JPS60230989A - 水素および窒素の発生方法 - Google Patents
水素および窒素の発生方法Info
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- JPS60230989A JPS60230989A JP59087508A JP8750884A JPS60230989A JP S60230989 A JPS60230989 A JP S60230989A JP 59087508 A JP59087508 A JP 59087508A JP 8750884 A JP8750884 A JP 8750884A JP S60230989 A JPS60230989 A JP S60230989A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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】
本発明は、水素および窒素の発生方法に関するものであ
り、その目的とするところは、ボンベを使用することな
しに、ひとつの装置から水素と窒素の双方を比較的簡便
に発生せしめる方法を提供せんとするものである。
り、その目的とするところは、ボンベを使用することな
しに、ひとつの装置から水素と窒素の双方を比較的簡便
に発生せしめる方法を提供せんとするものである。
ガスクロマトグラフでは、水素丸源およびキャリヤーガ
スとして水素が、ま１こキャリヤーガスとして窒素が用
いられている。従来、水素および窒素は多くの場合、ボ
ンベ入りのものが使用されている。Ｔコだ、水素に関し
ていえば、近年水電解によって水素を得るという方法が
普及しつつある。
スとして水素が、ま１こキャリヤーガスとして窒素が用
いられている。従来、水素および窒素は多くの場合、ボ
ンベ入りのものが使用されている。Ｔコだ、水素に関し
ていえば、近年水電解によって水素を得るという方法が
普及しつつある。
一方、窒素に関していれば、例えば、特許公告囮５６−
８８９７９号に電気化学的手法を用いて、空気から窒素
を得る方法が提案されているが、この方法の場合、！極
の単位面積山１コリの脱酸素速度があまり速くならない
１こめに、窒素を発生する装置があまり小型にならない
という難点がみられる。
８８９７９号に電気化学的手法を用いて、空気から窒素
を得る方法が提案されているが、この方法の場合、！極
の単位面積山１コリの脱酸素速度があまり速くならない
１こめに、窒素を発生する装置があまり小型にならない
という難点がみられる。
いずれにしても、ひとつの装置から水素と窒素の双方を
得る方法は従来なかつＴこ。
得る方法は従来なかつＴこ。
本発明は、電気化学的手法と化学的手法とを組合わせて
ひとつの装置から水素と窒素の双方を発生せしめる方法
を提供するものである。
ひとつの装置から水素と窒素の双方を発生せしめる方法
を提供するものである。
すなわち、本発明では、まず、水電解セルと空気供給ポ
ンプとパラジウムを主体とする触媒を収給せろ水素−酸
素結合触媒容器と電気化学的水素分離セルとからなる各
種システム要素が用意される。これらのシステム要素に
おいて、まず水素だけが必要なときには、水電解セルだ
けが作動し、水電解セル以外のシステム要素は作動しな
い。
ンプとパラジウムを主体とする触媒を収給せろ水素−酸
素結合触媒容器と電気化学的水素分離セルとからなる各
種システム要素が用意される。これらのシステム要素に
おいて、まず水素だけが必要なときには、水電解セルだ
けが作動し、水電解セル以外のシステム要素は作動しな
い。
窒素だけおよび窒素と水素の双方が同時に必要なときに
はすべてのシステム要素が作動する。
はすべてのシステム要素が作動する。
つまり水素だけが必要なときには、水電解セルに水と供
給し、１ｉｊ３罹と陰極との間に直流電流を供給すると
、陽極から酸素が発生し、陰極から水素が発生するので
、酸素を棄却して水素だけを利用すればまい。ガスクロ
マトグラフでは酸素は必要がないが、ガスクロマトグラ
フ以外の用途で酸素が必要なときには、この陽梶から発
生する酸素をも利用すればよい。
給し、１ｉｊ３罹と陰極との間に直流電流を供給すると
、陽極から酸素が発生し、陰極から水素が発生するので
、酸素を棄却して水素だけを利用すればまい。ガスクロ
マトグラフでは酸素は必要がないが、ガスクロマトグラ
フ以外の用途で酸素が必要なときには、この陽梶から発
生する酸素をも利用すればよい。
ここで使用する水電解セルは、パーフルオロカーボンを
基体とし、スルフォン酸基もしくはカルボン酸基あるい
はこれら双方を導入しＴこカチオン交換膜の片面に、酸
素発生極としての陽極を、他面に水素発生甑としての１
ＩｊＩ極を一体に接合し１こものがよい。このような水
電解セル自体は公知である。
基体とし、スルフォン酸基もしくはカルボン酸基あるい
はこれら双方を導入しＴこカチオン交換膜の片面に、酸
素発生極としての陽極を、他面に水素発生甑としての１
ＩｊＩ極を一体に接合し１こものがよい。このような水
電解セル自体は公知である。
次に窒素だけおよび窒素と水素の双方が同時に必要なと
きは、水電解セルの作動によって得られる水素と空気と
を水素−酸素結合触媒容器に供給する。空気は空気供給
ポンプによって供給されろ。
きは、水電解セルの作動によって得られる水素と空気と
を水素−酸素結合触媒容器に供給する。空気は空気供給
ポンプによって供給されろ。
水素−酸素結合触媒容器の中で、水素と空気中の酸素と
が化学的に反応して水が生成する。換言すると脱水素反
応と脱酸素反応とが起る。この反応は非常に速い。水素
−酸素結合触媒容器に供給される水素と酸素との比較は
２：ｌではなく、水素をや＼過剰に供給する方が未反応
酸素濃度が低くなるからよい。かくして、水素−酸素結
合触媒容器から、わずかな水素と窒素との混合ガスが導
出されろ。もちろん、ここでいう窒素は主成分が窒素と
いうことであってわずかにアルゴンその他の不活性ガス
と炭酸ガスが含まれている。
が化学的に反応して水が生成する。換言すると脱水素反
応と脱酸素反応とが起る。この反応は非常に速い。水素
−酸素結合触媒容器に供給される水素と酸素との比較は
２：ｌではなく、水素をや＼過剰に供給する方が未反応
酸素濃度が低くなるからよい。かくして、水素−酸素結
合触媒容器から、わずかな水素と窒素との混合ガスが導
出されろ。もちろん、ここでいう窒素は主成分が窒素と
いうことであってわずかにアルゴンその他の不活性ガス
と炭酸ガスが含まれている。
水素と窒素との混合ガスは、電気化学的水素分離セルの
陽極側に供給され、′ｆＦＬ気化学的水素分離セルに＠
流電流を供給すると次の反応により水素だけが、陽極で
イオン化し、陰極では水素ガスが発生する。
陽極側に供給され、′ｆＦＬ気化学的水素分離セルに＠
流電流を供給すると次の反応により水素だけが、陽極で
イオン化し、陰極では水素ガスが発生する。
陽ｆＭ： １４２ ＋ ２８ −２１（” （１１陰極
； ２１ｉ →Ｈ２＋ ２ｅ−ｔ２＋電気化学的水素分
離セルは、パーフルオロカーボンを基体にし、スルフォ
ン酸基もしくはカルボン酸基を導入し１こカチオン交換
膜の片面に、水素の電解酸化に仔効なガス拡散！極とし
ての陽極を、他面に水素発生俺としての陰極をそれぞれ
一体に接合せしめ１こものがよい。
； ２１ｉ →Ｈ２＋ ２ｅ−ｔ２＋電気化学的水素分
離セルは、パーフルオロカーボンを基体にし、スルフォ
ン酸基もしくはカルボン酸基を導入し１こカチオン交換
膜の片面に、水素の電解酸化に仔効なガス拡散！極とし
ての陽極を、他面に水素発生俺としての陰極をそれぞれ
一体に接合せしめ１こものがよい。
上述の反応により、陽極で脱水素反応が起り、陽極から
セル外部に窒素（ＦＭ密にいえば、わずかな不活性ガス
と炭酸ガスを含む窒素］が導出される。
セル外部に窒素（ＦＭ密にいえば、わずかな不活性ガス
と炭酸ガスを含む窒素］が導出される。
一方、電気化手口水素分離セルに供給されろ水素と窒素
との混合ガスはかなり多量の水蒸気を含んでいるが、上
述の（１１式および（２）式において水素イオン（Ｉｉ
＋Ｊが陽極から陰極に移動する際、水素イオン１モルに
対して約２．７モルの水分子を随伴するのでｗＡｈから
導出されを窒素ガスはかなり乾燥し１こものになる。こ
の過程で乾燥が不充分な場合には、窒素をシリカゲル等
の乾燥筒を通せばよい。陰極側に移行しｔコ水素ガスは
、前述の水電解セルに戻されろ。
との混合ガスはかなり多量の水蒸気を含んでいるが、上
述の（１１式および（２）式において水素イオン（Ｉｉ
＋Ｊが陽極から陰極に移動する際、水素イオン１モルに
対して約２．７モルの水分子を随伴するのでｗＡｈから
導出されを窒素ガスはかなり乾燥し１こものになる。こ
の過程で乾燥が不充分な場合には、窒素をシリカゲル等
の乾燥筒を通せばよい。陰極側に移行しｔコ水素ガスは
、前述の水電解セルに戻されろ。
窒素ｔごけか一必藺な際には、水電解セルの水素発生量
を窒素の６明ｌへに見合うまうに規制し、窒素と水素の
双方が同時に必要なときには、水電解セルから発生する
水素の一部を直接利用するとともに残りの一部を水素−
酸素結合触媒容器に供給すればよい。
を窒素の６明ｌへに見合うまうに規制し、窒素と水素の
双方が同時に必要なときには、水電解セルから発生する
水素の一部を直接利用するとともに残りの一部を水素−
酸素結合触媒容器に供給すればよい。
上述の如き、水素と窒素の発生方法において、水電解操
作、水素−酸素結合操作、電気化学的水素分離操作とい
つｆコ各素反応操作自体はそれぞれすべて公知であり、
本発明はこれらの素反応操作を組合わせることによりて
、新しい意義を見い出し１こところに特徴を■するもの
である。
作、水素−酸素結合操作、電気化学的水素分離操作とい
つｆコ各素反応操作自体はそれぞれすべて公知であり、
本発明はこれらの素反応操作を組合わせることによりて
、新しい意義を見い出し１こところに特徴を■するもの
である。
以下、本発明の一実施例について詳述する。
実施例： 第１図は本発明の一実施例にかかる水素およ
び窒素の発生システム系統図を示す。
び窒素の発生システム系統図を示す。
本システムは大別すると、水タンク山、水電解セルｔｊ
＋ 、 ’２気供給ポンプ（３）、水素−酸素結合触媒
容器（４］および電気化学的水素分離セル空とから構成
される。
＋ 、 ’２気供給ポンプ（３）、水素−酸素結合触媒
容器（４］および電気化学的水素分離セル空とから構成
される。
７、Ｋ ’ｉ［解セル咀）は、パーフルオロカーボンに
スルフォン酸竜を導入【７Ｔこカチオン交換膜（６］と
該膜に無゛亀解メッキ法で一部に接合さｎにロンラムか
らなる陽１至（７１と白金からなる陰極（８）とセルフ
レーム（９）と酸素導出口（ｉｏ）とから構成されてい
る。
スルフォン酸竜を導入【７Ｔこカチオン交換膜（６］と
該膜に無゛亀解メッキ法で一部に接合さｎにロンラムか
らなる陽１至（７１と白金からなる陰極（８）とセルフ
レーム（９）と酸素導出口（ｉｏ）とから構成されてい
る。
水素−酸素結合触媒容器（４）の中には、アルミナのペ
レットにパラジウム＠煤を担持せしめ、さらにシリコン
樹脂で撥水処理を施し１こ水素−酸素結合触媒が収納さ
れている。
レットにパラジウム＠煤を担持せしめ、さらにシリコン
樹脂で撥水処理を施し１こ水素−酸素結合触媒が収納さ
れている。
亀気化学的水素分離せる曵）は、パーフルオロカーボン
にスルフォン酸基が導入されγこカチオン交換膜（１１
）と該膜にホットプレス法で一体に接合されｒこ白金粉
末とスチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルフォン
酸基を導入し１こカチオン交換樹脂粉末と結着剤として
のポリ４フブ化エチレンとの混合物からなるガス拡散電
極としての！ｊ３ｆＭ（１２）と酸化イリジウム粉末と
ポリ４フブ化エチレンとの混合物からなる水素発生！ｆ
ｆｉとしての陰極（１８）と窒素導出口（１４）とセル
フレーム（１５）とから構成されている。
にスルフォン酸基が導入されγこカチオン交換膜（１１
）と該膜にホットプレス法で一体に接合されｒこ白金粉
末とスチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルフォン
酸基を導入し１こカチオン交換樹脂粉末と結着剤として
のポリ４フブ化エチレンとの混合物からなるガス拡散電
極としての！ｊ３ｆＭ（１２）と酸化イリジウム粉末と
ポリ４フブ化エチレンとの混合物からなる水素発生！ｆ
ｆｉとしての陰極（１８）と窒素導出口（１４）とセル
フレーム（１５）とから構成されている。
本システムにおいて水素だけを発生せしめろ１祭には、
弁Ａ（１６）を開き、弁Ｈ（１７Ｊおよび弁Ｃ（１８）
を閉じ、水タンク１１１力）ら水を水！解セル監）に供
給するとともに、水電解セル監）の陽極（７）と陰極（
８）との間に直流’Ｅ流を供給し、水電解をおこない、
陽極（７）から発生する酸素を酸素導出口（ｌＯ）から
系外に排棄するとともに陰極（８）から発生する水素を
弁Ａ（１６）を介して、水素導出口（１９）から導出す
る。
弁Ａ（１６）を開き、弁Ｈ（１７Ｊおよび弁Ｃ（１８）
を閉じ、水タンク１１１力）ら水を水！解セル監）に供
給するとともに、水電解セル監）の陽極（７）と陰極（
８）との間に直流’Ｅ流を供給し、水電解をおこない、
陽極（７）から発生する酸素を酸素導出口（ｌＯ）から
系外に排棄するとともに陰極（８）から発生する水素を
弁Ａ（１６）を介して、水素導出口（１９）から導出す
る。
一方、窒素だけを発生せしめる際には、弁Ａ（１６）を
閉じ、弁Ｂ （Ｌ’ｌ）および弁Ｃ（１８）を開け、水
電解セルりを上述の同じ要領で作動せしめることによっ
て陰極（８）から発生する水素を水素−酸素結合触媒容
器帽に導入するとともに、空気供給ポンプ（８）を作動
させて、空気を水素−酸素結合触媒容器（４）に供給す
る。この際、水素と空気中の酸素の供給量比が２．２
： ｌになるようにする。かくして、水素−酸素結合触
媒容器（４）中で、水素と空気中の酸素とが反応して水
になるとともに脱酸素されろ。
閉じ、弁Ｂ （Ｌ’ｌ）および弁Ｃ（１８）を開け、水
電解セルりを上述の同じ要領で作動せしめることによっ
て陰極（８）から発生する水素を水素−酸素結合触媒容
器帽に導入するとともに、空気供給ポンプ（８）を作動
させて、空気を水素−酸素結合触媒容器（４）に供給す
る。この際、水素と空気中の酸素の供給量比が２．２
： ｌになるようにする。かくして、水素−酸素結合触
媒容器（４）中で、水素と空気中の酸素とが反応して水
になるとともに脱酸素されろ。
余剰の水素と窒素との混合ガスは電気化学的水素分離セ
ル（６）に送られ、このセルのＭｆｆｌ（１２）と陰極
（１３）との間に自流電流を供給すると、陽極（１２）
で水素だけが消費され、窒素導出口（」４）から窒素が
導出される。陰ＩＩ （１８）から発生する水素は弁Ｃ
（１８）を経て、再び水素−酸素結合触媒容器（４）に
供給される。
ル（６）に送られ、このセルのＭｆｆｌ（１２）と陰極
（１３）との間に自流電流を供給すると、陽極（１２）
で水素だけが消費され、窒素導出口（」４）から窒素が
導出される。陰ＩＩ （１８）から発生する水素は弁Ｃ
（１８）を経て、再び水素−酸素結合触媒容器（４）に
供給される。
かかる方法によって、９９．９９９％の水素と酸素濃度
が０．００６％の窒素を主成分とするガスが得られる。
が０．００６％の窒素を主成分とするガスが得られる。
以上詳述せる如く、本発明けひとつの装置から水素と窒
素の双方を発生せしめる効果的な方法を提供するもので
、その工業的価値圀めで太でｈろ。
素の双方を発生せしめる効果的な方法を提供するもので
、その工業的価値圀めで太でｈろ。
第１Ｎは不発８ｈの一実施例にかかる水素および窒素の
発生システム系統図を示す。 」・・・・・・水タンク、乙・・・・・・水！解セル、
８・・・・・・空気供給ポンプ、 ４・・・・・・水
素−酸素結合触媒谷器、５．・・・・・・電気化学的水
素分離セル。 １４・・・・・・窒素導出口、」９・・・・・・水素導
出口。
発生システム系統図を示す。 」・・・・・・水タンク、乙・・・・・・水！解セル、
８・・・・・・空気供給ポンプ、 ４・・・・・・水
素−酸素結合触媒谷器、５．・・・・・・電気化学的水
素分離セル。 １４・・・・・・窒素導出口、」９・・・・・・水素導
出口。
Claims (1)
- １、 パーフルオロカーボンを基体とし、スルフォン酸
基もしくはカルボン酸基を導入してなるカチオン交換膜
の片面に、酸素発生樺としての陽極を、他面に水素発生
極としての陰極をそれぞれ一体に接合せしめてなる水電
解セルと空気供給ポンプとパラジウムを主体とする触媒
を収納せる水素−酸゛累結合噛媒谷器とパーフルオロカ
ーボンを基体トシ、スルフォン酸基もしくはカルボン酸
基を導入してなるカチオン交換膜の片面に、水素の電解
酸化に有効なガス拡散電極からなる陽極を、他面に水素
発生極としての陰極をそれぞれ一体に接合せしめてなる
電気化学的水素分離セルとを用意し、水素を発生せしめ
る際には、空気供給ポンプを作動させずに、水電解セル
に水を供給し、水電解セルの陽極と陰極との間に直流電
流を通電せしめることによって水を電解して、陰極から
水素を発生せしめ、窒素を発生せしめる際には、前記水
電解セルの作動によって得られる水素と空気とをパラジ
ウムを主体とする触媒を収納せろ水素−酸素結合融媒容
器に供給せしめ、水素と空気中に含まれる酸素とを供給
せしめて水にするとともに脱酸素をおこなわせ、水素−
酸素結合触媒容器から導出される水素と窒素との混合ガ
スを前記電気化学的水素分離セルの陽極に供給するとと
もに、該電気化手釣水素分離セルに直流電流を通電せし
めろことによって、前記水素と窒素との混合ガス中の水
素だけを１ｌｊ３極から陰極へ移行せしめ、電気化学的
水素分離セルの陽極から窒素を導出せしめることを特徴
とする水素および窒素の発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087508A JPS60230989A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 水素および窒素の発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087508A JPS60230989A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 水素および窒素の発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230989A true JPS60230989A (ja) | 1985-11-16 |
| JPH036227B2 JPH036227B2 (ja) | 1991-01-29 |
Family
ID=13916919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59087508A Granted JPS60230989A (ja) | 1984-04-28 | 1984-04-28 | 水素および窒素の発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60230989A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104220644A (zh) * | 2012-01-10 | 2014-12-17 | 马赫内托特殊阳极有限公司 | 用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统 |
-
1984
- 1984-04-28 JP JP59087508A patent/JPS60230989A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104220644A (zh) * | 2012-01-10 | 2014-12-17 | 马赫内托特殊阳极有限公司 | 用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统 |
| CN104220644B (zh) * | 2012-01-10 | 2017-03-29 | W&F技术有限公司 | 用于从含铵的流体中回收氮的方法及生物电化学系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036227B2 (ja) | 1991-01-29 |
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