JPH09195077A - 電解装置及び電解用電極 - Google Patents
電解装置及び電解用電極Info
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- JPH09195077A JPH09195077A JP8352232A JP35223296A JPH09195077A JP H09195077 A JPH09195077 A JP H09195077A JP 8352232 A JP8352232 A JP 8352232A JP 35223296 A JP35223296 A JP 35223296A JP H09195077 A JPH09195077 A JP H09195077A
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- Japan
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- carbon
- anode
- electrode
- oxygen
- electrolysis
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素電極の損傷を防止して、安定的に水性の
電解浴中に二酸化炭素や酸素を発生させることができる
電解装置を提供する。 【解決手段】 水溶液系の電解浴を形成する電解槽と、
陰極と、炭素を含む陽極と、これら両極間に通電する手
段とを備え、前記陽極から酸素を発生させ、前記陽極に
含まれる炭素と酸素により二酸化炭素を発生させ、酸素
や二酸化炭素の発生を伴う前記電解浴を利用するための
電解装置であって、炭素を含む前記陽極は、炭素質物質
と樹脂硬化物との組成物から成り、この組成物を板状に
形成したものである。
電解浴中に二酸化炭素や酸素を発生させることができる
電解装置を提供する。 【解決手段】 水溶液系の電解浴を形成する電解槽と、
陰極と、炭素を含む陽極と、これら両極間に通電する手
段とを備え、前記陽極から酸素を発生させ、前記陽極に
含まれる炭素と酸素により二酸化炭素を発生させ、酸素
や二酸化炭素の発生を伴う前記電解浴を利用するための
電解装置であって、炭素を含む前記陽極は、炭素質物質
と樹脂硬化物との組成物から成り、この組成物を板状に
形成したものである。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、電解装置及び電解
用電極に関し、更に詳しくは、酸素や二酸化炭素の発生
を伴う電解浴を利用するのに適した電解装置及び電解用
電極に関する。
用電極に関し、更に詳しくは、酸素や二酸化炭素の発生
を伴う電解浴を利用するのに適した電解装置及び電解用
電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】電解により電解浴中に酸素や二酸化酸素
を発生させるためには、陽極として炭素電極を用いるこ
とが考えられる。ところで、一般的な電解用の炭素電極
の従来例としては次のようなものがある。第１に、石油
又は石炭コークスをフィラーとし、コールタールピッチ
等をバインダーとして成形、焼成、黒鉛化して得られた
黒鉛材料を用いる炭素電極がある。第２に、熱硬化性樹
脂から調製した気孔が殆ど存在しないガラス質炭素（グ
ラッシーカーボン）用いる炭素電極がある。
を発生させるためには、陽極として炭素電極を用いるこ
とが考えられる。ところで、一般的な電解用の炭素電極
の従来例としては次のようなものがある。第１に、石油
又は石炭コークスをフィラーとし、コールタールピッチ
等をバインダーとして成形、焼成、黒鉛化して得られた
黒鉛材料を用いる炭素電極がある。第２に、熱硬化性樹
脂から調製した気孔が殆ど存在しないガラス質炭素（グ
ラッシーカーボン）用いる炭素電極がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記黒
鉛材料の電極を陽極に用いて酸素や二酸化酸素を発生さ
せるために、水性の電解浴中で電気分解を行うと、電極
表面のみならず、黒鉛材料の気孔中でも陽極酸化が生
じ、黒鉛粒子が大量に脱落し、遂には電解浴が真っ黒に
なってしまうということが判明した。また前記ガラス質
炭素の電極を陽極として用いて酸素や二酸化酸素を発生
させると、ピット酸化的な陽極酸化が生じ、電極表面に
は剥離が起こり、最後には折損し、電解不能に陥ってし
まう。従来から知られている一般的な炭素電極を用いる
と、炭素電極の陽極酸化によって酸素や二酸化炭素を安
定的に発生させることができないという問題点がある。
鉛材料の電極を陽極に用いて酸素や二酸化酸素を発生さ
せるために、水性の電解浴中で電気分解を行うと、電極
表面のみならず、黒鉛材料の気孔中でも陽極酸化が生
じ、黒鉛粒子が大量に脱落し、遂には電解浴が真っ黒に
なってしまうということが判明した。また前記ガラス質
炭素の電極を陽極として用いて酸素や二酸化酸素を発生
させると、ピット酸化的な陽極酸化が生じ、電極表面に
は剥離が起こり、最後には折損し、電解不能に陥ってし
まう。従来から知られている一般的な炭素電極を用いる
と、炭素電極の陽極酸化によって酸素や二酸化炭素を安
定的に発生させることができないという問題点がある。
【０００４】本発明は、前述した問題点を解消するため
になされたものであり、炭素電極の損傷を防止して、安
定的に水性の電解浴中に二酸化炭素や酸素を発生させる
ことができる電解装置及び電解用電極を提供することを
目的とする。
になされたものであり、炭素電極の損傷を防止して、安
定的に水性の電解浴中に二酸化炭素や酸素を発生させる
ことができる電解装置及び電解用電極を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解消する発
明のうち請求項１にかかる発明は、水性の電解浴を形成
する電解槽と、陰極と、炭素を含む陽極と、これら両極
間に通電する手段とを備え、前記陽極から酸素を発生さ
せ、前記陽極に含まれる炭素と酸素により二酸化炭素を
発生させ、酸素や二酸化炭素の発生を伴う前記電解浴を
利用するための電解装置であって、炭素を含む前記陽極
は、炭素質物質と樹脂硬化物との組成物から成り、この
組成物を板状に形成したものである。請求項２にかかる
発明は、請求項１において、前記組成物は、炭素質物質
５０乃至９０重量％と樹脂硬化物１０乃至５０重量％か
らなるものである。請求項３にかかる発明は、請求項１
又は２において、前記水性の電解浴は、単なる水である
ものである。請求項４にかかる発明は、炭素質物質と樹
脂硬化物との組成物からなり、板状に形成した電解用電
極である。
明のうち請求項１にかかる発明は、水性の電解浴を形成
する電解槽と、陰極と、炭素を含む陽極と、これら両極
間に通電する手段とを備え、前記陽極から酸素を発生さ
せ、前記陽極に含まれる炭素と酸素により二酸化炭素を
発生させ、酸素や二酸化炭素の発生を伴う前記電解浴を
利用するための電解装置であって、炭素を含む前記陽極
は、炭素質物質と樹脂硬化物との組成物から成り、この
組成物を板状に形成したものである。請求項２にかかる
発明は、請求項１において、前記組成物は、炭素質物質
５０乃至９０重量％と樹脂硬化物１０乃至５０重量％か
らなるものである。請求項３にかかる発明は、請求項１
又は２において、前記水性の電解浴は、単なる水である
ものである。請求項４にかかる発明は、炭素質物質と樹
脂硬化物との組成物からなり、板状に形成した電解用電
極である。
【０００６】前記炭素質物質は、炭素から実質的に成る
又は炭素を主成分とする物質を包含し、炭素や黒鉛等の
天然又は人工の炭素の同素体から成る、例えば天然黒
鉛、カーボンブラック、石油系もしくは石炭系コークス
などが挙げられ、このうちかさ比重が１．５以上のもの
が好ましい。前記樹脂硬化物は、熱硬化性樹脂、熱可塑
性樹脂等の樹脂を硬化あるいは橋かけさせたものであ
り、このうち耐液性や耐薬品性は優れたフェノール樹
脂、フッ素樹脂等を用いるのが好ましい。
又は炭素を主成分とする物質を包含し、炭素や黒鉛等の
天然又は人工の炭素の同素体から成る、例えば天然黒
鉛、カーボンブラック、石油系もしくは石炭系コークス
などが挙げられ、このうちかさ比重が１．５以上のもの
が好ましい。前記樹脂硬化物は、熱硬化性樹脂、熱可塑
性樹脂等の樹脂を硬化あるいは橋かけさせたものであ
り、このうち耐液性や耐薬品性は優れたフェノール樹
脂、フッ素樹脂等を用いるのが好ましい。
【０００７】前記炭素質物質と前記樹脂との組成物であ
る電解用電極は、例えば前記炭素質物質の粉末と前記樹
脂の粉末とを均一に分散混合し、金型に充填した後、ホ
ットプレス等で加熱加圧成形し、樹脂を硬化させること
により得ることができる。また、フェノール樹脂等を用
いた場合、この成形体を更に所定温度まで加熱して、硬
化樹脂を炭化させることもできる。
る電解用電極は、例えば前記炭素質物質の粉末と前記樹
脂の粉末とを均一に分散混合し、金型に充填した後、ホ
ットプレス等で加熱加圧成形し、樹脂を硬化させること
により得ることができる。また、フェノール樹脂等を用
いた場合、この成形体を更に所定温度まで加熱して、硬
化樹脂を炭化させることもできる。
【０００８】この電解用電極の陽極からの二酸化炭素は
次の化学式に従って発生する。 式（１）：２Ｈ2 Ｏ → ２（０） ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- 式（２）：Ｃ ＋ ２（０） → ＣＯ2 但し、（Ｏ）は原子状の活性な酸素を表す。
次の化学式に従って発生する。 式（１）：２Ｈ2 Ｏ → ２（０） ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- 式（２）：Ｃ ＋ ２（０） → ＣＯ2 但し、（Ｏ）は原子状の活性な酸素を表す。
【０００９】このような電解用電極を陽極に用いると、
炭素質物質が陽極酸化により細っていくが、樹脂硬化物
で炭素質物質を固めているため、炭素質物質が脱落しな
い。また、電解に応じて炭素質物質は外側から内側へと
徐々に消耗していきその部分より水性の電解浴が表面か
ら中心部へと入っていくが、樹脂硬化物の部分は吸水に
より膨張し基材との間に応力が生じ割れが発生する。板
状にすると、この発生応力を最も良く緩和し割れにくく
なる。
炭素質物質が陽極酸化により細っていくが、樹脂硬化物
で炭素質物質を固めているため、炭素質物質が脱落しな
い。また、電解に応じて炭素質物質は外側から内側へと
徐々に消耗していきその部分より水性の電解浴が表面か
ら中心部へと入っていくが、樹脂硬化物の部分は吸水に
より膨張し基材との間に応力が生じ割れが発生する。板
状にすると、この発生応力を最も良く緩和し割れにくく
なる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下の本発明の実施の形態を説明
する。まず、電解用電極の具体例を説明する。フェノー
ル樹脂４０重量部に対して天然黒鉛６０重量部を加え
て、総重量を１００重量部とした。この混合物を、１７
０乃至１９０℃に予熱した金型に入れ、１８０乃至１９
０℃の熱板上で２００Kg／cm2 の圧力で３０分間熱圧成
形し、直径１２０mm、厚み５mmの円板状の成形体を得
た。この成形体を、２００℃で５時間熱処理し、樹脂を
完全に硬化させた。この円板から、４０mm×２０mm×５
mmの試料を切り出し、板状の電解用電極を得て陽極に使
った。
する。まず、電解用電極の具体例を説明する。フェノー
ル樹脂４０重量部に対して天然黒鉛６０重量部を加え
て、総重量を１００重量部とした。この混合物を、１７
０乃至１９０℃に予熱した金型に入れ、１８０乃至１９
０℃の熱板上で２００Kg／cm2 の圧力で３０分間熱圧成
形し、直径１２０mm、厚み５mmの円板状の成形体を得
た。この成形体を、２００℃で５時間熱処理し、樹脂を
完全に硬化させた。この円板から、４０mm×２０mm×５
mmの試料を切り出し、板状の電解用電極を得て陽極に使
った。
【００１１】つぎに、上述した電解用電極を用いた以下
の装置により、以下の手順で二酸化炭素を発生させた。
なお、電解用電極の電気化学的特性は、サイクリックボ
ルタモメトリー法により調べた。
の装置により、以下の手順で二酸化炭素を発生させた。
なお、電解用電極の電気化学的特性は、サイクリックボ
ルタモメトリー法により調べた。
【００１２】電解浴には水道水、陰極にはＳＵＳ３１４
ステンレス鋼、参照電極には白金を用い、１０mV／秒に
て電位をスイープさせた。又、陽極の液漬部分の寸法は
２０mm×２０mm×５mmであり、作用面積は約１１cm2 で
あった。
ステンレス鋼、参照電極には白金を用い、１０mV／秒に
て電位をスイープさせた。又、陽極の液漬部分の寸法は
２０mm×２０mm×５mmであり、作用面積は約１１cm2 で
あった。
【００１３】同様の実験を一般黒鉛材とグラッシーカー
ボンについても行ったが、フェノール樹脂４０重量部に
対して天然黒鉛６０重量部を含む材料は、樹脂の電気抵
抗により大きく分解することはなく、一般黒鉛材やグラ
ッシーカーボンとほぼ同等の電気分解特性を有すること
が分かった。
ボンについても行ったが、フェノール樹脂４０重量部に
対して天然黒鉛６０重量部を含む材料は、樹脂の電気抵
抗により大きく分解することはなく、一般黒鉛材やグラ
ッシーカーボンとほぼ同等の電気分解特性を有すること
が分かった。
【００１４】
【実施例】次に、電極の陽極酸化に対する耐性を調べ
た。 実施例１：上記フェノール樹脂−天然黒鉛成形体を陽極
とし、反応促進のために１規定過塩素酸ナトリウム水溶
液中で銀−塩化銀電極を参照電極として用い、陽極電位
を１．５Ｖから０．１Ｖずつ２０分毎に印加電圧を上げ
る定電圧電解を行った。陽極電圧が２．０Ｖ、電気量が
３，０００クーロンを越えても、脱落した黒鉛粒子は極
めて少なかった。その後、４，０００クーロン（陽極電
圧２．２Ｖ）まで通電した後も電極にき裂及び欠け等は
確認できなかった。
た。 実施例１：上記フェノール樹脂−天然黒鉛成形体を陽極
とし、反応促進のために１規定過塩素酸ナトリウム水溶
液中で銀−塩化銀電極を参照電極として用い、陽極電位
を１．５Ｖから０．１Ｖずつ２０分毎に印加電圧を上げ
る定電圧電解を行った。陽極電圧が２．０Ｖ、電気量が
３，０００クーロンを越えても、脱落した黒鉛粒子は極
めて少なかった。その後、４，０００クーロン（陽極電
圧２．２Ｖ）まで通電した後も電極にき裂及び欠け等は
確認できなかった。
【００１５】比較例１：同様の実験を、市販の等方性黒
鉛材数種を用いて行ったところ、電気量が約１５００Ｑ
（陽極電圧１．７Ｖ）になると、うろこ状の大きな片が
脱落し始め、２０００Ｑを越えると電解槽底部に堆積し
た。
鉛材数種を用いて行ったところ、電気量が約１５００Ｑ
（陽極電圧１．７Ｖ）になると、うろこ状の大きな片が
脱落し始め、２０００Ｑを越えると電解槽底部に堆積し
た。
【００１６】比較例２：グラッシーカーボンにおいて
は、７００Ｑ（１．９Ｖ）の電気量を越えると粒子の脱
落が生じ、１０００Ｑまで通電した後の電極はエッジ部
分が欠けており、電解浴が褐色になった。
は、７００Ｑ（１．９Ｖ）の電気量を越えると粒子の脱
落が生じ、１０００Ｑまで通電した後の電極はエッジ部
分が欠けており、電解浴が褐色になった。
【００１７】さらに、炭素物質と硬化物との割合を変化
させて、二酸化炭素発生効率がどう変化するか調べた。
させて、二酸化炭素発生効率がどう変化するか調べた。
【００１８】天然黒鉛とフェノール樹脂との比率を変
え、実施形態例で説明したものと同様の試料を作製し、
電圧降下法により固有抵抗を測定し、また水電解による
二酸化炭素発生効率を測定した。
え、実施形態例で説明したものと同様の試料を作製し、
電圧降下法により固有抵抗を測定し、また水電解による
二酸化炭素発生効率を測定した。
【００１９】二酸化炭素は、前述した化学式（１）
（２）によって発生する。この化学式（１）（２）に基
づく二酸化炭素の理論発生量は、５０ｍＡ、１時間の時
に、以下の式（３）による算出される。この理論発生量
に対する、実際の発生量の百分率を二酸化炭素発生効率
とした。
（２）によって発生する。この化学式（１）（２）に基
づく二酸化炭素の理論発生量は、５０ｍＡ、１時間の時
に、以下の式（３）による算出される。この理論発生量
に対する、実際の発生量の百分率を二酸化炭素発生効率
とした。
【００２０】 式（３）：〔（０．０５×３６００）／（９６５００×４）〕 ×２２４００＝ １６７．１ ｍｌ
【００２１】実験の結果が図１に示される。図１は炭素
質物質の含量と、電極の固有抵抗及び二酸化炭素発生効
率との関係を示す。図中線１は固有抵抗の変化を示し、
線２は二酸化炭素発生効率の変化を示す。
質物質の含量と、電極の固有抵抗及び二酸化炭素発生効
率との関係を示す。図中線１は固有抵抗の変化を示し、
線２は二酸化炭素発生効率の変化を示す。
【００２２】図１から、炭素質物質が５０重量％以上で
固有抵抗が急激に低下し、かつ二酸化炭素発生効率が著
しく向上する。これは、特に炭素質物質が５０乃至７０
重量％の範囲で顕著である。
固有抵抗が急激に低下し、かつ二酸化炭素発生効率が著
しく向上する。これは、特に炭素質物質が５０乃至７０
重量％の範囲で顕著である。
【００２３】
【発明の効果】請求項１記載の装置によると、炭素を含
む前記陽極を、炭素質物質と樹脂硬化物との組成物から
成るものとし、この組成物を板状に形成したので、吸水
膨張による応力が緩和されて割れにくくなり、電極の損
傷が生じない。
む前記陽極を、炭素質物質と樹脂硬化物との組成物から
成るものとし、この組成物を板状に形成したので、吸水
膨張による応力が緩和されて割れにくくなり、電極の損
傷が生じない。
【００２４】請求項２記載の装置によると、前記組成物
を、炭素質物質５０乃至９０重量％と樹脂の硬化物１０
乃至５０重量％とから成るものとしたため、陽極酸化で
二酸化炭素を発生させた場合、電極の損傷が生じないこ
とに加えて、炭素質物質が脱落することがなく、且つ二
酸化炭素発生効率が高くなる。
を、炭素質物質５０乃至９０重量％と樹脂の硬化物１０
乃至５０重量％とから成るものとしたため、陽極酸化で
二酸化炭素を発生させた場合、電極の損傷が生じないこ
とに加えて、炭素質物質が脱落することがなく、且つ二
酸化炭素発生効率が高くなる。
【００２５】請求項３記載の装置によると、水道水の如
き単なる水を電解して酸素や二酸化炭素を発生を伴う水
を得てこれを種々の用途に利用できる。
き単なる水を電解して酸素や二酸化炭素を発生を伴う水
を得てこれを種々の用途に利用できる。
【００２６】請求項４記載の電極によると、炭素質物質
と樹脂硬化物との組成物からなり、板状に形成したの
で、吸水膨張による応力が緩和されて割れにくくなり、
電極の損傷が生じない。
と樹脂硬化物との組成物からなり、板状に形成したの
で、吸水膨張による応力が緩和されて割れにくくなり、
電極の損傷が生じない。
【図１】炭素質物質の含量と、電極の固有抵抗及び二酸
化炭素発生効率との関係を示した線図である。
化炭素発生効率との関係を示した線図である。
１ 固有抵抗の変化を示す線 ２ 二酸化炭素発生効率の変化を示す線
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２５Ｂ 11/12 Ｃ２５Ｂ 11/12
Claims (4)
- 【請求項１】 水性の電解浴を形成する電解槽と、陰極
と、炭素を含む陽極と、これら両極間に通電する手段と
を備え、前記陽極から酸素を発生させ、前記陽極に含ま
れる炭素と酸素により二酸化炭素を発生させ、酸素や二
酸化炭素の発生を伴う前記電解浴を利用するための電解
装置であって、炭素を含む前記陽極は、炭素質物質と樹
脂硬化物との組成物から成り、この組成物を板状に形成
した電解装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記組成物は、炭素
質物質５０乃至９０重量％と樹脂硬化物１０乃至５０重
量％からなる電解装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、前記水性の電
解浴は、単なる水である電解装置。 - 【請求項４】 炭素質物質と樹脂硬化物との組成物から
なり、板状に形成した電解用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8352232A JPH09195077A (ja) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | 電解装置及び電解用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8352232A JPH09195077A (ja) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | 電解装置及び電解用電極 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5222911A Division JP2940900B2 (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | 電解用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09195077A true JPH09195077A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=18422669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8352232A Pending JPH09195077A (ja) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | 電解装置及び電解用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09195077A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19843647B4 (de) * | 1997-09-24 | 2005-02-17 | Toyota Jidosha K.K., Toyota | Verfahren zur Herstellung von Halogenwasserstoff und Sauerstoff |
| CN106917103A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-04 | 宁波大央工贸有限公司 | 一种石墨电极及其制备方法以及二氧化碳发生器 |
-
1996
- 1996-12-11 JP JP8352232A patent/JPH09195077A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19843647B4 (de) * | 1997-09-24 | 2005-02-17 | Toyota Jidosha K.K., Toyota | Verfahren zur Herstellung von Halogenwasserstoff und Sauerstoff |
| CN106917103A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-04 | 宁波大央工贸有限公司 | 一种石墨电极及其制备方法以及二氧化碳发生器 |
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