JPS5946315B2 - Hydrogen production method - Google Patents

Hydrogen production method

Info

Publication number
JPS5946315B2
JPS5946315B2 JP54092120A JP9212079A JPS5946315B2 JP S5946315 B2 JPS5946315 B2 JP S5946315B2 JP 54092120 A JP54092120 A JP 54092120A JP 9212079 A JP9212079 A JP 9212079A JP S5946315 B2 JPS5946315 B2 JP S5946315B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
halogen
acid
hydrogen
electrolyte
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54092120A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5521587A (en
Inventor
ト−マス・ゴ−ドン・ハ−ト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EI JII DEV ASOSHEITSU Inc
Original Assignee
EI JII DEV ASOSHEITSU Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/925,980 external-priority patent/US4182662A/en
Application filed by EI JII DEV ASOSHEITSU Inc filed Critical EI JII DEV ASOSHEITSU Inc
Publication of JPS5521587A publication Critical patent/JPS5521587A/en
Publication of JPS5946315B2 publication Critical patent/JPS5946315B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素の製造法に関し、詳細には、コークスま
たは石炭等の炭素を利用した新規な原理により製造され
たハロゲン酸の電気分解により水素を製造する方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing hydrogen, and more particularly to a method for producing hydrogen by electrolysis of a halogen acid produced according to a novel principle using carbon such as coke or coal.

本発明は、塩化水素又は沃化水素を利用した電気分解法
に特に利用できる。
The present invention is particularly applicable to electrolysis methods using hydrogen chloride or hydrogen iodide.

以下この方法を参考にして本発明を説明するが、本発明
はこれ以外の広範な用途にも利用でき、当然臭化水素も
使用できる。電気化学的には、フッ化水素を使用する方
法にも適用できるが、フッ素は活性が高いという性質を
有しているためこのような特定のハロゲンの使用は好ま
しくない。又本方法はガス状態でも実施可能である。水
素は、直接加熱燃料(MHD)として又は燃料電池中で
電気エネルギーを発生するための手段として種々の利点
を有しているので、水素の製造は、最近注目されてきた
The present invention will be described below with reference to this method, but the present invention can also be used in a wide range of other applications, and naturally hydrogen bromide can also be used. Electrochemically, it is applicable to a method using hydrogen fluoride, but since fluorine has a property of being highly active, it is not preferable to use such a specific halogen. The method can also be carried out in a gaseous state. Hydrogen production has recently received attention because hydrogen has various advantages as a directly heated fuel (MHD) or as a means for generating electrical energy in fuel cells.

このため、発熱又は発電のための多量の水素を得ること
にかなりの努力が払われてきた。現在のところ水素を製
造する方法のうちで最も一般的な方法は水を電気分解す
る方法であるがこの方法は分解に2.0ボルト以上の直
流電圧を必要とするので、かなりの量の電気エネルギー
を必要とする。周知のように、電気分解に必要な電圧が
高くなればなるほど、この方法の電気エネルギーのコス
トが高くなる。従つてこれまで水素の製造コストを低減
するため電気分解に必要な電圧すなわち電気エネルギー
を低減するように電気分解法を改善する研究が行なわれ
てきた。例えば、水の電解槽の圧力は2.0ボルトを若
干越える電圧から約1.6〜1.7ボルトの一般的な電
圧レンジにまで下がることが判つている。また水の電解
によつて水素を製造すると、消費される電気エネルギー
が多くなる。このことは、水の電解法が製造される水素
の汎用性という点で商業的に採算が合うものとしても水
素製造のための水の電解法を、高価な方法にする原因と
なる。本発明は、塩化水素、臭化水素又は沃化水素のよ
うなハロゲン酸を使用した槽内で電気分解を行なうこと
により水素を製造する新規な方法に関する。
For this reason, considerable efforts have been made to obtain large amounts of hydrogen for heat generation or power generation. Currently, the most common method for producing hydrogen is to electrolyze water, but this method requires a DC voltage of 2.0 volts or more for decomposition, so a considerable amount of electricity is required. Requires energy. As is well known, the higher the voltage required for electrolysis, the higher the cost of electrical energy for this method. Therefore, in order to reduce the cost of producing hydrogen, research has been conducted to improve the electrolysis method so as to reduce the voltage, that is, the electrical energy necessary for electrolysis. For example, the pressure in a water electrolyzer has been found to drop from slightly above 2.0 volts to a typical voltage range of about 1.6-1.7 volts. Furthermore, when hydrogen is produced by electrolysis of water, a large amount of electrical energy is consumed. This makes the electrolysis of water for hydrogen production an expensive process even though it is commercially viable in terms of the versatility of the hydrogen produced. The present invention relates to a new method for producing hydrogen by electrolysis in a bath using halogen acids such as hydrogen chloride, hydrogen bromide or hydrogen iodide.

この方法によれば、電気分解の電圧を低くでき、またこ
の電解法に必要な電気エネルギーを、これまで提案され
てきた水の電気分解法よりも低くできる。ハロゲン化水
素を電気分解して水素とその対応成分であるハロゲンを
製造する方法は、周知の技術である。
According to this method, the voltage for electrolysis can be lowered, and the electrical energy required for this electrolysis method can be lower than that of water electrolysis methods that have been proposed so far. The method of producing hydrogen and its corresponding component halogen by electrolyzing hydrogen halides is a well-known technique.

この方法は、米国特許第603058号、第17465
42号、第3236760号、第3242065号、第
3756930号に記載されている。本方法は、新規な
る特徴として、ハロゲン酸を電気分解する方法を実施す
るものではないが、このような一般的な分野に関し、水
の電解コストよりも実質的に低いコストで経済的に水素
を発生させるため電解法を実施できる新規な方法に関す
る。従つて、本発明は、従来得られなかつた総合効率で
商業的量の水素を製造するのにハロゲン酸を電気分解す
る方法を利用する方法に関する。後述するように本発明
は、効率良く酸を製造する方法とハロゲン酸の電気分解
法を組合わせた方法を実施するものであり、このため十
分な量の酸が低コストで製造できる。この方法は、ユニ
ツトまたは装置中で実施する。このユニツトは、電解槽
および酸性成反応領域から成り、反応領域は電解槽内自
体に収容してもよいし又電解のためのハロゲン酸を液状
またはガス状にて循環させた導管で連通させてもよい。
以上要約すると、本発明は、ハロゲン酸電解法と新規な
ハロゲン酸製造法とを組合わせて使用することにより、
水素の製造を改良する方法に関する。
This method is described in US Pat.
No. 42, No. 3236760, No. 3242065, and No. 3756930. As a novel feature, the present method does not implement a method for electrolyzing halogen acids, but for this general field, it provides an economical way to produce hydrogen at a cost substantially lower than the cost of electrolyzing water. The present invention relates to a novel method in which electrolytic methods can be carried out to generate electricity. Accordingly, the present invention relates to a process that utilizes the electrolysis of halogen acids to produce commercial quantities of hydrogen with an overall efficiency not previously available. As will be described later, the present invention implements a method that combines a method for efficiently producing an acid with a method for electrolyzing a halogen acid, and therefore a sufficient amount of acid can be produced at low cost. The method is carried out in a unit or apparatus. This unit consists of an electrolytic cell and an acid formation reaction area, and the reaction area may be housed within the electrolytic cell itself or may be communicated with by a conduit in which halogen acid for electrolysis is circulated in liquid or gaseous form. Good too.
To summarize above, the present invention uses a combination of a halogen acid electrolysis method and a novel halogen acid production method to achieve
Relating to a method for improving the production of hydrogen.

本発明によれば、ハロゲン酸から水素を分離するための
電解槽は、電解によつて分解したハロゲンを利用して酸
を生成する反応領域と組合わせて使用される。
According to the present invention, an electrolytic cell for separating hydrogen from a halogen acid is used in combination with a reaction zone for producing acid using halogen decomposed by electrolysis.

本発明の広義の態様によれば、反応領域は、電解槽の陽
極電解室に隣接しており、ハロゲン酸を生成するために
電解槽内で分解したハロゲン、水および反応剤を利用す
る。ハロゲン酸が溶液状になつているときは、分解した
ハロゲンの酸溶液への溶解度と本発明の水素化効率とは
共に水素発生のために引続いて起きる電気分解のための
ハロゲン酸の効率的な補給に役立つ。本発明によれば、
反応領域での反応には、補給用ハロゲン酸を生成する化
学反応に関与し副製品として二酸化炭素を生成する非グ
ラフアイト状炭素を使用する。
According to a broad aspect of the invention, the reaction zone is adjacent to the anodic chamber of the electrolytic cell and utilizes the halogen, water, and reactants decomposed within the electrolytic cell to produce halogen acid. When the halogen acid is in solution, the solubility of the decomposed halogen in the acid solution and the hydrogenation efficiency of the present invention both determine the efficiency of the halogen acid for subsequent electrolysis to generate hydrogen. Helpful for replenishment. According to the invention,
The reaction in the reaction zone uses non-graphitic carbon that participates in the chemical reaction to produce the make-up halogen acid and produces carbon dioxide as a by-product.

好ましい態様ではハロゲン酸の溶液を使用しているが、
ガスプロセスの実施も可能である。液体プロセスについ
ては後述することにする。ここで使用しているハロゲン
酸は、ハロゲン化水素すなわち酸素酸ではない酸である
。本発明では、水溶液のハロゲン酸を電気分解すること
により、水素を製造する。この方法は、非グラフアイト
状炭素の存在下電気化学的に分離した溶解ハロゲンと水
とを反応させてハロゲン酸を補給する。この方法では、
触媒法およびハロゲンと水を直接反応させてハロゲン酸
を得る他の公知の方法よりも実質的に高い濃度で水素化
することができ、より高濃度のハロゲン酸が得られる。
従つて、本発明では水と非グラフアイト状炭素を使用し
てハロゲン酸の濃度を高め全電解工程の効率を高めてい
る。本発明によれば、電解槽の外部で利用するために水
素が分離される。電解槽へ導入しなければならないのは
、水と炭素だけであり、電解槽の作動電圧は、水の電気
分解に使用されている電解槽のものより実質的に低い。
従つて、装人材料として水を使用するだけで、水を直接
電気分解することにより水素を発生する電解槽では得ら
れないような電気的効率で水素が得られる。本発明では
、まず水をハロゲン酸に変換した後ハロゲン化水素を水
素と・・ロゲンに効率良く変換している。この結果得ら
れたハロゲンは、自ら電解槽中の電解液に再び溶解し、
上記非グラフアイト状炭素の存在下で水と反応し、水を
効率良く分解するハロゲン酸の溶液に変換する。後に詳
述し、請求の範囲に記載するこの新規なる方法は、公知
技術から示唆されるものではない。
Although preferred embodiments use solutions of halogen acids,
It is also possible to carry out gas processes. The liquid process will be discussed later. As used herein, halogen acids are hydrogen halides, ie acids that are not oxyacids. In the present invention, hydrogen is produced by electrolyzing a halogen acid in an aqueous solution. This method replenishes halogen acids by reacting electrochemically separated dissolved halogen with water in the presence of non-graphitic carbon. in this way,
Hydrogenation can be carried out at substantially higher concentrations and higher concentrations of halogen acids are obtained than with catalytic methods and other known methods of directly reacting halogens with water to obtain halogen acids.
Therefore, the present invention uses water and non-graphitic carbon to increase the concentration of halogen acid and increase the efficiency of the overall electrolysis process. According to the invention, hydrogen is separated for use outside the electrolyzer. Only water and carbon have to be introduced into the electrolyzer, and the operating voltage of the electrolyzer is substantially lower than that of electrolyzers used for water electrolysis.
Therefore, by simply using water as the charging material, hydrogen can be obtained with electrical efficiency that cannot be obtained with an electrolytic cell that generates hydrogen by directly electrolyzing water. In the present invention, water is first converted into halogen acid, and then hydrogen halide is efficiently converted into hydrogen and... halogen. The resulting halogen dissolves itself into the electrolyte in the electrolytic cell,
It reacts with water in the presence of the non-graphitic carbon and converts it into a solution of halogen acid that efficiently decomposes water. This novel method, detailed below and claimed, is not implied by the prior art.

加熱炭素と水から塩化水素のような・・ロゲン酸を製造
する技術については、米国特許第1229509号、第
1420209号、第1485816号、第16955
22号、第1843196号、第1843354号、第
1870308号、第2238896号に記載されてい
るが、これらの特許のうち水素を製造する方法について
述べたものは一つもないし、また遊離したハロゲンを使
用して、ハロゲン酸を製造するため電解槽の反応領域中
で炭素粒子を使用することについて述べたものもない。
For techniques for producing rogenic acids such as hydrogen chloride from heated carbon and water, see U.S. Pat.
No. 22, No. 1843196, No. 1843354, No. 1870308, and No. 2238896, but none of these patents describes a method for producing hydrogen, and also does not mention the use of free halogen. There is no mention of the use of carbon particles in the reaction zone of an electrolytic cell for producing halogen acids.

本発明は、水自体を直接に電気分解することなしに水か
ら水素を得る方法に関する。米国特許第3995016
号には、水蒸気とヨウ素の蒸気を反応させてヨウ化水素
を生成し、これを水素とヨウ素に分解することにより、
水から水素を製造する方法が述べられている。この方法
では、まず最初の工程で水蒸気とヨウ素の蒸気を反応さ
せている。本発明は、ハロゲン酸の溶液を使用する電気
分解方法に関するが、このような方法はヨウ素の使用に
より水から水素を製造する従来の方法には述べられてい
ない。
The present invention relates to a method for obtaining hydrogen from water without directly electrolyzing the water itself. US Patent No. 3995016
The issue states that by reacting water vapor and iodine vapor to produce hydrogen iodide, and decomposing this into hydrogen and iodine,
A method for producing hydrogen from water is described. In this method, water vapor and iodine vapor are reacted in the first step. The present invention relates to an electrolytic process using solutions of halogen acids, but such a process is not described in the conventional process of producing hydrogen from water by the use of iodine.

水を電気分解することなく水から水素と酸素を製造する
方法は、米国特許第4069120号に記載されている
。この特許では、ハロゲンと水とをガス状で結合し、こ
のガスを照射してハロゲン酸を生成する。しかしながら
この方法は、電解槽中にて分離したハロゲンを利用して
不足した電解液の酸を再生成するものではない。また反
応剤を使用する反応領域についても述べられていない。
米国特許第4021323号は、ヨウ化水素を電気分解
することにより水素を製造する装置に関する。
A method for producing hydrogen and oxygen from water without electrolyzing it is described in US Pat. No. 4,069,120. In this patent, a halogen and water are combined in gaseous form and the gas is irradiated to produce a halogen acid. However, this method does not utilize the halogen separated in the electrolytic cell to regenerate the insufficient acid in the electrolyte. Nor is there any mention of a reaction region using reactants.
US Pat. No. 4,021,323 relates to an apparatus for producing hydrogen by electrolyzing hydrogen iodide.

ここでは、水溶液中で遊離した水素とヨウ素との化学反
応によつてヨウ化水素は再生されている。ヨウ素は、電
解液には溶解しないので、このヨウ素は本発明と同じよ
うに炭素又は触媒の存フ在下で溶解したヨウ素と水とを
反応させることにより連続的に補給している。
Here, hydrogen iodide is regenerated by a chemical reaction between hydrogen and iodine liberated in an aqueous solution. Since iodine is not dissolved in the electrolytic solution, this iodine is continuously replenished by reacting dissolved iodine with water in the presence of carbon or a catalyst, as in the present invention.

本発明の基本的実施態様と関連させて述べた上記従来技
術は、本発明の背景を説明し、水および非グラフアイト
状の炭素から水素を製造する本発明の簡素化された方法
の新規性を示すものである。
The above prior art described in connection with the basic embodiments of the present invention explains the background of the present invention and the novelty of the present simplified process for producing hydrogen from water and non-graphitic carbon. This shows that.

本発明によれば、溶液中に溶解し電気的に分離したハロ
ゲンを使用する反応により生成されるハロゲン酸を電気
分解することにより水素を製造する方法が提供される。
この方法では、水素を発生する陰極がある電解室とハロ
ゲンを発生する陽極がある電解室とを備えた電解槽が設
けられる。この電解槽には所定の電解電圧をもつた電解
液である・・ロゲン酸溶液が入れられる。この電解液の
ハロゲン酸は連続法で再生される。このハロゲン酸の再
生は、陽極電解室で電気分解し電解液に溶解したハロゲ
ンを非グラフアイト状炭素の存在下、陽極周辺部に隣接
する反応領域内で電解液の水と反応せしめることからな
る。この反応により、溶解したハロゲンの水素化が起り
、水および炭素の添加により、溶液中の酸が補給される
。炭素粒子はコークス等の非グラフアイト状炭素である
。電解液中に溶解したハロゲンを使用することにより、
電解液を反応領域を経由して循環させることが可能とな
り、水とコークスを連続的に追加し水素を連続製造する
総合ユニツト形成することができる。本発明の主な目的
は、水の電気分解よりも作動電圧が低い電解法により水
素を製造する方法を提供するにある。本発明の別の目的
は、電解法で分離したハロゲンが溶解できるハロゲン酸
の希釈溶液を利用し、水と炭素を追加することにより、
一連の反応領域内で電解液の・・ロゲン酸を再生補給す
る水素製造方法を提供するにある。
According to the present invention, a method is provided for producing hydrogen by electrolyzing a halogen acid produced by a reaction using an electrically separated halogen dissolved in a solution.
In this method, an electrolytic cell is provided that includes an electrolytic chamber containing a cathode that generates hydrogen and an electrolytic chamber that includes an anode that generates halogen. This electrolytic cell is filled with a rogenic acid solution, which is an electrolytic solution with a predetermined electrolytic voltage. The halogen acid in this electrolyte is regenerated in a continuous manner. The regeneration of this halogen acid consists of reacting the halogen, which has been electrolyzed in the anode electrolysis chamber and dissolved in the electrolyte, with the water of the electrolyte in the reaction zone adjacent to the anode periphery in the presence of non-graphitic carbon. . This reaction results in hydrogenation of the dissolved halogen and the addition of water and carbon replenishes the acid in solution. The carbon particles are non-graphitic carbon such as coke. By using halogen dissolved in the electrolyte,
It is now possible to circulate the electrolyte through the reaction zone, forming an integrated unit for continuous hydrogen production with continuous addition of water and coke. The main object of the present invention is to provide a method for producing hydrogen by an electrolytic method that has a lower operating voltage than water electrolysis. Another object of the present invention is to utilize a dilute solution of halogen acid in which halogen separated by electrolysis can be dissolved, and by adding water and carbon,
It is an object of the present invention to provide a hydrogen production method in which rogenic acid in an electrolytic solution is regenerated and replenished within a series of reaction zones.

本発明の別の目的は、電解法によりコークスと水を水素
に変換することができる水素製造方法すなわち、ハロゲ
ン酸を電解液とする電解槽にコークスと水を供給し、電
解により水素を製造する方法を提供するにある。
Another object of the present invention is a hydrogen production method capable of converting coke and water into hydrogen by electrolysis, that is, supplying coke and water to an electrolytic cell using a halogen acid as an electrolyte, and producing hydrogen by electrolysis. We are here to provide you with a method.

上記の利点、従米技術と関連して説明した利点およびそ
れ以外の利点は、下記の発明の詳細な説明から明らかと
なろう。
The above advantages, those described in connection with the prior art, and other advantages will become apparent from the detailed description of the invention below.

第1図は、水と非グラフアイト状炭素粒子から水素を製
造する本発明を実施するための装置すなわち電解槽を示
す。
FIG. 1 shows an apparatus or electrolytic cell for carrying out the invention for producing hydrogen from water and non-graphitic carbon particles.

ここに示す実施態様によると、装置すなわち槽Aは陰極
10および陽極12を含み、塩素または沃素等のハロゲ
ンが電極12で分解されるのに応じて陽極12周辺にあ
るハロゲンは、ハロゲン酸溶液から成る電解液E中へ即
座に吸収される。適当な電源11が電極10,12の両
端に分解電圧を印加すると、電解溶液中でハロゲン化水
素が分解されて陰極側の電解室16の陰極周辺部14に
水素を発生し、陽極側の電解室22の陽極周辺部20に
ハロゲンを発生する。デユポン製の商品名ナフイオン(
NafiOn)でできた隔膜30によつて分割された流
路24を含む適当な装置によつて電解室16と22とを
連結する。この隔膜は120番のナフイオンであり約0
.2C34001mm(10ミル)の厚さである。
According to the embodiment shown, the apparatus or vessel A includes a cathode 10 and an anode 12, and as the halogen, such as chlorine or iodine, is decomposed at the electrode 12, the halogen present around the anode 12 is removed from the halogen acid solution. It is immediately absorbed into the electrolyte E consisting of: When a suitable power source 11 applies a decomposition voltage to both ends of the electrodes 10 and 12, hydrogen halide is decomposed in the electrolytic solution, hydrogen is generated in the cathode periphery 14 of the electrolytic chamber 16 on the cathode side, and the electrolysis on the anode side is activated. Halogen is generated in the anode peripheral portion 20 of the chamber 22. Product name: Nafion (manufactured by Dupont)
The electrolytic chambers 16 and 22 are connected by a suitable device including a flow path 24 separated by a diaphragm 30 made of NafiOn. This diaphragm is made of 120th naphion and is approximately 0
.. The thickness is 2C34001 mm (10 mils).

公知の通リナフイオンはペルフルオルスルホン酸をベー
スとする半透性隔膜プラスチツク材である。陰極電解室
16は下部排水管32を含み陽極電解室22は下部排水
管34を含む。
The known linafion is a semipermeable diaphragm plastic material based on perfluorosulfonic acid. The cathode chamber 16 includes a lower drain pipe 32 and the anolyte chamber 22 includes a lower drain pipe 34.

適当なバルブ36,38を各々使用して両電解室におけ
る液体の高さを調整する。これらの排水管は、各電解室
16,22の底部におけるスラツジや他の不必要な蓄積
物を除くために使用できる。陽極周辺部ばかりでなく補
給用ハロゲン酸を製造するための反応領域をも形成する
電解室22内には、水および炭素粒子Cを導入する人口
40が設けられている。適当なバルブまたは別の調整装
置42は、電解室22の反応領域中へ導入される炭素粒
子および/または水の量を調節する。反応の開始時に塩
素等のハロゲンを陽極電解室22中へ導入することが望
ましい。適当なバルブ46により調節されるハロゲン人
口44が図示されている。電解室22中には羽根車50
が適当なジヤーナルマウント52によつて支持されてお
り、電解室22内の電解液Eは外側および上方に向つて
流動するようにモータ54により駆動されて攪拌される
。従つて、反応領域の電解液は攪拌されて連続循環され
る。このため、電解室22の電解液内で炭素粒子Cが懸
濁状態に維持される。実際には反応領域の電解液を約8
0℃以上の温度に保つに十分な熱が電気分解により発生
する。この温度は陽極周辺部20における化学反応を容
易にする。最初は電解液を加熱する必要があるかもしれ
ない。これは、端子62および64に交差させて連結し
た加熱エレメント60を用いて実施できる。電熱調整器
66はサーモカツプル68によつて電解質の温度を感知
して、加熱エレメント60を調節する。連続操業中電気
分解による熱は、反応領域における熱を一様に保持する
のに十分である。前述したように、炭素粒子Cは水と反
応して二酸化炭素を生成し、この二酸化炭素は電解室2
2の上部に蓄積する。実質的には二酸化炭素が電解液E
に不溶性であるので、適当なベント70を設けることに
より水76を入れたウオータトラツプ74に連結する逆
止め弁72を介して二酸化炭素を抜き取られる。この水
は、ベント70を通つて二酸化炭素と共に逃げる可能性
のあるハロゲンを吸収して溶解する。水76内のハロゲ
ン濃度が増加したら、この吸収液体を排出して新しい水
に取り替えることにより、ハロゲンを二酸化炭素と分離
する。さて、陰極電解室16はバルブ82を備えた水素
収集ライン80が取付けてあり、直接燃焼または燃料電
池による発電等で適当に連続使用するために電解室16
から水素ガスを抜くことができる。
The liquid level in both chambers is adjusted using appropriate valves 36, 38, respectively. These drains can be used to remove sludge and other unnecessary build-up at the bottom of each chamber 16,22. In the electrolytic chamber 22, which forms not only the anode periphery but also the reaction area for producing the supplementary halogen acid, there is a port 40 for introducing water and carbon particles C. A suitable valve or other regulating device 42 regulates the amount of carbon particles and/or water introduced into the reaction zone of the electrolysis chamber 22. It is desirable to introduce a halogen such as chlorine into the anodic electrolysis chamber 22 at the beginning of the reaction. A halogen population 44 is shown which is regulated by a suitable valve 46. An impeller 50 is provided in the electrolytic chamber 22.
is supported by a suitable journal mount 52, and the electrolytic solution E in the electrolytic chamber 22 is driven and stirred by a motor 54 so as to flow outward and upward. Therefore, the electrolyte in the reaction zone is stirred and continuously circulated. Therefore, the carbon particles C are maintained in a suspended state within the electrolytic solution in the electrolytic chamber 22. Actually, the electrolyte in the reaction area is about 8
Enough heat is generated by electrolysis to maintain the temperature above 0°C. This temperature facilitates chemical reactions in the anode periphery 20. It may be necessary to heat the electrolyte initially. This can be accomplished using a heating element 60 cross-connected to terminals 62 and 64. Electric thermal regulator 66 senses the temperature of the electrolyte via thermocouple 68 to regulate heating element 60 . During continuous operation the heat from electrolysis is sufficient to maintain uniform heat in the reaction zone. As mentioned above, the carbon particles C react with water to generate carbon dioxide, and this carbon dioxide is sent to the electrolytic chamber 2.
Accumulates at the top of 2. Substantially, carbon dioxide is the electrolyte E
Since carbon dioxide is insoluble in carbon dioxide, the carbon dioxide can be removed through a check valve 72 connected to a water trap 74 containing water 76 by providing a suitable vent 70. This water absorbs and dissolves halogens that may escape along with the carbon dioxide through vent 70. When the halogen concentration in water 76 increases, the halogen is separated from carbon dioxide by draining the absorbing liquid and replacing it with fresh water. Now, a hydrogen collection line 80 with a valve 82 is attached to the cathode electrolysis chamber 16, so that the electrolysis chamber 16 can be used continuously for suitable continuous use, such as direct combustion or fuel cell power generation.
Hydrogen gas can be extracted from

本発明の工法を実施するための図示する装置において、
水素は燃料電池90の燃料として使用されまたこの燃料
電池は適当な酸素源92から酸素も供給される。この場
合、電位が燃料電池90の導線94,96の両端に生じ
、またこれらの導線は、負荷100として図示する任意
の適当な負荷を供給するために用いられる。電解槽すな
わち装置Aは、電解液Eのハロゲン酸を電気分解するの
に用いられる。
In the illustrated apparatus for implementing the construction method of the present invention,
Hydrogen is used as the fuel for fuel cell 90, which is also supplied with oxygen from a suitable oxygen source 92. In this case, an electrical potential is developed across conductors 94, 96 of fuel cell 90, and these conductors are used to supply any suitable load, illustrated as load 100. Electrolytic cell or device A is used to electrolyze the halogen acids in electrolyte E.

電解液中のハロゲン酸の濃度は槽Aの一般的な効率を維
持する上で重要である。電極10,12の両端における
電圧は水の分解電圧より低い。このためハロゲン酸と共
に使用する水が電気分解工程により電気的に分解される
ことはない。このために、電解液内の水は、ハロゲン酸
の電気分解がおこるハロゲン酸溶液を構成する。本発明
の特徴の1つは、電解液中のハロゲン酸濃度を増加させ
る手段にある。このためには、電極12で分解され電解
液E中に溶解したハロゲンの水素化を必要とする。電気
分解工程中に分解されたハロゲンは即座に溶解されて溶
液となる。次に溶解したハロゲンは、電解室22内で水
素化されて、電気分解のための補給・・ロゲン酸となる
。槽Aがハロゲンとして塩素を使用すると、塩化水素が
電解液中に生成される。電解液内の塩化水素が高濃度で
あるために、電解液中の次亜塩素酸は微量である。従つ
て、酸素に関係して起こる過電圧あるいは過電位は、電
極10と12の間の分解工程では問題とならない。ハロ
ゲン酸の濃度を増すためには、電解室22の反応領域で
ハロゲンの水素化を促進する薬剤を使用する。実施例1
に関して記述する好ましい態様では、薬剤は比較的小さ
い粒径の非グラフアイト状炭素粒子である。この炭素は
酸化されて前述のように二酸化炭素を生成し、この結果
水素分子を解離し、ハロゲンを水素化するのに必要なエ
ネルギーが得られる。電解液Eに溶解した塩素等のハロ
ゲンの水素化を促進することによつて、電解液中のハロ
ゲン酸濃度を、他のハロゲンを水に吸収して酸にかえる
工程よりもはるかに大きくすることができる。従来、ハ
ロゲンが水溶液中に吸収された場合、酸濃度は非常に低
く約3%以下であつた。従つてハロゲン酸をつくるため
に水にハロゲンを吸収させるのは、その結果生じる酸溶
液を効率良く電気分解するのに有益ではなかつた。塩素
、臭素および沃素をこれらハロゲンにより生成した酸の
水溶液中に連続的に溶解することができること、また、
溶解したハロゲンが炭素粒子の存在下で水素化されて、
約3%を越える濃度の補給用ハロゲン酸を製造できるこ
とが判明した。グラフアイト状炭素はハロゲン酸溶液中
に溶解したハロゲンの水素化を促進し、補給された酸濃
度が増大するに伴なつて水素化の速度が急速に低減する
ことが判つた。これは第2図の曲線1に示されている。
従つて、塩化水素の場合、約5%の酸濃度に達するまで
グラフアイト状粒子の炭素粒子は比較的急速に塩素の水
素化を促進する。これにより、塩化水素や他のハロゲン
酸の濃度が比較的低い場合には、グラフアイト状炭素を
使用できる。しかし、ハロゲン酸の濃度が高ければ高い
程、優れた更に効率的な電気分解工程を可能にする。炭
素粒子が非グラフアイト状炭素である場合は、第2図の
曲線2に示されるように、この炭素粒子は酸溶液中に溶
解した・・ロゲンの水素化を促進し、少なくとも20%
〜30%の酸濃度までは酸濃度の増加に伴ない水素化速
度が低減することはない。この理由から、本発明では、
電解液E内で溶解したハロゲンの水素化のエネルギー源
として非グラフアイト状炭素粒子を用いる。この炭素は
二酸化炭素となり消費される。このエネルギーは、炭素
よりもはるかに優れた燃料性およびエネルギー発生特性
を有する水素を製造するのに使用される。このために本
発明は、二酸化炭素が副産物として生成する。曲線2に
示すように非グラフアイト状炭素を使用することにより
、ハロゲンの濃度は実質的に約20%の塩化水素濃度ま
で増加する。第2図の曲線にグラフアイト状炭素として
用いた材料はユニオンカーバイドコーポレーシヨン製の
ATJグラフアイトである。非グラフアイト状炭素はエ
ルコ スピア コーポレーシヨン(AircOSpee
rCOrp.)製の37等級コークスカーボンであつた
。この非グラフアイト状炭素を後述するように実施例1
で用いる。この非グラフアイト状炭素を使用した場合は
、ハロゲン酸の濃度は低レベルのときでさえ実質的に一
定の増加率を示し、またこの比率は、約20%までおよ
び約20%を越えるハロゲン酸の水溶液に対して継続す
る。従つて、非グラフアイト状炭素を使用して溶解した
ハロゲンを連続的に水素化できる。非グラフアイト状炭
素を使用するとき塩素または他のハロゲンの連続した水
素化を高いレベルで可能とする理由は判明していないが
、この現象はハロゲン酸溶液中の非グラフアイト状炭素
の過電位特性に関係があると思われる。
The concentration of halogen acid in the electrolyte is important in maintaining the general efficiency of cell A. The voltage across electrodes 10, 12 is lower than the water decomposition voltage. Therefore, the water used together with the halogen acid is not electrolytically decomposed by the electrolysis process. For this purpose, the water in the electrolyte constitutes a halogen acid solution in which electrolysis of the halogen acid takes place. One of the features of the present invention is the means for increasing the halogen acid concentration in the electrolyte. This requires hydrogenation of the halogen decomposed at the electrode 12 and dissolved in the electrolyte E. The halogen decomposed during the electrolysis process is immediately dissolved into a solution. Next, the dissolved halogen is hydrogenated in the electrolytic chamber 22 and becomes replenishing halogen acid for electrolysis. When tank A uses chlorine as the halogen, hydrogen chloride is produced in the electrolyte. Since the concentration of hydrogen chloride in the electrolyte is high, the amount of hypochlorous acid in the electrolyte is very small. Therefore, oxygen-related overvoltages or overpotentials are not a problem in the decomposition process between electrodes 10 and 12. To increase the concentration of halogen acids, agents that promote hydrogenation of halogens are used in the reaction zone of electrolytic chamber 22. Example 1
In preferred embodiments as described above, the drug is non-graphitic carbon particles of relatively small particle size. This carbon is oxidized to produce carbon dioxide as described above, thereby dissociating molecular hydrogen and providing the energy necessary to hydrogenate the halogen. By promoting the hydrogenation of halogens such as chlorine dissolved in electrolytic solution E, the concentration of halogen acid in the electrolytic solution is made much higher than in the process of absorbing other halogens into water and converting them into acids. I can do it. Traditionally, when halogens are absorbed into aqueous solutions, the acid concentration has been very low, about 3% or less. Therefore, absorbing halogens into water to make halogen acids has not been beneficial for efficiently electrolyzing the resulting acid solution. Chlorine, bromine and iodine can be continuously dissolved in an aqueous solution of acids produced by these halogens, and
The dissolved halogen is hydrogenated in the presence of carbon particles,
It has been found that replenishment halogen acids can be produced at concentrations greater than about 3%. It has been found that graphitic carbon promotes the hydrogenation of halogens dissolved in halogen acid solutions, and the rate of hydrogenation decreases rapidly as the supplemented acid concentration increases. This is shown in curve 1 of FIG.
Thus, in the case of hydrogen chloride, graphite-like carbon particles promote hydrogenation of chlorine relatively quickly until an acid concentration of about 5% is reached. This allows graphitic carbon to be used when the concentration of hydrogen chloride and other halogen acids is relatively low. However, the higher the concentration of halogen acid allows for a better and more efficient electrolysis process. If the carbon particles are non-graphitic carbon, they promote the hydrogenation of the dissolved...logen in the acid solution by at least 20%, as shown in curve 2 of Figure 2.
The hydrogenation rate does not decrease with increasing acid concentration up to ~30% acid concentration. For this reason, in the present invention:
Non-graphitic carbon particles are used as an energy source for hydrogenation of halogen dissolved in electrolyte E. This carbon becomes carbon dioxide and is consumed. This energy is used to produce hydrogen, which has far superior fuel and energy generation properties than carbon. For this reason, the present invention produces carbon dioxide as a by-product. By using non-graphitic carbon as shown in curve 2, the halogen concentration is increased substantially to about 20% hydrogen chloride concentration. The material used as the graphitic carbon in the curve of FIG. 2 is ATJ graphite manufactured by Union Carbide Corporation. The non-graphitic carbon is manufactured by Elco Spear Corporation (AircOSpee).
rCOrp. ) grade 37 coke carbon. Example 1 This non-graphite carbon was prepared as described below.
used in When this non-graphitic carbon is used, the concentration of halogen acid exhibits a substantially constant rate of increase even at low levels, and this ratio increases up to about 20% and above about 20% halogen acid. Continue for aqueous solutions of Therefore, non-graphitic carbon can be used to continuously hydrogenate dissolved halogens. It is not known why continuous hydrogenation of chlorine or other halogens is possible at high levels when using non-graphitic carbons, but this phenomenon is due to the overpotential of non-graphitic carbons in halogen acid solutions. It seems to be related to the characteristics.

これについて第3図に示しており、非グラフアイト状炭
素およびグラフアイト状炭素に対してミリボルト単位の
過電位あるいは過電圧が比較されている。このグラフは
、塩化水素の濃度を変えてグラJャAイト状炭素と非グラ
フアイト状炭素の電極を用いかつこれらの濃度における
過電圧を測ることによつて作成した。このグラフを参照
すると、非グラフアイト状およびグラフアイト状の両炭
素はほぼ20%までの塩化水素濃度で比較的低い過電位
を維持する。この20%濃度は塩化水素が水から遊離し
始めるときの塩化水素の濃度であることが判る。次に、
グラフアイト状炭素はハロゲンに関して過電位を相当に
増加させ、しかるに一方、非グラフアイト状炭素はほぼ
同じ過電位または過電圧レベルを続ける。従つて非グラ
フアイト状炭素は比較的低い過電圧あるいは過電圧を維
持し続ける。本発明においては、・・ロゲンの水素化は
炭素粒子の表面で起こる。粒子面におけるハロゲン酸の
濃度はハロゲン酸溶液全体の濃度よりも比較的高く、こ
れは発生した酸が反応表面に蓄積することに因る。その
結果として、非グラフアイト状炭素は炭素表面でハロゲ
ンに水素化を続け、一方グラフアイト状炭素はこの濃度
レベルでより高い過電位または過電圧を有し、炭素表面
の領域で約18%のハロゲン酸濃度のとき水素化を中止
する。これはグラフアイト状炭素の場合は約5%の全電
解液Eのハロゲン酸濃度となり、一方、低過電位または
低過電圧を維持できる非グラフアイト状炭素はたとえ炭
素の表面におけるハロゲン酸の濃度が18〜20%また
はそれ以上の濃度となつても水素化を続ける。第3図に
記載した活性試験は過電圧または過電位に関係し、この
過電圧または過電位は、所定の電気化学的反応を発生す
る理論的電位よりも通常大きい電圧または電位である。
This is illustrated in FIG. 3, where the overpotential or overvoltage in millivolts is compared for non-graphitic carbon and graphitic carbon. This graph was created by varying the concentration of hydrogen chloride, using graphitic carbon and non-graphitic carbon electrodes, and measuring the overpotential at these concentrations. Referring to this graph, both non-graphitic and graphitic carbons maintain relatively low overpotentials at hydrogen chloride concentrations up to approximately 20%. It can be seen that this 20% concentration is the concentration of hydrogen chloride at which hydrogen chloride begins to be liberated from water. next,
Graphitic carbon increases the overpotential considerably with respect to the halogen, whereas non-graphitic carbon maintains approximately the same overpotential or overvoltage level. Therefore, non-graphitic carbon continues to maintain a relatively low overvoltage or overpotential. In the present invention... hydrogenation of rogens occurs on the surface of carbon particles. The concentration of halogen acid at the particle surface is relatively higher than the concentration of the entire halogen acid solution, which is due to the generated acid accumulating on the reaction surface. As a result, non-graphitic carbon continues to hydrogenate to halogens at the carbon surface, while graphitic carbon has a higher overpotential or overpotential at this concentration level, with approximately 18% halogen in the area of the carbon surface. Hydrogenation is stopped when the acid concentration is reached. For graphitic carbon, this results in a halogen acid concentration of about 5% of the total electrolyte E, whereas for non-graphitic carbon, which can maintain a low overpotential or low overpotential, even if the concentration of halogen acid at the carbon surface is Hydrogenation continues even at concentrations of 18-20% or higher. The activity test described in Figure 3 involves overvoltage or overpotential, which is a voltage or potential that is typically greater than the theoretical potential that would cause a given electrochemical reaction to occur.

過電位要因に関してグラフアイト状炭素と非グラフアイ
ト状炭素の間の関係を示す第3図の図表を得るため、両
電極と種々の濃度を有する塩化水素の間の過電圧を電極
で測つた。また1.55mmA/CrA(10mA/平
方インチ)の電流密度を使用した。濃度が増すに伴なつ
て、非グラフアイト状炭素電極における過電位は5%の
塩化水素濃度のとき約7ミリボルトで大体において一定
であり、かつ37%の塩化水素濃度では約8ミリボルト
まで大体一様に上つた。グラフアイト状炭素の電極の場
合、溶液内の酸濃度が5〜18%の範囲については約5
ミリボルトの過電位であつた。酸濃度がその後増加する
に従つて、試験で用いるグラフアイト状炭素の電極は塩
化水素濃度24%で約45ミリボルトに達するという極
めて急激な過電位または過電圧の上昇具合を提示する。
塩化水素の割合が増加し続けるに伴つて、グラフアイト
状炭素は酸濃度が24〜37%のとき約45〜46ミリ
ボルトの過電位を示した。この関係は第3図に示されて
いる。従つて、この試験において非グラフアイト状カー
ボン電極の過電位が酸濃度が増加するに伴つてほとんど
増大しなかつたので、この発明で陽極電解室22内の反
応粒子として非グラフアイト状炭素を用いた場合、たと
え反応領域内の酸濃度および炭素粒子表面の酸濃度が増
大しても炭素粒子表面の過電位はほとんど増大しないこ
とが理論的に証明された。第3図に示すように塩化水素
溶液中にグラフアイト状炭素および非グラフアイト状炭
素を用いた実験から、非グラフアイト状炭素の場合、塩
素等のハロゲンに対する過電位にはほとんど変化が見ら
れないことが判る。これは、非グラフアィト状炭素粒子
の過電位が第1図に示す槽Aの電解室22内で大体にお
いて一定値を保つことを示す。従つて、この発明では塩
素、臭素および沃素等の全てのハロゲンとともに非グラ
フアイト状炭素を使用する。上記説明から本発明は、電
気化学的に水素を発生して分解されたハロゲン酸を製造
するために、石炭または他の炭素を用いるという新規な
手段を用いる。
To obtain the diagram of FIG. 3 showing the relationship between graphitic and non-graphitic carbon with respect to overpotential factors, the overpotential between both electrodes and hydrogen chloride with various concentrations was measured at the electrodes. A current density of 1.55 mmA/CrA (10 mA/in²) was also used. As concentration increases, the overpotential at the non-graphitic carbon electrode remains roughly constant at about 7 millivolts at a 5% hydrogen chloride concentration, and roughly constant to about 8 millivolts at a 37% hydrogen chloride concentration. It went up like that. For graphitic carbon electrodes, the acid concentration in the solution ranges from 5% to 18%.
There was a millivolt overpotential. As the acid concentration is subsequently increased, the graphitic carbon electrode used in the test exhibits a very rapid increase in overpotential or overvoltage, reaching approximately 45 millivolts at a 24% hydrogen chloride concentration.
As the proportion of hydrogen chloride continued to increase, the graphitic carbon exhibited an overpotential of approximately 45-46 millivolts at acid concentrations of 24-37%. This relationship is shown in FIG. Therefore, since the overpotential of the non-graphitic carbon electrode hardly increased as the acid concentration increased in this test, it is possible to use non-graphitic carbon as the reactive particles in the anodic electrolysis chamber 22 in this invention. It has been theoretically proven that even if the acid concentration in the reaction region and the acid concentration on the surface of the carbon particles increase, the overpotential on the surface of the carbon particles hardly increases. As shown in Figure 3, experiments using graphitic carbon and non-graphitic carbon in a hydrogen chloride solution revealed that in the case of non-graphitic carbon, there was almost no change in the overpotential for halogens such as chlorine. It turns out there isn't. This indicates that the overpotential of the non-graphitic carbon particles remains approximately constant within the electrolytic chamber 22 of tank A shown in FIG. Therefore, this invention uses non-graphitic carbon along with all halogens such as chlorine, bromine and iodine. From the above description, the present invention uses a novel means of using coal or other carbon to electrochemically generate hydrogen and produce decomposed halogen acids.

副製品は二酸化炭素である。分解したハロゲンは電解液
中に溶解し、次に槽Aの反応領域内で水素化されて、循
環する電解液内の溶解ハロゲンが炭素の使用によつて再
び水素化されることを特徴とした連続工程が生まれる。
沃化水素は、水または塩化水素よりもずつと低い電解電
圧を有するので、この沃化水素は塩化水素よりも更に効
果的に用いられる。実施例およびは沃化水素に関するの
で、両実施例はこのハロゲン酸の使用および本発明の方
法上の改良に関するものである。第4図は第1図に示す
好ましい態様の設計変更でありかつ前述のようなハロゲ
ン酸用に使用される。この態様例では、ハロゲンとして
沃素を用いているが、塩素も使用できる。槽Bは陰極電
解室110と陽極電解室112を有する。電解室110
内に陰極114があり、同様に陽極116を電解室11
2内に設ける。導管118は電解室110と112を接
続しかつ上述の通り適当な隔膜120を含む。電源12
2として図示する直流電源は電極114と116の両端
に直流電圧を印加し、両電極の電圧は大体0.6〜0.
7ボルトの直流電圧の範囲にある。この電圧は、電解液
E内で沃化水素を電気的に分解するために選定した。勿
論、これと同様の装置を塩素および臭素等の他の・・ロ
ゲン酸にも使用できる。水素出口130は、電解室11
0から適当な貯蔵装置または消費装置まで水素を導く。
この図示する態様では、電解槽とは別に反応タンク14
0が設置されており、電解液Eがこの反応タンクを介し
てポンプ144を有する適当な入口142により連続的
に循環される。このポンプは溶解したハロゲンと電解液
を吸入して反応タンク140へ排出する。電気分解工程
により発生する熱はタンク140内に必要な反応温度を
保持するのに十分である。従つて、熱を補給する必要も
なく、かつ槽Bが十分な廃熱を生じる場合、タンクB内
の電解液は沸騰点まで加熱される。出口146は適当な
フイルタ150を介して反応タンク140から槽Bまで
電解液Eを導く。またこのフイルタ150は、電解液が
槽Bまで再び返還されるに伴つて電解液内の不要な不純
物を取り除く。中央取水口152はタンク140から電
解液を収集するのに使用される。羽根車154がタンク
140内の電解液を外側方向に循環させるので、炭素粒
子Cは取水口152から通常離れておりかつフイルタ1
50へ導かれない。図を参照すると、工程の開始時にラ
イン160はタンク中へ沃素または沃化水素を導入する
ために用いられる。従つて連続操業工程においては補給
用の沃素を通常必要としない。ライン162により塩化
水素を反応タンク140中へ導入できる。後述するよう
に、塩化水素は沃化水素よりも実質的に高い分解電圧を
有するので、塩化水素は事実上電気分解されずに電解液
E内で水と共に使用できる。塩化水素は以下述べるよう
な利点を備える。塩化水素は電極114と116の間に
必要な電圧を低減する。電圧を低減すれば電気エネルギ
ーの節約になるので、本発明を採用した装置の電気的効
率性を高めることにもなる。反応タンク140へ水を導
入するのにライン164が用いられる。水の用途は前に
説明した通りである。第4図を参照すると、非グラフア
イト状炭素であるコークスはライン166を通じて導入
されかつタンク170の硝酸で処理される。次に、この
炭素粒子Cはタンク172内で洗浄されて残留酸がライ
ン174によつて除去される。従つて、硝酸で処理した
コークスの炭素粒子Cの所望量が反応タンク140中へ
導入されるので、入口142を介して槽Bから送り込ん
だ電解液E内に溶解した沃素の水素化が促進される。二
酸化炭素ガス用に適当なベントを逆止め弁182を有す
るライン180として図示している。勿論、第1図に示
すように槽Aの実施態様に関して前に述べた通り、ウオ
ータトラツプを用いることもできる。槽Bの一般的な操
業およびそれに連結した反応タンク140は第1図に示
す槽Aの操業と同様である。沃素法において、硝酸で洗
浄した炭素粒子および塩化水素を使用するための利点に
ついては、後に説明しまた実施例で扱う。また、第4図
に示す装置は、水および非グラフアイト状炭素粒子を使
用することにより水素を発生する。槽Bの電気分解工程
に必要なハロゲン酸を製造する際の化学的工程において
、この炭素は消費される。実施例 1 第1図の槽Aの陽極電解室は約500m1の容量を有し
かつこの電解室に水300m1を満たした。
The by-product is carbon dioxide. The decomposed halogen was dissolved in the electrolyte and then hydrogenated in the reaction zone of tank A, and the dissolved halogen in the circulating electrolyte was hydrogenated again by the use of carbon. A continuous process is created.
Hydrogen iodide has a much lower electrolysis voltage than water or hydrogen chloride, so hydrogen iodide is used more effectively than hydrogen chloride. Since the examples and examples relate to hydrogen iodide, both examples relate to the use of this halogen acid and to process improvements of the invention. FIG. 4 is a design modification of the preferred embodiment shown in FIG. 1 and is used for halogen acids as described above. In this embodiment, iodine is used as the halogen, but chlorine can also be used. Tank B has a cathode electrolysis chamber 110 and an anode electrolysis chamber 112. Electrolytic chamber 110
There is a cathode 114 inside, and similarly an anode 116 is connected to the electrolytic chamber 11.
Provided within 2. Conduit 118 connects electrolytic chambers 110 and 112 and includes a suitable septum 120 as described above. power supply 12
A DC power supply, shown as 2, applies a DC voltage across electrodes 114 and 116, with the voltage across the electrodes being approximately 0.6-0.
It is in the range of 7 volts DC voltage. This voltage was chosen to electrolytically decompose hydrogen iodide in electrolyte E. Of course, similar equipment can also be used with other rogonic acids such as chlorine and bromine. The hydrogen outlet 130 is connected to the electrolysis chamber 11
0 to a suitable storage or consumption device.
In this illustrated embodiment, a reaction tank 14 is provided separately from the electrolytic cell.
0 is installed and the electrolyte E is continuously circulated through this reaction tank by a suitable inlet 142 with a pump 144. This pump sucks in the dissolved halogen and electrolyte and discharges it into the reaction tank 140. The heat generated by the electrolysis process is sufficient to maintain the necessary reaction temperature within tank 140. Therefore, if there is no need to replenish heat and if tank B produces sufficient waste heat, the electrolyte in tank B will be heated to the boiling point. Outlet 146 conducts electrolyte E from reaction tank 140 to vessel B via a suitable filter 150. The filter 150 also removes unnecessary impurities from the electrolyte as it is returned to tank B. Central water intake 152 is used to collect electrolyte from tank 140. Since the impeller 154 circulates the electrolyte in the tank 140 in an outward direction, the carbon particles C are generally away from the water intake 152 and close to the filter 1.
It doesn't lead to 50. Referring to the figure, line 160 is used to introduce iodine or hydrogen iodide into the tank at the beginning of the process. Therefore, supplementary iodine is usually not required in continuous operating processes. Line 162 allows hydrogen chloride to be introduced into reaction tank 140 . As discussed below, hydrogen chloride has a substantially higher decomposition voltage than hydrogen iodide, so hydrogen chloride can be used with water in electrolyte E without being effectively electrolyzed. Hydrogen chloride has the following advantages. Hydrogen chloride reduces the voltage required between electrodes 114 and 116. Reducing the voltage also saves electrical energy, thereby increasing the electrical efficiency of devices incorporating the present invention. Line 164 is used to introduce water to reaction tank 140. The uses of water are as explained above. Referring to FIG. 4, non-graphitic carbon coke is introduced through line 166 and treated with nitric acid in tank 170. The carbon particles C are then washed in tank 172 and residual acid is removed via line 174. Therefore, the desired amount of carbon particles C of the coke treated with nitric acid is introduced into the reaction tank 140, so that the hydrogenation of the iodine dissolved in the electrolyte E fed from tank B via the inlet 142 is promoted. Ru. A suitable vent for carbon dioxide gas is shown as line 180 with check valve 182. Of course, a water trap may also be used, as described above with respect to the embodiment of tank A as shown in FIG. The general operation of tank B and the reaction tank 140 connected thereto is similar to that of tank A shown in FIG. The advantages of using nitric acid-washed carbon particles and hydrogen chloride in the iodine process are discussed below and covered in the examples. The device shown in FIG. 4 also generates hydrogen by using water and non-graphitic carbon particles. This carbon is consumed in the chemical process of producing the halogen acid required for the electrolysis process in tank B. Example 1 The anodic electrolysis chamber of tank A in FIG. 1 had a capacity of approximately 500 ml and was filled with 300 ml of water.

ほぼ同サイズの陰極電解室にこれと同じ高さまで水を充
填した。陰極は、グラフアイトを塩化白金酸中へ浸漬し
て空気加熱することにより得られる白金被覆されたグラ
フアイトであつた。これは水素で電極過電位を低減する
。同様に、陽極は、グラフアイト状炭素またはグラフア
イトから成りかつ30時間硝酸の中で煮沸した。電解室
間の中間隔膜は、0,2571Lm(10ミル)の厚さ
のデユボン製の商品名ナフイオン(NafiOn)12
0番で形成した。水素イオンが電解室間を通過すること
により電気的連続性および通常の一様な酸濃度が得られ
る。約20yの粉末状コークスを陽極側電解室の中へ装
入しかつ水を約80℃まで加熱した。
A cathode electrolysis chamber of approximately the same size was filled with water to the same height. The cathode was a platinum-coated graphite obtained by dipping the graphite in chloroplatinic acid and heating in air. This reduces the electrode overpotential with hydrogen. Similarly, the anode was made of graphitic carbon or graphite and boiled in nitric acid for 30 hours. The intermediate membrane between the electrolytic chambers is a 10 mil thick Dubon NafiOn 12 membrane.
It was formed with No. 0. The passage of hydrogen ions between the electrolytic chambers provides electrical continuity and a generally uniform acid concentration. Approximately 20 y of powdered coke was charged into the anode electrolysis chamber and the water was heated to approximately 80°C.

コークスは、37等級のコークスカーボンとしてエルコ
スピア コーポレーシヨン(AircOSpeerCO
rp.)で市販される標準非グラフアイト状炭素であつ
た。粒子の大きさは、粒子が標準6メツシユスクリーン
を通りかつ標準14メツシユスクリーンを通らない程度
である。次にこの粒子を水中に羽根車によつて懸濁状態
に保つ。その後塩素ガスを陽極電解室のスラリへ導入し
、かつHel濃度を20〜25重量%の間まで上げ続け
た。25%のHcl濃度に達するためには、約140t
の塩素が207のコークスと反応することにより、溶液
内に約140Vf)Hclが製造される。
Coke is manufactured by AircOSpeer Corporation (AircOSpeerCO) as 37 grade coke carbon.
rp. ) was a standard non-graphitic carbon commercially available. The particle size is such that the particles pass through a standard 6 mesh screen and do not pass through a standard 14 mesh screen. The particles are then kept suspended in water by an impeller. Chlorine gas was then introduced into the slurry in the anode chamber and the Hel concentration continued to increase to between 20 and 25% by weight. To reach a HCl concentration of 25%, approximately 140 t
The reaction of 207 chlorine with 207 coke produces approximately 140 Vf) HCl in solution.

1.2ボルトの直流電圧が両電極の間にかけられるので
約1.0アンペアの電流が電解液を介して発生する。
A DC voltage of 1.2 volts is applied between the electrodes so that a current of approximately 1.0 ampere is generated through the electrolyte.

約1.1ボルトの直流電圧が酸の分解のために使用され
た。水素が陰極で発生した。陽極で発生した塩素は再利
用し、水および炭素と反応せしめて補給用塩化水素とし
た。二酸化炭素は、この工程によつて分離されかつ水槽
76に通された。1時間当たり水20tとコークスカー
ボン6yが消費されるので、酸濃度を約20重量%に維
持すれば1時間当たり水素2f7が発生する。
A DC voltage of approximately 1.1 volts was used for acid decomposition. Hydrogen was generated at the cathode. The chlorine generated at the anode was recycled and reacted with water and carbon to make up hydrogen chloride. Carbon dioxide was separated by this step and passed to water tank 76. Since 20t of water and 6y of coke carbon are consumed per hour, 2f7 of hydrogen is generated per hour if the acid concentration is maintained at about 20% by weight.

工程を開始後、電極の両端で公式12R(1:電流の強
さ、R:抵抗)により生ずる熱は電解液を80℃を越え
る高温に維持するのに十分であつた。
After starting the process, the heat generated by the formula 12R (1: current strength, R: resistance) at both ends of the electrode was sufficient to maintain the electrolyte at a high temperature above 80°C.

工程中ヒーター60は接続しなかつた。従つて、炭素6
7は265Btuの理論加熱容量に相当する1時間当た
り水素2fを発生する。1時間当たり消費する電気エネ
ルギーは約66W/hであり、これは226Btu/h
に換算できる。
The heater 60 was not connected during the process. Therefore, carbon 6
7 generates 2 f hydrogen per hour corresponding to a theoretical heating capacity of 265 Btu. The electrical energy consumed per hour is approximately 66 W/h, which is 226 Btu/h.
It can be converted to

226Btuの電気エネルギーは264Btuの変換加
熱容量で水素を発生したことになる。
226 Btu of electrical energy generates hydrogen with a conversion heating capacity of 264 Btu.

実施例 実施例1で採用したのと同じ基本的プロセスで槽Aに電
解液酸として沃化水素を用いて実施した。
EXAMPLE The same basic process employed in Example 1 was carried out in cell A using hydrogen iodide as the electrolyte acid.

この場合、電圧は約0.6〜0.7ボルトの直流電圧ま
で低減でき、かつ1時間当り約27のコークスを補給用
非グラフアイト状炭素として用いた。この実施例では、
電気エネルギーが33W/hすなわち110Btu/h
の入力で加熱容量が264Btuのとき水素27を発生
した。効率的水素添加の要因 実施例1、に記載の工程で使用したハロゲンすなわち塩
素、臭素お,よび沃素を研究すると、程の基礎理論ある
いは操業性には関係せず、工程の効率性に影響を及ぼす
要因を若干指摘できた。
In this case, the voltage could be reduced to about 0.6-0.7 volts DC and about 27 cokes per hour were used as make-up non-graphitic carbon. In this example,
Electrical energy is 33W/h or 110Btu/h
Hydrogen 27 was generated when the heating capacity was 264 Btu with an input of . Factors for Efficient Hydrogenation A study of the halogens, ie, chlorine, bromine, and iodine used in the process described in Example 1, reveals that they are not related to the basic theory or operability, but have an effect on the efficiency of the process. We were able to point out some of the contributing factors.

約3%〜5%重量の濃度でさえ、ハロゲンの水素化がで
きるのでシステムの効率良い運転を可能にする。ハロゲ
ンの水素化速度はハロゲン酸の自由エネルギーに極めて
関係があり、またこの自由エネルギーは塩化水素のとき
最低であり沃化水素のとき最高である。従つて、水素化
あるいは酸生成は、塩化水素でより迅速にかつ容易に成
就できる。しかし、各酸におけるハロゲンの溶解度は沃
化水素のとき最大であり、塩化水素の塩素のとき最低で
ある。以上の要因を考慮すれば、コークス一水一・・ロ
ゲン系における酸生成速度に関して若干の設計変更が発
見できる。コークスを熱硝酸に通して硝酸処理すること
により、コーク法におけるハロゲンの水素化速度の増大
を図ることができる。
Even concentrations of about 3% to 5% by weight allow hydrogenation of the halogens, allowing efficient operation of the system. The rate of hydrogenation of halogens is closely related to the free energy of the halogen acid, which is lowest for hydrogen chloride and highest for hydrogen iodide. Therefore, hydrogenation or acid production can be accomplished more quickly and easily with hydrogen chloride. However, the solubility of halogen in each acid is highest for hydrogen iodide and lowest for chlorine of hydrogen chloride. Considering the above factors, it is possible to discover some design changes regarding the rate of acid production in the coke-water-logen system. By passing coke through hot nitric acid and treating it with nitric acid, it is possible to increase the hydrogenation rate of halogen in the coke process.

水素化速度を増大させる要因は沃素の場合10程度であ
り塩素の場合は実質的により少ない。この硝酸処理によ
りハロゲンの水素化速度が高められる理由は解明されて
いないが、硝酸がコークスまたは非グラフアイト状炭素
、すなわち約2000℃以上に加熱されなかつた炭素へ
のハロゲン吸収を低減するためであろうと考えられる。
吸収を減じた結果、炭素表面にハロゲンの低減した過電
位が現われ、水素化速度を増大させることになる。この
工程は沃素に対してより効果的である。要約すれば、実
施例1との基本的方法の改良点の1つは硝酸でコークス
粒子を前処理することである。ハロゲン酸中のハロゲン
の溶解度はこの発明の水素化に重要であるので、溶解度
の改良は有益である。
The factor that increases the hydrogenation rate is on the order of 10 for iodine and substantially less for chlorine. The reason why this nitric acid treatment increases the hydrogenation rate of halogens is not understood, but it may be because nitric acid reduces halogen absorption into coke or non-graphitic carbon, i.e. carbon that has not been heated above about 2000°C. It is thought that there will be.
As a result of the reduced absorption, a reduced overpotential of the halogen appears on the carbon surface, which increases the hydrogenation rate. This process is more effective for iodine. In summary, one of the improvements in the basic method with Example 1 is to pre-treat the coke particles with nitric acid. Since the solubility of the halogen in the halogen acid is important for the hydrogenation of this invention, improved solubility is beneficial.

実際、これは、塩化ナトリウムを沃化水素に加えること
で実現できる。この食塩は沃化水素水溶液中の沃素の溶
解度を増大させたが、塩化水素中の塩素に対しては減少
させた。従つて、水素化速度を塩化ナトリウム等の塩で
調節する場合もある。反応の速度は、炭素粒子の表面に
おける酸の自由エネルギーによつても影響を受ける。
In fact, this can be achieved by adding sodium chloride to hydrogen iodide. This salt increased the solubility of iodine in aqueous hydrogen iodide solutions, but decreased the solubility of chlorine in hydrogen chloride. Therefore, the hydrogenation rate may be adjusted with a salt such as sodium chloride. The rate of reaction is also influenced by the free energy of the acid at the surface of the carbon particles.

前述のように自由エネルギーが高くなればなるほど水素
化の速度が次第に低くなる。公知の低自由エネルギー水
準の酸を高自由エネルギー水準の酸に加えることによつ
てこの速度を左右できることが判明した。たとえば、検
討中のハロゲンの最低自由エネルギーを有する塩化水素
を臭化水素または沃化水素をベースとするシステムに加
えた場合、水素化速度が増大する。同様に、臭化水素は
沃化水素システムの水素化速度を増大させる。明らかに
この現象は炭素表面の自由エネルギーを変換したために
起きる。またこれらの追加する酸すなわち第2のハロゲ
ン酸は基礎酸として使用する酸よりも高い電圧を必要と
するので、これら第2のハロゲン酸は分解されない。要
約すれば、硝酸でコークスを処理したり、溶解度調整剤
を使用したり、また第2のハロゲン酸をシステムに加え
る等の手段は、実施例1およびに記載した基本システム
の効率を制御する際有益である。
As mentioned above, the rate of hydrogenation becomes progressively lower as the free energy becomes higher. It has been found that this rate can be influenced by adding a known low free energy level acid to a high free energy level acid. For example, when hydrogen chloride, which has the lowest free energy of the halogen under consideration, is added to a hydrogen bromide or hydrogen iodide based system, the hydrogenation rate increases. Similarly, hydrogen bromide increases the hydrogenation rate of hydrogen iodide systems. Apparently this phenomenon occurs due to the conversion of free energy on the carbon surface. Also, since these additional acids, ie, second halogen acids, require a higher voltage than the acid used as the base acid, these second halogen acids are not decomposed. In summary, measures such as treating the coke with nitric acid, using solubility modifiers, and adding a second halogen acid to the system can be used to control the efficiency of the basic system described in Example 1 and Beneficial.

陽極で発生したハロゲンを捕捉して系内で水素化するた
めには、ハロゲンのそのハロゲン酸水溶液への充分な溶
解度が必要である。更に、より高い濃度に於ける非グラ
フアイト状炭素の低い過電位は、ハロゲンを水と反応さ
せるだけで得られる通常のより低い濃度を越える水素化
工程を可能にする。実施例1との一般的工程に対し実験
により決定した効率化の要因を相互に作用させて、更に
改良された電気的、化学的特徴を有する反応を構成する
ことができる。
In order to capture the halogen generated at the anode and hydrogenate it within the system, sufficient solubility of the halogen in the aqueous halogen acid solution is required. Furthermore, the low overpotential of non-graphitic carbon at higher concentrations allows hydrogenation steps beyond the usual lower concentrations obtained by simply reacting the halogen with water. By interacting the efficiency factors determined through experiments with the general process of Example 1, it is possible to construct a reaction with further improved electrical and chemical characteristics.

これらの要因は溶解度および炭素の過電位に作用し、よ
り高い酸濃度における、たとえば塩化水素が5〜25重
量%の範囲における水素化を制御しかつ容易にする。実
施例 実験で得た上記に説明した効率化の要因を用いて別の実
施例を遂行した。
These factors affect the solubility and overpotential of the carbon to control and facilitate hydrogenation at higher acid concentrations, for example in the range of 5 to 25% by weight hydrogen chloride. EXAMPLE Another example was performed using the above-described efficiency factors obtained in the experiment.

この実施例では、電解液に沃化水素を用いた、実施例と
同様のシステムにおいて、三つの水素化速度の変動要因
をとりあげた。本発明の好ましいシステムである沃素の
水素化によつて生成した電解液から水素を得た。この実
施例では、第4図に示すような槽Bを使用した。非グラ
フアイト状カーボンすなわちコークスは硝酸で処理され
次に過剰硝酸を除去するために加熱された。このため沃
素の水素添加率が増大したが、炭素粒子上の微量の硝酸
残留物は全システムに対して明白な有害作用を示さなか
つた。本実施例では、四塩化チタンを少量加えたが、こ
の四塩化チタンは水素化速度を更に増大させ、かつ酸混
合物の腐食性を減じるための塩である。この塩は電気分
解した沃素の溶解度を増大させた。相当量の塩化水素を
沃化水素電解液とともに使用した。塩化水素は沃化水素
電解液の分解電圧を低下させたが、電極両端の電圧が約
0.3ボルトの直流電圧であつたので、塩化水素は電気
分解を受けなかつた。塩化水素をあまり使用しなければ
、沃化水素電解槽の電圧は約0.6〜0.7ボルトの直
流電圧であつた。この0.3ボルトの電圧は、沃化水素
を電気的に分解するのに十分であるが、約1.2〜1.
3ボルトを必要とする塩化水素の電気分解には不十分で
ある。塩化水素が添加されない沃化水素のみの電解槽の
分解電圧を0.3ボルトにするためには、沃化水素濃度
は水中で約50重量%であることを要する。本実施例で
は、沃化水素電解液を0,3ボルトで分解するには20
重量%の塩化水素と1重量%の沃化水素を必要とした。
従つて、本実施例により沃素の水素化が増大し、沃化水
素の分解電圧が低減し、かつ塩素に比べてかなり高価な
沃素の必要分量が縮減された。本実施例は、(1)一定
に沸騰している硝酸中で8時間煮沸した後水中で洗浄し
たエルコスピア製37等級のコークスカーボン、(2)
20重量%の塩化水素、(3) 1重量%の沃化水素
、(4) 1重量%の四塩化チタンおよび(5)残余水
を含む。槽の温度は約108℃で、炭素粒子を沈殿させ
ぬよう電解液を攪拌した。
In this example, in a system similar to the example in which hydrogen iodide was used as the electrolyte, three factors that varied the hydrogenation rate were taken up. Hydrogen was obtained from an electrolyte produced by hydrogenation of iodine, which is the preferred system of the present invention. In this example, tank B as shown in FIG. 4 was used. The non-graphitic carbon or coke was treated with nitric acid and then heated to remove excess nitric acid. Although this increased the iodine hydrogenation rate, the traces of nitric acid residue on the carbon particles had no obvious deleterious effect on the overall system. In this example, a small amount of titanium tetrachloride was added, which is a salt to further increase the hydrogenation rate and reduce the corrosivity of the acid mixture. This salt increased the solubility of electrolyzed iodine. A considerable amount of hydrogen chloride was used along with the hydrogen iodide electrolyte. Hydrogen chloride lowered the decomposition voltage of the hydrogen iodide electrolyte, but since the voltage across the electrodes was about 0.3 volts DC, the hydrogen chloride did not undergo electrolysis. If less hydrogen chloride was used, the voltage of the hydrogen iodide electrolyzer was approximately 0.6-0.7 volts DC. This voltage of 0.3 volts is sufficient to electrolyze hydrogen iodide, but approximately 1.2-1.
This is insufficient for hydrogen chloride electrolysis, which requires 3 volts. In order to achieve a decomposition voltage of 0.3 volts in a hydrogen iodide-only electrolyzer with no added hydrogen chloride, the hydrogen iodide concentration in water must be about 50% by weight. In this example, in order to decompose the hydrogen iodide electrolyte at 0.3 volts, 20
% hydrogen chloride and 1% hydrogen iodide by weight were required.
Therefore, this example increased the hydrogenation of iodine, reduced the decomposition voltage of hydrogen iodide, and reduced the required amount of iodine, which is considerably more expensive than chlorine. This example uses: (1) Elcospear grade 37 coke carbon, which was boiled in constant boiling nitric acid for 8 hours and then washed in water; (2)
Contains 20% by weight hydrogen chloride, (3) 1% by weight hydrogen iodide, (4) 1% by weight titanium tetrachloride, and (5) residual water. The temperature of the tank was about 108° C., and the electrolyte was stirred to prevent carbon particles from precipitating.

水素を発生するための分解電圧は0.3〜0.4DCボ
ルトでありかつ2アンペアの電流で水素を発生した。沃
化水素電解液の酸化を防ぐよう槽を気密にした。勿論、
発明の趣旨を逸脱せぬよう本発明を実施するに際し、図
示する多様な工程において他に設計変更をすることがで
きる。
The decomposition voltage to generate hydrogen was 0.3-0.4 DC volts and hydrogen was generated at a current of 2 amps. The tank was made airtight to prevent oxidation of the hydrogen iodide electrolyte. Of course,
Other design changes may be made in the various illustrated steps in carrying out the invention without departing from the spirit of the invention.

この発明の趣旨はハロゲン酸の電解液を電気分解して水
素を発生する概念に関係し、またこの電解液は分解した
ハロゲンを吸収しかつ反応領域で電解解と共に吸収した
ハロゲンを循環させるので、ハロゲンが水および炭素を
用いて再び水素化される。分解した水素自体は、系内の
再水素化に用いるのではなく、二実施例が示すような加
熱または発電等の系外の使用目的のために全量が使用さ
れる。設計変更 第4図は好ましい実施態様の設計変更を示す。
The gist of this invention relates to the concept of generating hydrogen by electrolyzing a halogen acid electrolyte, and since this electrolyte absorbs the decomposed halogen and circulates the absorbed halogen along with the electrolysis in the reaction zone, The halogen is hydrogenated again using water and carbon. The decomposed hydrogen itself is not used for rehydrogenation within the system, but the entire amount is used for purposes outside the system, such as heating or power generation, as shown in the two embodiments. Design Modifications FIG. 4 shows design modifications to the preferred embodiment.

この実施例では、槽Dは両表面にそれぞれ電極204,
206が取付けてあるNafiOn隔膜202を有する
容器200を備えている。電源が導線210,212の
両端に作用すると、隔膜は電気分解の機能を発現する。
陽極側の電解室から隔膜の電極表面にガス状の酸蒸気が
供給されて電解室220におけるハロゲンガスを発生す
る電解を可能にする。同時に電解室222内に水素が分
離蓄積されこの水素は導管224を通つて流出する。遊
離ハロゲンたとえば塩素は、導管234のポンプまたは
プロア232として表わした手段によつて電解室220
から反応タンクすなわち反応領域230までガス状態で
ある。
In this embodiment, tank D has electrodes 204 on both surfaces, respectively.
A container 200 having a NafiOn septum 202 attached thereto. When a power source is applied to both ends of the conductive wires 210 and 212, the diaphragm exhibits an electrolytic function.
Gaseous acid vapor is supplied from the electrolytic chamber on the anode side to the electrode surface of the diaphragm to enable electrolysis to generate halogen gas in the electrolytic chamber 220. At the same time, hydrogen is separated and stored in the electrolysis chamber 222 and exits through the conduit 224. Free halogens, such as chlorine, are removed from the electrolytic chamber 220 by means represented as a pump or proar 232 in conduit 234.
The reaction tank or reaction area 230 is in a gaseous state.

導管234からの蒸気は水242および非グラフアイト
状炭素244の上方ベツドによつて仕切られたチヤンバ
240中へ圧入される。ライン252にある複数のバー
ナ250は水242を沸騰点まで加熱して水蒸気を発生
させる。導管234からの蒸気とともにこの水蒸気は炭
素と反応し、塩素が水素添加されて塩化水素蒸気となる
。この塩化水素蒸気は導管260によつて電解室220
の下部まで運ばれ、この電解室の下部で電気分解により
連続循環中の塩素を分解する。コンデンサ270は水蒸
気を除去する。電気分解工程の発熱のために、電解室2
20と導管234内で循環成分の蒸気化状態を維持でき
る。閉鎖ループから二酸化炭素を除去するために、導管
234の領域の約1/20の直径を有するベント272
を回路の最大冷却領域に設置する。
Steam from conduit 234 is forced into a chamber 240 bounded by an upper bed of water 242 and non-graphitic carbon 244. A plurality of burners 250 in line 252 heat water 242 to boiling point to generate steam. This water vapor, along with the steam from conduit 234, reacts with the carbon and hydrogenates the chlorine to form hydrogen chloride vapor. This hydrogen chloride vapor is transferred to the electrolysis chamber 220 through a conduit 260.
The chlorine in continuous circulation is decomposed by electrolysis at the bottom of this electrolysis chamber. Condenser 270 removes water vapor. Due to the heat generated during the electrolysis process, the electrolysis chamber 2
20 and conduit 234 to maintain the vaporized state of the circulating components. Vent 272 having a diameter of approximately 1/20 of the area of conduit 234 to remove carbon dioxide from the closed loop.
in the area of maximum cooling of the circuit.

コンデンサ274は塩化水素を全て吸収する水蒸気を凝
縮する。次にハロゲンをわずかに含有した多量の二酸化
炭素はコンデンサを通過する。必要の場合には、ドライ
カーボンベツド276によりハロゲンを除去する。
Condenser 274 condenses the water vapor which absorbs all the hydrogen chloride. A large amount of carbon dioxide containing a small amount of halogen then passes through a condenser. If necessary, halogen is removed by dry carbon bed 276.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を構成する方法を実施するための装置の
略図であり、第2図は本発明で使用する非グラフアイト
状炭素とグラフアイト状炭素の塩素の水素化速度を示す
グラフであり、第3図は非グラフアイト状炭素とグラフ
アイト状炭素を比較した過電圧特性を示すグラフであり
、第4図は本発明の好ましい態様を構成する方法を実施
するためのさらに詳細化した装置を示す略図であり、第
5図はガス形態で本発明を使用するためのシステムを示
す略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for carrying out the method constituting the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the hydrogenation rate of chlorine on non-graphitic carbon and graphitic carbon used in the present invention. 3 is a graph showing the overvoltage characteristics comparing non-graphitic carbon and graphitic carbon, and FIG. 4 is a more detailed apparatus for carrying out the method constituting a preferred embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram showing a system for using the invention in gaseous form.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ハロゲン酸電解液を電気分解して水素を製造する方
法において、陽極で生成したハロゲンが溶解したハロゲ
ン酸電解液を非グラファイト状炭素粒子と温度80℃以
上の液相あるいは気相状態で反応せしめてハロゲンをハ
ロゲン酸に転換し、ハロゲン酸電解液として繰返し使用
することを特徴とする水素の製造方法。 2 ハロゲンが溶解したハロゲン酸電解液を、電解槽の
陽極側電解室において懸濁状態の非グラファイト状炭素
粒子と反応せしめることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の水素の製造方法。 3 ハロゲンが溶解したハロゲン酸電解液を、電解槽と
は別体の非グラファイト状炭素が存在する反応領域に導
き、ハロゲンをハロゲン酸に転換しハロゲン酸電解液と
して繰返し使用することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の水素の製造方法。 4 非グラファイト状炭素粒子の大きさは6メッシュス
クリーンを通過する程度のものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の水素の製造方法。 5 前記ハロゲン酸電解液の電解作動電圧よりも実質的
に大きい分解電圧を有する第2のハロゲン酸を前記電解
液に加えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の水素の製造方法。 6 ハロゲン酸が沃化水素酸であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の水素の製造方法。 7 第2のハロゲン酸が塩化水素酸であることを特徴と
する特許請求の範囲第6項記載の水素の製造方法。 8 非グラファイト状炭素粒子を硝酸溶液中に通すこと
によつて前処理し、洗浄して硝酸を除去することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の水素の製造方法。
[Claims] 1. In a method for producing hydrogen by electrolyzing a halogen acid electrolyte, a halogen acid electrolyte in which halogen produced at an anode is dissolved is mixed with non-graphitic carbon particles in a liquid phase at a temperature of 80°C or higher or A method for producing hydrogen, which comprises converting halogen into halogen acid by reacting in a gas phase, and repeatedly using the halogen acid electrolyte as a halogen acid electrolyte. 2. The method for producing hydrogen according to claim 1, characterized in that a halogen acid electrolyte in which a halogen is dissolved is reacted with suspended non-graphitic carbon particles in an electrolytic chamber on the anode side of an electrolytic cell. 3 A halogen acid electrolyte in which a halogen is dissolved is introduced into a reaction zone separate from the electrolytic cell where non-graphitic carbon exists, and the halogen is converted into halogen acid, which is repeatedly used as a halogen acid electrolyte. A method for producing hydrogen according to claim 1. 4. The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the non-graphitic carbon particles have a size that allows them to pass through a 6-mesh screen. 5. The method for producing hydrogen according to claim 1, characterized in that a second halogen acid having a decomposition voltage substantially higher than the electrolysis operating voltage of the halogen acid electrolyte is added to the electrolyte. 6. The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the halogen acid is hydriodic acid. 7. The method for producing hydrogen according to claim 6, wherein the second halogen acid is hydrochloric acid. 8. The method for producing hydrogen according to claim 1, characterized in that the non-graphitic carbon particles are pretreated by passing them through a nitric acid solution and the nitric acid is removed by washing.
JP54092120A 1978-07-19 1979-07-19 Hydrogen production method Expired JPS5946315B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/925,980 US4182662A (en) 1979-07-12 1978-07-19 Method of forming hydrogen
US000000925980 1978-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5521587A JPS5521587A (en) 1980-02-15
JPS5946315B2 true JPS5946315B2 (en) 1984-11-12

Family

ID=25452532

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54092120A Expired JPS5946315B2 (en) 1978-07-19 1979-07-19 Hydrogen production method
JP59140439A Expired JPS6024185B2 (en) 1978-07-19 1984-07-06 Hydrogen production method

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59140439A Expired JPS6024185B2 (en) 1978-07-19 1984-07-06 Hydrogen production method

Country Status (9)

Country Link
JP (2) JPS5946315B2 (en)
BE (1) BE877794A (en)
CA (1) CA1148497A (en)
DE (1) DE2928983A1 (en)
FR (3) FR2431550A1 (en)
GB (2) GB2026033B (en)
IT (1) IT1117164B (en)
NL (1) NL7905559A (en)
SE (2) SE7906042L (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5915508U (en) * 1982-07-22 1984-01-30 芝浦メカトロニクス株式会社 diamond cutting machine
JPS63219593A (en) * 1987-03-09 1988-09-13 Hitachi Ltd Hydrogen production
JP3132379B2 (en) * 1995-03-01 2001-02-05 トヨタ自動車株式会社 Method for producing oxygen and hydrogen
JP3915139B2 (en) * 1996-05-30 2007-05-16 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell power generator
JP3279231B2 (en) * 1997-10-13 2002-04-30 トヨタ自動車株式会社 Separation method of iodine gas
KR20030065857A (en) * 2002-02-01 2003-08-09 주식회사 동우워터텍 An ionicosmosis film joint in chlorine-sodium hydroxide electricty decomposition apparatus
JP5893637B2 (en) * 2011-10-14 2016-03-23 浦安電設株式会社 Hydrogen-oxygen gas generator
DE102020005285A1 (en) 2020-08-28 2022-03-03 Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (TITV e.V.) Process for water electrolysis and water electrolysis cell

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE313875C (en) *
US1870308A (en) * 1931-06-15 1932-08-09 Behrman Abraham Sidney Manufacture of hydrobromic acid
US2238896A (en) * 1939-03-10 1941-04-22 Mortimer M Gibbons Process for halide preparation
US3848065A (en) * 1972-09-29 1974-11-12 Monsanto Co Method for producing hydrogen iodide
LU71037A1 (en) * 1974-10-03 1976-08-19
US4036776A (en) * 1976-02-10 1977-07-19 The Lummus Company Recovery of chlorine values from a melt oxidation gas
JPS52105596A (en) * 1976-03-01 1977-09-05 Ajinomoto Co Inc Production of hydrochloric acid
JPS5317088A (en) * 1976-07-30 1978-02-16 Fumio Kobayashi System for indicating brake of vehicle or motor cycle or the like
CA1089632A (en) * 1976-08-20 1980-11-18 Alfred J. Darnell Hydrogen production

Also Published As

Publication number Publication date
BE877794A (en) 1979-11-16
GB2107295A (en) 1983-04-27
SE8404043D0 (en) 1984-08-09
GB2026033B (en) 1983-05-05
GB2107295B (en) 1983-09-28
NL7905559A (en) 1980-01-22
GB2026033A (en) 1980-01-30
FR2431550A1 (en) 1980-02-15
FR2431550B1 (en) 1984-07-20
FR2446251A1 (en) 1980-08-08
DE2928983A1 (en) 1980-01-31
CA1148497A (en) 1983-06-21
SE7906042L (en) 1980-01-20
JPS6024185B2 (en) 1985-06-11
FR2446251B1 (en) 1984-04-27
JPS6046383A (en) 1985-03-13
FR2446329B1 (en) 1984-04-13
IT1117164B (en) 1986-02-17
FR2446329A1 (en) 1980-08-08
JPS5521587A (en) 1980-02-15
IT7949785A0 (en) 1979-07-17
SE8404043L (en) 1984-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4311569A (en) Device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals
US5219671A (en) Hydrogen generation and utility load leveling system and the method therefor
CN103305861B (en) Use the method for oxygen-consuming electrode electrolyzing alkali metal chloride
JP2648313B2 (en) Electrolysis method
US4182662A (en) Method of forming hydrogen
JP3198298B2 (en) Method for producing hydrogen by photocatalyst-electrolysis hybrid system
GB2316091A (en) Electrolytic treatment of aqueous salt solutions
JPH03111587A (en) Electrolytic bath for reduction of carbon dioxide
JPH10121280A (en) Hypochlorite producing device
JPS5946315B2 (en) Hydrogen production method
JPS631448A (en) Treatment of organic waste and catalyst/promotor compositiontherefor
US4578159A (en) Electrolysis of alkali metal chloride brine in catholyteless membrane cells employing an oxygen consuming cathode
JP3455779B2 (en) Apparatus for producing hydrogen comprising semiconductor photocatalyst reactor and electrolyzer
US4288301A (en) Method of forming hydrogen
US4032415A (en) Method for promoting reduction oxidation of electrolytically produced gas
US5186794A (en) Alkali metal hydroxide generation system and the method therefor
US1847435A (en) Electrolytic manufacture of chlorine
US4919791A (en) Controlled operation of high current density oxygen consuming cathode cells to prevent hydrogen formation
US2470073A (en) Electrolytic cell and method of operating same
US4337237A (en) Catalytically increasing the obtainable concentration of halogen in water
US3849278A (en) Electrolytic system
CN1224082A (en) Film and oxygen reduction cathode electrolyzer stop method
JPH11140679A (en) Electrolytic cell for production of hydrogen peroxide
US3640804A (en) Method for conducting electrolyte to, from and through an electrolytic cell
US3996118A (en) Method for promoting reduction-oxidation of electrolytically produced gases