JPH0745567Y2 - 静的水蒸気供給方式水電解装置 - Google Patents
静的水蒸気供給方式水電解装置Info
- Publication number
- JPH0745567Y2 JPH0745567Y2 JP6353290U JP6353290U JPH0745567Y2 JP H0745567 Y2 JPH0745567 Y2 JP H0745567Y2 JP 6353290 U JP6353290 U JP 6353290U JP 6353290 U JP6353290 U JP 6353290U JP H0745567 Y2 JPH0745567 Y2 JP H0745567Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- chamber
- steam supply
- supply
- electrolysis
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は炭酸ガス還元・酸素発生システムの静的水蒸気
供給（Static Vapor Feed）方式の水電解装置に関し、
特に宇宙ステーション、潜水艦、核シェルタ等の閉鎖空
間で使用される酸素発生装置、燃料電池用燃料（H2，
O2）の製造装置に有利に適用することができる水電解に
関する。
供給（Static Vapor Feed）方式の水電解装置に関し、
特に宇宙ステーション、潜水艦、核シェルタ等の閉鎖空
間で使用される酸素発生装置、燃料電池用燃料（H2，
O2）の製造装置に有利に適用することができる水電解に
関する。
従来の水蒸気電解セルを第５図によって説明する。
第５図において、水電解セルの水供給セルＡと陰極Ｂを
設けた陰極室Ｈとの間に置かれた水蒸気供給膜Ｇに水を
供給することにより、その膜Ｇから陰極Ｂを設けた陰極
室Ｈと陽極Ｄを設けた陽極室Ｉとの間に置かれた固体高
分子電解質Ｅへ水蒸気が供給されて、その水蒸気が電解
される。
設けた陰極室Ｈとの間に置かれた水蒸気供給膜Ｇに水を
供給することにより、その膜Ｇから陰極Ｂを設けた陰極
室Ｈと陽極Ｄを設けた陽極室Ｉとの間に置かれた固体高
分子電解質Ｅへ水蒸気が供給されて、その水蒸気が電解
される。
従来の第５図の水蒸気電解セルにおいて電解電流密度を
高く設定した場合には、水電解セルに使用する水蒸気供
給膜Ｇの透水量が少ないため、供給される水蒸気量が電
解によって消費される水蒸気量に追随できないことがあ
り、その結果固体高分子電解質Ｅが乾燥状態となって電
解電圧が急上昇するという問題点があった。従って電解
電流密度を高くし、かつ安定した電圧で電解するために
は水蒸気供給膜の透水量を多くする必要がある。
高く設定した場合には、水電解セルに使用する水蒸気供
給膜Ｇの透水量が少ないため、供給される水蒸気量が電
解によって消費される水蒸気量に追随できないことがあ
り、その結果固体高分子電解質Ｅが乾燥状態となって電
解電圧が急上昇するという問題点があった。従って電解
電流密度を高くし、かつ安定した電圧で電解するために
は水蒸気供給膜の透水量を多くする必要がある。
本考案は上記技術水準及び技術上の要望に応え、上述の
ような問題点のない静的水蒸気供給方式水電解装置を提
供しようとするものである。
ような問題点のない静的水蒸気供給方式水電解装置を提
供しようとするものである。
本考案は、内部を３分割しその一側を水供給室、中央部
を陰極を設けた陰極室、他側を陽極を設けた陽極室と
し、陽極室と陰極室との仕切壁として固体高分子電解質
材を配し、さらに水供給室と陰極室との仕切壁として水
中でオートクレーブ処理して含水率及び透水率を増加し
た水蒸気供給膜を設置してなることを特徴とする静的水
蒸気供給方式水電解装置である。
を陰極を設けた陰極室、他側を陽極を設けた陽極室と
し、陽極室と陰極室との仕切壁として固体高分子電解質
材を配し、さらに水供給室と陰極室との仕切壁として水
中でオートクレーブ処理して含水率及び透水率を増加し
た水蒸気供給膜を設置してなることを特徴とする静的水
蒸気供給方式水電解装置である。
本考案の静的水蒸気供給方式水電解装置において使用さ
れる水蒸気供給膜としてはナフィオン（Nafion:デュポ
ン社の商品名）のようなパーフルオロカーボンスルホン
酸膜が一般的に使用される。
れる水蒸気供給膜としてはナフィオン（Nafion:デュポ
ン社の商品名）のようなパーフルオロカーボンスルホン
酸膜が一般的に使用される。
また、これらの水蒸気供給膜のオートクレーブ処理条件
は、その膜のEW（Equivalent Weight）値によって異な
るが、一般的には圧力:0〜14.3kg/m2Ｇ、温度:100〜200
℃の条件でオートクレーブ処理がなされる。
は、その膜のEW（Equivalent Weight）値によって異な
るが、一般的には圧力:0〜14.3kg/m2Ｇ、温度:100〜200
℃の条件でオートクレーブ処理がなされる。
例えば、膜含水率を60％にするためのオートクレーブ処
理条件は下記のようになる。
理条件は下記のようになる。
〔作用〕 水蒸気供給膜をオートクレーブ処理することにより、そ
の含水率及び透水量が増加し、オートクレーブ処理され
ていないものを使用した場合に比べ、電解電流密度を高
く設定することができる。
の含水率及び透水量が増加し、オートクレーブ処理され
ていないものを使用した場合に比べ、電解電流密度を高
く設定することができる。
以下、本考案の一実施例の静的水蒸気供給方式水電解装
置を第１図によって説明する。
置を第１図によって説明する。
第１図の装置構成は前記第５図のそれと本質的には同じ
であるが、第５図の水蒸気供給膜Ｇがオートクレーブ処
理した水蒸気供給膜Ｃに代っている点のみが異なるだけ
であるので、他の構成の説明は省略する。
であるが、第５図の水蒸気供給膜Ｇがオートクレーブ処
理した水蒸気供給膜Ｃに代っている点のみが異なるだけ
であるので、他の構成の説明は省略する。
この実施例では、水蒸気供給膜としてナフィオン117
（デュポン社商品名）を用い、該水蒸気供給膜を水が満
たされた密閉式ガラス容器に入れ、約140℃に加温し
（このときの容器内圧力はゲージ圧で約2.5kg/m2Ｇ）約
１時間保持し、１時間経過後放冷し、水温が室温に戻っ
たとき、該水蒸気供給膜を容器から取り出した。この状
態での水蒸気供給膜Ｃの含水率と、未処理のものの含水
率はそれぞれ50〜60％及び24〜35％であった。
（デュポン社商品名）を用い、該水蒸気供給膜を水が満
たされた密閉式ガラス容器に入れ、約140℃に加温し
（このときの容器内圧力はゲージ圧で約2.5kg/m2Ｇ）約
１時間保持し、１時間経過後放冷し、水温が室温に戻っ
たとき、該水蒸気供給膜を容器から取り出した。この状
態での水蒸気供給膜Ｃの含水率と、未処理のものの含水
率はそれぞれ50〜60％及び24〜35％であった。
第１図に示した装置に上記オートクレーブ処理した水蒸
気供給膜Ｃを組み込み、水蒸気供給膜Ｃの透水量と水供
給室Ｆの圧力との関係を求めた。また、同様にオートク
レーブ処理されていない水蒸気供給膜Ｇを、水蒸気電解
セルに組み込み、その透水量と水供給室の圧力との関係
を求めた。その結果、第２図に示す通り水電解セルの水
供給室の圧力を2kg/m2Ｇと同一に設定した場合、オート
クレーブ処理された膜Ｃの透水量は0.058ml/minである
のに対し、オートクレーブ処理されていない従来膜Ｇの
透水量は0.022ml/minであった。
気供給膜Ｃを組み込み、水蒸気供給膜Ｃの透水量と水供
給室Ｆの圧力との関係を求めた。また、同様にオートク
レーブ処理されていない水蒸気供給膜Ｇを、水蒸気電解
セルに組み込み、その透水量と水供給室の圧力との関係
を求めた。その結果、第２図に示す通り水電解セルの水
供給室の圧力を2kg/m2Ｇと同一に設定した場合、オート
クレーブ処理された膜Ｃの透水量は0.058ml/minである
のに対し、オートクレーブ処理されていない従来膜Ｇの
透水量は0.022ml/minであった。
この透水量が全て電解により消費されると仮定した場
合、電極に供給できる最大電流値は第３図から従来法が
約3.5Aであるのに対し、本考案の場合には約10Aとな
り、約３倍の電流を流すことができる。
合、電極に供給できる最大電流値は第３図から従来法が
約3.5Aであるのに対し、本考案の場合には約10Aとな
り、約３倍の電流を流すことができる。
また、この実施例におけるオートクレーブ処理した水蒸
気供給膜Ｃを用いて電解を行った場合の最大の電流密度
は第４図に示すように約50A/dm2であった。これに対し
従来のオートクレーブ処理しない水蒸気供給膜Ｇを用い
て電解を行った場合には最大の電流密度は約20A/dm2に
過ぎなかった。
気供給膜Ｃを用いて電解を行った場合の最大の電流密度
は第４図に示すように約50A/dm2であった。これに対し
従来のオートクレーブ処理しない水蒸気供給膜Ｇを用い
て電解を行った場合には最大の電流密度は約20A/dm2に
過ぎなかった。
水供給室圧力が同一である場合に、オートクレーブ処理
された水蒸気供給膜の透水量は、オートクレーブ処理さ
れていないものの透水量に比べ、約３倍多い。また、電
解電流値と、水消費量とは、ファラデーの法則により、
比例関係にあること（第３図）から、オートクレーブ処
理された膜を使用した場合の電解電流密度は、オートク
レーブ処理されていない膜を使用した場合の電解電流密
度に比べ、約３倍高く設定することができる。電解電流
密度を３倍高く設定できることにより、酸素及び水素発
生量も３倍となり、従来法と同一の酸素及び水素を得る
場合、固体高分子電解質の面積は約1/3に縮小でき、装
置のコンパクト化が可能となる。
された水蒸気供給膜の透水量は、オートクレーブ処理さ
れていないものの透水量に比べ、約３倍多い。また、電
解電流値と、水消費量とは、ファラデーの法則により、
比例関係にあること（第３図）から、オートクレーブ処
理された膜を使用した場合の電解電流密度は、オートク
レーブ処理されていない膜を使用した場合の電解電流密
度に比べ、約３倍高く設定することができる。電解電流
密度を３倍高く設定できることにより、酸素及び水素発
生量も３倍となり、従来法と同一の酸素及び水素を得る
場合、固体高分子電解質の面積は約1/3に縮小でき、装
置のコンパクト化が可能となる。
第１図は本考案の一実施例の静的水蒸気供給方式水電解
装置の概略図、第２図は本考案実施例と従来装置の水供
給室圧力と膜透水量の関係図表、第３図は本考案実施例
の電流値と水消費量の関係図表、第４図は本考案実施例
と従来装置の電解電圧と電流密度の関係図表、第５図は
従来の静的水蒸気供給方式水電解装置の概略図である。 第１図において、A:水供給室、B:陰極、C:オートクレー
ブ処理水蒸気供給膜、D:陽極、E:固体高分子電解質、F:
水供給室、G:水蒸気供給膜（処理なし）、H:陰極室、I:
陽極室
装置の概略図、第２図は本考案実施例と従来装置の水供
給室圧力と膜透水量の関係図表、第３図は本考案実施例
の電流値と水消費量の関係図表、第４図は本考案実施例
と従来装置の電解電圧と電流密度の関係図表、第５図は
従来の静的水蒸気供給方式水電解装置の概略図である。 第１図において、A:水供給室、B:陰極、C:オートクレー
ブ処理水蒸気供給膜、D:陽極、E:固体高分子電解質、F:
水供給室、G:水蒸気供給膜（処理なし）、H:陰極室、I:
陽極室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 梶間 一広 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 審判の合議体 審判長 西 義之 審判官 小野 秀幸 審判官 相沢 旭
Claims (1)
- 【請求項１】内部を３分割しその一側を水供給室、中央
部を陰極を設けた陰極室、他側を陽極を設けた陽極室と
し、陽極室と陰極室との仕切壁として固体高分子電解質
材を配し、さらに水供給室と陰極室との仕切壁として水
中でオートクレーブ処理して含水率及び透水率を増加し
た水蒸気供給膜を設置してなることを特徴とする静的水
蒸気供給方式水電解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6353290U JPH0745567Y2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 静的水蒸気供給方式水電解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6353290U JPH0745567Y2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 静的水蒸気供給方式水電解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0421563U JPH0421563U (ja) | 1992-02-24 |
| JPH0745567Y2 true JPH0745567Y2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=31593667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6353290U Expired - Lifetime JPH0745567Y2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 静的水蒸気供給方式水電解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745567Y2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP6353290U patent/JPH0745567Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0421563U (ja) | 1992-02-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |