら直流電圧５Ｖを印加して除湿素子を３時間駆動させ
た。次に、各例において除湿空間７内の空気を２％ヨウ
化カリウム溶液に流量８０ミリリットル/minで１時間吸
収させ、ヨウ素滴定を行った。このようにして陽極１か
ら除湿空間７内に発生したオゾン量を測定すると、従来
例では1.5ppmのオゾンが検出されたが、本発明の実施例
ではオゾンは検出されなかった。これにより、陽極１
は、ガス不透過性の電極であり、さらに、除湿空間７内
すなわち陽極１側にオゾンが発生するのを確実に防止で
きることが確認された。
に示す従来例の性能を比較した実験結果について説明す
る。各例ともに、陽極１及び陰極２の多孔質基材と固体
高分子電解質膜３の有効膜面積は４９cm2 で、除湿空間
７の容量は５００リットルである。また、陽極１から３
cm離れた除湿空間７内に直径６cmの軸流ファンを設けて
除湿空間７内に風量0.48m3/minを送風し、外部電源６か
ら直流電圧５Ｖを印加して除湿素子を３時間駆動させ
た。次に、各例において除湿空間７内の空気を２％ヨウ
化カリウム溶液に流量８０ミリリットル/minで１時間吸
収させ、ヨウ素滴定を行った。このようにして陽極１か
ら除湿空間７内に発生したオゾン量を測定すると、従来
例では1.5ppmのオゾンが検出されたが、本発明の実施例
ではオゾンは検出されなかった。これにより、陽極１
は、ガス不透過性の電極であり、さらに、除湿空間７内
すなわち陽極１側にオゾンが発生するのを確実に防止で
きることが確認された。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
気化学素子の陽極が、その陽極で発生せんとするオゾン
を速やかに分解して酸素に転換せしめる作用を奏するの
で、陽極側にオゾンが発生することを確実に抑制して、
陽極側に存在する食品などの物質の品質劣化を防止する
ことができると共に、人体の安全性も確保することがで
きるという大変優れた効果を有する。
気化学素子の陽極が、その陽極で発生せんとするオゾン
を速やかに分解して酸素に転換せしめる作用を奏するの
で、陽極側にオゾンが発生することを確実に抑制して、
陽極側に存在する食品などの物質の品質劣化を防止する
ことができると共に、人体の安全性も確保することがで
きるという大変優れた効果を有する。
【図１】本発明による電気化学素子の一例を示す断面
図。
図。
【図２】従来の電気化学素子の一例を示す断面図。
１・・・陽極 ２・・・陰極 ３・・・固体高分子電解質膜 ９・・・陽極の多孔質基材 １０・・・触媒微粒子 １１・・・空孔部 １２・・・固体高分子電解質
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 Ｂ０１Ｊ 23/72 Ｂ０１Ｊ 23/72 Ｍ Ｃ２５Ｂ 1/30 Ｃ２５Ｂ 1/30 9/00 ３０２ 9/00 ３０２ 15/08 ３０２ 15/08 ３０２ (72)発明者 今 泉 三 之 東京都東久留米市下里一丁目13番13号 株 式会社オプテックディディ・メルコ・ラボ ラトリー内 (72)発明者 横 松 得 滋 東京都東久留米市下里一丁目13番13号 株 式会社オプテックディディ・メルコ・ラボ ラトリー内 (72)発明者 山 内 四 郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 水を電気分解して酸素を発生する陽極
（１）と、水素を発生して酸素を消費する陰極（２）と
の間に、水素イオン交換膜となる固体高分子電解質膜
（３）が挟持された電気化学素子において、前記陽極
（１）が、白金めっきを施した電子伝導性の多孔質基材
（９）で形成されると共に、当該多孔質基材（９）の空
孔部（11）に、オゾンを分解する触媒微粒子（10）を分
散させて混入した固体高分子電解質（12）が充填されて
いることを特徴とする電気化学素子。 - 【請求項２】 前記触媒微粒子（10）が、白金黒や酸化
鉛，酸化マンガン，あるいは酸化銅の微粒子である請求
項１記載の電気化学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7321694A JPH09155157A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 電気化学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7321694A JPH09155157A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 電気化学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155157A true JPH09155157A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18135388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7321694A Pending JPH09155157A (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 電気化学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09155157A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11131276A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電解式オゾン発生素子および電解式オゾン発生装置 |
| JPH11137946A (ja) * | 1997-11-12 | 1999-05-25 | Optec Dd Melco Laboratory:Kk | 除湿装置 |
| WO2014088727A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Baker Hughes Incorporated | Screen and method of making the same |
| EP3660186A4 (en) * | 2017-07-26 | 2020-08-19 | Faraday O2 Inc. | DEVICE FOR THE ELECTROCHEMICAL GENERATION OF OXYGEN |
| WO2022244644A1 (ja) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水電解セル用アノードガス拡散層、水電解セル、及び水電解装置 |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP7321694A patent/JPH09155157A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11131276A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 電解式オゾン発生素子および電解式オゾン発生装置 |
| JPH11137946A (ja) * | 1997-11-12 | 1999-05-25 | Optec Dd Melco Laboratory:Kk | 除湿装置 |
| WO2014088727A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Baker Hughes Incorporated | Screen and method of making the same |
| GB2523034A (en) * | 2012-12-03 | 2015-08-12 | Baker Hughes Inc | Screen and method of making the same |
| US9945213B2 (en) | 2012-12-03 | 2018-04-17 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Screen and method of making the same |
| EP3660186A4 (en) * | 2017-07-26 | 2020-08-19 | Faraday O2 Inc. | DEVICE FOR THE ELECTROCHEMICAL GENERATION OF OXYGEN |
| JP2020534436A (ja) * | 2017-07-26 | 2020-11-26 | フェラデイ オーツー インコーポレイテッド | 電気化学的酸素発生装置 |
| WO2022244644A1 (ja) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水電解セル用アノードガス拡散層、水電解セル、及び水電解装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
| A02 | Decision of refusal |
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