JPS5871380A - 電解水素の製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヨウ化水素または臭化水素を電解して水素とヨ
ウ素または臭素を製造する方法に関し、特に前記ハロゲ
ン化物を気相状態で電解する方法に関する。

ハロゲン化水素、特にヨウ化水素の分解は従来、熱分解
、電気分解及び光分解等、各種の方法によって検討され
、とりわけ熱分解ないし接触分解に関しては、部分的に
生成する水素（４００°Ｋにおける平衡分解率１１．３
％）の分鱗離を含めて数多くの研究がなされた。このう
ち、電解法について述べると、固体のヨウ素及び液体の
臭素の標準単極電位差（２５℃）／／ｉ夫々、０．５３
６及び１．０．６５Ｖであるから、活量１　（約１モル
濃度）のヨウ化水素酸及び臭化水素酸の水溶液を電解し
て１気圧の水素を発生させるには理論セル電圧として夫
々０．５３６及び１．０６５Ｖを必要とする。実際に電
解を行った歓崎の結果（特許第１７８８７８号）による
と、比重１．７のヨウ化水素酸溶液につき、１８°Ｃで
４４ｍＡ／ｃＩｒＬ２の電流をとるのに浴電圧として１
ｖを必要とした。一方、フイースら（Ｈ，ＦｅｅＳｓ、
　ｋ、　ｋ６ｓｔｅｒａｎｄ　Ｃｉ、　　Ｈ，５ｃｈｉ
ｉｔｚ、Ｊｎｔ、　　Ｊ、　　ＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅ
ｒｇｙ　６　ＮＯ−４ｐｐ−３７７−３８８、１９８１
）は臭化水素酸水溶液の電解において、陽極で生成する
臭素がそのまま水溶液に溶解し１．対流や拡散等によっ
て陰極に移動して水素と再結合する傾向を示し、その分
だけ電流効果率を低下させると述べている。

本発明は低い電圧で、前記ノ・ロゲンイヒ水素を電解す
る方法を提供するもので、気相電解を骨子とする。温度
１２７”Ｃ（４０００Ｋ）のヨウ化水素ガス及び臭化水
素ガスの分解反応、２Ｈｉ（９）−、Ｈ２Ｖ）＋　Ｉ　
絢及び２１−Ｉ　Ｂ　ｒｔｙ＞−−”　ｔ’　２　（ｑ
）”　Ｂｒａ　ノ自由ｘ　ネ／ｌ／　キー変化は、夫々
、△（７１２７℃−３，０７及び２６．７８）ｃｃｚｄ
／・νＩｔｔｉ　ＩＩ　２で、理論セル市圧は夫々０．
０６７　Ｖ及びＱ、５８Ｖと計算される。即ち、ヨウ化
水素ガスの気相１１ｆｉ、　解ｆは、約１モル濃度のヨ
ウイヒ水累酸水溶液の場合の約１／８のセル電圧ですむ
ことになる。

さらに、このように有利な分解反応を行わせる実際の装
置として、リン酸を電解質とする・燃料醒池形式のもの
が有効に利用できることを見出した。

即ち、本発明で用いる装置は、燃料電池の構造として公
知（例、アール、ディ、プロールト特開昭５２−２９９
３３）のもので、一対の隔置されたガス拡散電極の間に
、リン酸電解質を含浸させた多孔質のリン酸保持マトリ
ックスを配置したものである。ここに、ガス拡散電極は
高電導性のカーボン繊維の織布に白金触媒等を被覆した
・ものでよく、またリン酸保持のマトリックスには濃リ
ン酸の浸食に訃える電気絶縁性の多孔質材料、例えば酸
化タンタル織布が役立つ。電解温度は、ヨウ化水素ガス
に関しては、生成するヨウ素が液体または気体であるよ
うな温度が好優しく、この温度条件下、陽極室に同ガス
を導入すると約０．０８５　Ｖのセル電圧下で電解を開
始することを認めた。この際、陽極側で生成するヨウ素
は濃リン酸に難溶であり、一方陰極室からは水素ガスが
発生する。また、水蒸気が共存するヨウ素化水素ガスを
導入すると、水蒸気は陽極側からリン酸に溶解し、陽極
と陰極の画室間の水蒸気分圧の差に応じて、陰極側へ移
動し、そこで蒸発する。従って陰極室から得られる水素
は水蒸気を含むことになるが、慣用の手段によってこれ
を凝縮させ、水素ガスを精製することができる。ここで
注目すべきことは、この水蒸気の電解質円移動が陰極側
への水素イオンの移動を促進することで、これによって
水蒸気が存在しないヨウ化水素ガス電解の場合に比べて
、電流密度を大きくともことができる。水蒸気の量は、
ヨウ化水素１モルに対し０．０１〜２０モルの範囲が好
ましい。本発明でヨウ化水素に代えて、臭化水素も使用
可能である。

実施例１゜ 用いた電解セルは、酔性電解液電池として公知の構造の
もの（手沢、「現代化学」昭和４７年１２月号１８頁）
である。即ち、一対の黒鉛製基体（９，５ｃｍ　Ｘ　１
　ｔ、（１ａｍ、厚さ２儂）は密に組合わさってセルの
外殻を形成すると共に、夫々、２ケの連絡「１を有し、
ここから密着面に存在して多数の溝（巾１　ｍｍ、深さ
２ｍｍ）を刻んである集電体（５ｃｒｒＬ×５（−Ｉｎ
）にガス全供給し、または発生したガス等を排出するこ
とができる。この集電体は触媒としての白金を０．７５
ｍ９／ｃＩｒＬ２塗布した黒鉛繊維布（厚さ０．５ｍｍ
、繊維の太さ５μｍ）製のガス拡散電極と重ねられ、さ
らに、この一対の電極を隔置するように、酸化タンタル
織布（厚さＱ、７５ｍｍ、繊維の太さ５μｍ）製で、濃
リン酸（８５％）を含浸させたマトリックスを配置する
。従って、実験用電解セルは、このマトリックス布を中
心として、対称的に、下方の陽極室と、上方の陰極室か
ら構成され、全体を空気定温槽内に置き、所定の温度に
保った。１５０℃における電解セルの電気抵抗は約０．
１オームである。

原料のヨウ化水素ガス（混合モル比ＨＩ／ｌ−１ｚＯ／
Ｎ２＝　０．５０／　０．４１　／　０．０９）を大気
圧下、５００ｍｌ／ｍｉｎの速さで陽極室に供給し、１
５０℃で電解を行ったところ、電解は、セル電圧約０．
０８Ｖから開始し、０．４Ｖでの電流密度は”　Ｏｍ’
／ｌｘ　２であった。陰極室からは水蒸気と水素が排出
し、ヨウ化水素含量は僅少（水素量の５モル係以下）で
、取付けたコンデンサー容器内で水蒸気と共に凝縮した
。一方、陽極には液状のヨウ素を生成したことを、冷却
後の装（Ｉ／ｉｔ　７１１体によって認めた。発生水素
ｔｆＬから求めた電流効率は約９５係であった。

実施例２ 本実施例は、ヨウ化水素ガスの電解に及ぼす共存水蒸気
の効宋を示す。原料ガスとして、無水のヨウ化水素ガス
（混合モル比１（Ｉ／Ｎ２＝０．５１０．５）を用い、
実施例１と同じ実験を行ったところ、セル市川０．４　
Ｖ以下での５流密度は３０ｍＡにとどまった。

実施例３゜ 本実施例では、臭化水素ガスの電解について述べる。原
料臭化水素ガス＄勃≦（混合モル比ＨＢ　ｒ／Ｌｌ　２
０　／Ｎ　２ＳＯ，４７／　０．４４　／　０．０９　
）につき、実施例１の装置を用いて、温度１４３℃、大
気下、５００ｍｅ／ｍｉｎの速さで陽極室に供給した。

電解は０．５８Ｖ前鏝から開始し、０８４ｖにおける電
流密度は１　ｏ　ｏ　ｍＡであり、陰極室から発生した
水素量から求ぬた電流効率は約９５俤であった。

第１頁の続き ＠発　明　者　河村千章 高槻市域西町６番６号湯浅電池 株式会社内 （７■発　明　者　油布宏 高槻市域西町６番６号湯浅電池 株式会社内 ■出　願　人　湯浅電池株式会社 高槻市域西町６番６号 う■代　理　人　弁理士　池浦敏明 ４５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）一対の隔置さｒｌ−たガス拡散電極と、前記電極
   間に配置さｒｔた多孔質保持マトリン２スと前記マトリ
   ックスに含浸させた亨リン酸電解′Ｃとを丼む電解セル
   の陽極室にヨウ化水素または臭化水素ガスを導入し、電
   解により前記陽極室からヨウ素または臭素を、陰極室か
   ら水素を取り出すことを特徴とする電解水素の製造法。 （２）　　前記ヨウ化水素ガスまたは臭化水素ガスは水
   蒸気を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項の方
   法。 （３）該水蒸気の量は、ヨウ化水素または臭化水素ガス
   １モルに対し０．０１〜２０モルである特許請求の範囲
   第２項の方法。