WO2014123063A1 - 水素水製造装置及び水素水の製造方法 - Google Patents

水素水製造装置及び水素水の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014123063A1
WO2014123063A1 PCT/JP2014/052170 JP2014052170W WO2014123063A1 WO 2014123063 A1 WO2014123063 A1 WO 2014123063A1 JP 2014052170 W JP2014052170 W JP 2014052170W WO 2014123063 A1 WO2014123063 A1 WO 2014123063A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogen water
water
hydrogen
magnesium
cathode electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/052170
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸信 森
Original Assignee
Mori Yukinobu
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
Application filed by Mori Yukinobu filed Critical Mori Yukinobu
Publication of WO2014123063A1 publication Critical patent/WO2014123063A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4676Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electroreduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46133Electrodes characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616Power supply
    • C02F2201/46165Special power supply, e.g. solar energy or batteries
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616Power supply
    • C02F2201/4617DC only

Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen water production apparatus and a hydrogen water production method, and more particularly to a hydrogen water production apparatus and a hydrogen water production method using water electrolysis and chemical reaction.
  • Hydrogen water is used as a main component such as drinking water, alcoholic beverages, soft drinks, fruit drinks, and whey drinks, or drip or other injections. Furthermore, in addition to drinking water and injection solutions, they have been used for agricultural chemicals, agricultural materials, cleaning agents, and the like (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Recently, the effect of high-concentration hydrogen water in which hydrogen is dissolved at a high concentration for the purpose of cancer treatment has been studied. In order to use hydrogen water for therapeutic purposes, it is necessary to increase the hydrogen concentration in the water to the limit.
  • a method for producing hydrogen water As a method for producing hydrogen water, a method of generating hydrogen by electrolysis is mainly used, but a method of blowing hydrogen gas into water or a method of combining electrolysis and a chemical reaction by a reducing agent has been tried.
  • hydrogen cannot be dissolved in water at a high concentration by the method of blowing hydrogen gas into water.
  • the remarkable effect is not seen also in the chemical reaction by a reducing agent (for example, refer patent document 3).
  • an electrolyte must be used, and as the reaction proceeds, the oxidation-reduction potential (ORP) decreases. Has the problem of becoming unsuitable.
  • the redox potential of hydrogen water that can be maintained at a pH of 9.5 or lower is calculated to be ⁇ 150 mV, and when it contains more hydrogen and the redox potential is ⁇ 150 mV or lower, the pH is 9. 5 or more.
  • the conventional method of obtaining hydrogen water by electrolysis it is necessary to perform electrolysis within an acceptable pH range or to lower the oxidation-reduction potential to the limit and then adjust the pH with an acid.
  • the lowest value of the redox potential of hydrogen water by electrolysis is provided. Was ⁇ 850 mV.
  • JP 2000-79391 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-169856 Japanese Patent Laid-Open No. 9-168783 JP 2009-041086 A
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a hydrogen water production apparatus and hydrogen water production apparatus that provides hydrogen water having an oxidation-reduction potential of ⁇ 1,000 mV or less. It is to provide a method. Another object of the present invention is to provide a hydrogen water production apparatus and a hydrogen water production method capable of continuously producing hydrogen water and further reducing the oxidation-reduction potential. Still another object is to provide a hydrogen water production apparatus and a hydrogen water production method that enable transportation of hydrogen water.
  • an apparatus for producing hydrogen water according to the present invention is configured such that an anode electrode and a cathode electrode are placed facing each other at a predetermined distance in a container containing water, and a DC voltage is applied.
  • the anode electrode is made of magnesium metal or a magnesium alloy containing magnesium in an amount of 50% by weight or more
  • the cathode electrode is made of a metal having a higher redox potential than magnesium.
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention includes a hydrogen generation electrolysis tank installed with an anode electrode and a cathode electrode facing each other, and the hydrogen generation electrolysis tank includes an introduction port for introducing water, and a discharge port for deriving hydrogen water. And a vent hole for releasing the gas diffused from the water into the atmosphere. It is preferable that the hydrogen generating electrolytic cell further includes a carbon dioxide gas supply pipe for bubbling carbon dioxide.
  • the carbon dioxide gas supply pipe is preferably provided with an electromagnetic valve.
  • the vent is preferably a pressure valve that operates at a predetermined pressure or higher.
  • a device for applying a DC voltage is a button-type battery, and the anode electrode and the cathode electrode are respectively connected to the anode and cathode of the button-type battery by holding the button-type battery at one end.
  • the other end portions are extended to a length of 1 to 10 times the diameter of the button-type battery, and are arranged in parallel with each other. It is preferable that one end of each of the anode electrode and the cathode electrode sandwiching the button-type battery and the button-type battery are integrally waterproofed.
  • anode electrode made of magnesium metal or magnesium alloy containing 50 wt% or more of magnesium
  • a cathode electrode made of a metal having a higher oxidation-reduction potential than magnesium
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention exhibits the following effects. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, although a hydrogen water production apparatus is a simple apparatus, it can manufacture hydrogen water with the low oxidation-reduction potential which is not in the past. According to the present invention, since an electrolyte is not used in the hydrogen production apparatus, it can be preferably used for drinking water and pharmaceutical applications.
  • the flowing water type hydrogen water production apparatus of the present invention can continuously produce a large amount of hydrogen water having a low oxidation-reduction potential.
  • the flowing water type hydrogen water production apparatus of the present invention can provide hydrogen water having a lower oxidation-reduction potential by intermittent blowing of carbon dioxide gas, and can bring the pH close to neutrality.
  • the hydrogen water production apparatus for storing hydrogen water according to the present invention has an effect of enabling transportation of hydrogen water, which has been impossible in the past.
  • the present invention relates to a hydrogen water production apparatus and a hydrogen water production method.
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention is provided by placing an anode electrode made of magnesium metal or magnesium alloy containing 50 wt% or more of magnesium and a cathode electrode made of a metal having a higher oxidation-reduction potential than magnesium in water, Hydrogen water is produced by applying a DC voltage to the anode electrode and the cathode electrode.
  • the anode electrode of the hydrogen water production apparatus of the present invention is made of magnesium metal or magnesium alloy containing 50 wt% or more of magnesium.
  • the amount of magnesium contained in the anode electrode is more preferably 80% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more.
  • Typical metals for alloying with magnesium are aluminum (Al) and zinc (Zn), but amphoteric metals such as tin (Sn) and lead (Pb), calcium (Ca), and strontium (Sr). Further, it may contain an alkaline earth metal such as barium (Ba).
  • it contains magnesium 50weight% or more it can be used as an anode electrode of a hydrogenous water manufacturing apparatus. When the magnesium content is 50% by weight or less, the reaction is slowed down, and it takes a long time to produce hydrogen water, and hydrogen water in which a sufficient amount of hydrogen is dissolved may not be produced.
  • Examples of the magnesium alloy used in the anode electrode of the hydrogen water production apparatus include AZ31 alloy composed of 96 wt% magnesium, 3 wt% aluminum, and 1 wt% zinc, and 90 wt% magnesium, aluminum.
  • AZ91 alloy composed of 9% by weight and 1% by weight of zinc can be preferably used from the viewpoint of easy availability and ease of processing. Since AZ31 alloy is relatively easy to process, it can be produced by punching or cutting electrodes from a rolled or extruded plate material and can be easily manufactured. Moreover, since the AZ91 alloy is easy to be melt-processed, an electrode can be manufactured by die casting or injection molding.
  • the cathode electrode used in the hydrogen water production apparatus of the present invention is made of a metal having a higher redox potential than magnesium.
  • a cathode electrode made of a metal having a higher redox potential than magnesium chromium (Cr), iron (Fe), cadmium (Cd), cobalt (Co), nickel (Ni), tin (Sn), lead (Pb), Antimony (Sb), bismuth (Bi), copper (Cu), silver (Ag), palladium (Pd), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), but chromium (Cr), iron ( Fe), nickel (Ni), tin (Sn), lead (Pb), copper (Cu), silver (Ag), platinum (Pt) metals or alloys thereof, and those plated with these metals are preferably used. It can.
  • a copper plate and a stainless steel plate can be preferably used for economic reasons, and titanium plated with platinum can be preferably used for its good performance.
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention produces hydrogen water by installing the above-mentioned anode electrode and cathode electrode in water, generating a hydrogen by applying a DC voltage, and dissolving this in water It is.
  • the anode electrode and the cathode electrode of the present invention can be any shape such as a plate shape, a prismatic shape, or a columnar shape, but a plate-like electrode having a large surface area is efficient.
  • the size depends on the size and shape of the container for water, but it is a 1 L long cylindrical container having a length of 100 to 200 mm, a width of 10 to 50 mm and a thickness of about 0.1 to 5 mm.
  • the anode electrode and the cathode electrode are preferably installed so that the surfaces face each other, and the distance between them is about 2 mm to 100 mm. If the thickness is 2 mm or less, the anode electrode may be deformed as the anode electrode is consumed, and may cause a short circuit due to contact with the cathode electrode. Moreover, since it will become difficult to transmit electricity when it exceeds 100 mm, efficiency will worsen.
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention generates hydrogen by applying a DC voltage to an anode electrode and a cathode electrode.
  • a DC voltage a primary battery such as a manganese battery, a secondary battery such as a vehicle battery, a fuel cell, etc. can be used.
  • a household AC power source can be used with an AC-DC converter. It is to convert to a DC power supply.
  • industrial DC power supplies and AC power supplies can also be preferably used.
  • the voltage of the DC power source used in the present invention is about 1V to 50V.
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention is basically used at a room temperature of 10 to 30 ° C. When the outside air temperature decreases and the temperature of the apparatus becomes 10 ° C.
  • the hydrogen generation rate becomes slow, and it takes time to produce hydrogen water.
  • the generation rate of hydrogen is increased, but the removal of dissolved hydrogen is also accelerated, so that there is a possibility that the anode electrode is exhausted severely.
  • the difference between the present invention and the production of hydrogen water for electrolysis of normal water is that 1) use magnesium metal or magnesium alloy containing 50% by weight or more of magnesium for the anode electrode. 2) It does not require the electrolyte required for normal water electrolysis. 3) There is no diaphragm that prevents the electrolyte solution around the anode electrode and the electrolyte solution around the cathode electrode from being mixed freely.
  • the hydrogen water production apparatus of the present invention does not require an electrolyte necessary for normal water electrolysis and uses fresh water.
  • the fresh water used in the hydrogen water production apparatus of the present invention include tap water, well water, river water, distilled water, deionized water, purified water through pure or purification filter, hard water, soft water, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • hydrogen water can be produced even in an aqueous solution containing an electrolyte.
  • the reaction may stop at a potential higher than the oxidation-reduction potential reached by the present invention.
  • electrolytes used for electrolysis are widely known, examples thereof are avoided, but some of them are also described in Patent Documents 1 to 4.
  • the hydrogen water generator of the present invention has an anode electrode made of magnesium metal or a magnesium alloy containing 50% by weight or more of magnesium, and a cathode electrode made of a metal having a smaller ionization tendency than magnesium.
  • the anode is made of magnesium metal and the cathode is made of stainless steel.
  • the liquid in which the electrode is immersed is fresh water, and no electrolyte or the like is added.
  • a high voltage needs to be applied, but in the present application, only a voltage equal to or less than 1/10 of a voltage necessary to electrolyze fresh water is applied. Therefore, water electrolysis does not occur at the beginning of application.
  • the voltage applied to the anode electrode and the cathode electrode is about 1 V to 50 V, and a DC voltage of 1.5 to 20 V is mainly used.
  • the first reaction of the present invention is a chemical reaction between anode magnesium and water.
  • magnesium other than powder does not react with water at room temperature.
  • water around the anode electrode is excited and reacts with magnesium to generate hydrogen.
  • Magnesium changes to magnesium hydroxide.
  • the chemical formula is shown in [Chemical Formula 1].
  • the state of dissociation of magnesium hydroxide is shown in [Chemical Formula 2].
  • Part of the hydrogen is dissolved in water to form hydrogen water, and part of the hydrogen is released into the atmosphere as a gas.
  • Magnesium hydroxide dissolves in water as magnesium ions (Mg 2+ ) and hydroxide ions (OH ⁇ ), and serves as an electrolyte used in normal water electrolysis.
  • the second reaction of the present invention is the electrolysis of water.
  • magnesium hydroxide as an electrolyte
  • water that has received electrons changes to hydrogen and hydroxide ions at the cathode electrode, and hydroxide ions pass electrons and change to oxygen and water at the anode electrode.
  • the electrolysis reaction at the cathode electrode is shown in [Chemical Formula 3]
  • the electrolysis reaction at the anode electrode is shown in [Chemical Formula 4].
  • Cathode electrode Anode electrode: At this time, in the anode electrode, the reaction [Chemical Formula 1] of magnesium and water, which is the first reaction of the present invention, proceeds simultaneously to generate hydrogen.
  • Magnesium ions (Mg 2+ ) generated by the chemical reaction move to the cathode electrode.
  • the magnesium ions (Mg 2+ ) that have moved to the cathode electrode receive electrons from the cathode electrode and regenerate into metallic magnesium (Mg).
  • the regenerative reaction of metallic magnesium is
  • the third reaction of the present invention is a chemical reaction between magnesium and water regenerated at the cathode electrode.
  • Magnesium regenerated at the cathode electrode is a colloidal particle having a very small particle size because it is changed from magnesium ions.
  • the hydrogen produced by the reaction between colloidal magnesium and water is also at the molecular level. For this reason, it is in a state where it is very easy to dissolve in water as compared with normal water dissolution by gas-liquid mixing. For this reason, the hydrogen concentration of hydrogen water can be increased and hydrogen water having an oxidation-reduction potential of ⁇ 1000 mV or less can be used. Can be easily obtained.
  • the hydrogen water generator of the present invention is a hybrid system in which the electrolysis of water as the second reaction and the chemical reaction of magnesium and water as the first and third reactions proceed simultaneously. For this reason, the magnesium of the anode electrode is consumed, and it is necessary to replace the anode electrode after operation for a certain period of time.
  • An aqueous solution of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) produced by the reaction of magnesium and water exhibits weak basicity.
  • the pH of the saturated aqueous solution of magnesium hydroxide is about 10.5 and can be drunk as a beverage, but the hydrogen water produced by the hydrogen water generator of the present invention can be neutralized by adding an acid. .
  • Acids for neutralizing hydrogen water produced by the hydrogen water generator of the present invention include mineral acids such as carbonic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, butyric acid, citric acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, ascorbic acid
  • An organic acid such as Of these, carbonic acid, hydrochloric acid, acetic acid, citric acid, and ascorbic acid can be preferably used.
  • the reaction formula for carbon dioxide and magnesium hydroxide is shown in [Chemical Formula 6].
  • the present invention consists of three embodiments.
  • the first embodiment is a pot-type hydrogen water production apparatus
  • the second embodiment is a flowing water type hydrogen water production apparatus
  • the third embodiment is a hydrogen water production apparatus for storing hydrogen water. It is.
  • hydrogen water is produced by applying a DC voltage in fresh water to an anode electrode containing magnesium and a cathode electrode having a higher redox potential than magnesium.
  • FIG. 1 is a schematic view of a pot-type hydrogen water production apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the pot-type hydrogen water production apparatus is an apparatus that converts a certain amount of water into hydrogen water in a stationary state.
  • the pot-type hydrogen water production apparatus according to the first embodiment includes an anode electrode 1 made of metal magnesium or a magnesium alloy and a cathode electrode 2 made of a metal having a higher oxidation-reduction potential than magnesium, and the anode electrode 1 together with water.
  • a pot-type container 10 that accommodates the cathode electrode 2 facing each other, a pot-type container lid 12 that covers the upper part of the pot-type container and is provided with wiring to be applied to the anode and cathode electrodes, and a pot-type container lid It is provided with a ventilation hole 14 which is provided in the section and releases oxygen and hydrogen released from water into the atmosphere.
  • the pot-type container 10 is not particularly limited, and any shape, size, and material can be used as long as a certain amount of water can be accommodated and the two electrodes 1 and 2 can be accommodated in water. However, if the produced hydrogen water is planned to be stored for several days, it should be a container that is relatively hard to permeate hydrogen, such as glass, stainless steel, or aluminum-coated plastic, and can be sealed. preferable.
  • the pot-type container lid 12 is provided with a connector connected to an AC-DC adapter, and wiring from the connector is coupled to the anode electrode 1 and the cathode electrode 2.
  • the AC-DC adapter can produce hydrogen water by applying a DC voltage to the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 using a household AC power source.
  • the voltage to be applied can be selected in the range of 3 to 20 volts depending on the amount of water to be treated.
  • the amount of water to be treated can be selected in the range of 500 mL to 10 L.
  • the voltage applied to the anode and cathode electrodes in an apparatus having a 2 L amount of water to be treated is 6 to 12 volts.
  • the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 of about 120 mm (length) ⁇ 40 mm (width) are used, and the surfaces are spaced from each other by about 5 cm. And fixed so that they face each other. Water was injected until the two electrodes were completely buried, and a DC voltage of about 12 V was applied to the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 at room temperature (20 ° C.).
  • water is put in a pot-type container 10 and the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 connected to the pot-type container lid 12 by wiring are opposed to each other. Install in water.
  • an AC-DC adapter is plugged into the connector installed on the pot-type container lid and the AC-DC adapter is connected to a household power source, hydrogen generation begins, and the oxidation-reduction potential (ORP) is reached in minutes to tens of minutes. ) Can obtain hydrogen water of ⁇ 1000 mV or less.
  • Example 1 is a pot-type hydrogen water production apparatus.
  • the anode electrode 1 is made of a plate material of a magnesium alloy AZ31 (manufactured by Kamishima Chemical Co., Ltd.) made of 96% by weight of magnesium, 3% by weight of aluminum, and 1% by weight of zinc, and is 120 mm (length) ⁇ 40 mm.
  • An electrode of (width) ⁇ 4 mm (thickness) was cut out to be an anode electrode, and an electric wire (copper copper wire) was connected to one end thereof.
  • the cathode electrode 2 is a cathode electrode obtained by cutting out a 120 mm (length) ⁇ 40 mm (width) ⁇ 3 mm (thickness) electrode from a stainless steel plate material (manufactured by Monotaro Co., Ltd., a stainless steel plate). An electric wire (clothed copper wire) was connected to one end. The other end of the copper wire having the anode electrode 1 bonded to one end and the wire having the cathode electrode 2 bonded to the other end is connected to the connector at the pot-type container lid 12 so that it can be connected to the AC-DC adapter. Crafted.
  • the pot-type container lid 12 was provided with a vent hole 14 through which the oxygen and hydrogen released from the hydrogen water were released into the atmosphere.
  • the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 are placed facing each other at an interval of 5 cm, and the inside of the container is a water purifier. It was filled with 1000 mL of purified tap water (purified water).
  • a pH meter D-13 manufactured by Horiba Ltd. and a pH measurement sensor N0.6350-10D were used for the measurement of the oxidation-reduction potential and pH.
  • Magnesium concentration was measured by adding a coloring reagent (metalloassay, metalloassay magnesium measurement LS-MP) to hydrogen water, and then coloring the purple color with a spectrophotometer (Matsusada Presigen Co., Ltd., Microspectr 4000). It was measured.
  • 4 to 6 are graphs showing changes in redox potential (ORP), pH and magnesium concentration observed in Example 1 of the present invention. As shown in FIG.
  • FIG. 2 is a schematic view of a flowing water type hydrogen water production apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the flowing water type hydrogen water production apparatus of the second embodiment includes an anode electrode 1 made of metal magnesium or a magnesium alloy and a cathode electrode 2 made of a metal having a higher oxidation-reduction potential than magnesium in a hydrogen water generating electrolytic cell 20.
  • the tap water (purified water) that has been stored in opposition to the tank and passed through the purification filter 30 is allowed to flow into the hydrogen water generating electrolytic cell 20 to continuously produce hydrogen water.
  • the hydrogen water generating electrolyzer 20 introduces the inlet 90 through which the water that has passed through the purification filter 30 flows, the outlet 40 for taking out hydrogen water, and the gas (gas) diffused from the water to the atmosphere at a certain pressure or higher.
  • a vent hole 14 is provided for discharge into the interior.
  • the hydrogen water generating electrolyzer 20 is provided with a carbon dioxide gas supply pipe 60, and oxygen dissolved in the hydrogen water is removed by bubbling the carbon dioxide gas into the hydrogen water.
  • Carbon dioxide gas is supplied from a carbon dioxide gas cylinder 70 and is controlled by an electromagnetic valve 80 provided in the carbon dioxide gas supply pipe 60.
  • the hydrogen water generating electrolysis tank 20 accommodates two electrodes facing each other at regular intervals, and there is no particular limitation on the shape, size, and shape as long as it has a structure that allows water to pass through, Since the anode electrode containing magnesium is a consumable item, it needs to be replaced. In order to facilitate the replacement of the electrodes, the hydrogen water generating electrolytic cell 20 preferably has a structure that can be disassembled and assembled. Moreover, since purified water passes through the inside of the hydrogen water-generating electrolytic cell 20, a structure that can withstand the water pressure of tap water and has no leakage is required.
  • the hydrogen water generating electrolytic cell 20 has a bottomed cylindrical shape made of stainless steel, is provided with the bottom portion grounded, and has a structure in which purified water flows from the vicinity of the bottom portion, and the electrolytic cell main body 22. Further, a carbon dioxide gas supply pipe 60 for blowing carbon dioxide gas was further provided in the vicinity of the bottom where purified water flows. Sealing means such as packing can be used for joining the electrolytic cell main body and the lid.
  • the electrolytic cell lid portion 24 is provided with a lead-out port 40 for taking out hydrogen water and a vent hole 14 for releasing oxygen, hydrogen and carbon dioxide gas diffused from the water, and the vent hole 14 has a valve above a certain pressure.
  • the outlet 40 is not particularly limited as long as hydrogen water flows out, and those used for household taps can be preferably used.
  • the safety valve 50 is provided in the vent hole 14 for diffusing surplus hydrogen, oxygen, and blown carbon dioxide gas generated in the hydrogen water generating electrolyzer 20 as a gas and dissipated out of the system into the atmosphere.
  • a commercially available pressure valve that is opened when the pressure exceeds a certain level can be preferably used.
  • the electrolytic cell lid portion 24 was provided with a connector connected to an AC-DC adapter, and wiring from the connector was coupled to the anode electrode 1 and the cathode electrode 2.
  • the AC-DC adapter can produce hydrogen water by applying a DC voltage to the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 using a household AC power source.
  • the voltage to be applied can be selected in the range of 6 to 20 volts depending on the capacity of the hydrogen water generating electrolysis tank 20 and the flow rate of purified water flowing in the hydrogen water generating electrolysis tank 20.
  • the capacity of the hydrogen water generating electrolytic cell 20 can be selected in the range of 500 mL to 5 L.
  • the voltage applied to the anode and cathode is about 19 volts in an apparatus with 1 L of water to be treated.
  • the purification filter 30 connected to a water pipe and providing purified water to the hydrogen water generating electrolyzer 20 is a purification filter that uses activated carbon and a hollow fiber membrane that are widely used, and a commercially available water purifier can be preferably used.
  • carbon dioxide contained in a carbon dioxide cylinder 70 is used for blowing carbon dioxide.
  • the carbon dioxide cylinder 70 is connected to the carbon dioxide intake pipe 60.
  • a commercially available air jet valve can be preferably used for the carbon dioxide gas intake pipe 60.
  • An electromagnetic valve is installed in the carbon dioxide gas intake pipe 60, and the valve is opened so that a certain amount of carbon dioxide gas is blown into the hydrogen electrolyte layer at a certain interval in response to a command from a CPU (not shown).
  • a water pipe is connected to the introduction port 90 for introducing purified water through the purification filter 30, and piping from the carbon dioxide gas cylinder 70 is performed.
  • the anode electrode 1 and the cathode electrode 2 are set opposite to each other in the electrolytic cell main body 22 connected with the carbon dioxide gas intake pipe 60 connected via the electromagnetic valve 80, and the wirings arranged on the electrolytic cell lid part 24 are respectively connected.
  • An AC-DC adapter is connected to the connector of the electrolytic cell lid 24. Purified water is introduced, and when the hydrogen water generating electrolyzer 20 is full, an AC-DC adapter is connected to start energization.
  • Example 2 is a test example using a flowing water type hydrogen water production apparatus.
  • the flowing water type hydrogen water production apparatus of Example 2 has a bottomed cylindrical shape made of stainless steel having an outer diameter of 9 cm and a height of 20 cm, and has an electrolytic cell main body 22 provided with the bottom grounded, and an open top of the electrolytic cell main body 22 And a bottomed cylindrical electrolytic cell lid 24 made of stainless steel having an outer diameter of 9 cm and a height of 5 cm, which covers the upper part of the electrolytic cell main body 22.
  • the electrolytic cell body 22 and the electrolytic cell lid part 24 are joined to each other at the opening, and a flange (not shown) is provided at the joint part that joins the open parts of the electrolytic cell body 22 and the electrolytic cell lid part 24,
  • the electrolytic cell main body 22 and the electrolytic cell lid part 24 were joined via packing provided on the flange.
  • a purified water inlet 90 through which purified water flows is installed on the side wall in the vicinity of the bottom of the electrolytic cell main body 22, and a purification filter ⁇ TORAY Co., Ltd. : Trebino, product number: SW7J; cartridge product number: SWC. J ⁇ supplied purified water.
  • a carbon dioxide gas supply pipe 60 (manufactured by Kyoritsu Alloy Laboratory, air jet nozzle, model number: KBV-S type) was installed on the side wall facing the introduction port 90.
  • the carbon dioxide gas supply pipe 60 was connected to a carbon dioxide gas cylinder by a pipe, and the pipe was provided with an electromagnetic valve 80 (direct acting two-port solenoid valve, manufactured by Monotaro Corporation).
  • a lead-out port 40 for taking out hydrogen water produced in the hydrogen water generating electrolytic cell 20 and the water diffused A vent hole 14 for releasing oxygen, hydrogen and carbon dioxide gas into the atmosphere at a certain pressure or higher is provided, and a safety valve (Toago Valve Engineering Co., Ltd .; spring direct acting safety valve, model number: B1700) 50 is provided in the vent hole. Provided. The safety valve 50 was adjusted to operate at 2 atmospheres or more.
  • the anode electrode 1 of 160 mm (length) ⁇ 40 mm (width) ⁇ 4 mm (thickness) made of magnesium alloy AZ31 (manufactured by Kamishima Kogyo Co., Ltd.) and 160 mm made of stainless steel.
  • the cathode electrode 2 of (length) ⁇ 40 mm (width) ⁇ 3 mm (thickness) was placed so that the surfaces face each other at an interval of 5 cm.
  • Each electrode was connected to a connector provided on the electrolytic cell lid 24 by an electric wire.
  • a tap provided in the electrolytic cell lid portion 24 is opened after the tap water tap is opened to allow purified water to flow into the hydrogen water generating electrolytic cell 20 and the hydrogen water generating electrolytic cell 20 is filled with water.
  • An AC-DC adapter manufactured by Sanwa Supply Co., Ltd., product number 90SLMT
  • An output voltage of 19V was connected to the power source, and energized from a 100V power source. Since bubbling of carbon dioxide gas occurred 10 minutes after the start of energization, the tap was opened and purified water was continuously supplied to the hydrogen water generating electrolyzer 20 at a rate of 1 L / min.
  • Carbon dioxide gas was bubbled with 1 L / second of carbon dioxide gas every 10 minutes for 2 seconds while being applied to the electrode of the hydrogen water generating electrolytic cell 20.
  • the hydrogen water obtained from the outlet is stored in a 500 mL aluminum pouch or a poly tank coated with aluminum (manufactured by Esco Corporation, 10 L polyethylene tank, product number: EA923VL-10), and has a redox potential and pH. The magnesium concentration in the hydrogen water was measured.
  • the redox potential of the hydrogen water obtained from the outlet immediately after bubbling carbon dioxide was about -1200 mV, but then the redox potential gradually decreased and decreased to -1760 mV just before the bubbling of carbon dioxide. did.
  • the oxidation-reduction potential of hydrogen water obtained by standing in Example 1 was -1700 mV, it was considered that dissolved oxygen was released by bubbling of carbon dioxide gas, and hydrogen was dissolved instead.
  • the pH was constant at 9.0 throughout the measurement period.
  • the magnesium concentration in the hydrogen water was 40.0 ppm.
  • FIG. 3 is a schematic view of a hydrogen water production apparatus for storing hydrogen water according to a third embodiment of the present invention.
  • the hydrogen water production apparatus 100 for storing hydrogen water according to the third embodiment is an apparatus for replenishing hydrogen to be removed while storing hydrogen water, and is installed in hydrogen water in a storage container.
  • a button-type battery 200 is integrally incorporated between an anode electrode 1 made of metal magnesium or a magnesium alloy and a cathode electrode 2 made of a metal having a higher oxidation-reduction potential than magnesium. This is an apparatus for producing hydrogen water.
  • anode electrode 1 made of a magnesium alloy is in contact with the anode of the button-type battery 200, and the other end is extended by 1 to 10 times longer than the diameter of the button-type battery.
  • a cathode electrode 2 made of stainless steel is in contact with the cathode of the button-type battery 200, and the other end is extended by 1 to 10 times longer than the diameter of the button-type battery.
  • two Yin Yang electrodes 1 and 2 have a shape in which a button-type battery is sandwiched between the ends, and are formed 1 to 3 times longer than the diameter of the button-type battery, and the extended other ends are almost the same length. Now, they are installed facing each other in parallel.
  • the button-type battery 200 is waterproofed while being sandwiched between the two positive and negative electrodes 1 and 2.
  • the part to be waterproofed is only around the button electrode, and the electrode on the side where the button electrode is not sandwiched must be exposed so that it can react with water in hydrogen water.
  • the waterproofing can be realized in various ways.
  • the button-type battery and the ends of the two electrodes may be integrally covered with the insulator 300 and sealed with a thermoplastic resin or a wax-like substance.
  • a thermoplastic resin it is possible to use molding in which molten resin is injected into a mold in which the button-type battery 200 and the two electrodes 1 and 2 are set.
  • the thermoplastic resin used for molding is preferably a general-purpose resin having a low melting temperature.
  • Examples of the general-purpose resin that can be used for sealing the hydrogen water production apparatus 100 for storing hydrogen water include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, ABS resin, AS resin, acrylic resin, and the like. .
  • polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, and polyvinyl acetate can be preferably used in terms of price and melting temperature.
  • any commercially available button type battery can be used, but a battery of 1.5 to 3 volts is usually used.
  • batteries having a voltage of 1.5 to 3 volts alkaline batteries, lithium copper oxide batteries, silver oxide batteries, manganese dioxide lithium batteries, and fluorine graphite lithium batteries are known, but the output is somewhat inferior.
  • Mercury batteries, air zinc batteries, and nickel mercury batteries can also be used.
  • button-type batteries with an output voltage of 1.5 volts alkaline batteries are preferred because of their availability including price, and among 3.0-volt button-type batteries, manganese dioxide because of their availability, including price.
  • a lithium battery can be preferably used.
  • the hydrogen water production apparatus 100 for storing hydrogen water is used in the first and second embodiments because it is put together with hydrogen water in a container for storing hydrogen water to supplement the hydrogen that is degassed. There is no need for such a large capacity battery.
  • the hydrogen water production apparatus 100 for preserving hydrogen water is an apparatus for replenishing hydrogen that is removed while the hydrogen water is being preserved. Installed. Since hydrogen is the smallest molecular structure of any material, it can penetrate and pass through almost all materials. For this reason, it is difficult to store hydrogen water for a long time. In particular, when vibration is applied to hydrogen water, dissolved hydrogen becomes a gas and escapes from the water. For this reason, transportation is difficult and it is difficult to transport hydrogen water. In the present invention, in order to solve this problem, the hydrogen water storage apparatus 100 for storing hydrogen water is set in the hydrogen water to be transported in order to replenish hydrogen in the lost water. Example 3
  • Embodiment 3 of the present invention relates to a hydrogen water production apparatus for storing hydrogen water.
  • the hydrogen water production apparatus 100 for storing hydrogen water according to the third embodiment is an apparatus for replenishing hydrogen that is deaerated while the hydrogen water is stored, and is installed in the hydrogen water in the container storing the hydrogen water.
  • a hydrogen water production apparatus 100 for storing hydrogen water is obtained by integrally assembling a button-type battery 200 between an anode electrode 1 made of a magnesium alloy and a cathode electrode 2 made of stainless steel.
  • Anode electrode 1 is 90 mm (length) ⁇ 20 mm in which magnesium alloy AZ91 (manufactured by Kamishima Chemical Industry Co., Ltd.) composed of 90 wt% magnesium, 9 wt% aluminum, and 1 wt% zinc is injection molded. A plate-like structure of (width) ⁇ 4 mm (thickness) was formed. The cathode electrode used was a plate-like structure of 90 mm (length) ⁇ 20 mm (width) ⁇ 3 mm (thickness) by punching a 3 mm thick plate of stainless steel (SUS303).
  • anode electrode 1 was connected to the anode of a 3V button-type battery (Maxell, product number: CR2032) 200, and one end of a stainless steel cathode electrode 2 was connected to the cathode of the button-type battery 200.
  • the other end portions of the anode electrode 1 and the cathode electrode that are not in contact with the button-type battery 200 are extended longer than the diameter of the button-type battery, and face each other in parallel.
  • the Yin Yang two electrodes 1 and 2 are shaped so as to sandwich the button type battery at each end.
  • low-density polyethylene resin product name: Petrocene, product number: 342, manufactured by Tosoh Corporation
  • the insulator 300 was formed by injection molding with a molding pressure of / cm 2 to integrally wrap the end portions of the button-type battery 200 and the two positive and negative electrodes 1 and 2 sandwiching the button-type battery 200.
  • the end portions of the anode electrode 1 and the cathode electrode that are not in contact with the button-type battery 200 remained about 3.5 cm in length direction from the tip, and remained fabric without being waterproofed.
  • the waterproof hydrogen water producing apparatus 100 for storing hydrogen water was set at the bottom of an aluminum-coated polytank (10 L) produced in Example 2 and filled with hydrogen water having a redox potential of ⁇ 1760 mV.
  • 10 L of hydrogen water having a redox potential of ⁇ 1760 mV maintained a redox potential of ⁇ 1000 mV or less even after the transport of about 1,000 km for 5 days.
  • redox reduction The potential was ⁇ 10 mV.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

酸化還元電位が-1,000mV以下の水素水を提供する水素水製造装置及び水素水製造方法を提供する。本発明の水素水製造装置は、水を入れた容器の中に、陽極電極と陰極電極を予め定められた距離で互いに対向させて設置し、直流電圧を印加することにより水素水を製造する水素水製造装置において、陽極電極は、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなり、陰極電極は、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなることを特徴とする。

Description

水素水製造装置及び水素水の製造方法
 本発明は、水素水製造装置及び水素水の製造方法に係り、より詳しくは、水の電気分解と化学反応を利用した水素水製造装置及び水素水の製造方法に関する。
 健康志向が高まる中、水素を溶存させた水の製造装置が水素水や還元水製造装置として市販されている。水素水は体内に取り込むとその還元力により、体内の活性酸素を消滅させ、アンチエイジング効果があるといわれている。
 水素水は、飲料水、アルコール飲料、清涼飲料、果実飲料、乳清飲料などの主成分、又は点滴液その他の注射液として用いられている。さらに、飲料水や注射液以外にも、農薬や農業用資材、洗浄剤等に用いられてきた(例えば、特許文献1~3参照)。
 最近では、ガン治療を目的に高濃度に水素を溶存させた高濃度水素水の効果が検討されている。水素水を治療目的で使用するためには、極限まで水中の水素濃度を高める必要がある。
 水素水の製造方法は、電気分解による水素発生方法が主流であるが、水に水素ガスを吹き込む方法や、電気分解と還元剤による化学反応を組合せる方法も試みられている。しかしながら、水素ガスを水に吹き込む方法では高濃度に水素を水中に溶存させることができない。また、還元剤による化学反応にも顕著な効果はみられていない(例えば、特許文献3参照)。
 また、電気分解による方法では、電解質を使用しなければならず、また、反応が進行するにつれ、酸化還元電位(ORP)が低下するが、これと共にpHの上昇がみられ、飲料又は医薬用途には適さないものになってしまう問題がある。
 特許文献1によると、pH9.5以下に保つことができる水素水の酸化還元電位は-150mVと計算されており、それ以上の水素を含み酸化還元電位が-150mV以下となると、pHが9.5以上となる。このため、従来の電気分解により水素水を得る方法では、許容できるpHの範囲で電気分解を行うか、限界まで酸化還元電位を下げた後、酸によりpHを調整する必要があった。
 さらに、従来の電気分解による水素水の製造方法では、製造できる水素水の酸化還元電位に限界があり、例えば、特許文献3の実施例では、電気分解による水素水の酸化還元電位の最も低い値は-850mVであった。
 さらに、水素水を巡る問題点として、輸送の問題がある。
 水素はあらゆる物質の中で最も小さい分子であるため、殆ど全ての物質の中に入り込み、通り抜けることができる。このため、水素水を長期間保存することは困難である。特に、水素水に振動を与えると、溶存していた水素が気体となって水から脱去する。このため、輸送することができず水素水を運搬することは困難であった。
特開2000-79391号公報 特開平11-169856号公報 特開平9-168783号公報 特開2009-041086号公報
 本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、酸化還元電位が-1,000mV以下の水素水を提供する水素水製造装置及び水素水の製造方法を提供することにある。
 また他の目的とするところは、水素水を連続して製造でき、さらに酸化還元電位を下げることができる水素水製造装置及び水素水の製造方法を提供することにある。
 さらに他の目的とするところは、水素水の運搬を可能にする水素水の製造装置及び水素水製造方法を提供することにある。
 上記目的を達成するための、本発明の水素水製造装置は、水を入れた容器の中に、陽極電極と陰極電極を予め定められた距離で互いに対向させて設置し、直流電圧を印加することにより水素水を製造する水素水製造装置において、陽極電極は、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなり、陰極電極は、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなることを特徴とする。
 本発明の水素水製造装置は、陽極電極と陰極電極を対峙させて設置した水素発生電解槽を備え、水素発生電解槽には、水を導入する導入口と、水素水を導出する導出口と、水から放散された気体を大気に中に放出する通気孔と、が設けられたことを特徴とする。
 水素発生電解槽は、炭酸ガスをバブリングする炭酸ガス給気管をさらに備えたことが好ましい。
 炭酸ガス給気管には電磁弁が付設されたことが好ましい。
 通気孔は、予め定められた圧力以上で稼働する圧力弁であることが好ましい。
 水素水製造装置において、直流電圧を印加する機器がボタン型電池であって、陽極電極と陰極電極は、それぞれの一端部においてボタン型電池を挟持してボタン型電池の陽極及び陰極にそれぞれ接続し、それぞれの他端部はボタン型電池の直径の1~10倍の長さに延長されて互いに平行に対向して配置されたことを特徴とする。
 ボタン型電池を挟持する陽極電極と陰極電極のそれぞれの一端部とボタン型電池は、一体に防水加工が施されたことが好ましい。
 本発明の水素水の製造方法は、水を入れた容器内に、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなる陽極電極と、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極と、を対峙させて設置し、陽極電極及び陰極電極に直流電圧を印加することにより水素水を製造することを特徴とする。
 本発明の水素水製造装置は、以下に示す効果を呈する。
 本発明によれば、水素水製造装置は、簡単な装置でありながら、従来にない酸化還元電位の低い水素水を製造ことができる。
 本発明によれば、水素製造装置では、電解質を用いないため、飲料水、医薬用途に好ましく使用することができる。
 本発明の流水式水素水製造装置は、酸化還元電位の低い水素水を連続して大量に製造することができる。
 また、本発明の流水式水素水製造装置は、炭酸ガスの間欠的な吹き込みにより、さらに酸化還元電位の低い水素水を提供でき、かつ、pHを中性に近づけることができる。
 本発明の水素水保存用水素水製造装置は、従来不可能であった水素水の運搬を可能にする効果を奏する。
本発明の第1の実施形態であるポット型水素水製造装置の概略図である。 本発明の第2の実施形態である流水式水素水製造装置の概略図である。 本発明の第3の実施形態である水素水保存用水素水製造装置の概略図である。 本発明の実施例1でみられた酸化還元電位(ORP)の変化を示すグラフである。 本発明の実施例1でみられたpHの変化を示すグラフである。 本発明の実施例1でみられたマグネシウム濃度の変化を示すグラフである。
 本発明は、水素水製造装置及び水素水の製造方法に関するものである。本発明の水素水製造装置は、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなる陽極電極と、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極と、を水中において対峙させて設置し、陽極電極と陰極電極に直流電圧を印加することにより水素水を製造するものである。
 本発明の水素水製造装置の陽極電極は、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなる。陽極電極が含有するマグネシウムの量は80重量%以上がより好ましく、90重量%以上がさらに好ましい。
 マグネシウムと合金を造る金属としては、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)が代表的なものであるが、スズ(Sn)、鉛(Pb)等の両性金属、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等アルカリ土類金属を含むものでもよい。
 本発明では、マグネシウムを50重量%以上含むものであれば、水素水製造装置の陽極電極として使用することができる。マグネシウムが50重量%以下になると、反応が遅くなり、水素水製造に時間がかかり、十分な量の水素が溶解した水素水が製造できない恐れがある。
 水素水製造装置の陽極電極に使用されるマグネシウム合金としては、例えば、マグネシウムが96重量%、アルミニウムが3重量%、亜鉛が1重量%で構成されたAZ31合金、及びマグネシウムが90重量%、アルミニウムが9重量%、亜鉛が1重量%で構成されたAZ91合金が入手のし易さの面及び加工のしやすさの面から好ましく利用できる。AZ31合金は比較的組成加工がしやすいため、圧延加工又は押出加工した板材料から、電極を打抜き又は切出して作ることができ、容易に製造することができる。また、AZ91合金は溶融加工しやすいため、ダイカスト又は射出成形で電極を製造することができる。
 本発明の水素水製造装置に用いる陰極電極は、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる。
 マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極としては、クロム(Cr)、鉄(Fe)、カドミウム(Cd)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アンチモン(Sb)、ビスマス (Bi)、銅(Cu)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、金 (Au)があるが、クロム(Cr)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)、白金(Pt)の金属またはこれらの合金、更にはこれら金属をメッキしたものを好ましく利用できる。中でも、銅板及びステンレススチ-ル板を経済的理由から、また、白金をメッキしたチタンを性能の良さから好ましく利用できる。さらにメンテナンスが簡単であるという面から、ステンレススチ-ル板をより好ましく利用できる。
 本発明の水素水製造装置は、上記の陽極電極と陰極電極を水中に設置して、直流電圧を印加することにより、水素を発生させ、これを水に溶存させることにより水素水を製造するものである。
 本発明の陽極電極及び陰極電極の形状は板状、角柱状、円柱状等のいずれの形状のものも使用できるが、表面積の大きい板状の電極が効率がよい。その大きさは水を入れる容器の大きさと形状によるが、1L容の縦長円筒形状容器で、長さ100~200mm×幅10~50mm×厚さ0.1~5mm程度である。
 陽極電極及び陰極電極は面と面が対向するように設置されることが好ましく、互いの間隔は、2mm~100mm程度である。2mm以下では、陽極電極の消耗に伴い陽極電極が変形して陰極電極に接してショートを起こする恐れがある。また、100mmを超えると、電気が伝わりにくくなるため、効率が悪くなる。
 本発明の水素水製造装置は、陽極電極と陰極電極とに、直流電圧を印加して、水素を発生させるものである。直流電圧としては、マンガン電池等の一次電池、車両のバッテリー等の二次電池、燃料電池等を使用することができるが、利用しやすい電源としては、家庭用交流電源を、AC-DCコンバータで直流電源に変換することである。
 無論、工業用の直流電源や交流電源も好ましく利用することができる。
 本発明で使用される直流電源の電圧は1V~50V程度である。
 本発明の水素水製造装置は、10~30℃の常温で使用されることを基本とする。外気温が低下し装置の温度が10℃以下になると水素の生成速度が遅くなり、水素水を製造するのに時間がかかる。装置の温度が上昇すると、水素の生成速度は速くなるものの、溶存水素の脱去も早くなるため、陽極電極の消耗が激しくなる恐れがある。
 本発明と通常の水の電気分解に取る水素水製造との違いは、1)陽極電極に金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金を使用すること。2)通常の水電気分解に必要な電解質を必要としないこと。また、3)陽極極周囲の電解液と陰極電極周囲の電解液が自由に混じり合うことを妨害する隔膜を有さないことにある。
 本発明の水素水製造装置には、通常の水電気分解に必要な電解質を必要とせず、真水が使用される。本発明の水素水製造装置に使用される真水は、例えば、水道水、井戸水、河川水、蒸留水、脱イオン水、純粋または浄化フルターを通した精製水、さらに硬水、軟水などが例示され、これらはそれぞれ単独で、または2種以上組み合わせて用いられる。中でも、医薬用途、飲料に適するとの観点から、純水、蒸留水、及び精製水からなる群から選択される少なくとも1種以上の水を用いることが好ましい。
 勿論、電解質を含む水溶液でも水素水の製造は可能である。しかしながら、電解質を使用すると、本発明が到達する酸化還元電位よりも高い電位で反応が止まる恐れがある。また、使用される電解質の種類によっては製造された水素水が飲料等の用途に適さないものがある。
 電気分解に使用される電解質については、広く知られているので、ここでの例示は避けるが、特許文献1~4にもその一部が記載されている。
 以下に本発明の水素水製造のメカニズムについて詳細に説明する。
 本発明の水素水発生装置は、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなる陽極電極と、マグネシウムよりイオン化傾向が小さい金属でなる陰極電極とを有する。説明を簡素化するために、陽極を金属マグネシウム、陰極をステンレスとする。電極を浸漬する液体は真水であり、電解質等は添加されていない。
 通常、真水を電気分解するためには、高電圧を印加する必要があるが、本願では、真水を電気分解するために必要な電圧の1/10以下の電圧しか印加しない。従って、印加当初には水の電気分解は起こらない。
 本願発明で陽極電極及び陰極電極に印加される電圧は1V~50V程度であり、主に、1.5~20Vの直流電圧が使用される。
 本発明の第1の反応は陽極のマグネシウムと水との化学反応である。通常、粉末状以外のマグネシウムは常温では水と反応しない。しかしながら、直流電圧を印加すると陽極電極周囲の水が励起され、マグネシウムと反応して水素を発生する。マグネシウムは水酸化マグネシウムに変化する。化学式を〔化1〕に示した。さらに、水酸化マグネシウムの解離の様子を〔化2〕に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 水素の一部は水に溶解して水素水となり、一部は気体となって大気中に放出される。水酸化マグネシウムは、マグネシウムイオン(Mg2+)及び水酸化物イオン(OH)として水中に溶解し、通常の水電気分解で使用される電解質の役目を果たす。
 本発明の第2の反応は、水の電気分解である。水酸化マグネシウムを電解質として、陰極電極では、電子を受けた水が水素と水酸化物イオンに変化し、陽極電極では水酸化物イオンが電子を渡して酸素と水に変化する。陰極電極における電気分解反応を〔化3〕に、また、陽極電極における電気分解反応を〔化4〕に示した。
陰極電極: 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
陽極電極: 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 このとき、陽極電極においては本発明の第1の反応であるマグネシウムと水との反応〔化1〕が同時に進行して水素が発生する。
 化学反応によって生成したマグネシウムイオン(Mg2+)は陰極電極に移動する。陰極電極に移動したマグネシウムイオン(Mg2+)は、陰極電極より電子を受け取り金属マグネシウム(Mg)に回生する。金属マグネシウムの回生反応を〔化5〕に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 本発明の第3の反応は陰極電極で回生したマグネシウムと水との化学反応である。陰極電極で回生したマグネシウムはマグネシウムイオンから変化したものであるため極めて粒子径が細かいコロイド状粒子である。このため、コロイド状のマグネシウムと水との反応で生成する水素も分子レベルである。このため、通常の気液混合による水素の水溶解に比べ極めて水に溶けやすい状態である、このため、水素水の水素濃度を高くすることができ、酸化還元電位が-1000mV以下の水素水を容易に得ることができる。
 上記のとおり本発明の水素水発生装置は、第2の反応である水の電気分解と第1、第3の反応であるマグネシウムと水との化学反応を同時に進行させるハイブリッド方式である。このため、陽極電極のマグネシウムは消費され、一定時間稼動後に陽極電極を交換する必要がある。
 マグネシウムと水が反応してできる水酸化マグネシウム(Mg(OH))の水溶液は弱い塩基性を呈する。水酸化マグネシウムの飽和水溶液のpHは10.5程度であり、飲料として飲むこともできる範囲にあるが、本発明の水素水発生装置で製造した水素水は酸の添加によって中和することができる。
 本発明の水素水発生装置で製造した水素水を中和する酸としては、炭酸、塩酸、硫酸、リン酸等の鉱酸、酢酸、酪酸、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸、アスコルビン酸等の有機酸を例示することができる。中でも、炭酸、塩酸、酢酸、クエン酸、アスコルビン酸を好ましく使用することができる。
 炭酸は、炭酸ガスを吹込むことにより、水酸化マグネシウム(Mg(OH))を炭酸マグネシウム(MgCO)に変換して、水素水のpHを中性付近に調整することができる。炭酸ガスと水酸化マグネシウムに反応式を〔化6〕に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 また、炭酸ガスを吹込むことにより、水素水中に溶解していた酸素を放散させることができるため、水素水中の水素濃度を高めることができる。
 炭酸ガスを吹込むとき、水素水中に溶解していた水素も酸素と共に放散するが、水素は上記の反応で補充されるため、結果として水素水中の水素濃度を高めることができる。
 以下に本発明の実施の形態について説明する。
 本発明は3つの実施の形態よりなる。第1の実施の形態は、ポット型水素水製造装置であり、第2の実施の形態は、流水式水素水製造装置であり、第3の実施の形態は、水素水保存用水素水製造装置である。
 3つの実施の形態は、共に、マグネシウムを含む陽極電極とマグネシウムより酸化還元電位の高い陰極電極に真水の中で直流電圧を印加して水素水を製造するものである。
 本発明の第1の実施の形態について、実施例を基に詳細に説明する。
 図1は本発明の第1の実施の形態であるポット型水素水製造装置の概略図である。
 ポット型水素水製造装置は、静置した状態で一定量の水を水素水に変換する装置である。
 第1の実施の形態のポット型水素水製造装置は、金属マグネシウム又はマグネシウム合金からなる陽極電極1と、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極2と、からなり、水と共に陽極電極1及び陰極電極2を対峙させて収容するポット型容器10と、ポット型容器の上部を覆い、かつ、陽極及び陰極電極に印加する配線が設置されたポット型容器蓋部12と、ポット型容器蓋部に設けられ、水から放出される酸素及び水素を大気に中に放出する通気孔14からなる。
 ポット型容器10に特に制限はなく、一定量の水を収容し、水中に2つの電極1,2を対峙させて収容できるものであれば、形状、大きさ、材質は問わない。但し、製造した水素水を数日間保存する予定の場合には、比較的水素が透過しにくい材質、例えばガラスやステンレススチール、又はアルミニウムコーティングしたプラスチック材質等の容器で、かつ密閉が可能なものが好ましい。
 ポット型容器蓋部12にはAC-DCアダプターと連結されるコネクタが備えられ、コネクタからの配線は陽極電極1及び陰極電極2に結合される。AC-DCアダプターは家庭用交流電源を利用して陽極電極1及び陰極電極2に直流電圧を印加して水素水を製造することができる。印加する電圧は処理する水の量により、3ボルトから20ボルトの範囲で選択することができる。一方処理する水の量500mLから10Lの範囲で選択することができる。通常、処理する水の量が2Lの装置で陽極及び陰極電極に印加される電圧は6~12ボルトである。
 1000mL容の縦長円筒形の容器をポット型容器とした場合には、120mm(長さ)×40mm(幅)程度の陽極電極1及び陰極電極2を使用し、互いに5cm程度の間隔をおいて面と面が対向するように対峙させて固定された。
 水を2つの電極が完全に埋没するまで注入し、室温(20℃)で12V程度の直流電圧を陽極電極1及び陰極電極2に印加した。
 第1の実施の形態を使用して水素水を製造する方法は、ポット型容器10に水を入れ、ポット型容器蓋部12と配線で接続された陽極電極1及び陰極電極2を対峙させて水中に設置する。ポット型容器蓋部に設置されたコネクタにAC-DCアダプターをプラグインし、AC-DCアダプターは家庭用電源に接続すると、水素の発生が始まり、数分~数十分で酸化還元電位(ORP)が-1000mV以下の水素水を得ることができる。
〔実施例1〕
 本発明の実施の形態について、実施例に基づいて詳細に説明する。
 実施例1は、ポット型水素水製造装置である。
 陽極電極1は、マグネシウムが96重量%、アルミニウムが3重量%、亜鉛が1条量%からなるマグネシウム合金AZ31(神島化学工業(株)製)の板状材料より、120mm(長さ)×40mm(幅)×4mm(厚さ)の電極を切り出して陽極電極とし、その一端に電線(被服銅線)を接続した。
 陰極電極2は、ステンレススチールの板状材料((株)モノタロ製、ステンレス厚板)より、120mm(長さ)×40mm(幅)×3mm(厚さ)の電極を切り出して陰極電極とし、その一端に電線(被服銅線)を接続した。
 一端に陽極電極1を結合した銅線と、一端に陰極電極2を結合した電線とはそれぞれの他端をポット型容器蓋部12において、コネクタに連結し、AC-DCアダプターと結合できるように細工をした。
 ポット型容器蓋部12には水素水から放散された酸素及び水素を大気中に放出する通気孔14がポット型容器蓋部12を貫通して儲けられた。
 ポット型容器10{1000mL容、ガラス製(ハリオ社製:水出し珈琲ポット)}の内部に陽極電極1と、陰極電極2とを5cmの間隔で対向させて設置し、容器内を、浄水器通して浄化した水道水(精製水)の1000mLで満たした。
 AC-DCアダプター{定格出力12V、入力電圧100V(サンワサプライ(株)製、型番:ACA-65SLMT12)}をコネクタに差し込み、陽極及び陰極電極に印加した。
 一定時間毎に、水素水の酸化還元電位とpHとマグネシウム濃度を測定した。酸化還元電位とpHの測定には(株)堀場製作所製pHメータD-13及びpH測定センサN0.6350-10Dを使用した。マグネシウム濃度の測定は水素水に発色試薬(メタロジェニック社製、メタロアッセイマグネシウム測定LS-MP)を加えた後、発色した紫色を分光光度計(松定プレシジェン(株)製、マイクロスペクトロ4000)で測定した。
 図4~6は、本発明の実施例1でみられた酸化還元電位(ORP)、pH及びマグネシウム濃度の変化を示すグラフである。
 図4に示したとおり、容器を静置した状態で10分間通電したところ、+300mVであった水の酸化還元電位(ORP)が-900mVに達し、35分後には-1500mVとなり、60分後には-1700mVに達した。 一方、pHは図5に示したとおり、当初6.8であったが、40分後には9.0となり、60分後には9.5となった。
 図6に示したとおり、水素水中のマグネシウム濃度は、反応開始前が1.83ppmであり、20分後は18ppmとなり、60分後は40ppmとなった。
 図2は本発明の第2の実施の形態である流水式水素水製造装置の概略図である。
 第2の実施の形態の流水式水素水製造装置は、金属マグネシウム又はマグネシウム合金からなる陽極電極1と、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極2と、を水素水発生電解槽20内に対峙させて収容し、水素水発生電解槽20に浄化フィルター30を通過した水道水(精製水)を流入させることにより、連続的に水素水を製造するものである。
 水素水発生電解槽20には浄化フィルター30を通過した水を流入させる導入口90と水素水を取り出すための導出口40と、水から放散された気体(ガス)を一定の圧力以上で大気に中に放出する通気孔14が設けられる。
 さらに、水素水発生電解槽20には炭酸ガス給気管60が設けられ、炭酸ガスを水素水中にバブリングすることにより、水素水中に溶存する酸素を脱去する。炭酸ガスは、炭酸ガスボンベ70より供給され、炭酸ガス給気管60に設けられた電磁弁80によって制御される。
 水素水発生電解槽20は、内部に2つの電極を一定の間隔で対峙させて収容し、内部を水が通過できる構造のものであれば、形状、大きさ、形状に特に制限はないが、マグネシウムを含む陽極電極が消耗品であるのため交換が必要である。電極の交換を容易にするために、水素水発生電解槽20は、分解及び組み立てができる構造のものが好ましい。また、水素水発生電解槽20は、内部を精製水が通過するため、水道水の水圧に耐え、漏れのない構造のものが要求される。このため、水素水発生電解槽20は、例えば、ステンレススチール製の有底円筒形状で、底部を接地して備えられ、底部付近より精製水が流入する構造の電解槽本体と、電解槽本体22の開放部に密着し、電解槽本体の上部を覆う蓋部24とからなり、精製水が流入する底部付近には炭酸ガスを吹き込む炭酸ガス給気管60がさらに設けられた。電解槽本体と蓋部との接合には、パッキン等の密閉手段を用いることができる。
 電解槽蓋部24には水素水を取り出すための導出口40と、水から放散された酸素、水素及び炭酸ガスを放出する通気孔14が設けられ、通気孔14には一定の圧力以上で弁が開放される安全弁50が設けられる。
 導出口40は水素水が流出してくるものであれば、特に制限はなく、家庭用の水道蛇口に使用されるものが好ましく使用できる。
 安全弁50は、水素水発生電解槽20内で発生し、気体となって系外に放散された水素、酸素及び吹き込んだ炭酸ガスの余剰分を大気中に放散させるための通気孔14に設けられた弁であり、一定の圧力以上となったときに開放される市販の圧力弁が好ましく使用できる。
 電解槽蓋部24にはAC-DCアダプターと連結されるコネクタが備えられ、コネクタからの配線は陽極電極1及び陰極電極2に結合された。AC-DCアダプターは家庭用交流電源を利用して陽極電極1及び陰極電極2に直流電圧を印加して水素水を製造することができる。印加する電圧は水素水発生電解槽20の容量により、また、水素水発生電解槽20内を流れる精製水の流速により6ボルトから20ボルトの範囲で選択することができる。一方水素水発生電解槽20の容量は500mLから5Lの範囲で選択することができる。通常、処理する水の量が1Lの装置で陽極及び陰極電極に印加される電圧は19ボルト程度である。
 水道管に接続され、水素水発生電解槽20に精製水を提供する浄化フィルター30は、一般に普及している活性炭と中空糸膜を使用した浄化フィルターであり市販の浄水器が好ましく利用できる。
 一方、炭酸ガスの吹き込みには炭酸ガスボンベ70に収容された炭酸ガスが使用される。炭酸ガスボンベ70は炭酸ガス吸気管60に接続される。炭酸ガス吸気管60には、市販のエアジェットバルブを好ましく使用することができる。
 炭酸ガス吸気管60には電磁弁が設置され、CPU(図示しない)からの指令により一定間隔をおいて水素電解質層に一定量の炭酸ガスを気泡の状態で吹き込むよう弁が開放される。
 第2の実施の形態の流水式水素水製造装置を使用した水素水の製造方法は、精製水を導入する導入口90に浄化フィルター30を介して水道管を連結し、炭酸ガスボンベ70からの配管を電磁弁80を介して連結する炭酸ガス吸気管60を連結した電解槽本体22に、陽極電極1及び陰極電極2を対峙させてセットし、それぞれに電解槽蓋部24に配置された配線に結合する。電解槽蓋部24のコネクタにはAC-DCアダプターを接続する。精製水を導入し、水素水発生電解槽20が一杯になったところでAC-DCアダプターを接続して通電を開始する。
 通電開始後、一定時間が経過すると電磁弁80が開放されて炭酸ガスの吹き込みが開始される。その後、炭酸ガスの吹き込みは一定の間隔で間欠的に行われる。1回目の炭酸ガスの吹き込みが終了した時点より、導入口90及び導出口40を開いて、精製水を導入し、水素水を連続的に採取することができる。
〔実施例2〕
 実施例2は、流水式水素水製造装置による試験例である。
 実施例2の流水式水素水製造装置は、外径9cm高さ20cmのステンレススチール製の有底円筒形状で、底部を接地して備えられた電解槽本体22と、電解槽本体22の上部開放部に接合し、電解槽本体22の上部を覆う、外径9cm高さ5cmのステンレススチール製の有底円筒形状の電解槽蓋部24とからなっていた。電解槽本体22と電解槽蓋部24とは互いに開口部において接合し、電解槽本体22と電解槽蓋部24との開放部分同士を接合する接合部にはフランジ(図示しない)が設けられ、電解槽本体22と電解槽蓋部24とはフランジに設けられたパッキンを介して接合された。
 電解槽本体22の底部付近の側壁には、精製水が流入する精整水導入口90が設置され、導入口90からは、水道管に結合された浄化フィルター{TORAY(株)製、商品名:トレビーノ、品番:SW7J;カートリッジ品番:SWC.J}により、精製された水が供給された。導入口90に対向する側壁には、炭酸ガス給気管60(共立合金研究所製、エアジェットノズル、型番:KBV-S型)が設置された。炭酸ガス給気管60は、炭酸ガスボンベに配管でつながれ、配管には、電磁弁80(直動型2ポート電磁弁、モノタロウ社製)が設けられた。
 電解槽蓋部24の閉ざされた底部(水素水発生電解槽20の最上部)には、水素水発生電解槽20で製造された水素水を取り出すための導出口40と、水から放散された酸素、水素及び炭酸ガスを一定の圧力以上で大気に中に放出する通気孔14ま設けられ、通気孔には安全弁(東亞バルブエンジニアリング(株);バネ直動式安全弁、型番:B1700)50が設けられた。安全弁50は2気圧以上で作動するように調整された。水素水発生電解槽20内には、マグネシウム合金AZ31(神島工業(株)製)でなる160mm(長さ)×40mm(幅)×4mm(厚さ)の陽極電極1と、ステンレススチールでなる160mm(長さ)×40mm(幅)×3mm(厚さ)の陰極電極2と、を5cmの間隔をおいて面と面が対峙するよう設置した。それぞれの電極は電線によって、電解槽蓋部24に設けられたコネクタに連結された。
 水道水の蛇口を開いて水素水発生電解槽20に、精製水を流入させ、水素水発生電解槽20を一杯に水を満たしてところで、給水を止め、電解槽蓋部24に設けられたコネクタに出力電圧19VのAC-DCアダプター(サンワサプライ(株)製、品番90SLMT)を連結し、100V電源より通電した。通電開始10分で炭酸ガスのバブリングが起きたため、水道の蛇口を開放して水素水発生電解槽20に精製水を1L/分の速度で連続して給水した。
 炭酸ガスのバブリングは、水素水発生電解槽20の電極に印加中は、10分毎に1L/秒の炭酸ガスを2秒間バブリングした。
一方、導出口より得られた水素水は、500mL容アルミパウチ又はアルミニウムでコーティングしたポリタンク((株)エスコ製、10Lポリエチレンタンク、品番:EA923VL-10)に収容し、酸化還元電位とpHを及び水素水中のマグネシウム濃度を測定した。
 炭酸ガスをバブリングさせた直後に導出口より得られた水素水の酸化還元電位は-1200mV程度であったが、その後、徐々に酸化還元電位が低下し、炭酸ガスのバブリング寸前では-1760mVまで低下した。実施例1で得られた静置による水素水の酸化還元電位が-1700mVであったことを考慮すると、炭酸ガスのバブリングによって溶存酸素が放散され、代って水素が溶存したためと考えられた。
 測定期間を通じて、pHは9.0と一定であった。
 水素水中のマグネシウム濃度は、40.0ppmであった。
〔第3の実施の形態〕
 図3は本発明の第3の実施の形態である水素水保存用水素水製造装置の概略図である。
 第3の実施の形態の水素水保存用水素水製造装置100は、水素水を保存している間に脱去する水素を補充する装置であって、保存容器内の水素水中に設置される。水素水保存用水素水製造装置100は、金属マグネシウム又はマグネシウム合金からなる陽極電極1と、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極2と、の間にボタン型電池200を一体に組入れたことを特徴とする水素水製造装置である。
 ボタン型電池200の陽極にはマグネシウム合金からなる陽極電極1の一端部が接触し、他端部はボタン型電池の直径より1~10培長く延長される。
 ボタン型電池200の陰極にはステンレススチールからなる陰極電極2の一端部が接触し、他端部はボタン型電池の直径より1~10培長く延長される。
 すなわち、陰陽2つの電極1,2がボタン型電池をそれぞれの端部で挟持した形状であり、ボタン型電池の直径より1~3培長く形成され、それぞれ延長された他端部はほぼ同じ長さで、互いに平行に対向して設置される。
 ボタン型電池200は陰陽2つの電極1,2に挟持された状態で防水加工が施される。防水加工が施される部分はボタン電極の周囲だけで、ボタン電極を挟持していない側の電極は露出し、水素水中で水と反応を起こさすことができるようにしなければならない。
 防水加工は様々な様式で実現することができるが、例えば、熱可塑性樹脂あるいは、ロウ状物質等でボタン型電池と2つの電極の端部を一体に絶縁体300で覆い封止すればよい。熱可塑性樹脂を使用する場合には、ボタン型電池200と2つの電極1,2をセットした金型に溶融した樹脂を注入するモールド成形が利用できる。モールド成形に使用される熱可塑性樹脂は溶融温度の低い汎用樹脂が好ましい。
 水素水保存用水素水製造装置100の封止に使用できる汎用樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル樹脂等を例示できる.中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニルは価格及び融解温度の面で好ましく利用できる。
 水素水保存用水素水製造装置100に使用されるボタン型電池200は、市販されているいずれのボタン型電池も利用できるが、通常1.5~3ボルトの電池が使用される。電圧は1.5~3ボルトの電池としては、アルカリ電池、酸化銅リチウム電池、酸化銀電池、二酸化マンガンリチウム電池、フッ素黒鉛リチウム電池が知られているが、この他にも出力はやや劣るものの、水銀電池、空気亜鉛電池、ニッケル水銀電池も使用することができる。出力電圧が1.5ボルトのボタン型電池の中では価格を含む入手のし易さからアルカリ電池が好ましく、3.0ボルトのボタン型電池の中では価格を含む入手のし易さから二酸化マンガンリチウム電池が好ましく利用できる。
 水素水保存用水素水製造装置100は水素水を保存する容器内に水素水と共に入れられて、脱気してゆく水素を補うものであるから、第1や第2の実施の形態で使用されるような容量の大きな電池を必要としない。
 第3の実施の形態の水素水保存用水素水製造装置100は、水素水を保存している間に脱去する水素を補充する装置であって、使用方法としては、保存容器内の水素水中に設置される。
 水素はあらゆる物質の中で最も小さい分子構造であるため、殆ど全ての物質の中に入り込み、通り抜けることができる。このため、水素水を長期間保存することは困難である。特に、水素水に振動を与えると、溶存していた水素が気体となって水方脱去する。このため、輸送が困難であり水素水を運搬することは困難であった。
 本願発明は、この問題を解決するために、失われた水中の水素を補充するために、輸送する水素水中に水素水保存用水素水製造装置100をセットしたものである。
〔実施例3〕
 本発明の実施例3は、水素水保存用水素水製造装置に関する。
 実施例3の水素水保存用水素水製造装置100は、水素水を保存している間に脱気する水素を補充する装置であって、水素水を保存した容器内の水素水中に設置される。水素水保存用水素水製造装置100は、マグネシウム合金からなる陽極電極1とステンレスからなる陰極電極2との間にボタン型電池200を一体に組み立てたものである。
 陽極電極1は、マグネシウムが90重量%、アルミニウムが9重量%、亜鉛が1重量%で構成されたマグネシウム合金AZ91(神島化学工業(株)社製)を射出成形した90mm(長さ)×20mm(幅)×4mm(厚さ)の板状構造とした。
 陰極電極は、ステンレススチール(SUS303)の3mm厚板を打ち抜き工法により、90mm(長さ)×20mm(幅)×3mm(厚さ)の板状構造としたものを使用した。
陽極電極1の一端部を3Vのボタン型電池(マクセル社製、品番:CR2032)200の陽極に接続させ、ボタン型電池200の陰極にはステンレススチール製の陰極電極2の一端部を接続させた。陽極電極1及び陰極電極のボタン型電池200に接していない他端部はボタン型電池の直径より長く延長され、互いに平行に対向させた。
 すなわち、陰陽2つの電極1,2がボタン型電池をそれぞれの端部で挟持した形状とした。
 ボタン型電池200、及びこれを挟持した陰陽2つの電極1,2を、金型にセットした後、低密度ポリエチレン樹脂(東ソ社製、商品名:ペトロセン、品番:342)を160℃、6000kgf/cmの成形圧で射出成形し、ボタン型電池200及びこれを挟持した陰陽2つの電極1,2の端部を一体に包む絶縁体300を形成し、た。陽極電極1及び陰極電極のボタン型電池200に接していない端部は先端より長さ方向に3.5cm程が、防水加工をされずに生地のまま残った。
 防水加工された水素水保存用水素水製造装置100は、実施例2で製造した酸化還元電位が-1760mVの水素水を充満したアルミニウムコーティングしたポリタンク(10L)の底部にセットした。
 本発明の実施例によると、酸化還元電位は-1760mVであった10Lの水素水は、5日間の約1,000kmの輸送の結果でも-1000mV以下の酸化還元電位を保持していた。
 一方、実施例3と同様に水素水を充満したアルミニウムコーティングしたポリタンク(10L)に、水素水保存用水素水製造装置100をセットせずに、同様の輸送試験を行った比較例では、酸化還元電位は-10mVであった。
 1  陽極電極
 2  陰極電極
 10  ポット型容器
 12  ポット型容器蓋部
 14  通気孔
 20  水素水発生電解槽
 22  電解槽本体
 24  電解槽蓋部
 30  浄化フィルター
 40  導出口
 50  安全弁
 60  炭酸ガス給気管
 70  炭酸ガスボンベ
 80  電磁弁
 90  導入口
 100  水素水保存用水素水製造装置
 200  ボタン型電池
 300  絶縁体
 

Claims (8)

  1.  水を入れた容器の中に、陽極電極と陰極電極を予め定められた距離で互いに対向させて設置し、直流電圧を印加することにより水素水を製造する水素水製造装置において、
     陽極電極は、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなり、
     陰極電極は、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなることを特徴とする水素水製造装置。
  2.  前記陽極電極と前記陰極電極を対峙させて設置した水素発生電解槽を備え、
     前記水素発生電解槽には、水を導入する導入口と、前記水素水を導出する導出口と、水から放散された気体を大気に中に放出する通気孔と、が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の水素水製造装置。
  3.  前記水素発生電解槽は、炭酸ガスをバブリングする炭酸ガス給気管をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の水素水製造装置。
  4.  前記炭酸ガス給気管には電磁弁が付設されたことを特徴とする請求項3に記載の水素水製造装置。
  5.  前記通気孔は、予め定められた圧力以上で稼働する圧力弁であることを特徴とする請求項2に記載の水素水製造装置。
  6.  請求項1に記載の水素水製造装置において、直流電圧を印加する機器がボタン型電池であって、
     前記陽極電極と前記陰極電極のそれぞれの一端部において前記ボタン型電池を挟持して接続し、
     それぞれの他端部は前記ボタン型電池の直径の1~10倍の長さに延長されて互いに平行に対向して配置されたことを特徴とする水素水製造装置。
  7.  前記ボタン型電池を挟持する前記陽極電極と前記陰極電極のそれぞれの一端部と前記ボタン型電池は一体に防水加工が施されたことを特徴とする請求項6に記載の水素水製造装置。
  8.  水を入れた容器内に、金属マグネシウム又はマグネシウムを50重量%以上含むマグネシウム合金からなる陽極電極と、マグネシウムより酸化還元電位の高い金属からなる陰極電極と、を対峙させて設置し、
     前記陽極電極及び前記陰極電極に直流電圧を印加することにより水素水を製造することを特徴とする水素水の製造方法。
     
PCT/JP2014/052170 2013-02-08 2014-01-30 水素水製造装置及び水素水の製造方法 WO2014123063A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-023017 2013-02-08
JP2013023017A JP6324659B2 (ja) 2013-02-08 2013-02-08 水素水製造装置及び水素水の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014123063A1 true WO2014123063A1 (ja) 2014-08-14

Family

ID=51299659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/052170 WO2014123063A1 (ja) 2013-02-08 2014-01-30 水素水製造装置及び水素水の製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6324659B2 (ja)
WO (1) WO2014123063A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018034317A1 (ja) * 2016-08-19 2018-02-22 株式会社 ゴーダ水処理技研 炭酸水素水及びこれを使用する洗浄方法
WO2023126697A1 (en) * 2021-12-27 2023-07-06 Mirosław Gluch Mg Konsult A device for reducing the redox potential value in cold potable water

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101868324B1 (ko) * 2016-10-27 2018-06-18 주식회사 그렌텍 수소탄산수 미스트 생성장치
JP7530321B2 (ja) 2021-03-19 2024-08-07 株式会社東芝 二酸化炭素固定方法および二酸化炭素固定システム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002186971A (ja) * 1999-11-09 2002-07-02 Kosaku:Kk ハンディ型電極
JP2002370091A (ja) * 2001-06-13 2002-12-24 Aqua Science:Kk 生体水に類似する水およびその製造法
JP2004313977A (ja) * 2003-04-17 2004-11-11 Denso Corp 水改質装置
JP2005105289A (ja) * 2003-09-24 2005-04-21 Shinwa Kogyo Kk 水素水給水装置
JP2006068354A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Lion Corp 口腔殺菌用品
JP2008179893A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 多孔性電極板を有する水素発生装置
JP2009263793A (ja) * 2008-04-21 2009-11-12 Samsung Electro Mech Co Ltd 水素発生装置およびこれを備えた燃料電池発電システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0788474A (ja) * 1991-04-25 1995-04-04 Konica Corp 高純度水の製造方法
JPH11277079A (ja) * 1998-03-27 1999-10-12 Sharp Corp 水処理装置
JP3533332B2 (ja) * 1998-05-20 2004-05-31 Tdk株式会社 電子部品の製造方法および水処理装置
JP2001157879A (ja) * 1999-08-31 2001-06-12 Tadahiro Omi 水溶液のpH制御の方法及びその装置
JP2004330146A (ja) * 2003-05-09 2004-11-25 Nippon Torimu:Kk 活性水素溶存水の製造方法、その製造方法により得られる活性水素溶存水および発癌抑制剤
JP2008000664A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Teijin Engineering Ltd リン含有排水の処理方法
JP4966905B2 (ja) * 2008-04-04 2012-07-04 大成建設株式会社 飼育水浄化方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002186971A (ja) * 1999-11-09 2002-07-02 Kosaku:Kk ハンディ型電極
JP2002370091A (ja) * 2001-06-13 2002-12-24 Aqua Science:Kk 生体水に類似する水およびその製造法
JP2004313977A (ja) * 2003-04-17 2004-11-11 Denso Corp 水改質装置
JP2005105289A (ja) * 2003-09-24 2005-04-21 Shinwa Kogyo Kk 水素水給水装置
JP2006068354A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Lion Corp 口腔殺菌用品
JP2008179893A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 多孔性電極板を有する水素発生装置
JP2009263793A (ja) * 2008-04-21 2009-11-12 Samsung Electro Mech Co Ltd 水素発生装置およびこれを備えた燃料電池発電システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018034317A1 (ja) * 2016-08-19 2018-02-22 株式会社 ゴーダ水処理技研 炭酸水素水及びこれを使用する洗浄方法
JPWO2018034317A1 (ja) * 2016-08-19 2019-06-27 株式会社 ゴーダ水処理技研 炭酸水素水及びこれを使用する洗浄方法
WO2023126697A1 (en) * 2021-12-27 2023-07-06 Mirosław Gluch Mg Konsult A device for reducing the redox potential value in cold potable water

Also Published As

Publication number Publication date
JP6324659B2 (ja) 2018-05-16
JP2014151270A (ja) 2014-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6780304B1 (en) Electrochemical generation of carbon dioxide and hydrogen from organic acids
US5242565A (en) Device for electrochemical generation of gases for the transportation of fluids and similar mediums
JP6324659B2 (ja) 水素水製造装置及び水素水の製造方法
JP2021137807A (ja) 撥水性多孔質フッ素樹脂膜を備えた水溶液供給装置
AU664745B2 (en) Water ionizing electrode and process for using
US9843052B2 (en) Electrolyte regeneration
JP3164934U (ja) 水素ガス発生器
US20110108437A1 (en) Disinfection method and disinfection device
JP6695614B2 (ja) 金属負極電池
JP2010082618A (ja) 殺菌用途のpH制御次亜ハロゲン酸水溶液を発生させるための電解装置
KR101278455B1 (ko) 휴대용 수소가스 용존 또는 산소가스 용존 음용수 제조 장치
JPH11104648A (ja) 海水電解装置
JP2018152184A5 (ja)
CN103518007A (zh) 硫酸电解装置以及硫酸电解方法
WO2021160759A1 (en) Electrochemical cell for the synthesis of hydrogen peroxide
WO2011046111A1 (ja) 水素の製造方法及び水素の製造装置
KR20100003641U (ko) 전기분해장치 및 이를 이용한 정수기
JP4368284B2 (ja) 水素ガス発生装置、水素ガスの製造方法および燃料電池
KR102427273B1 (ko) 수소자동차 배출수의 다목적 활용장치
DE102007029168A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff und diesen verwendendes Brennstoffzellensystem
JP2000199090A (ja) 水素ガス製造方法及び装置
JP5140496B2 (ja) 水素発生装置用電解質溶液及び水素発生装置
JP2021120140A (ja) オゾン水の生成方法、生成噴霧器及び生成噴霧装置
JP2010084195A (ja) 銅メッキシステム並びに銅メッキ方法及び電解メッキ液の製造方法
CN219058672U (zh) 一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14748681

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14748681

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1