JPS60177569A - 電解または電池反応装置 - Google Patents
電解または電池反応装置Info
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- JPS60177569A JPS60177569A JP59032492A JP3249284A JPS60177569A JP S60177569 A JPS60177569 A JP S60177569A JP 59032492 A JP59032492 A JP 59032492A JP 3249284 A JP3249284 A JP 3249284A JP S60177569 A JPS60177569 A JP S60177569A
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- electrolyte
- electrode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04276—Arrangements for managing the electrolyte stream, e.g. heat exchange
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野）
本発明は電解反応、電池反応に用いる反応装置に関する
ものである。
ものである。
（発明の背景）
通常、電解液を流動させて電解反応を行わせる電解槽や
同じく電解液流動型電池では、正、負極室を分離するた
めに各種の隔膜を使用している。
同じく電解液流動型電池では、正、負極室を分離するた
めに各種の隔膜を使用している。
近年は伝導性に優れ、イオン種の選択透過性も向上し、
かつ機械的および化学的強度の大きいイオン交換膜等の
隔膜が実用化され、電解効率や電池効率の大きな飛曜が
みられるようになった。食塩電解槽や燃料電池にみられ
る著しい進歩はこの隔膜の改良に負うところも大きい。
かつ機械的および化学的強度の大きいイオン交換膜等の
隔膜が実用化され、電解効率や電池効率の大きな飛曜が
みられるようになった。食塩電解槽や燃料電池にみられ
る著しい進歩はこの隔膜の改良に負うところも大きい。
しかし、この隔膜の性能も完全なものとはいえず、長期
にわたる運転において正、負極間の電解液（以下、正、
負極液と称する）の混合を生じ、電解槽または電池にお
いて好ましからざる結果を招くことがある。
にわたる運転において正、負極間の電解液（以下、正、
負極液と称する）の混合を生じ、電解槽または電池にお
いて好ましからざる結果を招くことがある。
例えば正極液の負極室への混合によって負極そのものが
酸化を受け、電極としての活性を失う場合などが上げら
れる。このような問題を解決するために、従来は、負極
を耐酸化性としたり、正極液そのものを負極にとって無
害なものに切り換える等の処置がとられてきた。しかし
、これらの方法のうち、前者は、多くの場合、材料面、
経済面に限界があり、また後者は電解液に選択の余地が
なく、対策となり得ない場合もある。ここで活性を失う
場合の一例をあげると、卵重に酸化力の強い？！！解液
層液素によって還元し、かつその際ｑ燃有電池として電
力を得ることを目的とした場合、正極液（非常に酸化力
の強い電解液）が、隔膜を通って触媒を担持した負極（
水素極）に達し°ζ触媒を酸化被毒することがある。ま
た逆に負極が正極に達して悪影響を及ぼすこともあり得
る。
酸化を受け、電極としての活性を失う場合などが上げら
れる。このような問題を解決するために、従来は、負極
を耐酸化性としたり、正極液そのものを負極にとって無
害なものに切り換える等の処置がとられてきた。しかし
、これらの方法のうち、前者は、多くの場合、材料面、
経済面に限界があり、また後者は電解液に選択の余地が
なく、対策となり得ない場合もある。ここで活性を失う
場合の一例をあげると、卵重に酸化力の強い？！！解液
層液素によって還元し、かつその際ｑ燃有電池として電
力を得ることを目的とした場合、正極液（非常に酸化力
の強い電解液）が、隔膜を通って触媒を担持した負極（
水素極）に達し°ζ触媒を酸化被毒することがある。ま
た逆に負極が正極に達して悪影響を及ぼすこともあり得
る。
（発明の目的）
本発明の目的は、正極室または負極室におりるｒｒｉ極
触媒に対する被毒物質を除去または無害化し、長期間に
わたって高活性を維持することができる１′Ｉ！解また
は電池反応装置を提供することにある。
触媒に対する被毒物質を除去または無害化し、長期間に
わたって高活性を維持することができる１′Ｉ！解また
は電池反応装置を提供することにある。
（発明の概要）
本発明は、正極室と負極室を有する電解または電池反応
装置において、該正極室と負極室の間に、隔膜により仕
切られた、電解液が流動する第３の室を設け、前記両極
室の少なくとも一方の被毒物質を前記第３の室の電解液
により除去するようにしたことを特徴とするものである
。
装置において、該正極室と負極室の間に、隔膜により仕
切られた、電解液が流動する第３の室を設け、前記両極
室の少なくとも一方の被毒物質を前記第３の室の電解液
により除去するようにしたことを特徴とするものである
。
本発明において、前記第３の室内には電解液が４過可能
な？！！極を挿入し、該電極の電位を少なくとも正極よ
りも卑に維持することが好ましい。また前記隔膜はイオ
ン交換膜であることが好ましい。
な？！！極を挿入し、該電極の電位を少なくとも正極よ
りも卑に維持することが好ましい。また前記隔膜はイオ
ン交換膜であることが好ましい。
（発明の実施例）
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す燃料電池の説明図で
ある０図において、燃料電池ｌ （この場合は鉄（■価
）−水素電池）は、集電板６Ａ、白金担持負極２Ａを有
する負極室２、隔膜５Ａ、循環電解液室（第３室）３、
隔膜５Ｂ、正極４Ａを有する正極室４、および集電板６
Ｂと、該負極室２へ電解液（ＬｊＪ定塩酸酸性塩化第２
鉄水溶液）を供給するライン１２および弁１４と、同じ
（負極室２へ水素ボンベ７から水素を供給するライン１
６と、前記第３室へ電解液（塩ｒｆｌ＞循環タンク８か
ら電解液（４規定塩酸）を循環させるライン１８と、正
極室４にタンク９から？ｔｉ解液層液酸酸性塩化ｆｆ１
２鉄熔液）を循環させるライン２０とから主として構成
される。なお、１０は循環ポンプである。
ある０図において、燃料電池ｌ （この場合は鉄（■価
）−水素電池）は、集電板６Ａ、白金担持負極２Ａを有
する負極室２、隔膜５Ａ、循環電解液室（第３室）３、
隔膜５Ｂ、正極４Ａを有する正極室４、および集電板６
Ｂと、該負極室２へ電解液（ＬｊＪ定塩酸酸性塩化第２
鉄水溶液）を供給するライン１２および弁１４と、同じ
（負極室２へ水素ボンベ７から水素を供給するライン１
６と、前記第３室へ電解液（塩ｒｆｌ＞循環タンク８か
ら電解液（４規定塩酸）を循環させるライン１８と、正
極室４にタンク９から？ｔｉ解液層液酸酸性塩化ｆｆ１
２鉄熔液）を循環させるライン２０とから主として構成
される。なお、１０は循環ポンプである。
上記構成において、電池の運転と同時に第３室にタンク
８からポンプｌＯにより電解液（４規定塩酸）を循環さ
せると、正極室４から隔膜を通して洩れ出して（る、負
極を被毒する物質（以下、被毒物質という）が前記電解
液と反応し、電池の内部で無害化されるか、または？ｌ
ｉ解液中に熔解して外部に取り出され、回収される。こ
の被毒物質を回収または無害化する手段としては、次の
ような方法があげられる。
８からポンプｌＯにより電解液（４規定塩酸）を循環さ
せると、正極室４から隔膜を通して洩れ出して（る、負
極を被毒する物質（以下、被毒物質という）が前記電解
液と反応し、電池の内部で無害化されるか、または？ｌ
ｉ解液中に熔解して外部に取り出され、回収される。こ
の被毒物質を回収または無害化する手段としては、次の
ような方法があげられる。
（１）被毒物質を含む液に試薬を加え、沈殿除去、抽出
除去、還元分解（無害化）、酸化分解、マスキング無害
化、または浮遊除去を行なう。
除去、還元分解（無害化）、酸化分解、マスキング無害
化、または浮遊除去を行なう。
（２）被毒物質を含む液を電池の内部または外部で電解
処理（酸化、還元、透析または水素イオン濃度の変化に
よる沈殿除去等）によって、該被毒物質を回収または無
害化する。
処理（酸化、還元、透析または水素イオン濃度の変化に
よる沈殿除去等）によって、該被毒物質を回収または無
害化する。
（３）第３室内の電解液を交換する。
上記方法のうち、（２）の方法、特に第３室３の内部で
電解処理を行なう方法は、試薬を用いる必要がなく、ま
た装置も簡単で済むため好ましいものである。この方法
は、具体的には、該第３室に金属網、焼結多孔室ｉ属、
金属線、フェルト状金属、フェルト状炭素または布状炭
素等の電解液透過型の電極を入れ、これを電気的に負極
と接続するか、または適当なある電位に設定することに
よって行なうことができる。この場合、正極室からの洩
れ出し物質（被毒物質）が塩素であるとすると、該塩素
は第３室内の電極で還元されて塩素イオンとなるので、
カソーディックに保持されている負極を被毒することは
なくなる。しかし、第３室３で電解処理可能な被毒物質
の量には限界があるので、正極室４からの洩れ出し物質
（被毒物質）の量を処理可能な量に抑えることが好まし
い。
電解処理を行なう方法は、試薬を用いる必要がなく、ま
た装置も簡単で済むため好ましいものである。この方法
は、具体的には、該第３室に金属網、焼結多孔室ｉ属、
金属線、フェルト状金属、フェルト状炭素または布状炭
素等の電解液透過型の電極を入れ、これを電気的に負極
と接続するか、または適当なある電位に設定することに
よって行なうことができる。この場合、正極室からの洩
れ出し物質（被毒物質）が塩素であるとすると、該塩素
は第３室内の電極で還元されて塩素イオンとなるので、
カソーディックに保持されている負極を被毒することは
なくなる。しかし、第３室３で電解処理可能な被毒物質
の量には限界があるので、正極室４からの洩れ出し物質
（被毒物質）の量を処理可能な量に抑えることが好まし
い。
このため、隔膜５Ａ、５Ｂとしては、選択透過性の優れ
た隔膜（実際にはイオン交換膜）を使用することが好ま
しい。
た隔膜（実際にはイオン交換膜）を使用することが好ま
しい。
以上は正極液から被毒物質が洩れ出した場合について説
明したものであるが、負極液から正極被毒物質が洩れ出
した場合も同様に本発明を適用することができる。
明したものであるが、負極液から正極被毒物質が洩れ出
した場合も同様に本発明を適用することができる。
実施例１
４規定塩酸酸性塩化第２鉄水溶液を水素で還元する燃料
電池（電極面ｆｆ１ｌＯｃｎ＋）として、第１図に示す
単電池（電極面積１０−）を用いて、水素極（負極）を
被毒する物質の除去を行った。単電池の構成は、鉄の還
元極（正極）は炭素布、水素極は白金担持の炭素布で、
その担持Ｕは全屈白金として約１０ ｙｎ ｇ ／ｃｌ
としノこ。また隔膜には陽イオン交換膜を用いた。、第
３室の厚さは３闘であった。この電池を第３室に４規定
塩酸を循環させて運転した場合、初期の性能として、４
０゛Ｃで約０゜５■、３０ｍＡ／ｃ＋４の出力が冑られ
、この出力は運転開始後２時間経っても低下しなかった
。その後、この循環塩酸にかなりの鉄による着色がみら
れ、出力が低下し始めたので、本電池の外部で循環塩酸
を別に設けた電ＰＩＩ槽に導き、鉄（３１ｉ１［ｉ）を
電解還元して循環させたところ、電池出力は回復した。
電池（電極面ｆｆ１ｌＯｃｎ＋）として、第１図に示す
単電池（電極面積１０−）を用いて、水素極（負極）を
被毒する物質の除去を行った。単電池の構成は、鉄の還
元極（正極）は炭素布、水素極は白金担持の炭素布で、
その担持Ｕは全屈白金として約１０ ｙｎ ｇ ／ｃｌ
としノこ。また隔膜には陽イオン交換膜を用いた。、第
３室の厚さは３闘であった。この電池を第３室に４規定
塩酸を循環させて運転した場合、初期の性能として、４
０゛Ｃで約０゜５■、３０ｍＡ／ｃ＋４の出力が冑られ
、この出力は運転開始後２時間経っても低下しなかった
。その後、この循環塩酸にかなりの鉄による着色がみら
れ、出力が低下し始めたので、本電池の外部で循環塩酸
を別に設けた電ＰＩＩ槽に導き、鉄（３１ｉ１［ｉ）を
電解還元して循環させたところ、電池出力は回復した。
その後は全挟耐時間（断続的に約２０時間）中この性能
は維持された。
は維持された。
なお、第１図の単電池において、第３室３を設けない場
合は、運転開始後、数十分で出力が低下し、ついには出
力零となった。
合は、運転開始後、数十分で出力が低下し、ついには出
力零となった。
実施例２
みかけの有効電極面積４３２ｃＪ（たて２４印×よこ１
８情）の単重電池を製作した。この電池構造および各構
成要素は実施例１と同様である。ただし、本実施例にお
いては、第３室３に洩れ込んで（る鉄（３価）を鉄（２
価）に還元するために、第３室３に循環する塩酸にアス
コルビン酸を添加して行った。本実施例は断続的に約５
０時間の検ｎ１時間中４０℃で約０．５ｖ、３０ｍＡ／
ｃ＋ａ（７）出力全維持した。
８情）の単重電池を製作した。この電池構造および各構
成要素は実施例１と同様である。ただし、本実施例にお
いては、第３室３に洩れ込んで（る鉄（３価）を鉄（２
価）に還元するために、第３室３に循環する塩酸にアス
コルビン酸を添加して行った。本実施例は断続的に約５
０時間の検ｎ１時間中４０℃で約０．５ｖ、３０ｍＡ／
ｃ＋ａ（７）出力全維持した。
実施例３
みかけの有効電極面ｆｆ１１．５００ｃＪ（たて５０■
×よこ３０ｃｍ）の、第１図に示した構成の単電池（？
１１池摺成： 〔白金１５ｍｇ／−担持炭素布水素惰／
ｎイオン交換膜／炭素フェルト挿入の第３室／陽イオン
交換膿／炭素フエルト鉄極））を製作した。同様にｆｒ
Ｓ２鉄の水素による還元を電池反応としてｆｆ１３室３
による被毒物質の除去の効果を稠べた。なお、第３室３
の炭素フェルトと水素極とは電気〜的に短絡させた。こ
の電池について、４０℃で約２００時間の運転を行った
ところ、初期設定出力の０．４〜０．３ Ｖ、 ２０ｍ
Ａ／ｃＪを維持した。
×よこ３０ｃｍ）の、第１図に示した構成の単電池（？
１１池摺成： 〔白金１５ｍｇ／−担持炭素布水素惰／
ｎイオン交換膜／炭素フェルト挿入の第３室／陽イオン
交換膿／炭素フエルト鉄極））を製作した。同様にｆｒ
Ｓ２鉄の水素による還元を電池反応としてｆｆ１３室３
による被毒物質の除去の効果を稠べた。なお、第３室３
の炭素フェルトと水素極とは電気〜的に短絡させた。こ
の電池について、４０℃で約２００時間の運転を行った
ところ、初期設定出力の０．４〜０．３ Ｖ、 ２０ｍ
Ａ／ｃＪを維持した。
この場合、第３室内の炭素フェルト極に流れた電流は定
常的に約１０ｍＡ程度であった。この電流値は正極（鉄
柵）より洩れ込んでくる鉄（３価）の量に間係するもの
と考えられる。
常的に約１０ｍＡ程度であった。この電流値は正極（鉄
柵）より洩れ込んでくる鉄（３価）の量に間係するもの
と考えられる。
比較例１
隔膜（５八、５Ｂ）として、陽イオン交換膜に代えて、
約５０．ｉ−の小孔を多数有する樹脂膜を用いる他は実
施例１と同様にして鉄（３価）の水素還元を行ったとこ
ろ、正極液成分である鉄の第３室への洩れ込みが大き（
、実施例１で用いた循環塩酸用の電解槽の能力を上げな
ければ、急激な出力低下を防ぐことは困難であった。し
かし、電解槽の能力を４倍に上げても約０．５ｖ、４０
＋ａＡ／ｃ４の出力を維持することは困難であった。
約５０．ｉ−の小孔を多数有する樹脂膜を用いる他は実
施例１と同様にして鉄（３価）の水素還元を行ったとこ
ろ、正極液成分である鉄の第３室への洩れ込みが大き（
、実施例１で用いた循環塩酸用の電解槽の能力を上げな
ければ、急激な出力低下を防ぐことは困難であった。し
かし、電解槽の能力を４倍に上げても約０．５ｖ、４０
＋ａＡ／ｃ４の出力を維持することは困難であった。
（発明の効果）
本発明によれば、正極室または負極室で生成した被毒物
質をこれら両極室の間に設けた第３室の電解液中にとり
込んで回収、または電解反応等により無杏化除去するこ
とができる。
質をこれら両極室の間に設けた第３室の電解液中にとり
込んで回収、または電解反応等により無杏化除去するこ
とができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す単電池の説明図であ
る。 １・・・鉄（３価）−水素電池、２・・・負極室、２Ａ
・・・白金担持炭素布水１ｔｉｆＩ、３・・・炭素フェ
ルト極（第３室電極）、４・・・正極室、４Ａ・・・炭
素フェルト鉄棒、５・・・陽イオン交換膜、６・・・集
電板、７・・・水素ガスボンベ、８・・・塩酸循環タン
ク、９・・・塩酸酸性塩化第２鉄ｔ８液。 代理人 弁理士 川 北 武 長
る。 １・・・鉄（３価）−水素電池、２・・・負極室、２Ａ
・・・白金担持炭素布水１ｔｉｆＩ、３・・・炭素フェ
ルト極（第３室電極）、４・・・正極室、４Ａ・・・炭
素フェルト鉄棒、５・・・陽イオン交換膜、６・・・集
電板、７・・・水素ガスボンベ、８・・・塩酸循環タン
ク、９・・・塩酸酸性塩化第２鉄ｔ８液。 代理人 弁理士 川 北 武 長
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）正極室と負極室を有する電解または電池反応装置
において、該正極室と負極室の間に、隔膜により仕切ら
れた電解液が流動する第３の室を設け、前記両極室の少
なくとも一方の被毒物質を前記第３の室の電解液により
除去するようにしたことを特徴とする電解または電池反
応装置。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記第３室内に
電解液が透過可能な電極を挿入し、該電極の電位を少な
くとも正極より卑に維持することを特徴とする電解また
は電池反応装置。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、隔
膜がイオン交換膜であることを特徴とする電解または電
池反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59032492A JPS60177569A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電解または電池反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59032492A JPS60177569A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電解または電池反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60177569A true JPS60177569A (ja) | 1985-09-11 |
Family
ID=12360486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59032492A Pending JPS60177569A (ja) | 1984-02-24 | 1984-02-24 | 電解または電池反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60177569A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008035667A1 (fr) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Sony Corporation | Pile à combustible, système de pile à combustible et dispositif électronique |
| WO2009060604A1 (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | 燃料電池 |
-
1984
- 1984-02-24 JP JP59032492A patent/JPS60177569A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008035667A1 (fr) * | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Sony Corporation | Pile à combustible, système de pile à combustible et dispositif électronique |
| JP2008077851A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Sony Corp | 燃料電池および燃料電池システム、並びに電子機器 |
| WO2009060604A1 (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | 燃料電池 |
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