JPH1081985A - 電気化学装置 - Google Patents
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- JPH1081985A JPH1081985A JP8233452A JP23345296A JPH1081985A JP H1081985 A JPH1081985 A JP H1081985A JP 8233452 A JP8233452 A JP 8233452A JP 23345296 A JP23345296 A JP 23345296A JP H1081985 A JPH1081985 A JP H1081985A
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流電圧が印加される陽極と陰極との間に水
素イオン交換膜となる固体高分子電解質が挟持された電
気化学素子を備える電気化学装置に関して、陰極から発
生した水素ガスの蓄積による水素爆発の危険を解消す
る。 【解決手段】 電気化学素子１の陰極３側に、水素をイ
オン化する負極１３と水素を発生して酸素を消費する正
極１２との間に水素イオン交換膜となる固体高分子電解
質膜１４が挟持された燃料電池型水素センサ１１が、そ
の負極１３を前記電気化学素子１の陰極３と対峙させた
状態に配置されて、それら陰極３と負極１３間に生ずる
空隙部１６と当該空隙部１６に空気を流入させる開口部
１７とを有した遮蔽室１５が形成されている。
素イオン交換膜となる固体高分子電解質が挟持された電
気化学素子を備える電気化学装置に関して、陰極から発
生した水素ガスの蓄積による水素爆発の危険を解消す
る。 【解決手段】 電気化学素子１の陰極３側に、水素をイ
オン化する負極１３と水素を発生して酸素を消費する正
極１２との間に水素イオン交換膜となる固体高分子電解
質膜１４が挟持された燃料電池型水素センサ１１が、そ
の負極１３を前記電気化学素子１の陰極３と対峙させた
状態に配置されて、それら陰極３と負極１３間に生ずる
空隙部１６と当該空隙部１６に空気を流入させる開口部
１７とを有した遮蔽室１５が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、除湿装置、加湿装
置、酸素富化装置、脱酸素装置あるいはオゾナイザー等
として用いられる電気化学装置に係り、特に、直流電圧
が印加される陽極と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を具備
する電気化学装置に関する。
置、酸素富化装置、脱酸素装置あるいはオゾナイザー等
として用いられる電気化学装置に係り、特に、直流電圧
が印加される陽極と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を具備
する電気化学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置は、図２に示すように、水
を電気分解して酸素を発生する陽極２と、水素を発生し
て酸素を消費する陰極３との間に、水素イオン交換膜と
なる固体高分子電解質膜４を挟持した電気化学素子１
が、陽極２と陰極３の各電極面に積層して装着される一
対の給電体５および５で周縁部を挟持した状態で、その
周縁部が絶縁性樹脂フレーム６に締め付けられると共
に、当該樹脂フレーム６の周辺部を接着剤で固定してガ
スシールされる。そして、陽極２と陰極３は、夫々の電
極面に積層された各給電体５、５を介して、所定の直流
電圧を印加する外部電源７に接続されるようになってい
る。
を電気分解して酸素を発生する陽極２と、水素を発生し
て酸素を消費する陰極３との間に、水素イオン交換膜と
なる固体高分子電解質膜４を挟持した電気化学素子１
が、陽極２と陰極３の各電極面に積層して装着される一
対の給電体５および５で周縁部を挟持した状態で、その
周縁部が絶縁性樹脂フレーム６に締め付けられると共
に、当該樹脂フレーム６の周辺部を接着剤で固定してガ
スシールされる。そして、陽極２と陰極３は、夫々の電
極面に積層された各給電体５、５を介して、所定の直流
電圧を印加する外部電源７に接続されるようになってい
る。
【０００３】また、陽極２と陰極３は、いずれも多孔質
基材で形成されて、夫々その一部が固体高分子電解質膜
４の表面に食い込んでおり、両電極２，３間に外部電源
７から直流電圧を印加すると、陽極２では、水を電気分
解する次式（１）の反応が起こって、その陽極２側に形
成した空間８内の雰囲気が除湿されると同時に酸素富化
される。 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２
側から固体高分子電解質膜４を通じて陰極３側へ移行す
ると共に、電子（ｅ- ）が、外部電源７の回路を通じて
陰極３へ達し、その陰極３では、酸素を消費して水もし
くは水蒸気を発生する次式（２）の反応が起こって、陰
極３側に形成した空間９内の雰囲気が加湿されると同時
に脱酸素される。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- → ２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（２） この際、陽極２と陰極３との間の印加電圧が高すぎた
り、あるいは陰極３側に形成した空間９内の酸素濃度が
著しく低かったりすると、陰極３で発生する水素イオン
が空気中の酸素と結合せずに、次式（３）の反応が起こ
って、空間９内に水素ガスが発生し、その水素ガスの蓄
積により水素爆発を生ずる危険性がある。 ２Ｈ+ ＋４ｅ- → Ｈ2 ・・・・・・・・・・・（３）
基材で形成されて、夫々その一部が固体高分子電解質膜
４の表面に食い込んでおり、両電極２，３間に外部電源
７から直流電圧を印加すると、陽極２では、水を電気分
解する次式（１）の反応が起こって、その陽極２側に形
成した空間８内の雰囲気が除湿されると同時に酸素富化
される。 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２
側から固体高分子電解質膜４を通じて陰極３側へ移行す
ると共に、電子（ｅ- ）が、外部電源７の回路を通じて
陰極３へ達し、その陰極３では、酸素を消費して水もし
くは水蒸気を発生する次式（２）の反応が起こって、陰
極３側に形成した空間９内の雰囲気が加湿されると同時
に脱酸素される。 Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- → ２Ｈ2 Ｏ ・・・・・（２） この際、陽極２と陰極３との間の印加電圧が高すぎた
り、あるいは陰極３側に形成した空間９内の酸素濃度が
著しく低かったりすると、陰極３で発生する水素イオン
が空気中の酸素と結合せずに、次式（３）の反応が起こ
って、空間９内に水素ガスが発生し、その水素ガスの蓄
積により水素爆発を生ずる危険性がある。 ２Ｈ+ ＋４ｅ- → Ｈ2 ・・・・・・・・・・・（３）
【０００４】この危険を回避するため、従来において
は、外部電源７の印加電圧を水素ガスが発生しない程度
に低く抑える提案もなされているが（特開昭６１−２１
６７１４号公報）、印加電圧を低くするだけでは水素ガ
スの発生を完全に阻止し得ないし、印加電圧を低くする
と電気化学素子１そのものの性能が著しく低下するとい
う欠点があった。
は、外部電源７の印加電圧を水素ガスが発生しない程度
に低く抑える提案もなされているが（特開昭６１−２１
６７１４号公報）、印加電圧を低くするだけでは水素ガ
スの発生を完全に阻止し得ないし、印加電圧を低くする
と電気化学素子１そのものの性能が著しく低下するとい
う欠点があった。
【０００５】このような事情に鑑み、図３に示すよう
に、陽極２と陰極３との間に固体高分子電解質膜４が挟
持された電気化学素子１で成る水電解セル部Ａと、多孔
質基材の空孔部に白金微粒子を充填させた電子・水素イ
オン伝導体で成るガス不透気性の水発生セル部Ｂとを併
設し、当該水発生セル部Ｂを水電解セル部Ａと一定の間
隔を保って対峙するように配して、その水発生セル部Ｂ
と水電解セル部Ａとの間に気密な空間１０を形成するこ
とにより、陰極３で発生する水素を空間１０内に封じ込
めると同時に、それを水発生セル部Ｂで水に変換させる
提案もなされている（特開平７−２１３８４８号公
報）。
に、陽極２と陰極３との間に固体高分子電解質膜４が挟
持された電気化学素子１で成る水電解セル部Ａと、多孔
質基材の空孔部に白金微粒子を充填させた電子・水素イ
オン伝導体で成るガス不透気性の水発生セル部Ｂとを併
設し、当該水発生セル部Ｂを水電解セル部Ａと一定の間
隔を保って対峙するように配して、その水発生セル部Ｂ
と水電解セル部Ａとの間に気密な空間１０を形成するこ
とにより、陰極３で発生する水素を空間１０内に封じ込
めると同時に、それを水発生セル部Ｂで水に変換させる
提案もなされている（特開平７−２１３８４８号公
報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、陰極３で発生する水素ガスを水に変換
するという所期の効果が必ずしも十分に得られず、水素
爆発の危険性を確実に解消することができなかった。そ
こで本発明は、水素ガスの発生による水素爆発の危険性
を確実に解消することを技術的課題としている。
ような構成では、陰極３で発生する水素ガスを水に変換
するという所期の効果が必ずしも十分に得られず、水素
爆発の危険性を確実に解消することができなかった。そ
こで本発明は、水素ガスの発生による水素爆発の危険性
を確実に解消することを技術的課題としている。
【０００７】
【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
学素子を具備する電気化学装置において、前記電気化学
素子の陰極側に、水素をイオン化する負極と水素を発生
して酸素を消費する正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燃料電池型水素セン
サが、その負極を前記電気化学素子の陰極と対峙させた
状態に配置されて、それら陰極と負極間に生ずる空隙部
と当該空隙部に空気を流入させる開口部とを有した遮蔽
室が形成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
学素子を具備する電気化学装置において、前記電気化学
素子の陰極側に、水素をイオン化する負極と水素を発生
して酸素を消費する正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燃料電池型水素セン
サが、その負極を前記電気化学素子の陰極と対峙させた
状態に配置されて、それら陰極と負極間に生ずる空隙部
と当該空隙部に空気を流入させる開口部とを有した遮蔽
室が形成されていることを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、電気化学素子の陰極から
発生する水素が、当該電気化学素子の陰極と燃料電池型
水素センサの負極との間に生ずる遮蔽室の空隙部に滞留
し、その間に、遮蔽室の開口部から流入する空気中の酸
素との再結合反応が促進されると共に、一方で、燃料電
池型水素センサの電池作用により当該センサの負極側か
ら正極側に移動せられて、その正極面で空気中の酸素と
反応消費されるので、水素ガスの発生量が大幅に低減す
る。
発生する水素が、当該電気化学素子の陰極と燃料電池型
水素センサの負極との間に生ずる遮蔽室の空隙部に滞留
し、その間に、遮蔽室の開口部から流入する空気中の酸
素との再結合反応が促進されると共に、一方で、燃料電
池型水素センサの電池作用により当該センサの負極側か
ら正極側に移動せられて、その正極面で空気中の酸素と
反応消費されるので、水素ガスの発生量が大幅に低減す
る。
【０００９】また、燃料電池型水素センサで遮蔽室の空
隙部における水素ガスの濃度を検出し、その濃度が一定
値を超えたときに、当該水素センサから出力される検出
信号によって、電気化学素子の陽極と陰極との間に直流
電圧を印加する外部電源を遮断したり、あるいは警報器
を作動させるなどすれば、水素爆発の危険性が確実に解
消される。
隙部における水素ガスの濃度を検出し、その濃度が一定
値を超えたときに、当該水素センサから出力される検出
信号によって、電気化学素子の陽極と陰極との間に直流
電圧を印加する外部電源を遮断したり、あるいは警報器
を作動させるなどすれば、水素爆発の危険性が確実に解
消される。
【００１０】
【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は本発明装置の一例を
示す断面図である。なお、図２および図３との共通部分
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は本発明装置の一例を
示す断面図である。なお、図２および図３との共通部分
については同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００１１】図１に示す電気化学装置は、電気化学素子
１の陽極２および陰極３が、夫々厚さ 0.06mm 、有効膜
面積１００×１００mmのチタンメッシュシートに、厚さ
１μｍの白金めっきを施した多孔質基材で形成されてい
る。また、陽極２と陰極３の間に挟持される固体高分子
電解質膜４は、厚さ１７０μｍのナフィオン膜（Nafio
n：デュポン社の登録商標）が用いられ、予めナフィオ
ン溶液（５重量％水アルコール溶液）に白金黒を混合し
た溶液を塗布および乾燥させて、単位面積当たり 0.5mg
／cm2 の白金黒が陽極２および陰極３の電極面に担持さ
せてある。そして、その固体高分子電解質膜４を陽極２
と陰極３との間に挟み、それらを温度１７０℃、５０Kg
f ／cm2 の圧力でホットプレスして接合した後、陽極２
と陰極３の電極面の周縁部に外部電源７に接続される給
電体５および５を夫々装着させて、電気化学素子１が形
成される。次に、その電気化学素子１が絶縁性樹脂フレ
ーム６に嵌め付けられ、当該樹脂フレーム６の周辺部を
ガスシールして固定されている。
１の陽極２および陰極３が、夫々厚さ 0.06mm 、有効膜
面積１００×１００mmのチタンメッシュシートに、厚さ
１μｍの白金めっきを施した多孔質基材で形成されてい
る。また、陽極２と陰極３の間に挟持される固体高分子
電解質膜４は、厚さ１７０μｍのナフィオン膜（Nafio
n：デュポン社の登録商標）が用いられ、予めナフィオ
ン溶液（５重量％水アルコール溶液）に白金黒を混合し
た溶液を塗布および乾燥させて、単位面積当たり 0.5mg
／cm2 の白金黒が陽極２および陰極３の電極面に担持さ
せてある。そして、その固体高分子電解質膜４を陽極２
と陰極３との間に挟み、それらを温度１７０℃、５０Kg
f ／cm2 の圧力でホットプレスして接合した後、陽極２
と陰極３の電極面の周縁部に外部電源７に接続される給
電体５および５を夫々装着させて、電気化学素子１が形
成される。次に、その電気化学素子１が絶縁性樹脂フレ
ーム６に嵌め付けられ、当該樹脂フレーム６の周辺部を
ガスシールして固定されている。
【００１２】次いで、電気化学素子１の陰極３側には、
水素をイオン化する負極１３と水素を発生して酸素を消
費する正極１２との間に水素イオン交換膜となる固体高
分子電解質膜１４が挟持された燃料電池型水素センサ１
１が、その負極１３を電気化学素子１の陰極３と対峙さ
せた状態に配置されて、それら陰極３と負極１３間に生
ずる空隙部１６と当該空隙部１６に空気を流入させる開
口部１７とを有した遮蔽室１５が形成されている。
水素をイオン化する負極１３と水素を発生して酸素を消
費する正極１２との間に水素イオン交換膜となる固体高
分子電解質膜１４が挟持された燃料電池型水素センサ１
１が、その負極１３を電気化学素子１の陰極３と対峙さ
せた状態に配置されて、それら陰極３と負極１３間に生
ずる空隙部１６と当該空隙部１６に空気を流入させる開
口部１７とを有した遮蔽室１５が形成されている。
【００１３】燃料電池型水素センサ１１は、その正極１
２と負極１３が、電気化学素子１の陽極２および陰極３
と同様、厚さ 0.06mm 、有効膜面積１００×１００mmの
チタンメッシュシートに厚さ１μｍの白金めっきを施し
た多孔質基材で形成され、また、固体高分子電解質膜１
４も、電気化学素子１の固体高分子電解質膜４と同様
に、予めナフィオン溶液白金黒を混合した溶液を塗布し
た厚さ１７０μｍのナフィオン膜が用いられ、当該ナフ
ィオン膜が正極１２と負極１３との間に挟んでホットプ
レスにより接合されている。また、当該水素センサ１１
は、絶縁性樹脂フレーム１８に嵌め付けられ、その樹脂
フレーム１８の周辺部をガスシールして固定されてい
る。
２と負極１３が、電気化学素子１の陽極２および陰極３
と同様、厚さ 0.06mm 、有効膜面積１００×１００mmの
チタンメッシュシートに厚さ１μｍの白金めっきを施し
た多孔質基材で形成され、また、固体高分子電解質膜１
４も、電気化学素子１の固体高分子電解質膜４と同様
に、予めナフィオン溶液白金黒を混合した溶液を塗布し
た厚さ１７０μｍのナフィオン膜が用いられ、当該ナフ
ィオン膜が正極１２と負極１３との間に挟んでホットプ
レスにより接合されている。また、当該水素センサ１１
は、絶縁性樹脂フレーム１８に嵌め付けられ、その樹脂
フレーム１８の周辺部をガスシールして固定されてい
る。
【００１４】そして、燃料電池型水素センサ１１が、そ
の負極１３の電極面を電気化学素子１の陰極３の電極面
と一定の間隔を保って平行に対峙させた状態で、電気化
学素子１の絶縁樹脂フレーム６の周囲に取り付けた塩化
ビニール製の枠板１９に嵌め付けられて、図１で見て下
端側にのみ開口部１７を有した遮蔽室１５が形成されて
いる。なお、遮蔽室１５内部の空隙部１６を形成する陰
極３と負極１３間の間隔は、通常５〜３０mm程度に選定
されるが、開口部１７の開口面積に応じて適宜に変更し
得る。
の負極１３の電極面を電気化学素子１の陰極３の電極面
と一定の間隔を保って平行に対峙させた状態で、電気化
学素子１の絶縁樹脂フレーム６の周囲に取り付けた塩化
ビニール製の枠板１９に嵌め付けられて、図１で見て下
端側にのみ開口部１７を有した遮蔽室１５が形成されて
いる。なお、遮蔽室１５内部の空隙部１６を形成する陰
極３と負極１３間の間隔は、通常５〜３０mm程度に選定
されるが、開口部１７の開口面積に応じて適宜に変更し
得る。
【００１５】また、燃料電池型水素センサ１１には、そ
の出力電圧の変化により遮蔽室１５内部の空隙部１６の
水素ガス濃度を検出し、当該水素ガス濃度が一定時間以
上継続して一定値を超えたときに電気化学素子１の陽極
２と陰極３との間に直流電圧を印加する外部電源７を遮
断するか、あるいは警報器を作動させる安全回路２０が
設けられている。
の出力電圧の変化により遮蔽室１５内部の空隙部１６の
水素ガス濃度を検出し、当該水素ガス濃度が一定時間以
上継続して一定値を超えたときに電気化学素子１の陽極
２と陰極３との間に直流電圧を印加する外部電源７を遮
断するか、あるいは警報器を作動させる安全回路２０が
設けられている。
【００１６】以上が、図１に示す本発明装置の構成であ
り、次にその作用効果について説明する。本発明装置に
よれば、電気化学素子１の陰極３から発生する水素が、
その陰極３を燃料電池型水素センサ１１の負極１３で覆
うように形成された遮蔽室１５内部の空隙部１６に滞留
し、その空隙部１６から遮蔽室１５の開口部１７へ排出
されていく過程で、当該開口部１７から流入する空気中
の酸素との再結合反応が促進されて水蒸気に変換される
と共に、その一方で、燃料電池型水素センサ１１の電池
作用により当該センサ１１の負極１３側から正極１２側
に移動せられて、当該正極１２の電極面で空気中の酸素
と反応消費される。これにより、例えば、図２に示す従
来装置の場合は、電気化学素子１の外部電源７をオンし
て、その素子１の陽極２および陰極３間に直流電圧５Ｖ
を印加し、室温２０℃、湿度９０％を除湿したときに発
生する水素ガス量が 0.461／hrであるのに対し、図１に
示す本発明装置の場合は、同等の条件下における水素ガ
ス量が 0.0361 ／hrとなり、水素の発生量が大幅に低減
される。
り、次にその作用効果について説明する。本発明装置に
よれば、電気化学素子１の陰極３から発生する水素が、
その陰極３を燃料電池型水素センサ１１の負極１３で覆
うように形成された遮蔽室１５内部の空隙部１６に滞留
し、その空隙部１６から遮蔽室１５の開口部１７へ排出
されていく過程で、当該開口部１７から流入する空気中
の酸素との再結合反応が促進されて水蒸気に変換される
と共に、その一方で、燃料電池型水素センサ１１の電池
作用により当該センサ１１の負極１３側から正極１２側
に移動せられて、当該正極１２の電極面で空気中の酸素
と反応消費される。これにより、例えば、図２に示す従
来装置の場合は、電気化学素子１の外部電源７をオンし
て、その素子１の陽極２および陰極３間に直流電圧５Ｖ
を印加し、室温２０℃、湿度９０％を除湿したときに発
生する水素ガス量が 0.461／hrであるのに対し、図１に
示す本発明装置の場合は、同等の条件下における水素ガ
ス量が 0.0361 ／hrとなり、水素の発生量が大幅に低減
される。
【００１７】また、図１の装置は、遮蔽室１５の内部で
ある空隙部１６が温度２０℃、相対湿度６０％、水素濃
度１％の環境下において、燃料電池型水素センサ１１の
電池に対し外部抵抗１Ωを接続したときの出力電圧のピ
ーク値として１７mVが得られる。また、遮蔽室１５の内
部が温度２０℃、相対湿度９０％、水素濃度１％の環境
下では、２４mVの出力電圧（ピーク値）が得られる。そ
して、燃料電池型水素センサ１１の出力電圧は、それに
接続する外部抵抗を増やすことによって更に増大させる
ことも可能であり、遮蔽室１５の内部が温度２０℃、相
対湿度６０％、水素濃度１％の環境下で、燃料電池に接
続する外部抵抗を３Ω、１０Ω、３０Ω、５０Ωに増大
させたときは、夫々３８mV、９０mV、１４８mV、１９５
mVの出力電圧が得られる。このようにして得られた燃料
電池型水素センサ１１の出力電圧は、負極１３の電極面
の白金の触媒作用と燃料電池としての水素の消費作用に
より、空隙部１６の水素濃度の減少に連動して次第に減
衰し、数分以内にほぼ０に至る。
ある空隙部１６が温度２０℃、相対湿度６０％、水素濃
度１％の環境下において、燃料電池型水素センサ１１の
電池に対し外部抵抗１Ωを接続したときの出力電圧のピ
ーク値として１７mVが得られる。また、遮蔽室１５の内
部が温度２０℃、相対湿度９０％、水素濃度１％の環境
下では、２４mVの出力電圧（ピーク値）が得られる。そ
して、燃料電池型水素センサ１１の出力電圧は、それに
接続する外部抵抗を増やすことによって更に増大させる
ことも可能であり、遮蔽室１５の内部が温度２０℃、相
対湿度６０％、水素濃度１％の環境下で、燃料電池に接
続する外部抵抗を３Ω、１０Ω、３０Ω、５０Ωに増大
させたときは、夫々３８mV、９０mV、１４８mV、１９５
mVの出力電圧が得られる。このようにして得られた燃料
電池型水素センサ１１の出力電圧は、負極１３の電極面
の白金の触媒作用と燃料電池としての水素の消費作用に
より、空隙部１６の水素濃度の減少に連動して次第に減
衰し、数分以内にほぼ０に至る。
【００１８】したがって、燃料電池型水素センサ１１
に、その出力電圧の変化により空隙部１６の水素ガス濃
度を検出する安全回路２０を設けて、空隙部１６の水素
ガス濃度が一定時間以上継続して一定値を超えたときに
電気化学素子１の外部電源７を遮断させたり、あるいは
警報器を作動させるようにすれば、装置を使用する環境
に何らかの不都合な状況が生じたり、装置の故障が生じ
るなどして、水素が多量に発生する異常事態が起こった
としても、その水素によるガス爆発の危険を未然に防止
することができる。
に、その出力電圧の変化により空隙部１６の水素ガス濃
度を検出する安全回路２０を設けて、空隙部１６の水素
ガス濃度が一定時間以上継続して一定値を超えたときに
電気化学素子１の外部電源７を遮断させたり、あるいは
警報器を作動させるようにすれば、装置を使用する環境
に何らかの不都合な状況が生じたり、装置の故障が生じ
るなどして、水素が多量に発生する異常事態が起こった
としても、その水素によるガス爆発の危険を未然に防止
することができる。
【００１９】なお、本発明に係る電気化学素子１の陽極
２および陰極３と、燃料電池型水素センサ１１の正極１
２および負極１３に使用する多孔質電極基材は、チタン
メッシュシートに限るものではなく、ニッケル、タンタ
ル、ステンレス、カーボン等をウェッブシートに成型し
たものや多孔性を保ちながらシート状に成型したものを
用いることもできる。
２および陰極３と、燃料電池型水素センサ１１の正極１
２および負極１３に使用する多孔質電極基材は、チタン
メッシュシートに限るものではなく、ニッケル、タンタ
ル、ステンレス、カーボン等をウェッブシートに成型し
たものや多孔性を保ちながらシート状に成型したものを
用いることもできる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、電気化学素子の陰極側
に配置した燃料電池型水素センサで、電気化学素子の陰
極を覆う遮蔽室が形成され、その遮蔽室内部に電気化学
素子の陰極から発生する水素ガスが一時的に滞留せられ
て、遮蔽室の開口部から流入する空気中の酸素との再結
合反応が促進されると共に、一方で、燃料電池型水素セ
ンサの電池作用により当該センサの負極側から正極側に
移動せられて、その正極面で空気中の酸素と反応消費さ
れるので、水素ガスの発生量が大幅に低減し、水素爆発
の危険を確実に解消することができる。特に、燃料電池
型水素センサは、水素ガスの発生量を低減させることが
できると同時に、出力電圧の変化により水素ガスの濃度
を検出することもできるので、その出力電圧を検出して
水素ガス濃度が一定値を超えたときに電気化学素子の外
部電源を遮断したり、警報器を作動させる安全回路を設
ければ、水素爆発の危険をより確実に解消できるという
大変優れた効果がある。
に配置した燃料電池型水素センサで、電気化学素子の陰
極を覆う遮蔽室が形成され、その遮蔽室内部に電気化学
素子の陰極から発生する水素ガスが一時的に滞留せられ
て、遮蔽室の開口部から流入する空気中の酸素との再結
合反応が促進されると共に、一方で、燃料電池型水素セ
ンサの電池作用により当該センサの負極側から正極側に
移動せられて、その正極面で空気中の酸素と反応消費さ
れるので、水素ガスの発生量が大幅に低減し、水素爆発
の危険を確実に解消することができる。特に、燃料電池
型水素センサは、水素ガスの発生量を低減させることが
できると同時に、出力電圧の変化により水素ガスの濃度
を検出することもできるので、その出力電圧を検出して
水素ガス濃度が一定値を超えたときに電気化学素子の外
部電源を遮断したり、警報器を作動させる安全回路を設
ければ、水素爆発の危険をより確実に解消できるという
大変優れた効果がある。
【図１】本発明による電気化学装置の一例を示す断面
図。
図。
【図２】従来装置の例を示す断面図。
【図３】従来装置の例を示す断面図。
１・・・・・電気化学素子 ２・・・・・陽極 ３・・・・・陰極 ４・・・・・固体高分子電解質膜 ７・・・・・外部電源 １１・・・・・燃料電池型水素センサ １２・・・・・正極 １３・・・・・負極 １４・・・・・固体高分子電解質膜 １５・・・・・遮蔽室 １６・・・・・空隙部 １７・・・・・開口部 ２０・・・・・安全回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 生田目 輝 昭 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 永 井 英 男 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 中 村 光 宏 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 塚 本 秀 幸 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 (72)発明者 光 田 憲 朗 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
（２）と水素を発生して酸素を消費する陰極（３）との
間に水素イオン交換膜となる固体高分子電解質膜（４）
が挟持された電気化学素子（１）を具備する電気化学装
置において、前記電気化学素子（１）の陰極（３）側
に、水素をイオン化する負極（13）と水素を発生して酸
素を消費する正極（12）との間に水素イオン交換膜とな
る固体高分子電解質膜（14）が挟持された燃料電池型水
素センサ（11）が、その負極（13）を前記電気化学素子
（１）の陰極（３）と対峙させた状態に配置されて、そ
れら陰極（３）と負極（13）間に生ずる空隙部（16）と
当該空隙部（16）に空気を流入させる開口部（17）とを
有した遮蔽室（15）が形成されていることを特徴とする
電気化学装置。 - 【請求項２】 前記燃料電池型水素センサ（11）で検出
される前記空隙部（16）の水素ガス濃度が一定値を超え
たときに前記電気化学素子（１）の陽極（２）と陰極
（３）との間に直流電圧を印加する外部電源（７）を遮
断し、又は警報器を作動させる安全回路（20）が設けら
れた請求項１記載の電気化学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233452A JPH1081985A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 電気化学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233452A JPH1081985A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 電気化学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1081985A true JPH1081985A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=16955267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8233452A Pending JPH1081985A (ja) | 1996-09-03 | 1996-09-03 | 電気化学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1081985A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541144B2 (en) * | 2000-04-13 | 2003-04-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system |
| WO2009128297A1 (ja) * | 2008-04-14 | 2009-10-22 | 三菱電機株式会社 | 活性酸素生成装置、加湿器及び加湿器付き空気清浄機 |
| JP2013170982A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 核種変換装置及び核種変換方法 |
| CN104025359A (zh) * | 2011-09-23 | 2014-09-03 | 智慧能量有限公司 | 燃料电池系统 |
| FR3106826A1 (fr) * | 2020-02-05 | 2021-08-06 | Solene-R | Dispositif et procédé sécurisé de traitement électrocatalytique des eaux |
-
1996
- 1996-09-03 JP JP8233452A patent/JPH1081985A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6541144B2 (en) * | 2000-04-13 | 2003-04-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fuel cell system |
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| CN102007230A (zh) * | 2008-04-14 | 2011-04-06 | 三菱电机株式会社 | 活性氧生成装置、加湿器和带有加湿器的空气净化器 |
| US8491709B2 (en) | 2008-04-14 | 2013-07-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Active oxygen generating device, humidifier, and air purification system with humidifier |
| JP5419867B2 (ja) * | 2008-04-14 | 2014-02-19 | 三菱電機株式会社 | 活性酸素生成装置、加湿器及び加湿器付き空気清浄機 |
| CN104025359A (zh) * | 2011-09-23 | 2014-09-03 | 智慧能量有限公司 | 燃料电池系统 |
| JP2014530465A (ja) * | 2011-09-23 | 2014-11-17 | インテリジェント エナジーリミテッドＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 燃料電池システム |
| US9496571B2 (en) | 2011-09-23 | 2016-11-15 | Intelligent Energy Limited | Fuel cell system |
| JP2013170982A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 核種変換装置及び核種変換方法 |
| FR3106826A1 (fr) * | 2020-02-05 | 2021-08-06 | Solene-R | Dispositif et procédé sécurisé de traitement électrocatalytique des eaux |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040915 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040921 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050322 |