JPS6024185B2 - 水素の製造方法 - Google Patents

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、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。

本発明は、塩化水素又は沃化水素を利用した電気分解法
に特に利用できるので、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。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
。

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を高くす
ればするほど、この方法の電気エネルギーのコストが高
くなる。従っ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、水の電解槽の圧力を大にすれば、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っている。また水
の電解によっ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。この
方法によれば、電気分解の電圧は低くでき、またこの電
解法に必要な電気エネルギーは、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。

この方法は、米国特許第６０３，０５８号、第１，７４
０ ５４２号、第３，２３６，７６０号、第３，２４２
，０６５号、第３，７５０ ９３０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。従って、本発明は、従来得られ
なかっ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、ユニットまたは装置中で実施する。この
ユニットは、電解槽および酸生成反応領域から成りし反
応領域は電解槽内自体に収容してもよいし又電解法のた
めのハロゲン酸を循環させた導管で蓮通させてもよい。
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。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糟は、電解に
よって分解したハロゲンを利用して酸を生成する反応領
域と組合わせ構成される。

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、更に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および水を利用する。
ハロゲン酸が溶液状になっているとき、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、電解液
用の補給のハロゲン酸を生成する反応領域では、遊離し
たハロゲンと水を使用しハロゲン酸を生成する。

この化学反応には、急速な水素化が必要であるが、この
ような水素化はグラフアィト状炭素、ルテニウム被覆し
たチタン、または白金被覆したチタン等の触媒を用いて
行なうことができる。これら三つの触媒は、ある酸渡度
レベル、塩酸の場合は約５％濃度の水素化に対して効果
的である。本発明の方法は、ハロゲン酸電解液を電気分
解する工程と、電気分解した溶解ハロゲンと水とを触媒
の存在下で反応せしめてハロゲン酸となし電解用ハロゲ
ン酸を補給する工程とからなっている。

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。従って、装入材料として
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ハロゲンに効率良く
変換している。この結果得られたハロゲンは、自ら電解
槽中の電解液に溶解し、上記触媒の存在下で水と反応し
、水を更に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方法
は、公知技術から示唆されるものではない。加熱炭素と
水から塩化水素のようなハロゲン酸を製造する技術につ
いては、米国特許第１，２２９，５０計号、第１，４２
０，２０計号、第１，４８５，８１６号、第１，６９５
５２２号、第１，８４３，１９６号、第１，桝３，３
５４号、第１，８７０，３０８号、第２，２３８，８９
６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。本発明は
、水自体を直接に電気分解することないこ水から水素を
得る方法に関する。米国特許第３，９９５，０１６号に
は、水蒸気とヨウ素の蒸気を反応させてョゥ化水素を生
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
。

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４，０６９，１２び号に記載されて
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、電解法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４，０２１， ３２３号は、ョウ化水素
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
。ここでは、ョウ化水素を化学反応により水溶液中で遊
離した水素とヨウ素に置換させている。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。本発明の基本
的な実施態様と関連させて述べた上記従釆技術は、本発
明の背景を説明し、水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。

本発明によれば、溶液中に溶解して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ったハ
ロゲン酸の電解液が入れられる。電解液中のハロゲン酸
を製造するためには連続法が使用される。この方法は陽
極で電気的に分離したハロゲンを陽極電解室内でハロゲ
ン酸溶液中に溶解し、グラフアィト状炭素、ルテニウム
被覆したチタンおよび白金被覆したチタンからなる群か
ら選択した触媒の存在下で陽極電解室と隣接する反応領
域中で溶解済みのハロゲンと電解液中の水とを反応させ
ることから成る。この反応により、溶解したハロゲンの
水素化が電解液内で生じ、水の添加のみで酸が補給され
る。電解液中に溶解したハロゲンを使用することにより
、電解液を反応領域に循環させ、水を連続して供給し、
電解により水素を連続発生せしめるユニットをつくるこ
とができる。本発明の主な目的は、水の電気分解よりも
作動電圧が低くてすむ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熔解
できるハロゲン酸の希釈溶液を利用し、水を追加するこ
とにより接続した反応領域内で電解液のハロゲン酸を補
給する水素製造方法を提供するにある。

上記の利点、従釆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。

第１図は、水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。

ここに示す実施態様によると、装置すなわち糟Ａは陰極
１０および陽極１２を備え、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の周辺
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。適当な噂源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１
４に水素を発生し、陽極側の電解室２２の陽極周辺部２
０にハロゲンを発生する。デュポン製の商品名ナフィオ
ン（Ｎａｆｉｏｎ）でできた隔膜３０によって分割され
た流路２４を含む適当な装置によって２つの電解室１６
と２２を連結する。この隔腰は１２０番のナフィオンで
あり約０．２５４００１側（１０ミル）の厚さである。
公知の通りナフィオンはベ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ック材である。陰極電解室
１６は下部排水管３２を有し、陽極電解室２２は下部排
水管３４を有する。

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ッ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、水および触媒粒子Ｃを導入する入口
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水の量
を調節する。反応の開始時に塩素等のハロゲンを電解室
２２へ導入することが望ましい。適当なバルフ４６によ
り調節されるハロゲン入口４４が図示されている。電解
室２２中には羽根車５０が適当なジャーナルマゥント５
２によって支持されており、かつこれはモータ５４によ
って駆動されるので、電解室２２の電解液Ｅの流動が外
側方向および上方に維持される。従ってト反応領域の電
解液は灘拝されて連続循環される。このため、電解室２
２の電解液内で触媒粒子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８０ｏｏ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。この温度は領
域２川こ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ェレメント６０を用
いて実施できる。電熱調整器６６はサーモカップル６８
によって電解質の温度を感知して、加熱ェレメント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。なお、陽
極電解室２２にはペント７０、逆止め弁７２、ウオータ
トラップ７４を取付けて槽外に逃げる可能性があるハロ
ゲンを吸収して溶解する。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が取付けてあるので、
直接燃焼または燃料電池による発電等で連続使用するた
めに電解室１６から水素ガスを抜くことができる。

本発明の工法を実施するための図示する装置において、
水素は熱料電池９０の燃料として使用され、またこの熱
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、電位が熱料電池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を構成する溶液中でハロゲン
酸を電気分解するのに用いられる。

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。これによって、電解液内の水は、ハロゲン
酸の電気分解に供するハロゲン酸溶液を生成する。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
分解のための補給ハロゲン酸を生成する。櫓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
する。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。従って、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。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って、電解液中の
ハロゲン酸濃度を、ハロゲンを水に吸収して酸にかえる
他の手段より、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％以下であった。従ってハロゲン酸を製造する
ために水中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った
。塩素、臭素および沃素は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せしめることができ、グ
ラフアィト状炭素はハロゲン酸溶液中に溶解したハロゲ
ンの水素化を促進することが判った。これは、塩化水素
の場合、第２図の曲線１に示すごとく、約５％の酸濃度
に達するまでグラフアィト状炭素は比較的急速に塩素の
水素化を促進する。また、ルテニウム被覆したチタン、
および白金被覆したチタンは曲線２，３で示した。この
曲線から判るように、この触媒は反応領域に水だけを補
給してハロゲン酸を再生できる。この２つの触媒は、触
媒としての曲線１のグラフアィト状炭素に大体において
匹敵した塩化水素または他のハロゲン化水素の濃度を呈
示する。第２図の曲線にグラフアィ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ョン製のＡＴ
Ｊグラフアィトである。ルテニウム被覆したチタンは、
塩化ルテニウム溶液に浸潰した多孔質チタンを空気加熱
する公知の方法により用意される。白金被覆したチタン
は、塩化白金酸溶液に浸潰した多孔質チタンを空気加熱
する公知の方法によって用意される。第２図において、
濃度が約３％以下で、溶解ハロゲンを含有する溶液のハ
ロゲン酸濃度が急速に増加することが判る。ハロゲン酸
の濃度が約５％を越えると濃度増加は非常に緩慢になる
ことが判った。しかし５％の濃度は従釆の手段では容易
に得られない高レベルの水素化率である。これまで述べ
た、第２図に示した３つの触媒は、いずれも、電解槽Ａ
の電解液である酸溶液に吸収されるハロゲンの水素化率
を増加せしめるために使用できる。沃化水素は、水また
は塩化水素よりもずっ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。

第３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。糟Ｂは陰極電解室１１０と陽極電解
室１１２を備え、電解室１１０内に陰極１１４があり、
同様に陽極１１６を電解室１１２内に設ける。電解室１
１０と１１２との間には導管１１８があり、適当な隔膜
１２０を介して接続されている。電源１２２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ハロゲン酸にも使用
できる。水素出口１３０は、電解室１１０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１４０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。従って、熱を補給する必要もなく、かつ糟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は適当なフィル夕１５０
を介して反応タンク１４０から槽Ｂまで電解液Ｅを導く
。またこのフィル夕１５川よ、電解液が糟Ｂまで再び返
還されるのに伴っ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。工程の開始時にライン１
６０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。従って連続操業工程においては補給用沃素
を通常必要としない。ライン１６２により塩化水素を反
応チャンバ１４０中へ導入できる。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ヱネルギーの節約にな
るので、本発明を採用した菱瞳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３図を参照すると、触媒Ｃはライン１６６を
通じて反応タンク１４０中へ導入され、入口１４２を介
して糟Ｂから吸入した電解液Ｅ内に熔解した沃素の水素
化が促進される。なお、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
ータトラッ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チャンバ１４川ま第１図に
示す糟Ａの操業と同機である。実施例 １ 第１図の菱直において、糟Ａの陽極電解室は約５００Ｍ
の容量を有し、かっこの電解室に水３００の‘を満した
。

ほぼ同寸法の陰極電解室にもこれと同じ高さまで水を充
填した。陰極は、グラフアィトを塩化白金酸中へ浸潰し
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
フアィトであった。これは水素の電極過爵位を低減する
。同様に、陽極は、グラファィト状炭素またはグラフア
ィトから成りかつ３餌時間硝酸の中で煮沸した。電解室
間の中間隔膜は、０．２５凧（１０ミル）の厚さのデュ
ポン製の商品名ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）１２０番で
形成した。水素イオンが電解室間を通過するとにより電
気的連続性および通常の一様な酸濃度が得られる。この
陽極電解室内にはＡＴＪグラフアィト（ユニオンカーバ
イトコーポレーション社製）、ルテニウム被覆したチタ
ンおよび白金被覆したチタンの中から選定した触媒を装
入し、水温を８０ｑｏまで加熱した。次に触媒を羽根車
で懸濁状に保ち、塩素ガスを陽極電解室のスラリーに入
れた。塩化水素の濃度は約５重量％でピークに達した。
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。

約１．１ボルトの直流電圧が酸の分解のために使用され
水素が陰極で発生した。陽極で発生した塩素は再利用し
、水と反応せしめて補給用塩化水素となした。効率的水
素添加の要因 実施例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工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。

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。従って、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
化水素の沃素のとき最大であり、塩化水素のとき最低で
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。実
際、これは、塩化ナトリウムを沃素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熔解
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。従って、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。実施例 ２ ここでは効率化の要因を用いて別の実施例を遂行した。

この実施例では、電解液に沃化水素を用い、水素化速度
の要因をしらべた。本発明の好ましいシステムである沃
素の水素化によって生成した電解液から水素を得た。こ
の実施例では、第３図に示すような糟Ｂを使用した。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
トの直流電圧であったので、塩化水素は電気分解しなか
った。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ｏ．６〜０．７ボルトの直流電圧であった。
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。塩化水素添加
剤のない沃化水素槽に対して０．３ボルトの分解電圧を
得るためには、沃化水素濃度は水中で約５の重量％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２の重量％の塩化水素と１重量
％の沃化水素を必要とした。従って、本実施例により沃
素の水素化が増大され、沃化水素の分解電圧が低減され
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、２の重量％の塩化水素、１重量％の
沃化水素、１重量％の四塩化チタンおよび残余の水を含
む。糟の温度は約１０８００で、水素を発生するための
分解電圧は０．３〜０．のＣ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糟を気密にした。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。

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
ハロゲンを吸収しつ反応領域で電解液と共に吸収したハ
ロゲンを循環させるので、ハロゲンが水を用いて再び水
素化される。分解した水素自体は、再水素化に必要とす
るのではなく、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。

この態様では、糟Ｄは両表面にそれぞれ電極２０４，２
０６が取付けてあるＮａｆｉｏ岬葛膜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
給ごれて電解室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を通って流出する。遊
離ハロゲンたとえば塩素は、導管２３４のポンプまたは
ブロア２３２として表わした手段によって電解室２２０
から反応タンクすなわち反応領域２３０までガス状態で
ある導管２３４からの蒸気は水２４２およびグラフアィ
ト状炭素ルテニウム被覆したチタン、または白色被覆し
たチタンから選択した触媒２４４の上方ベッドによって
仕切られたチャンバ２４０中へ圧入される。ライン２５
２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
もにこの水蒸気は触媒と接触し、塩素を水素化して塩化
水素蒸気とする。この塩化水素蒸気は導管２６０１こよ
って陽極電解室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２２０と導管２３４内で循環成分の
蒸気化状態を維持できる。本発明で用いる触媒が水中の
ハロゲン濃度を増大させるので、ガス流からハロゲンを
取り除く際にこれを使用することができる。

第５図はこの点を採用したシステムを示す。タワク２８
０はバルブ付導管２８２からの水で充填される。粒子状
のグラフアィト状炭素、ルテニウム被覆したチタン、白
金被覆したチタンまたは以上の混合物はフィードラィン
２８４を通って水中へ導入される。塩素として図示する
ガス流はバルブ付導管２８６によってタンク２８０の低
部にあるディフューザ２９０中へ導かれる。ハロゲンが
触媒の存在する水中で泡立つので、ハロゲンは水自体で
得られる濃度よりも更に高い濃度のハロゲン化水素に転
換される。排水管２９２はタンク２８０を最終的に排水
する。この装置により更に多くの塩素がガス流から除去
できる。全ての不溶性ガスは出口２９４を通ってタンク
２８０から流出する。図面の簡単な説頚 第１図は本発明の方法を実施するための装置の縦断面図
、第２図は本発明で使用する触媒の塩素の水素化速度を
示すグラフ、第３図は本発明の好ましい態様を実施する
ための装置の縦断面図、第４図はガス形態で本発明を実
施するためのシステムを示す略図、第５図はガス中の塩
素を除去するための装置の縦断面図である。

第ム図 第１図 第３図 第５図 第２図

Claims (1)

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
   法いおいて、陽極で生成したハロゲンを溶解したハロゲ
   ン酸電解液をグラフアイト状炭素、ルチニウムム被覆し
   たチタンおよび白金被覆したチタンからなる群より選択
   した触媒と接触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
   する水素の製造法。 ２ 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
   液に加える特許請求の範囲第１項記載の水素の製造法。 ３ ハロゲン酸が沃化水素である特許請求の範囲第１項
   記載の水素の製造法。４ 第２のハロゲン酸が塩化水素
   である特許請求の範囲第３項記載の水素の製造方法。