JPS58110685A - 水素と酸素の混合物製造用フイルタプレス型電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 杢祐明は、ガス炎切断、ロウ付けおよび尋接甲にトーチ
の甲で直接に使用するための水素と酸素の混合物製造用
フィルタプレス型電解槽り改良に関するものでるる。

米国特許第８，８１０，４８８号には、゛絶嫌材料のタ
ンクをｉみ、このタンクは電解質を収容讐ると共に複数
の電解極板を保４し、これらの極板はタンクの＠壁と底
部の十分深さのグループの中に収容され、ボルト等の４
結手段によって定位置に保持される様にした電解槽が記
述されている。これらの極板はタンクの長さに沿って相
互に平行に離間され、相互間に螺ｓｇを成している。電
流は第ｌ電極から横路電極まで直列に進む様に供給され
る。補充電解買ｔ−添加する際に電解質が極板の上＃を
、璽えるまで電解槽を傾斜させることによって、すべて
の゛１解質甲の′ｌ！ｔ＃質体噴を均等化させることが
できる。

先行技術の電解槽は二、三の問題点を待つことがテスト
の結果として示されている。すなわち、タンクが伝熱性
でない素材から成るので、′嶋叫呈からの放熱が不十分
なこと、その結果、電解質の過熱を生じ、電池動作の擾
乱に導くこと、絶縁性系材のタンク〒のグループの甲に
収容された電極ぼ、極板の縁を超える′鴫流の短絡を完
全に防止できないこと、タンクの縁とタンク素材との間
のみぞ穴が者けられないこと。極板のすべての縁がグル
ープの甲に収容されないので、極板がタフ／Ｉ’Ｐに十
分に固定されないこと。タンクのフタ鵞相当長の側壁上
縁に対して連結する際のＶ！！封の間魂の解決が困峻な
こと。

これらの問題を解決すれば、前記の型の、よシ１６＠度
の高い電解槽を提供できるでろろう。

本発明の目的は、タンクお工び電極の溝造の変更により
偏順度を増大した水素と酸素の混合物製造用フィルタプ
レスを電解槽を提供するにある。

タンクを含み、このタンクは電解質を収容する様に成さ
れ、絶縁素材から成り、締結手段によって定位置に保持
された相互離間双極電極てよって薩数の電解層に分割さ
れ、ここに本発明によれば、谷双極電イ≠框そＩＬぞれ
の同一側面にくぼみを１えたトラフ型會成し、またタン
クの側壁は、各双極電極のくほみの縁に沿って配置され
たフレームの形に形成される様にした水素と酸素の混合
物製造用フィルタプレスＷＫ４Ｗ１を場供することによ
り前記の目的が達成される。

絶縁体から成るこれら一連のフレームとトップ型電極は
簡罎に組立って一体を成すこと；０ｉできる。

なぜかならフレームの位１１は不変的に決定され、また
締結手段によるこ１らフレームの連層は容易Ｋｐｍされ
るからでおる。

直夕ＩＪに配置されそれぞれ電解１ｉｔをきＭする電解
室を構成する硯賂酵造部材の数は、必要な供給電圧、Ｗ
Ｋｍｔ＆電圧に応じて決定され、従って降圧変圧器の使
用の必要性とこれに早う問題点を避けることができる。

好ましくはすべての電極が同等に形成されるのであるか
ら、等面積の極板上でガスが発生する。

これは、電解質中に浸漬され九極板面積を最も効率的に
利用することができ、これによって極板に対する均−負
荷を保証し、従って電解質の体積全部から均一放熱をう
ることができる。タンクの外部に突出した金属極板の高
伝熱性の故に、Ｉ！１Ｉｉｋ素材のタンクの中に収容さ
れた電解質から周囲空気中への強力な伝熱作用が得られ
る。フレームは極板のくぼみの中に（ぼみの縁に沿って
配置されるのであるから、いずれにせよ極板の一部が電
解室を収容する電解室の外ｓＫ突出するであろう。実際
上、電解質の全体積から放熱されるのであるから、補助
冷却手段は不必要である。

本発明Ｏ１アスペクトによれば、各７レームが隔膜を含
み、この隔膜はその内部ｔ−貫通するガス抜き穴をｆＬ
、これらのガス抜き穴の甲心婦は隔膜の面に対して３０
°〜６０°の範囲の角度を成し、また前記隔膜はその下
部に隔膜の高さのＶ８の高さのボートを備える。

本発明によって考慝される種類の電解槽においては、ガ
スを別々に発生することは望ましくないから、通常、デ
バイダ隔膜は必要とされない。しかし生４１ｔ４大する
目的から、アノード側とカソード側に多孔カバーを備え
た極板が使用され、この場合には、マクロ多孔型隔膜が
必要になる。

これは、多孔カバーが砿極面に対して十分に接層されて
いなければ、電池の作動甲にこの多孔カバーが＄１離す
ることによる。この様な剥離の結果、極板間にオームブ
リッジを形成し、その部分の加熱を生じる。この様な部
分（オームブリッジ）が電解質中に形成されると、全般
的加熱を生じる。

しかし、水素ガスと酸素ガスの混合物から成る雰囲気中
においてこの様な部分が形成されると、電解槽の甲に爆
発を生じる。この爆発現象が電解層を不作動状部に成す
。言いかえれば、この様な電解槽は信頼できない。

隔膜面に対して甲心纏が３０ｅ〜６Ｇ’　の角度を成す
様に隔膜中に配置されたガス抜き穴は、カバーの剥離が
生じ九Ｗ＃にオームブリッジの形成を防止するが、電流
および脱出ガスの通過に対する抵抗を増大することは全
くない、隔膜の高さのＶ８のボートの高さが好まし−の
は、この高さは電解槽がその効率を保持する最低電解室
水準だからである。ま九、フレームの甲に隔膜を備える
ことにより、電解槽の爆Ｉ７Ａまたは破壊の際に、規格
部材をもってこの電解槽を急速に修理することができる
。

本発明の他のアスペクトによれば、垂直方向に増大する
断面積を有するグループを極板のくぼみに１え、極板の
カンードｌｌをくぼみの内側面とする。この様な構造は
、電解槽中の水素ガス泡の方向性運動の故に電解室の循
環を改良する。垂直方向から１０”〜１５°の傾斜を有
するグループは電流密［Ｏ約１０％の増大を生じる。

付図の第４図および第２図につ−て述べれば、水素と酸
素の混合物製造用フィルタープレス型電解槽はトラフ型
電極ｌを有し、これらの電極はその同一＠面にそれぞれ
くぼみを備え、また開口２を有する。これらの開口２ｔ
ｌｊ、ｉｌＣ解［８の水準の上方にあり、また゛電解槽
のタンク側壁を成す列えばゴム製の＃Ａ縁材フレームま
たはガスケット４によって限定され九区域の内部に配電
されている。付図、待に＠１図に見られる様に、これら
のガスケット４は電極１のくぼみの甲に配置され、その
一部はくぼみの縁と接触し、他の部分はくぼ与から突出
してｌｉＪ接電極電極接する様に成される。

両端部においてｗＬ４槽のタンクは金属裏のプＶ−ト５
と６によって限定されている。金、属プＶ−ト５はトラ
フ型電極１のくぼみに対応するくぼみｔ−Ｗするが、プ
レート６は平坦である。プレートロと６は排出管７と８
ｆｉｒ：［ｉｌえ、−万の排出管７はシールキャップ９
を備え、他方の排出管８はパイプラインｌＯヲ介してト
ーチ１１と連通している。電解槽のタンクはスタッド１
２によって一体として保持され、これらのスタッドは複
数のガスケット４全プＶ−ト５と６の間に連結し、同時
に組立てに際しての案内部材として作用する。第１１に
図示の様に、この電極構造はその外周部ｔタンクの外部
に所望の機度に突出させることができる。

スタッド１２０代夛に、ボルト、ネジ、またはこの場合
に適当な他のＩｔＩｊ＠手段を使用することもできる。

金属プレート６．６および電極ｌの同軸開口に挿通され
たスタッドＬ２はこれらから絶縁ワッシャ１３と絶縁被
覆体１４によってｅ縁されている。

電解槽の中（電解室を充満する際にタンクを傾斜させる
ことにより、あるいは各電極の下部、すなわち電解質で
浸漬される部分に複数の開口ｔ−ｍえることによシ、電
解質８の均一水準が達成される。

電解槽の所望の特性に応じて、電極に対して任意公″知
の方法で直流を供給する。金属プレート５と６に対して
電流を供給しく一万のプｖ−）に対して正電位、他方の
プｖ−）に対して負電位）、これによって各電解槽また
は電解室が直列に作動することが好ましく、また電ｄ！
８富の数は、電解槽が降圧変圧器なしで現有電源から給
電される様に決定される。この場合、整流器昧低電流に
整合させることができる。

操作に際して、アルカリ電解質８の甲に直ｆＩＬｔ−通
電すると、水の分解を生じ、電極ｌとプレート５．６（
電極として作用）から水素ガスと酸素ガスを発生し、こ
れらのガスが電解質水準上方のスペース内部で混合する
。言いかえれば、絶縁性材料のタンクの甲に爆鳴気また
は酸水素ガスが発生する。このガスは開口２と排出管８
の甲を流れ、トーチ１１に達してそのノズルで燃焼され
、ガスー炎技術において圓用される高温炎を発生する。

これらの成極Ｆｉ高品質組立体を保証する様に形成され
ているのであるから、この電解槽は、故障の危険なく、
より高い作動圧を生じる。これは、よシ効果的な炎を使
用し、この壇の電解槽から供給されるトーチの作業範囲
を拡大し、また同時に操作安全性を与えることができる
。

トラフ型電極を備えた電解槽の組立時間は同等サイズの
平坦電極を１えた電解槽の組立時間のすなわち電極の外
周部がタンクの外部にらることされること、所要特性の
電解槽を組立てるため規格部材を使用できること、製造
、組立、分解および操作が聞−なこと。

本発明の他の実施ａｍによれば、電解槽（第８図）は電
極１５を含み、これらの電極は多孔カバー１６と隔膜［
７ｔ−＠え、仁の隔膜は誘電セパレータとしても作用し
、ガス抜き穴１８とボート１９とｔＶする。ガス抜き穴
１８はその甲心線が画直に対してまたは隔膜面に対して
３０〜６０°の角度を成す様に隔膜中を延び、ま念第８
図に図示のボート１９は隔膜垂直延長（６）のＶ８　Ｋ
等しｖｈ高さを有する。

作動子に、水素ガスと＆禦ガスが電極１５から一発生し
、これらのガスはガス抜き穴１８の甲を上昇する際に混
合し、漬水素ガスを発生する。これらのガス抜き穴の甲
心線が隔膜１７の面３０〜６０°の角度を成すことは、
多孔性カバー１６が電極面から剥離し交際にオームブリ
ッジの形成を防止するための女全手段を成す、この場合
、１流は最大面積を通過し、仁れによって電解質甲の抵
抗が最小限となる。隔膜中のボート１９は、電解質が′
ｆＩＬ流の通過に対する櫃小抵抗で正常にｆ′Ｆ：用す
ることを保証する。

本発明の着想をテストするため、前記の様な多孔カバー
および隔膜１ｆｔ：ｌｉｌえた電極をもって、それぞれ
毎時４０ｔ、　８０ｔ、および１２０　ｔの電解槽ｔ−
組宜て、次に多孔カバーを剥離した。隔膜はゴム製でろ
って、厚さ０．８〜１．Ｏｍ、ガス抜き穴に径０．３〜
０．５団、間隔０．８〜１．０ｍ１１％また谷ガス抜き
穴は３０〜６０°の傾斜であった。このテスト結果は、
オームブリッジの形成’に５１爽に防止すること？示し
た。オームブリッジは従来の電解１において爆発事故？
生じていた。隔膜を便用しない電解槽と比較して、＠膜
を便用した場合の電流通過に対する抵抗の増大は１小で
あった。

本発明の他の災施恨様によれば、電解曹（第４図）は複
数の電解室から成り、このｔ解重は電極２０を備え、各
電極は、垂直方向に増大する断面積または深さを有する
グループ２１ヲそれぞれのくほみの甲に有する（これら
のグループは同様に巾が増大することができる。これは
図示されてはいないが、前記の特色から明白だからでお
る）。

ｙ　ルー　プｕＯＪｉＥ　ｒＭｔ成す電極１１面はカソ
ード冑でるり、これに対して反対側面ま九は突出面はア
ノードである。ガス混合物は、電極器の中間に配置され
た誘電ガスケットｎの４０（図示されず）を通して脱出
する。

操作に際して、電極器の甲に直流が通され、第４図に図
示の１路の電極の場合、７ノード（→から酸素ガスが発
生し、カノード（→から水素ガスが発生する。発生水素
ガスの体積は＃！素ガスの体積の２倍であるから、傾斜
したグループの場合、水素泡は容易にカンー図面から離
れ、酸素泡よりも高速で上昇する。この様にして電解室
中の電解質の方向性運動が確立され、電解質甲のガス含
Ｍ量が低減する。

この実施態様による電解槽を出願人の実験装置でテスト
した。この笑験用電解檀は毎時８０ｔの生産性に設計さ
れた。各電極はその（ＩＸみの甲に傾斜グループを有し
、ニッケル製であって、電極の厚さは０．６■、グルー
プの深さ８難、巾ａｉｍであつた。各電極は長さまたは
高さ１１５−の５本のグループを用いていた。テストは
、十分な［４賞循環と、電解質甲のガス含可量の低下と
を示した。

電極上の電流密度は、先行技術の電解槽における５０ｍ
Ａ／ｃｄに対して、７０ｍＡ／・−であった、故に、同
等の構造パラメータ′（ｉｌ−何する電解槽によって、
゛ｉ１１極上の寛流督藍の１譬大に比例して効率を増大
する可能性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電解槽の縦断面図、嘉２図は第１図の
１−１．１における断ｌ１ｆｉ図、第８図は本発明の他
の実施態様の電解槽の１つの電Ｍ室の断面図、また第４
図は本発明の他の実施態様を示す第８図と同様の図であ
る。 ｌ・・・電極、４・・・フレーム（ガスケット）、５゜
６・・・プＶ−）、＋２・・・スタッド、１３・・・ワ
ッシャ、１４・・・絶縁カバー、１５・・・電極、ｌｒ
３”・多孔力・クー、１７・・・隔膜、１８・・・ガス
抜き穴、１９・・・ボート、２０−・・極板、２１・・
・グループ。 −１７７’ Ｆｌに、　Ｉ ＦＩＩ３．２ Ｆｌに、　Ｊ　　　　　　　　　　ＦＬＵ　４第１頁の
続き ０発　明　者　ウラジミール・コンスタンチノウイツチ
・レベジョフ ソビエト連邦キエフ・ウーリン ツア・エンゲルサ２５カーベー１２ ０発　明　者　レフ・グリゴリエウイッチ・ミロノフ ソビエト連邦モスクワ３３−ヤ・ ムイチスチンスカヤ・ウーリン ノア１４−ア・カーベー９４ ０発　明　者　ゲンナジー・イワノウイッチ・チェルノ
コフ ソビエト連邦ムイチスチ・モヌ コフスコイ・オープラスチ・ウ ーリンツア・ミラ２１．／１２カー八 ５４ ０発　明　者　ゲンナジー・ワシリエウイッグ・ビノグ
ラドフ ソビエト連邦モスクワ・ウーリ ツツア２６バキンスキフ・コミヌ サロフ７コルプス１カーベー６：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　＃綺手段（１２）によって足位置に保持され相互
   １ｌ１１間された双極電極（１）によって複数区画に分
   割され、絶鑞累材から成る電解呈収容タンクを含む電解
   槽において、”前記の双極電極（１）はトラフ型であっ
   て、各電極の同一側面にくぼみを１え、タンクの側壁は
   、それぞれ各双極電極（１）のくぼみの縁に沿って配置
   されたフＶ−ム（４）の形に形成されることを特徴とす
   る水素と酸素の混合物製造用フィルタプレス型電解槽。 ２各フレームは隔膜（１７）　ｔ−含み、各隔膜は、隔
   膜面に対して−０乃至６０＠の角ｌの中心＃を有する貫
   通ガス抜き穴（１８）と、隔膜の下部に１見られ隔膜の
   高さのＶ８の高さｔＷするボート（１９）とを喘えた特
   許請求の範囲第１項に弓己械の′ｌ！ｌＩｃ解槽。 ８、′成極（２０）のくぼみは垂直方向に増大する断面
   積のグループ（２１）を備え、喧記電極（２ｆ３）のカ
   ンード側はくぼみの９１１Ｉ面であること′ｆｔ％徴と
   する特許請求の範囲第１項による′電解槽。