JPS6259184B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6259184B2 JPS6259184B2 JP58142820A JP14282083A JPS6259184B2 JP S6259184 B2 JPS6259184 B2 JP S6259184B2 JP 58142820 A JP58142820 A JP 58142820A JP 14282083 A JP14282083 A JP 14282083A JP S6259184 B2 JPS6259184 B2 JP S6259184B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- anode
- cathode
- electrochemical
- mixed gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気化学的手法を利用して水素を含
む混合ガスから水素を分離する方法に関するもの
であり、その目的とするところは、電気化学セル
の作動電流密度をより大きくして、水素の分離速
度をより速くせんとするにある。
む混合ガスから水素を分離する方法に関するもの
であり、その目的とするところは、電気化学セル
の作動電流密度をより大きくして、水素の分離速
度をより速くせんとするにある。
水素を含む混合ガスから水素を分離するという
操作は化学工業においては極めて重要であり、現
在次のような用途を期待して開発あるいは実用化
されている。
操作は化学工業においては極めて重要であり、現
在次のような用途を期待して開発あるいは実用化
されている。
(1) アンモニア合成のパージガスからの水素の回
収。
収。
(2) 水素製造プラントのパージガス中に含まれる
水素の回収。
水素の回収。
(3) 石油脱硫に用いられた廃ガス中の水素の回
収。
収。
これらの水素の回収操作として、従来ポリジメ
チルシロキサン共重合体膜などの高分子非多孔質
膜による水素の選択分離を利用する方法が実用化
されている。しかしこの膜分離法によつて分離さ
れる水素の純度は一般にそれほど高くないという
欠点がみられる。
チルシロキサン共重合体膜などの高分子非多孔質
膜による水素の選択分離を利用する方法が実用化
されている。しかしこの膜分離法によつて分離さ
れる水素の純度は一般にそれほど高くないという
欠点がみられる。
分離される水素を高純度にするためには、まだ
実用化はされていないが、電気化学的手法がすで
に提案されている。つまり電気化学的手法では、
陽極として燃料電池のいわゆる水素極といわれる
ガス拡散電極を用い、陰極として水電解に用いら
れるものと同様の電極を配し、電解液として、硫
酸，過塩素酸あるいは水酸化カリウムの水溶液を
用いて電気化学セルを構成し、陽極側に水素を含
む混合ガスを供給しつゝ、陽・陰両極間に直流電
流を通すと陽極側で、 H2＋2OH-→2H2O＋2e-（アルカリ電解液） (1) あるいは、 H2→2H+＋2e-（酸性電解液） (2) なる反応により、水素の選択的電解酸化が起り、
陰極側で、上述の(1)式あるいは(2)式の逆方向の反
応が起つて、純度の高い水素ガスが得られる。
実用化はされていないが、電気化学的手法がすで
に提案されている。つまり電気化学的手法では、
陽極として燃料電池のいわゆる水素極といわれる
ガス拡散電極を用い、陰極として水電解に用いら
れるものと同様の電極を配し、電解液として、硫
酸，過塩素酸あるいは水酸化カリウムの水溶液を
用いて電気化学セルを構成し、陽極側に水素を含
む混合ガスを供給しつゝ、陽・陰両極間に直流電
流を通すと陽極側で、 H2＋2OH-→2H2O＋2e-（アルカリ電解液） (1) あるいは、 H2→2H+＋2e-（酸性電解液） (2) なる反応により、水素の選択的電解酸化が起り、
陰極側で、上述の(1)式あるいは(2)式の逆方向の反
応が起つて、純度の高い水素ガスが得られる。
この電気化学的手法が従来、実用化されていな
い理由は、上述の如き水溶液電解液を用いる限
り、作動電流密度が高々100〜200mA／cm2であ
り、反応速度が遅かつたためである。
い理由は、上述の如き水溶液電解液を用いる限
り、作動電流密度が高々100〜200mA／cm2であ
り、反応速度が遅かつたためである。
これに対し、近年開発されたパーフロロカーボ
ンの如き含フツ素高子をベースにし、これにスル
フオン酸基の如きカチオン交換基を導入したイオ
ン交換樹脂膜を電解質とし、この膜に陰，陽両極
をそれぞれ一体接合した燃料電池の技術を応用す
ると、より高い電流密度で作動し得る水素の電気
化学的分離装置の可能性が出てきた。
ンの如き含フツ素高子をベースにし、これにスル
フオン酸基の如きカチオン交換基を導入したイオ
ン交換樹脂膜を電解質とし、この膜に陰，陽両極
をそれぞれ一体接合した燃料電池の技術を応用す
ると、より高い電流密度で作動し得る水素の電気
化学的分離装置の可能性が出てきた。
しかしながら本発明者等は、種々実験をしてみ
た結果、このイオン交換樹脂膜を用いる方法には
ひとつの難点があることを発見した。つまり、イ
オン交換樹脂を用いる電気化学的水素分離装置に
おいては、陽極反応は上述の(2)式のようになるが
(2)式で生成する水素イオン（H+）が陽極側から陰
極側に移動する際、数モルの水分子を随伴するた
めに陽極とイオン交換樹脂膜との界面で水が欠乏
し、その結果として連続的な大電流密度での作動
が困難になるという事実を発見した。
た結果、このイオン交換樹脂膜を用いる方法には
ひとつの難点があることを発見した。つまり、イ
オン交換樹脂を用いる電気化学的水素分離装置に
おいては、陽極反応は上述の(2)式のようになるが
(2)式で生成する水素イオン（H+）が陽極側から陰
極側に移動する際、数モルの水分子を随伴するた
めに陽極とイオン交換樹脂膜との界面で水が欠乏
し、その結果として連続的な大電流密度での作動
が困難になるという事実を発見した。
本発明は、かゝる発見にもとづいてなされたも
のであり、陽極側に供給すべき水素を含む混合ガ
スを充分加湿することによつて、大電流密度での
作動を可能にしたものである。
のであり、陽極側に供給すべき水素を含む混合ガ
スを充分加湿することによつて、大電流密度での
作動を可能にしたものである。
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電気化学的
水素分離装置の断面構造略図を示す。
水素分離装置の断面構造略図を示す。
１はパーフロロカーボンをベースにし、スルフ
オン酸基を導入してなるイオン交換樹脂膜であ
り、その片面に陽極２が、他面に陰極３が一体に
接合されている。陽極２は白金からなり、無電解
メツキ法により接合され、陰極３は白金ブラツク
粉末とポリ４フツ化エチレンとの混合物層からな
り、ホツトプレス法で接合されている。４は陽極
集電網，５は陰極集電網，６は陽極端子板，７は
陰極端子板，８はセルフレームである。
オン酸基を導入してなるイオン交換樹脂膜であ
り、その片面に陽極２が、他面に陰極３が一体に
接合されている。陽極２は白金からなり、無電解
メツキ法により接合され、陰極３は白金ブラツク
粉末とポリ４フツ化エチレンとの混合物層からな
り、ホツトプレス法で接合されている。４は陽極
集電網，５は陰極集電網，６は陽極端子板，７は
陰極端子板，８はセルフレームである。
水素と窒素との混合比が１：３の混合ガスは加
湿槽９でほヾ飽和になるまで加湿され、混合ガス
入口１０から供給される。陽極２と陰極３との間
に直流電流を通電すると、陽極２で水素の選択イ
オン化反応が起ると同時に陰極３で水素が発生す
る。この発生した水素は水素導出口１１から導出
される。一方、陽極２で水素が除去された残りの
残余ガスは残余ガス導出口１２から導出される。
陰極から発生すると水素の純度は99.99％であ
る。次に本発明の効果について説明する。
湿槽９でほヾ飽和になるまで加湿され、混合ガス
入口１０から供給される。陽極２と陰極３との間
に直流電流を通電すると、陽極２で水素の選択イ
オン化反応が起ると同時に陰極３で水素が発生す
る。この発生した水素は水素導出口１１から導出
される。一方、陽極２で水素が除去された残りの
残余ガスは残余ガス導出口１２から導出される。
陰極から発生すると水素の純度は99.99％であ
る。次に本発明の効果について説明する。
せず上述の実施例で得られた電気化学的水素分
離装置の電流密度とセル電圧との関係Ａと従来の
ように特に加湿しない場合のそれＢとを比較する
と、第２図に示すようになる。
離装置の電流密度とセル電圧との関係Ａと従来の
ように特に加湿しない場合のそれＢとを比較する
と、第２図に示すようになる。
つまり、本発明のように加湿によつて初めて、
1000〜1500mA／cm2といつた大電流密度での作動
が可能になることがわかる。
1000〜1500mA／cm2といつた大電流密度での作動
が可能になることがわかる。
以上詳述せる如く、本発明は、イオン交換樹脂
膜を使用する電気化学的水素分離装置において、
水素を含む混合ガスを加湿することによつて大電
流密度での作動、換言するとより効率的な水素の
分離を可能とするもので、その工業的価値極めて
大である。
膜を使用する電気化学的水素分離装置において、
水素を含む混合ガスを加湿することによつて大電
流密度での作動、換言するとより効率的な水素の
分離を可能とするもので、その工業的価値極めて
大である。
第１図は、本発明の一実施例にかかる電気化学
的水素分離装置の断面図、第２図は本発明の一実
施例にかかる電気化学的水素分離装置Ａと従来品
Ｂとの電流密度とセル電圧との関係の比較を示す
図である。 １……イオン交換樹脂膜、２……陽極、３……
陰極、４……陽極集電網、５……陰極集電網、６
……陽極端子板、７……陰極端子板、８……セル
フレーム、９……加湿槽、１０……混合ガス入
口、１１……水素導出口、１２……残余ガス導出
口。
的水素分離装置の断面図、第２図は本発明の一実
施例にかかる電気化学的水素分離装置Ａと従来品
Ｂとの電流密度とセル電圧との関係の比較を示す
図である。 １……イオン交換樹脂膜、２……陽極、３……
陰極、４……陽極集電網、５……陰極集電網、６
……陽極端子板、７……陰極端子板、８……セル
フレーム、９……加湿槽、１０……混合ガス入
口、１１……水素導出口、１２……残余ガス導出
口。
Claims (1)
- １ 含フツ素高分子をベースにし、カチオン交換
基を導入してなる水素イオン移動型のイオン交換
樹脂膜の片面に陰極を、他面に陽極を一体に接合
せしめてなる電気化学セルの陽極側に水素を含む
混合ガスを加湿したものを供給し、陽極と陰極と
の間に直流電圧を印加することにより、陽極にお
いて水素をイオン化せしめると同時に陰極におい
て水素を発生せしめることを特徴とする水素を含
む混合ガスから水素を分離する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58142820A JPS6036302A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58142820A JPS6036302A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036302A JPS6036302A (ja) | 1985-02-25 |
| JPS6259184B2 true JPS6259184B2 (ja) | 1987-12-09 |
Family
ID=15324382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58142820A Granted JPS6036302A (ja) | 1983-08-05 | 1983-08-05 | 水素を含む混合ガスから水素を分離する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036302A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013089221A1 (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | パナソニック株式会社 | 二酸化炭素透過装置及び二酸化炭素輸送方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62166103U (ja) * | 1986-04-12 | 1987-10-22 | ||
| JPS6483501A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Shirakawa Seisakusho Kk | Hydrogen purifying device |
| JPH02102675A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-04-16 | Naka Tech Lab | 建物用脱出口 |
| JPH0349861U (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-15 | ||
| JP4617648B2 (ja) * | 2003-02-27 | 2011-01-26 | トヨタ自動車株式会社 | 水素抽出装置 |
| JP7209623B2 (ja) * | 2016-09-09 | 2023-01-20 | スカイヤ インコーポレイテッド | 水素同位体を濃縮する為の装置及び方法 |
| US20180257933A1 (en) | 2017-03-09 | 2018-09-13 | Sustainable Innovations, Inc. | In situ apparatus and method for providing deuterium oxide or tritium oxide in an industrial apparatus or method |
-
1983
- 1983-08-05 JP JP58142820A patent/JPS6036302A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013089221A1 (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | パナソニック株式会社 | 二酸化炭素透過装置及び二酸化炭素輸送方法 |
| JP5617048B2 (ja) * | 2011-12-15 | 2014-10-29 | パナソニック株式会社 | 二酸化炭素透過装置及び二酸化炭素輸送方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6036302A (ja) | 1985-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9574276B2 (en) | Production of low temperature electrolytic hydrogen | |
| US6994929B2 (en) | Electrochemical hydrogen compressor for electrochemical cell system and method for controlling | |
| JP2554664B2 (ja) | 二室アノ−ド構造体 | |
| JP2841868B2 (ja) | カチオン移送膜を用いた無水ハロゲン化水素からハロゲンガスへの電気化学変換 | |
| US4620914A (en) | Apparatus for purifying hydrogen | |
| US4528083A (en) | Device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| US20090159456A1 (en) | Separating Gas Using Ion Exchange | |
| US6183623B1 (en) | Electrochemical conversion of anhydrous hydrogen halide to halogen gas using an ionically conducting membrane | |
| CN113774417B (zh) | 一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置 | |
| JP3360349B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2004510060A (ja) | 過酸化水素の電気化学的な製造方法 | |
| CN114402095B (zh) | 错流式水电解 | |
| US4321313A (en) | Electrogenerative reduction of nitrogen oxides | |
| JPS60500190A (ja) | 少なくとも１つのガス電極を有する電気化学的セル | |
| JPS6259184B2 (ja) | ||
| US3553092A (en) | Electrodialysis process and cell | |
| CN115558943A (zh) | 一种过氧化氢发生装置 | |
| CN111206264A (zh) | 一种电能补给型电化学反应器及其使用方法 | |
| US3470026A (en) | Method of operating fuel cell with carbon-containing fuel | |
| JPS634639B2 (ja) | ||
| US3796647A (en) | Apparatus for hydrogen production | |
| US3577329A (en) | Process for the production of high purity hydrogen | |
| JPH0244764B2 (ja) | Denkikagakutekisansobunrisochinosadohoho | |
| JPS59162284A (ja) | 水素と酸素と不活性ガスを発生させる方法 | |
| CN112376067B (zh) | 降解乙醇胺并同时制氢的燃料电池-电解池串联装置 |