JP6636790B2 - Hydrogen peroxide generator - Google Patents

Hydrogen peroxide generator Download PDF

Info

Publication number
JP6636790B2
JP6636790B2 JP2015247552A JP2015247552A JP6636790B2 JP 6636790 B2 JP6636790 B2 JP 6636790B2 JP 2015247552 A JP2015247552 A JP 2015247552A JP 2015247552 A JP2015247552 A JP 2015247552A JP 6636790 B2 JP6636790 B2 JP 6636790B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolytic cell
electrolytic
hydrogen peroxide
electrolytic solution
pipe
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.)
Active
Application number
JP2015247552A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017110279A (en
Inventor
健志 出
健志 出
清一 村山
清一 村山
志村　尚彦
尚彦 志村
法光 阿部
法光 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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
Priority to JP2015247552A priority Critical patent/JP6636790B2/en
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to CN201680074711.0A priority patent/CN108474123B/en
Priority to SG11201805108UA priority patent/SG11201805108UA/en
Priority to US16/062,534 priority patent/US20180371628A1/en
Priority to PCT/JP2016/077737 priority patent/WO2017104203A1/en
Priority to AU2016370898A priority patent/AU2016370898B2/en
Priority to CA3008590A priority patent/CA3008590A1/en
Publication of JP2017110279A publication Critical patent/JP2017110279A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6636790B2 publication Critical patent/JP6636790B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/28—Per-compounds
    • C25B1/30—Peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/042—Electrodes formed of a single material
    • C25B11/043—Carbon, e.g. diamond or graphene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

実施形態は、過酸化水素生成装置に関する。   Embodiments relate to a hydrogen peroxide generator.

近年、新型インフルエンザの流行などにより対ウイルス対策や除菌対策への関心が高まっている。これらの除菌及び対ウイルス対策への要望に対して過酸化水素水をミスト状で噴霧して除菌することが行われている。また、浄水及び下水分野では、原水に過酸化水素を供給して、紫外線照射及びオゾン散気する事でＯＨラジカルを発生させ、ラジカルの強力な酸化作用で殺菌する技術が研究されており、廃水処理等の一部の分野で過酸化水素水が利用されている。   In recent years, due to the spread of the new influenza and the like, interest in measures against viruses and eradication of bacteria has been increasing. In response to these requirements for disinfection and countermeasures against viruses, it has been practiced to spray hydrogen peroxide water in the form of a mist to remove the bacteria. Also, in the field of water purification and sewage, a technology of supplying hydrogen peroxide to raw water, generating OH radicals by irradiating ultraviolet rays and diffusing ozone, and sterilizing by strong oxidizing action of radicals has been studied. Hydrogen peroxide water is used in some fields such as treatment.

除菌に用いられる過酸化水素水の生成には、従来、数％濃度の過酸化水素水を希釈する方法が知られている。また、水中に一対の電極板を互いに対向するように立てて挿入して電解液である水に対して電気分解を行う電気分解法を用いた過酸化水素水の生成装置が知られている。   Conventionally, a method of diluting a hydrogen peroxide solution having a concentration of several percent has been known for the production of a hydrogen peroxide solution used for sterilization. Further, there has been known a hydrogen peroxide water generation apparatus using an electrolysis method in which a pair of electrode plates are inserted in water so as to face each other and electrolysis is performed on water as an electrolytic solution.

特開２００４−１０９０４号公報JP 2004-10904 A 特開２００７−１６２０３３号公報JP 2007-162033 A 特開２００２−３１７２８７号公報JP-A-2002-317287

しかしながら、数％濃度の過酸化水素水を希釈する方法では薬剤を供給する手間がかかり、汎用的でない。また、電気分解法による過酸化水素水の生成装置は、過酸化水素の発生効率が低く、高濃度の過酸化水素水を生成することができない。   However, the method of diluting a hydrogen peroxide solution having a concentration of several percent requires time and effort to supply a drug, and is not versatile. In addition, the hydrogen peroxide generation apparatus based on the electrolysis method has a low generation efficiency of hydrogen peroxide, and cannot generate high-concentration hydrogen peroxide water.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態の過酸化水素生成装置は、電解槽と、一対の電極と、循環配管と、貯留部と、排気配管と、バルブと、を備える。電解槽は、電解液を収容する。一対の電極は、前記電解槽中に設けられ、前記電解液を電気分解する。循環配管は、前記電解槽と接続され、前記電解槽中で電気分解された前記電解液から生成された酸素を、前記電解槽へと流す。貯留部は、前記循環配管の途中部に設けられ、前記酸素とともに流される前記電解液を貯留する。排気配管は、前記貯留部の上部に接続される。バルブは、前記排気配管の途中部に設けられる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a hydrogen peroxide generation device according to an embodiment includes an electrolytic tank, a pair of electrodes, a circulation pipe, a storage unit, an exhaust pipe, and a valve. . The electrolytic cell contains an electrolytic solution. A pair of electrodes is provided in the electrolytic cell and electrolyzes the electrolytic solution. The circulation pipe is connected to the electrolytic cell and flows oxygen generated from the electrolytic solution electrolyzed in the electrolytic cell to the electrolytic cell. The storage part is provided in the middle part of the circulation pipe, and stores the electrolytic solution flowing together with the oxygen. An exhaust pipe is connected to an upper part of the storage unit. The valve is provided in the middle of the exhaust pipe.

図１は、第１実施形態にかかる過酸化水素生成装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of the hydrogen peroxide generator according to the first embodiment. 図２は、第２実施形態にかかる過酸化水素生成装置の全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of the hydrogen peroxide generator according to the second embodiment. 図３は、第１比較例にかかる過酸化水素生成装置の全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of the hydrogen peroxide generator according to the first comparative example. 図４は、第２比較例にかかる過酸化水素生成装置の全体構成図である。FIG. 4 is an overall configuration diagram of a hydrogen peroxide generator according to a second comparative example. 図５は、実施例及び比較例による過酸化水素水の生成濃度の実験結果である。FIG. 5 shows the experimental results of the production concentration of the hydrogen peroxide solution according to the example and the comparative example.

以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。   The following exemplary embodiments and modifications include similar components. Therefore, in the following, the same reference numerals are given to the same components, and the overlapping description is partially omitted. A part included in the embodiment or the modification can be configured to be replaced with a corresponding part of another embodiment or the modification. Unless otherwise specified, the configurations and positions of the parts included in the embodiments and the modifications are the same as those of the other embodiments and the modifications.

実施形態による過酸化水素水は、電解槽で電解液を電気分解することによって発生した酸素を、電解槽の電解液に戻して、電解液の溶存酸素濃度を高めることにより、高濃度の過酸化水素水を生成する。   The hydrogen peroxide solution according to the embodiment has a high concentration of peroxide by returning oxygen generated by electrolyzing the electrolytic solution in the electrolytic bath to the electrolytic solution in the electrolytic bath and increasing the dissolved oxygen concentration of the electrolytic solution. Generates hydrogen water.

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態にかかる過酸化水素生成装置１０の全体構成図である。過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２と、電極１４と、電極１６と、貯留タンク１８と、原水ポンプ２０と、循環ポンプ２２と、バルブ２６、２８と、配管３０、３２、３４、３６、３８、４０とを備えている。配管３０、配管３４及び配管３８は、循環配管の一例である。 <First embodiment>
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a hydrogen peroxide generator 10 according to the first embodiment. The hydrogen peroxide generator 10 includes an electrolytic cell 12, an electrode 14, an electrode 16, a storage tank 18, a raw water pump 20, a circulation pump 22, valves 26, 28, and pipes 30, 32, 34, 36. , 38, 40. The pipe 30, the pipe 34, and the pipe 38 are examples of a circulation pipe.

電解槽１２は、電気分解によって過酸化水素を生成するための電解液８０を収容する。電解液８０は、例えば、純水または塩水である。純水の一例は、水道水である。塩水の一例は、０．０５ｍｏｌ／Ｌの濃度の硫酸ナトリウム溶液である。   The electrolytic cell 12 contains an electrolytic solution 80 for generating hydrogen peroxide by electrolysis. The electrolyte solution 80 is, for example, pure water or salt water. One example of pure water is tap water. An example of the salt water is a 0.05 mol / L sodium sulfate solution.

電極１４及び電極１６は、電解槽１２中に設けられている。より具体的には、電極１４及び電極１６は、電解槽１２に収容された電解液８０の中に設けられている。電極１４及び電極１６は、互いに一定の間隔をあけて、平行に配置されている。電極１４は、直流電源９０の負極と接続されている。従って、電極１４は、陰極として機能する。電極１６は、外部の直流電源９０の正極と接続されている。従って、電極１６は、陽極として機能する。電極１４及び電極１６は、直流電源９０と極性を反転可能に接続されている。即ち、電極１４が陽極となり、電極１６が陰極となることもある。電極１４及び電極１６は、直流電源９０によって電圧が印加されると、電解液８０を電気分解する。尚、電極１４及び電極１６の間の間隔は、特に限定されるものではないが、１０Ｖから２０Ｖの電圧が印加される場合、２ｍｍから１０ｍｍ程度にすることが好ましい。   The electrodes 14 and 16 are provided in the electrolytic cell 12. More specifically, the electrodes 14 and 16 are provided in an electrolytic solution 80 contained in the electrolytic cell 12. The electrode 14 and the electrode 16 are arranged in parallel at a fixed interval from each other. The electrode 14 is connected to the negative electrode of the DC power supply 90. Therefore, the electrode 14 functions as a cathode. Electrode 16 is connected to the positive electrode of external DC power supply 90. Therefore, the electrode 16 functions as an anode. The electrodes 14 and 16 are connected to a DC power supply 90 so that the polarity can be inverted. That is, the electrode 14 may be an anode and the electrode 16 may be a cathode. When a voltage is applied to the electrodes 14 and 16 by the DC power supply 90, the electrolyte 80 is electrolyzed. The interval between the electrode 14 and the electrode 16 is not particularly limited, but is preferably about 2 mm to 10 mm when a voltage of 10 V to 20 V is applied.

電極１４及び電極１６は、互いに同じ形状及び同じ寸法の矩形状に構成されている。電極１４及び電極１６は、過酸化水素を十分に発生させることが可能な比表面積（または反応面積）を有することが好ましい。電極１４及び電極１６は、例えば、カーボンを含む。具体的には、電極１４及び電極１６は、高活性のカーボンブラック（例えば、Cabot社製VulcanXC-72）をテフロン（登録商標）分散剤に分散させてカーボンシート上に塗布、または、カーボンシート状にプレス、金属製集電体にプレスしてから焼結させる等の方法によって作成することが好ましい。電極１６は、例えば、白金板、ＳＵＳ板、不溶化電極（ＤＳＡ）等によって構成してもよい。   The electrode 14 and the electrode 16 are formed in a rectangular shape having the same shape and the same size as each other. It is preferable that the electrode 14 and the electrode 16 have a specific surface area (or reaction area) capable of sufficiently generating hydrogen peroxide. The electrodes 14 and 16 contain, for example, carbon. Specifically, the electrode 14 and the electrode 16 are formed by dispersing a highly active carbon black (for example, Vulcan XC-72 manufactured by Cabot) in a Teflon (registered trademark) dispersant and applying it on a carbon sheet, or forming a carbon sheet. It is preferable to use a press or a method of pressing a metal current collector and then sintering. The electrode 16 may be composed of, for example, a platinum plate, a SUS plate, an insolubilized electrode (DSA), or the like.

配管３０は、電解槽１２の上部と接続されている。配管３２は、排出配管の一例である。配管３２は、配管３０と、外部の収容部９２とに接続されている。これにより、配管３０及び配管３２は、電解槽１２の上部と外部の収容部９２とを接続する。配管３０及び配管３２は、電気分解された電解液８０の一部を過酸化水素水８８として、電解槽１２の上部から収容部９２へ排出する。   The pipe 30 is connected to the upper part of the electrolytic cell 12. The pipe 32 is an example of a discharge pipe. The pipe 32 is connected to the pipe 30 and the external housing 92. Thereby, the pipe 30 and the pipe 32 connect the upper part of the electrolytic cell 12 and the external housing 92. The pipe 30 and the pipe 32 discharge a part of the electrolyzed electrolytic solution 80 as a hydrogen peroxide solution 88 from the upper part of the electrolytic tank 12 to the storage portion 92.

バルブ２６は、圧力調整部の一例である。バルブ２６は、配管３２の途中部に設けられている。ここで、バルブ２６は、電解液８０の循環圧力が大気圧以上となるように、排出される電解液８０（即ち、過酸化水素水８８）の圧力及び排出量を調整する。   The valve 26 is an example of a pressure adjusting unit. The valve 26 is provided in the middle of the pipe 32. Here, the valve 26 adjusts the pressure and the discharge amount of the discharged electrolyte solution 80 (that is, the hydrogen peroxide water 88) so that the circulation pressure of the electrolyte solution 80 becomes equal to or higher than the atmospheric pressure.

配管３０及び配管３０に接続された配管３４は、電解槽１２の上部と、貯留タンク１８とに接続されている。これにより、配管３０及び配管３４は、電解槽１２と、貯留タンク１８とを接続する。配管３０及び配管３４は、電極１６及び電極１４によって電気分解された電解液８０から生成された酸素の気泡８４を含む電解液８０を、電解槽１２の上部から貯留タンク１８へ流す。   The pipe 30 and the pipe 34 connected to the pipe 30 are connected to the upper part of the electrolytic cell 12 and the storage tank 18. Thus, the pipe 30 and the pipe 34 connect the electrolytic tank 12 and the storage tank 18. The pipe 30 and the pipe 34 allow the electrolytic solution 80 containing oxygen bubbles 84 generated from the electrolytic solution 80 electrolyzed by the electrodes 16 and 14 to flow from the upper part of the electrolytic tank 12 to the storage tank 18.

配管３６は、貯留タンク１８と、外部の電解液供給源９４とを接続する。原水ポンプ２０は、配管３６の途中部に設けられている。原水ポンプ２０は、配管３６を介して、電解液供給源９４から貯留タンク１８に電解液８０を供給する。   The pipe 36 connects the storage tank 18 with an external electrolyte supply source 94. The raw water pump 20 is provided in the middle of the pipe 36. The raw water pump 20 supplies the electrolyte 80 from the electrolyte supply source 94 to the storage tank 18 via the pipe 36.

貯留タンク１８は、外部の電解液供給源９４から供給された電解液８０であって、電解槽１２へ供給する電解液８０を貯留する。また、貯留タンク１８は、配管３４と配管３８との間、即ち、循環配管の途中部に設けられている。貯留タンク１８は、配管３０及び配管３０を介して、電解槽１２から送られた酸素の気泡８４を含む電解液８０を貯留する。   The storage tank 18 stores the electrolytic solution 80 supplied from the external electrolytic solution supply source 94 and supplied to the electrolytic tank 12. The storage tank 18 is provided between the pipe 34 and the pipe 38, that is, in the middle of the circulation pipe. The storage tank 18 stores the electrolytic solution 80 containing the oxygen bubbles 84 sent from the electrolytic cell 12 via the pipe 30 and the pipe 30.

配管３８は、貯留タンク１８と電解槽１２の下部とを接続する。配管３８は、貯留タンク１８の電解液８０を電解槽１２の下部へと供給する。また、配管３８は、配管３０及び配管３４によって電解槽１２から貯留タンク１８に送られた、酸素の気泡８４を含む電解液８０を、電解槽１２へと流す。即ち、配管３０、配管３４及び配管３８は、電解槽１２と接続され、電解槽１２中で電気分解された電解液８０から生成された酸素を、電解槽１２へと流す循環配管として機能する。   The pipe 38 connects the storage tank 18 and the lower part of the electrolytic cell 12. The pipe 38 supplies the electrolytic solution 80 in the storage tank 18 to the lower part of the electrolytic cell 12. In addition, the pipe 38 allows the electrolytic solution 80 containing the oxygen bubbles 84 sent from the electrolytic tank 12 to the storage tank 18 by the pipes 30 and 34 to flow into the electrolytic tank 12. That is, the pipe 30, the pipe 34, and the pipe 38 are connected to the electrolytic cell 12, and function as circulation pipes for flowing oxygen generated from the electrolytic solution 80 electrolyzed in the electrolytic cell 12 to the electrolytic cell 12.

循環ポンプ２２は、循環部材及び供給部の一例であって、循環配管の一部である配管３８の途中部に設けられている。循環ポンプ２２は、配管３８を流れる酸素を含む電解液８０を加圧して、電解槽１２へと流す。循環ポンプ２２は、大気圧以上の圧力で、電解液８０を電解槽１２へ供給することが好ましい。   The circulation pump 22 is an example of a circulation member and a supply unit, and is provided at an intermediate portion of a pipe 38 which is a part of the circulation pipe. The circulation pump 22 pressurizes the electrolytic solution 80 containing oxygen flowing through the pipe 38 and flows the electrolytic solution 80 to the electrolytic cell 12. The circulation pump 22 preferably supplies the electrolytic solution 80 to the electrolytic cell 12 at a pressure higher than the atmospheric pressure.

配管４０は、排気配管の一例であって、貯留タンク１８の上部と接続されている。バルブ２８は、配管４０の途中部に設けられている。配管４０は、電解槽１２の電極１６で発生した酸素の気泡８４が気液分離された気層８６の一部を、貯留タンク１８の上部から排出する。ここで、バルブ２８は、電解液８０の循環圧力を大気圧以上に維持するように、気層８６の排気量を調整する。   The pipe 40 is an example of an exhaust pipe, and is connected to an upper part of the storage tank 18. The valve 28 is provided in the middle of the pipe 40. The pipe 40 discharges a part of the gas layer 86 from which the gas bubbles 84 of oxygen generated at the electrode 16 of the electrolytic cell 12 are separated from the gas from the upper part of the storage tank 18. Here, the valve 28 adjusts the exhaust amount of the gas layer 86 so that the circulation pressure of the electrolytic solution 80 is maintained at or above the atmospheric pressure.

第１実施形態の過酸化水素生成装置１０の動作について説明する。   The operation of the hydrogen peroxide generator 10 according to the first embodiment will be described.

過酸化水素生成装置１０では、直流電源９０が電極１６及び電極１４に直流電圧を印加する。これにより、電極１４及び電極１６が、電解槽１２内の電解液８０を電気分解する。ここで、陰極として機能する電極１４及び陽極として機能する電極１６による電解液８０としての水の電気分解では、以下に示す反応が進行する。
（陰極） ４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ＋４ＯＨ− ・・・（第１反応）
（陽極） ２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ− ・・・（第２反応）
更に、電極１４側で発生したＯＨ−ラジカルによるＨ２Ｏの酸化により副次的に過酸化水素が生成される。 In the hydrogen peroxide generator 10, the DC power supply 90 applies a DC voltage to the electrodes 16 and 14. Thus, the electrodes 14 and 16 electrolyze the electrolytic solution 80 in the electrolytic cell 12. Here, in the electrolysis of water as the electrolytic solution 80 by the electrode 14 functioning as a cathode and the electrode 16 functioning as an anode, the following reaction proceeds.
(Cathode) 4H 2 O + 4e − + O 2 → 2H 2 O + 4OH − (first reaction)
(Anode) 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - ··· ( second reaction)
Further, hydrogen peroxide is generated as a secondary by oxidation of H 2 O by OH − radical generated on the electrode 14 side.

ここで、電極１４側では、第１反応の左側に示す電解液８０の溶存酸素濃度が高いほど、化学平衡的に反応が右側に進む。電極１６側では、第２反応により酸素が生成されている。通常、電極１６の表面では、酸素濃度が過飽和となり、気泡８４として酸素が放出される。気泡８４の一部は、ゆっくりと電解液８０中に溶解するが、残りのほとんどの気泡８４は、配管３０及び配管３４を介して、電解槽１２から貯留タンク１８へと供給される。   Here, on the electrode 14 side, as the dissolved oxygen concentration of the electrolytic solution 80 shown on the left side of the first reaction increases, the reaction proceeds to the right side in chemical equilibrium. On the electrode 16 side, oxygen is generated by the second reaction. Usually, on the surface of the electrode 16, the oxygen concentration becomes supersaturated, and oxygen is released as bubbles 84. Some of the bubbles 84 slowly dissolve in the electrolyte solution 80, but most of the remaining bubbles 84 are supplied from the electrolytic tank 12 to the storage tank 18 via the pipes 30 and 34.

ここで、大気（＝空気）に接触している電解液８０が電解槽１２に供給される場合、当該電解液８０の溶存酸素濃度は、大気平衡によって、空気の酸素分圧と同じ２０％程度となる。一方、本実施形態の過酸化水素生成装置１０は、電解液８０を気泡８４とともに、貯留タンク１８等を介して循環させて、電解槽１２に戻す。これにより、過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２内の電解液８０中の溶存酸素濃度を高くしている。   Here, when the electrolytic solution 80 in contact with the atmosphere (= air) is supplied to the electrolytic cell 12, the dissolved oxygen concentration of the electrolytic solution 80 is about 20%, which is the same as the oxygen partial pressure of air, due to atmospheric equilibrium. Becomes On the other hand, the hydrogen peroxide generator 10 of the present embodiment circulates the electrolytic solution 80 together with the bubbles 84 via the storage tank 18 and the like, and returns the electrolytic solution to the electrolytic tank 12. Thereby, the hydrogen peroxide generator 10 increases the concentration of dissolved oxygen in the electrolytic solution 80 in the electrolytic cell 12.

更に、過酸化水素生成装置１０は、電解液８０の循環経路の途中に貯留タンク１８を設けることにより、気泡８４を含む電解液８０の滞留時間を長くしている。これにより、気泡８４が電解液８０中に更に溶解する。また、電解液供給源９４から貯留タンク１８に供給された電解液８０に溶存している窒素が、気泡８４が電解液８０に溶解することにより、シャルルの法則に基づいて排出される。従って、電極１６が生成した酸素による気泡８４の分圧だけ、電解液８０中の溶存酸素濃度が高くなる。   Furthermore, the hydrogen peroxide generator 10 extends the residence time of the electrolyte 80 including the bubbles 84 by providing the storage tank 18 in the middle of the circulation path of the electrolyte 80. Thereby, the bubbles 84 are further dissolved in the electrolyte solution 80. Further, nitrogen dissolved in the electrolyte solution 80 supplied from the electrolyte solution supply source 94 to the storage tank 18 is discharged based on Charles's law by dissolving the bubbles 84 in the electrolyte solution 80. Therefore, the concentration of dissolved oxygen in the electrolytic solution 80 increases by the partial pressure of the bubbles 84 due to the oxygen generated by the electrode 16.

排気された窒素と電解液８０に溶存しなかった酸素は、電解液８０から分離して、貯留タンク１８の上部の気層８６となる。バルブ２８は、電解液８０の循環圧力が大気圧以上に維持するように、排気量を調整しつつ当該気層８６の一部を排出する。   The exhausted nitrogen and oxygen not dissolved in the electrolytic solution 80 are separated from the electrolytic solution 80 to form an air layer 86 above the storage tank 18. The valve 28 discharges a part of the gas layer 86 while adjusting the amount of exhaust so that the circulation pressure of the electrolyte 80 is maintained at or above the atmospheric pressure.

バルブ２６は、電解液８０の循環圧力が大気圧以上を維持するように、排出量を調整しつつ、過酸化水素水の濃度が高くなった電解液８０を過酸化水素水８８として、外部へ排出する。   The valve 26 adjusts the discharge amount so that the circulation pressure of the electrolytic solution 80 is maintained at or above the atmospheric pressure, and converts the electrolytic solution 80 in which the concentration of the hydrogen peroxide solution has become high as hydrogen peroxide solution 88 to the outside. Discharge.

ここで、陰極として機能する電極１４では、副反応として、電解液８０に溶解しているカルシウム等の無機イオンが次の第３反応によって副生成されて、電極１４の劣化の原因となる。
（陰極） Ｃａ２＋＋２ｅ−→Ｃａ ・・・（第３反応）
過酸化水素生成装置１０では、電極１４と電極１６とを同じ材料及び同じ形状にした場合、定期的に電極１４と電極１６の極性を反転させることができる。即ち、電極１６が直流電源９０の負極に接続され、電極１４が直流電源９０の正極に接続される。これにより、電極１６が陰極となり、電極１４が陽極となる。過酸化水素生成装置１０は、第４反応に示すように、陰極として機能していた電極１４上に析出していたカルシウム等の無機イオンを電解液８０に溶解させて、当該電解液８０とともに外部へと排出する。この後、陽極として機能する電極１４は第２反応を進めて酸素を発生させ、陰極として機能する電極１６は第１反応を起こす。これにより、過酸化水素生成装置１０は、陰極から陽極に反転させた電極１４を再生して寿命を延ばしつつ、上述の反応を進めることができる。
（陽極：極性反転直後） Ｃａ→Ｃａ２＋＋２ｅ− ・・・（第４反応） Here, in the electrode 14 functioning as a cathode, as a side reaction, inorganic ions such as calcium dissolved in the electrolyte solution 80 are by-produced by the next third reaction, which causes deterioration of the electrode 14.
(Cathode) Ca 2+ + 2e − → Ca (third reaction)
In the hydrogen peroxide generator 10, when the electrode 14 and the electrode 16 are made of the same material and have the same shape, the polarity of the electrode 14 and the electrode 16 can be periodically inverted. That is, the electrode 16 is connected to the negative electrode of the DC power supply 90, and the electrode 14 is connected to the positive electrode of the DC power supply 90. Thereby, the electrode 16 becomes a cathode and the electrode 14 becomes an anode. As shown in the fourth reaction, the hydrogen peroxide generator 10 dissolves inorganic ions such as calcium deposited on the electrode 14 functioning as a cathode in the electrolytic solution 80 and, together with the electrolytic solution 80, Discharge to Thereafter, the electrode 14 functioning as an anode proceeds with a second reaction to generate oxygen, and the electrode 16 functioning as a cathode causes a first reaction. Thereby, the hydrogen peroxide generator 10 can advance the above-described reaction while regenerating the electrode 14 inverted from the cathode to the anode to extend the life.
(Anode: polarity inversion immediately after) Ca → Ca 2+ + 2e - ··· ( 4 reaction)

上述したように、第１実施形態の過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２から貯留タンク１８へと電解液８０を流す配管３０及び配管３４を有する。これにより、過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２内で電極１４、１６によって電気分解され、酸素の気泡８４を多く含む電解液８０を、電解槽１２から貯留タンク１８へと流して循環させることにより、貯留タンク１８内の電解液８０の溶存酸素濃度を高めることができる。過酸化水素生成装置１０は、溶存酸素濃度が高い電解液８０を電解槽１２へと供給することができるので、第１反応を右へと進めることができ、過酸化水素の濃度を高めることができる。例えば、過酸化水素生成装置１０は、数１０ｐｐｍから数１００ｐｐｍ濃度の過酸化水素水８８を生成することができる。   As described above, the hydrogen peroxide generator 10 of the first embodiment has the pipes 30 and 34 for flowing the electrolyte 80 from the electrolytic tank 12 to the storage tank 18. As a result, the hydrogen peroxide generator 10 causes the electrolyte solution 80, which is electrolyzed by the electrodes 14 and 16 in the electrolytic cell 12 and contains a large amount of oxygen bubbles 84, to flow from the electrolytic cell 12 to the storage tank 18 and circulate. Thereby, the dissolved oxygen concentration of the electrolytic solution 80 in the storage tank 18 can be increased. Since the hydrogen peroxide generator 10 can supply the electrolytic solution 80 having a high dissolved oxygen concentration to the electrolytic cell 12, the first reaction can proceed to the right, and the concentration of hydrogen peroxide can be increased. it can. For example, the hydrogen peroxide generator 10 can generate a hydrogen peroxide solution 88 having a concentration of several tens ppm to several hundreds ppm.

過酸化水素生成装置１０は、貯留タンク１８を有する。これにより、過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２から流れた電解液８０を貯留タンク１８に貯留して、電解液８０内に酸素の気泡８４を溶解させて、溶存酸素濃度を高めることができる。この結果、過酸化水素生成装置１０は、第１反応を右へと進めて、より高濃度の過酸化水素水８８を生成することができる。   The hydrogen peroxide generator 10 has a storage tank 18. Thereby, the hydrogen peroxide generator 10 can increase the dissolved oxygen concentration by storing the electrolytic solution 80 flowing from the electrolytic cell 12 in the storage tank 18 and dissolving the oxygen bubbles 84 in the electrolytic solution 80. it can. As a result, the hydrogen peroxide generation device 10 can advance the first reaction to the right to generate a higher concentration of the hydrogen peroxide water 88.

過酸化水素生成装置１０は、循環ポンプ２２を有するので、配管３８を流れる電解液８０の圧力を大気圧以上に維持することができるので、電解液８０内の溶存酸素濃度を高めることができる。   Since the hydrogen peroxide generator 10 has the circulation pump 22, the pressure of the electrolytic solution 80 flowing through the pipe 38 can be maintained at or above the atmospheric pressure, so that the concentration of dissolved oxygen in the electrolytic solution 80 can be increased.

過酸化水素生成装置１０は、貯留タンク１８の上部に接続された配管４０及びバルブ２８を有する。これにより、過酸化水素生成装置１０は、貯留タンク１８に貯留された電解液８０に作用する圧力を大気圧以上に維持しつつ、配管４０及びバルブ２８によって、貯留タンク１８の上部の気層８６を排気できるので、電解液８０内の溶存酸素濃度を高めることができる。   The hydrogen peroxide generator 10 has a pipe 40 and a valve 28 connected to the upper part of the storage tank 18. As a result, the hydrogen peroxide generator 10 allows the gas layer 86 above the storage tank 18 to be operated by the pipe 40 and the valve 28 while maintaining the pressure acting on the electrolyte 80 stored in the storage tank 18 at or above atmospheric pressure. Can be exhausted, so that the concentration of dissolved oxygen in the electrolyte solution 80 can be increased.

過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２の上部に接続された配管３０、３２及びバルブ２６を有する。これにより、過酸化水素生成装置１０は、電解槽１２の電解液８０に作用する圧力を大気圧以上に維持しつつ、配管３０、３２及びバルブ２６によって、電解槽１２の電解液８０（または過酸化水素水８８）を排出できる。   The hydrogen peroxide generator 10 has pipes 30 and 32 and a valve 26 connected to the upper part of the electrolytic cell 12. As a result, the hydrogen peroxide generator 10 maintains the pressure acting on the electrolytic solution 80 in the electrolytic cell 12 at or above the atmospheric pressure, and, while maintaining the pressure acting on the electrolytic solution 80 in the electrolytic cell 12 through the pipes 30 and 32 and the valve 26. Hydrogen oxide water 88) can be discharged.

＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態にかかる過酸化水素生成装置１１０の全体構成図である。過酸化水素生成装置１１０は、電解槽１２と、電極１４と、電極１６と、気液分離タンク１１８と、原水ポンプ１２０と、コンプレッサー１２２と、バルブ１２６、１２８と、配管１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０と、散気管１４２とを備えている。配管１３０、配管１３４及び配管１３８が、循環配管の一例である。 <Second embodiment>
FIG. 2 is an overall configuration diagram of the hydrogen peroxide generator 110 according to the second embodiment. The hydrogen peroxide generator 110 includes an electrolytic cell 12, an electrode 14, an electrode 16, a gas-liquid separation tank 118, a raw water pump 120, a compressor 122, valves 126, 128, pipes 130, 132, 134, 136, 138, 140 and an air diffuser 142. The pipe 130, the pipe 134, and the pipe 138 are examples of a circulation pipe.

配管１３２は、気液分離タンク１１８の下部と外部の収容部９２とを接続する。バルブ１２６は、配管１３２の途中部に設けられている。配管１３２は、電気分解された電解液８０を過酸化水素水８８として、電解槽１２の上部から収容部９２へ排出する。ここで、バルブ１２６は、排出される電解液８０の圧力が大気圧以上となるように、過酸化水素水８８の排出量を調整する。   The pipe 132 connects the lower part of the gas-liquid separation tank 118 and the external housing part 92. The valve 126 is provided in the middle of the pipe 132. The pipe 132 discharges the electrolyzed electrolytic solution 80 as a hydrogen peroxide solution 88 from the upper part of the electrolytic cell 12 to the storage portion 92. Here, the valve 126 adjusts the discharge amount of the hydrogen peroxide solution 88 so that the pressure of the discharged electrolyte solution 80 becomes equal to or higher than the atmospheric pressure.

配管１３４は、電解槽１２の上部と気液分離タンク１１８とを接続する。配管１３４は、電極１６及び電極１４によって電解されて酸素の気泡８４を含む電解液８０を、電解槽１２の上部から気液分離タンク１１８へ流す。   The pipe 134 connects the upper part of the electrolytic cell 12 and the gas-liquid separation tank 118. The pipe 134 allows the electrolytic solution 80 containing the oxygen bubbles 84, which is electrolyzed by the electrodes 16 and 14, to flow from the upper part of the electrolytic cell 12 to the gas-liquid separation tank 118.

気液分離タンク１１８は、配管１３８と配管１３４との間、循環配管の途中部に設けられている。気液分離タンク１１８は、電解槽１２で電気分解された電解液８０を酸素の気泡８４とともに、収容する。気液分離タンク１１８は、過酸化水素水８８として排出される液相１８０と、電解槽１２の電極１６で発生した酸素を含む気層１８６とに、電解液８０を気液分離する。   The gas-liquid separation tank 118 is provided between the pipe 138 and the pipe 134, and in the middle of the circulation pipe. The gas-liquid separation tank 118 contains the electrolytic solution 80 electrolyzed in the electrolytic cell 12 together with oxygen bubbles 84. The gas-liquid separation tank 118 separates the electrolyte solution 80 into a liquid phase 180 discharged as a hydrogen peroxide solution 88 and a gas layer 186 containing oxygen generated at the electrode 16 of the electrolytic cell 12.

配管１３０は、気液分離タンク１１８の上部と接続されている。配管１４０は、配管１３０の途中部に接続されている。即ち、配管１４０は、分岐配管の一例であって、循環配管の一部である配管１３０から分岐している。配管１４０は、外部と接続され、気液分離タンク１１８の気層１８６を排気する。バルブ１２８は、配管１４０の途中部に設けられている。配管１３０及び配管１４０は、気液分離された気層１８６の一部を、気液分離タンク１１８の上部から排出する。ここで、バルブ１２８は、電解液８０の循環圧力を大気圧以上に維持するように、気層１８６の排気量を調整する。   The pipe 130 is connected to an upper part of the gas-liquid separation tank 118. The pipe 140 is connected to an intermediate part of the pipe 130. That is, the pipe 140 is an example of a branch pipe, and is branched from the pipe 130 which is a part of the circulation pipe. The pipe 140 is connected to the outside, and exhausts the gas layer 186 of the gas-liquid separation tank 118. The valve 128 is provided in the middle of the pipe 140. The piping 130 and the piping 140 discharge a part of the gas layer 186 from which the gas-liquid separation has been performed from the upper portion of the gas-liquid separation tank 118. Here, the valve 128 adjusts the exhaust amount of the gas layer 186 so as to maintain the circulation pressure of the electrolytic solution 80 at or above the atmospheric pressure.

配管１３６は、電解槽１２と外部の電解液供給源９４とを接続する。原水ポンプ１２０は、配管１３６の途中部に設けられている。原水ポンプ１２０は、供給部の一例であって、配管１３６を介して、電解液供給源９４から気液分離タンク１１８に電解液８０を直接供給する。原水ポンプ１２０は、原水ポンプ１２０は、電解液８０を大気圧以上の圧力で電解槽１２へ供給することが好ましい。   The pipe 136 connects the electrolytic cell 12 and an external electrolytic solution supply source 94. The raw water pump 120 is provided in the middle of the pipe 136. The raw water pump 120 is an example of a supply unit, and directly supplies the electrolyte 80 from the electrolyte supply source 94 to the gas-liquid separation tank 118 via the pipe 136. The raw water pump 120 preferably supplies the electrolytic solution 80 to the electrolytic cell 12 at a pressure higher than the atmospheric pressure.

配管１３０及び配管１３０の途中部に接続された配管１３８は、気液分離タンク１１８の上部と電解槽１２とを接続する。配管１３８は、散気管１４２よりも下方で、電解槽１２の下部と接続される。配管１３０及び配管１３８は、気液分離タンク１１８の上部の気層１８６を、電解槽１２へと流す。   The pipe 130 and the pipe 138 connected to the middle of the pipe 130 connect the upper part of the gas-liquid separation tank 118 and the electrolytic cell 12. The pipe 138 is connected to the lower part of the electrolytic cell 12 below the air diffuser 142. The pipe 130 and the pipe 138 allow the gas layer 186 on the upper part of the gas-liquid separation tank 118 to flow to the electrolytic cell 12.

コンプレッサー１２２は、循環部材の一例であって、循環配管の一部である配管１３８の途中部に設けられている。コンプレッサー１２２は、配管１３０及び配管１３８を流れる気液分離タンク１１８の酸素を含む気層１８６のガスを加圧して、気液分離タンク１１８から電解槽１２へと流す。   The compressor 122 is an example of a circulation member, and is provided at an intermediate portion of a pipe 138 that is a part of the circulation pipe. The compressor 122 pressurizes the gas in the gas layer 186 containing oxygen in the gas-liquid separation tank 118 flowing through the pipes 130 and 138, and flows the gas from the gas-liquid separation tank 118 to the electrolytic cell 12.

散気管１４２は、例えば、球状、板状及び他の形状の散気装置である。散気管１４２は、電解槽１２の下部に設けられている。散気管１４２は、配管１３４、１３０、１３８及び気液分離タンク１１８を介して、電解槽１２へ流れる酸素を含む気層１８６の気体を、電解槽１２内に分散させて気泡８４として散気する。   The air diffuser 142 is, for example, a spherical, plate-like, or other shape air diffuser. The air diffuser 142 is provided below the electrolytic cell 12. The gas diffuser 142 disperses the gas in the gas layer 186 containing oxygen flowing to the electrolytic cell 12 through the pipes 134, 130, 138 and the gas-liquid separation tank 118 into the electrolytic cell 12 and diffuses it as bubbles 84. .

第２実施形態の過酸化水素生成装置１１０では、電極１６で生成された酸素を含み、気液分離タンク１１８で気液分離された酸素リッチの気層１８６のガスを、コンプレッサー１２２で電解槽１２へと送っている。これにより、過酸化水素生成装置１１０は、電解槽１２の電解液８０中の溶存酸素濃度を高めて、第１反応を右へ進めて、濃度の高い過酸化水素水８８を生成できる。   In the hydrogen peroxide generator 110 of the second embodiment, the gas of the oxygen-rich gas layer 186 containing oxygen generated at the electrode 16 and separated by the gas-liquid separation tank 118 is separated by the compressor 122 into the electrolytic cell 12. Sent to. Thereby, the hydrogen peroxide generator 110 can increase the concentration of dissolved oxygen in the electrolytic solution 80 in the electrolytic cell 12 to advance the first reaction to the right, and generate a high-concentration hydrogen peroxide water 88.

特に、電解槽１２と電極１４及び電極１６とが十分に大きい過酸化水素生成装置１１０では、電解槽１２において十分に酸素の多い気泡８４を生成して、電極１４と酸素の気泡８４との接触時間を長くして、酸素濃度の高い気泡８４を電解液８０中に溶解させることができる。このような過酸化水素生成装置１１０では、上述したように気液分離タンク１１８の酸素の気泡８４を含むガスを、電解槽１２に送るだけでも、十分に濃度の高い、例えば、数１０ｐｐｍから数１００ｐｐｍの過酸化水素水８８を生成できる。   In particular, in the hydrogen peroxide generator 110 in which the electrolytic cell 12 and the electrodes 14 and 16 are sufficiently large, bubbles 84 having a sufficient amount of oxygen are generated in the electrolytic cell 12, and the contact between the electrode 14 and the oxygen bubbles 84 is generated. By increasing the time, bubbles 84 having a high oxygen concentration can be dissolved in electrolyte solution 80. In such a hydrogen peroxide generator 110, the gas containing the oxygen bubbles 84 in the gas-liquid separation tank 118 can be sent to the electrolytic cell 12 only at a sufficiently high concentration, for example, from several tens ppm to several tens of ppm, as described above. 100 ppm of hydrogen peroxide water 88 can be produced.

更に、過酸化水素生成装置１１０は、ガスとして電解槽１２に供給される酸素を気泡８４として電解槽１２内に散気する散気管１４２を有する。これにより、過酸化水素生成装置１１０は、気泡８４と電極１４との接触をより高めることができるので、過酸化水素水８８の濃度をより向上させることができる。   Further, the hydrogen peroxide generator 110 has an air diffuser 142 for diffusing oxygen supplied as a gas to the electrolytic cell 12 into the electrolytic cell 12 as bubbles 84. Thereby, the hydrogen peroxide generator 110 can further increase the contact between the bubble 84 and the electrode 14, so that the concentration of the hydrogen peroxide water 88 can be further improved.

バルブ１２８が、配管１３０及び配管１４０を介して、排気量及び圧力を調整しつつ、気層１８６のガスを排気しているので、外部の電解液供給源９４から電解槽１２に供給された電解液８０中の大気接触の化学平衡による溶存窒素を、気液分離タンク１１８の気層１８６中から容易に排気できる。これにより、過酸化水素生成装置１１０は、第１実施形態の過酸化水素生成装置１０と同様に、化学平衡によって第１反応を右へとより進めることができ、生成する過酸化水素水の濃度を向上させることができる。   Since the valve 128 exhausts the gas in the gas layer 186 through the pipes 130 and 140 while adjusting the exhaust amount and the pressure, the electrolytic solution supplied from the external electrolytic solution supply source 94 to the electrolytic cell 12 can be used. Dissolved nitrogen in the liquid 80 due to chemical equilibrium with atmospheric contact can be easily exhausted from the gas layer 186 of the gas-liquid separation tank 118. Thereby, the hydrogen peroxide generator 110 can further advance the first reaction to the right due to chemical equilibrium similarly to the hydrogen peroxide generator 10 of the first embodiment, and the concentration of the generated hydrogen peroxide solution Can be improved.

第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態の効果とほぼ同様である。   Other effects of the second embodiment are almost the same as the effects of the first embodiment.

次に、上述した実施形態の効果を証明するための実験について説明する。   Next, an experiment for proving the effect of the above-described embodiment will be described.

図３は、第１比較例にかかる過酸化水素生成装置２１０の全体構成図である。図４は、第２比較例にかかる過酸化水素生成装置３１０の全体構成図である。まず、実施形態と比較した第１比較例の過酸化水素生成装置２１０及び第２比較例の過酸化水素生成装置３１０について説明する。   FIG. 3 is an overall configuration diagram of the hydrogen peroxide generator 210 according to the first comparative example. FIG. 4 is an overall configuration diagram of the hydrogen peroxide generator 310 according to the second comparative example. First, a description will be given of a hydrogen peroxide generator 210 of a first comparative example and a hydrogen peroxide generator 310 of a second comparative example in comparison with the embodiment.

第１比較例の過酸化水素生成装置２１０では、電解液２８０が、配管２３６を介して、原水ポンプ２２０により外部から電解槽２１２に供給される。電極２１４は、直流電源２９０の負極と接続されて、陰極として機能する。電極２１６は、直流電源２９０の正極と接続されて、陽極として機能する。電極２１４、２１６は、直流電源２９０から電圧が印加されると、電解液２８０を電気分解する。過酸化水素水２８８は、電極２１６で生成された酸素とともに、配管２３２を介して、外部へ排出される。このように、酸素が、過酸化水素水２８８と一緒に排出されるので、電極２１４は、酸素と十分な接触時間を得ることができない。また、供給された電解液２８０の大気接触の化学平衡及び空気の酸素分圧により、過酸化水素生成装置２１０は、第１化学反応を化学平衡的に右へ進めて、過酸化水素水２８８の濃度を高めることができない。   In the hydrogen peroxide generator 210 of the first comparative example, the electrolytic solution 280 is supplied from the outside to the electrolytic tank 212 by the raw water pump 220 via the pipe 236. The electrode 214 is connected to the negative electrode of the DC power supply 290 and functions as a cathode. The electrode 216 is connected to the positive electrode of the DC power supply 290 and functions as an anode. Electrodes 214 and 216 electrolyze electrolyte 280 when a voltage is applied from DC power supply 290. The hydrogen peroxide solution 288 is discharged to the outside via the pipe 232 together with the oxygen generated at the electrode 216. As described above, since oxygen is discharged together with the hydrogen peroxide solution 288, the electrode 214 cannot obtain a sufficient contact time with oxygen. Further, the hydrogen peroxide generator 210 chemically advances the first chemical reaction to the right according to the chemical equilibrium of the supplied electrolytic solution 280 in contact with the atmosphere and the oxygen partial pressure of the air, and the hydrogen peroxide water 288 The concentration cannot be increased.

また、陽極として機能する電極２１６をＳＵＳ等の安価な材料で構成した場合、電極２１６の表面が平坦になり、電極面積が小さくなり、過酸化水素水を発生させる活性が低くなる。このため、電極２１４、２１６の極性を反転させて、カルシウム等を析出させて除去することによって、過酸化水素水の濃度を高めることができない。   Further, when the electrode 216 functioning as an anode is made of an inexpensive material such as SUS, the surface of the electrode 216 becomes flat, the electrode area is reduced, and the activity of generating hydrogen peroxide is reduced. For this reason, the concentration of the hydrogen peroxide solution cannot be increased by inverting the polarity of the electrodes 214 and 216 to precipitate and remove calcium and the like.

第２比較例の過酸化水素生成装置３１０は、電解槽２１２の下部に設けられた散気管３４２と、酸素の供給源と接続された配管３３８と、配管３３８の途中部に設けられたコンプレッサー３２２とを更に有する。   The hydrogen peroxide generator 310 of the second comparative example includes an air diffuser 342 provided at a lower part of the electrolytic cell 212, a pipe 338 connected to a supply source of oxygen, and a compressor 322 provided at an intermediate part of the pipe 338. And further comprising:

過酸化水素生成装置３１０では、配管２３６を介して、コンプレッサー３２２により酸素が、散気管３４２よりも下方で、電解槽２１２に供給される。これにより、過酸化水素生成装置３１０は、過酸化水素生成装置２１０に比べれば、電解槽２１２内の電解液２８０の溶存酸素濃度を上げることができる。しかしながら、過酸化水素生成装置３１０では、外部から供給された電解液２８０に溶解できなかった酸素及び電極２１６で生成された酸素は、過酸化水素水２８８とともに、排出される。従って、過酸化水素生成装置３１０は、十分に酸素を有効利用できないにも関わらず、酸素を供給するための酸素発生装置または酸素ボンベ等の酸素供給装置を設置するために、コストが増大する。   In the hydrogen peroxide generator 310, oxygen is supplied to the electrolytic cell 212 below the air diffuser 342 by the compressor 322 via the pipe 236. Thus, the hydrogen peroxide generator 310 can increase the dissolved oxygen concentration of the electrolytic solution 280 in the electrolytic tank 212 as compared with the hydrogen peroxide generator 210. However, in the hydrogen peroxide generator 310, oxygen that could not be dissolved in the electrolytic solution 280 supplied from the outside and oxygen generated at the electrode 216 are discharged together with the hydrogen peroxide water 288. Accordingly, the cost of the hydrogen peroxide generator 310 increases because an oxygen generator or an oxygen supply device such as an oxygen cylinder for supplying oxygen is installed even though oxygen cannot be used effectively enough.

上述の第１実施形態の過酸化水素生成装置１０を第１実施例として、第２実施形態の過酸化水素生成装置１１０を第２実施例とする。
実験の条件は、以下のとおりである。
電極に印加される直流電源の電圧：１０Ｖ
電極に流れる電流：１００ｍＡ
通電時間：６０分
電解液：水道水 The hydrogen peroxide generator 10 of the first embodiment is a first example, and the hydrogen peroxide generator 110 of the second embodiment is a second example.
The conditions of the experiment are as follows.
DC power supply voltage applied to the electrode: 10 V
Current flowing through electrodes: 100 mA
Energizing time: 60 minutes Electrolyte: tap water

第１比較例及び第２比較例の陽極として機能する電極２１６は、Ｐｔ（白金）板とした。第１実施例及び第２実施例の陽極として機能する電極１６は、カーボン電極とした。陰極として機能する電極１４、２１４は、カーボン電極とした。電極１４、１６、２１４、２１６のサイズは、２ｃｍ×４ｃｍとした。電極１４と電極１６との間隔、及び、電極２１４と電極２１６との間隔は、１０ｍｍとした。   The electrode 216 functioning as the anode in the first comparative example and the second comparative example was a Pt (platinum) plate. The electrode 16 functioning as the anode in the first and second embodiments was a carbon electrode. The electrodes 14 and 214 functioning as cathodes were carbon electrodes. The size of the electrodes 14, 16, 214, 216 was 2 cm × 4 cm. The distance between the electrodes 14 and 16 and the distance between the electrodes 214 and 216 were 10 mm.

これらの条件に基づいて実験した結果、生成された過酸化水素水の濃度をヨウ化カリウム法によるパックテストを用いて測定した。図５は、実施例及び比較例による過酸化水素水の生成濃度の実験結果である。   As a result of an experiment based on these conditions, the concentration of the generated hydrogen peroxide solution was measured using a pack test by the potassium iodide method. FIG. 5 shows the experimental results of the production concentration of the hydrogen peroxide solution according to the example and the comparative example.

図５に示すように、酸素を供給していない第１実施例及び第１比較例を比較した場合、第１実施例の方が、第１比較例に比べて、高濃度の過酸化水素水を生成できることが分かる。また、酸素を供給して散気した第２実施例及び第２比較例を比較した場合、第２実施例の方が、第２比較例に比べて、高濃度の過酸化水素水を生成できることが分かる。特に、酸素を供給した場合の方が、生成された過酸化水素水の濃度の差が大きいことが分かる。   As shown in FIG. 5, when comparing the first embodiment and the first comparative example in which oxygen is not supplied, the first example has a higher concentration of hydrogen peroxide solution than the first comparative example. Can be generated. Also, when comparing the second embodiment and the second comparative example in which oxygen is supplied and diffused, the second embodiment can generate a higher concentration of hydrogen peroxide solution than the second comparative example. I understand. In particular, it can be seen that the difference in the concentration of the generated hydrogen peroxide solution is larger when oxygen is supplied.

また、図５から、電極１４、１６をともにカーボン電極とした第１実施例及び第２実施例の方が、電極２１６をＰｔ電極として、電極２１４をカーボン電極とした第１比較例及び第２比較例より、高濃度の過酸化水素水を生成できることが分かる。   Further, from FIG. 5, the first and second embodiments in which the electrodes 14 and 16 are both carbon electrodes are the first comparative example and the second embodiment in which the electrode 216 is a Pt electrode and the electrode 214 is a carbon electrode. From the comparative example, it can be seen that a high-concentration aqueous hydrogen peroxide solution can be generated.

更に、直流電流を４００ｍＡとして、直流電流以外の条件を上述の条件とした場合、酸素を散気して、電極１４、１６をともにカーボン電極とした第２実施例の場合、４倍以上の過酸化水素水の濃度を達成できた。一方、酸素を散気しない第１実施例の場合、直流電流を４００ｍＡとしても、過酸化水素水の濃度は大きく変化しなかった。   Further, when the DC current was set to 400 mA and the conditions other than the DC current were set to the above conditions, oxygen was diffused, and in the case of the second embodiment in which both the electrodes 14 and 16 were carbon electrodes, the excess current was 4 times or more. The concentration of aqueous hydrogen oxide could be achieved. On the other hand, in the case of the first embodiment in which oxygen was not diffused, the concentration of the hydrogen peroxide solution did not change significantly even when the direct current was 400 mA.

上述した各実施形態の構成の形状、個数、配置、接続関係等は適宜変更してよい。また、各実施形態を組み合わせてもよい。   The shape, number, arrangement, connection relationship, and the like of the configuration of each embodiment described above may be changed as appropriate. Moreover, you may combine each embodiment.

例えば、上述の第１実施形態に、第２実施形態の散気管１４２を設けてもよい。   For example, the air diffuser 142 of the second embodiment may be provided in the first embodiment.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.

１０、１１０…過酸化水素生成装置、１２…電解槽、１４、１６…電極、１８…貯留タンク、２０…原水ポンプ、２２…循環ポンプ、２６、２８…バルブ、３０〜４０…配管、８０…電解液、８４…気泡、８６…気層、８８…過酸化水素水、９０…直流電源、１１８…気液分離タンク、１２０…原水ポンプ、１２２…コンプレッサー、１２６…バルブ、１２８…バルブ、１３０〜１４０…配管、１４２…散気管、１８０…液相、１８６…気層。   10, 110: hydrogen peroxide generator, 12: electrolytic cell, 14, 16: electrode, 18: storage tank, 20: raw water pump, 22: circulation pump, 26, 28: valve, 30 to 40: pipe, 80 ... Electrolyte, 84 bubbles, 86 gas layer, 88 hydrogen peroxide solution, 90 DC power supply, 118 gas-liquid separation tank, 120 raw water pump, 122 compressor, 126 valve, 128 valve, 130- 140 ... pipe, 142 ... aeration tube, 180 ... liquid phase, 186 ... gas layer.

Claims (9)

電解液を収容する電解槽と、
前記電解槽中に設けられ、前記電解液を電気分解する一対の電極と、
前記電解槽と接続され、前記電解槽中で電気分解された前記電解液から生成された酸素を、前記電解槽へと流す循環配管と、
前記循環配管の途中部に設けられ、前記酸素とともに流される前記電解液を貯留する貯留部と、
前記貯留部の上部に接続された排気配管と、
前記排気配管の途中部に設けられたバルブと、
を備える過酸化水素生成装置。 An electrolytic tank containing an electrolytic solution,
A pair of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the electrolytic solution,
A circulation pipe connected to the electrolytic cell and flowing oxygen generated from the electrolytic solution electrolyzed in the electrolytic cell to the electrolytic cell,
A storage unit that is provided in the middle of the circulation pipe and stores the electrolytic solution that flows with the oxygen.
An exhaust pipe connected to the upper part of the storage unit,
A valve provided in the middle of the exhaust pipe,
A hydrogen peroxide generator comprising: 前記循環配管の途中部に設けられ、前記循環配管を流れる前記酸素を加圧して前記電解槽へ流す循環部材を備える請求項１に記載の過酸化水素生成装置。   2. The hydrogen peroxide generator according to claim 1, further comprising: a circulation member provided at an intermediate portion of the circulation pipe and pressurizing the oxygen flowing through the circulation pipe and flowing the oxygen into the electrolytic cell. 3. 電解液を収容する電解槽と、
前記電解槽中に設けられ、前記電解液を電気分解する一対の電極と、
前記電解槽と接続され、前記電解槽中で電気分解された前記電解液から生成された酸素を、前記電解槽へと流す循環配管と、
前記循環配管の途中部に設けられ、電気分解された前記電解液を前記酸素とともに収容して、前記酸素を含む気層と液相とに分離する気液分離部と、
前記循環配管の途中部に設けられ、前記酸素を含む前記気層を加圧して前記電解槽へ流す循環部材と、
前記循環配管の途中部から分岐して、前記気液分離部の前記気層を排気する分岐配管と、
前記分岐配管の途中部に設けられたバルブと、
を備える過酸化水素生成装置。 An electrolytic cell containing an electrolytic solution,
A pair of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the electrolytic solution,
A circulation pipe connected to the electrolytic cell and flowing oxygen generated from the electrolytic solution electrolyzed in the electrolytic cell to the electrolytic cell,
A gas-liquid separation unit provided in the middle of the circulation pipe, containing the electrolyzed electrolytic solution together with the oxygen, and separating into a gas phase and a liquid phase containing the oxygen,
A circulating member provided in the middle of the circulating pipe and pressurizing the gas layer containing the oxygen and flowing the gas to the electrolytic cell,
A branch pipe that branches from a middle part of the circulation pipe and exhausts the gas layer of the gas-liquid separation unit,
A valve provided in the middle of the branch pipe,
A hydrogen peroxide generator comprising: 前記電解槽へ大気圧以上の圧力で前記電解液を供給する供給部を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の過酸化水素生成装置。   The hydrogen peroxide generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising a supply unit configured to supply the electrolytic solution to the electrolytic cell at a pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. 電解液を収容する電解槽と、
前記電解槽中に設けられ、前記電解液を電気分解する一対の電極と、
前記電解槽と接続され、前記電解槽中で電気分解された前記電解液から生成された酸素を、前記電解槽へと流す循環配管と、
電気分解された前記電解液を前記循環配管から排出する排出配管と、
前記排出配管の途中部に設けられ、排出される前記電解液の圧力を調整する圧力調整部と、
を備える過酸化水素生成装置。 An electrolytic cell containing an electrolytic solution,
A pair of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the electrolytic solution,
A circulation pipe connected to the electrolytic cell and flowing oxygen generated from the electrolytic solution electrolyzed in the electrolytic cell to the electrolytic cell,
A discharge pipe for discharging the electrolytic solution from the circulation pipe ,
A pressure adjustment unit provided in the middle of the discharge pipe and adjusting the pressure of the discharged electrolyte solution,
A hydrogen peroxide generator comprising: 電解液を収容する電解槽と、  An electrolytic cell containing an electrolytic solution,
前記電解槽中に設けられ、前記電解液を電気分解する一対の電極と、  A pair of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the electrolytic solution,
前記電解槽と接続され、前記電解槽中で電気分解された前記電解液から生成された酸素を、前記電解槽へと流す循環配管と、  A circulation pipe connected to the electrolytic cell and flowing oxygen generated from the electrolytic solution electrolyzed in the electrolytic cell to the electrolytic cell,
電気分解された前記電解液を前記電解槽から排出する排出配管と、  A discharge pipe for discharging the electrolyzed electrolytic solution from the electrolytic cell,
前記排出配管の途中部に設けられ、排出される前記電解液の圧力を調整する圧力調整部と、  A pressure adjustment unit provided in the middle of the discharge pipe and adjusting the pressure of the discharged electrolyte solution,
を備える過酸化水素生成装置。  A hydrogen peroxide generator comprising: 前記一対の電極は、カーボンを含み、同じ形状である請求項１から６のいずれか１項に記載の過酸化水素生成装置。 The pair of electrodes, wherein the carbon, hydrogen peroxide-generating device according to any one of claims 1 to 6 have the same shape. 前記一対の電極は、極性を反転可能に直流電源と接続されている請求項１から７のいずれか１項に記載の過酸化水素生成装置。 The hydrogen peroxide generator according to any one of claims 1 to 7 , wherein the pair of electrodes are connected to a DC power supply so that the polarity can be inverted. 電解液を収容する電解槽と、
前記電解槽中に設けられ、前記電解液を電気分解する一対の電極と、
前記電解槽と接続され、前記電解槽中で電気分解された前記電解液から生成された酸素を、前記電解槽へと流す循環配管と、
前記循環配管を介して前記電解槽へと流れる前記酸素を散気させる散気部材と、
を備える過酸化水素生成装置。 An electrolytic cell containing an electrolytic solution,
A pair of electrodes provided in the electrolytic cell and electrolyzing the electrolytic solution,
A circulation pipe connected to the electrolytic cell and flowing oxygen generated from the electrolytic solution electrolyzed in the electrolytic cell to the electrolytic cell,
A diffusing member for diffusing the oxygen flowing to the electrolytic cell through the circulation pipe,
A hydrogen peroxide generator comprising:
JP2015247552A 2015-12-18 2015-12-18 Hydrogen peroxide generator Active JP6636790B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015247552A JP6636790B2 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Hydrogen peroxide generator
SG11201805108UA SG11201805108UA (en) 2015-12-18 2016-09-20 Device for generating hydrogen peroxide
US16/062,534 US20180371628A1 (en) 2015-12-18 2016-09-20 Device for generating hydrogen peroxide
PCT/JP2016/077737 WO2017104203A1 (en) 2015-12-18 2016-09-20 Device for generating hydrogen peroxide
CN201680074711.0A CN108474123B (en) 2015-12-18 2016-09-20 Hydrogen peroxide generator
AU2016370898A AU2016370898B2 (en) 2015-12-18 2016-09-20 Device for generating hydrogen peroxide
CA3008590A CA3008590A1 (en) 2015-12-18 2016-09-20 Device for generating hydrogen peroxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015247552A JP6636790B2 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Hydrogen peroxide generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017110279A JP2017110279A (en) 2017-06-22
JP6636790B2 true JP6636790B2 (en) 2020-01-29

Family

ID=59055972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015247552A Active JP6636790B2 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Hydrogen peroxide generator

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180371628A1 (en)
JP (1) JP6636790B2 (en)
CN (1) CN108474123B (en)
AU (1) AU2016370898B2 (en)
CA (1) CA3008590A1 (en)
SG (1) SG11201805108UA (en)
WO (1) WO2017104203A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910636B1 (en) * 2017-12-19 2018-10-24 (주) 테크로스 Device for producing hydrogen peroxide using electrolysis
CN113957460A (en) * 2021-10-27 2022-01-21 国红环保科技有限责任公司 Method for synthesizing hydrogen peroxide based on alternating current electrolysis, device and application thereof

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9225421D0 (en) * 1992-12-04 1993-01-27 Chemetics Int Electrolytic production of hydrogen peroxide using bipolar membranes
JP3080865B2 (en) * 1995-06-26 2000-08-28 神鋼パンテツク株式会社 Hydrogen / oxygen generator
JP2000061471A (en) * 1998-08-18 2000-02-29 Gifu Prefecture Water purifying method and purifier
JP2002330665A (en) * 2001-05-07 2002-11-19 Nippon Oil Corp Method for cleaning water in water tank and apparatus therefor
JP2005296922A (en) * 2004-03-19 2005-10-27 Sekisui Chem Co Ltd Sterilizing system of rainwater
US20070012578A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-18 Akzo Nobel N.V. Chemical process
TWI351446B (en) * 2006-06-16 2011-11-01 Toshiba Kk Cleaning system and cleaning method
JP2008063648A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd Apparatus for producing rinse water containing hydrogen peroxide, and method for producing rinse water containing hydrogen peroxide
DE102007017613A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-23 Neubert, Susanne Method and device for the treatment of liquids
JP2010018840A (en) * 2008-07-10 2010-01-28 Teijin Pharma Ltd Method for removing water in electrolyte, device therefor and water content measurement apparatus
JP2012001745A (en) * 2010-06-14 2012-01-05 Toshiba Corp Apparatus and method for electrolysis
WO2012142435A2 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Advanced Diamond Technologies, Inc. Electrochemical system and method for on-site generation of oxidants at high current density
US8808528B2 (en) * 2011-05-26 2014-08-19 David Thomas Richardson Electrolyte supply tanks and bubbler tanks having improved gas diffusion properties for use in electrolyzer units
WO2012166997A2 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Clean Chemistry, Llc Electrochemical reactor and process

Also Published As

Publication number Publication date
CN108474123B (en) 2020-09-01
SG11201805108UA (en) 2018-07-30
WO2017104203A1 (en) 2017-06-22
AU2016370898B2 (en) 2019-10-10
AU2016370898A1 (en) 2018-07-05
JP2017110279A (en) 2017-06-22
CA3008590A1 (en) 2017-06-22
US20180371628A1 (en) 2018-12-27
CN108474123A (en) 2018-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4392354B2 (en) High electrolysis cell
JP5913693B1 (en) Electrolytic device and electrolytic ozone water production device
MXPA03007923A (en) Method and apparatus for producing negative and positive oxidative reductive potential (orp) water.
JP6869188B2 (en) Reduction water production equipment and reduction water production method
JP6636790B2 (en) Hydrogen peroxide generator
JP6667873B2 (en) Biological hydrogen gas supply device
KR20060007369A (en) High electric field electrolysis cell
US10239772B2 (en) Recycling loop method for preparation of high concentration ozone
JP2015196873A (en) Apparatus and method for production of radical oxygen water
JP2015196871A (en) Apparatus and method for production of radical oxygen water
JP2007252963A (en) Electrolytic water producer
KR101441339B1 (en) Electrolyte-free sterilizing water generator
KR100950415B1 (en) Electrolysis apparatus of seawater or fresh water
JP2020056061A (en) Hydrogen gas generator
JP2006035158A5 (en)
JP5651134B2 (en) Electrolytic reaction apparatus and electrolytic reaction method
JP2020506051A (en) ELECTROLYSIS MODULE, ELECTROLYSIS WATER GENERATION DEVICE INCLUDING THE SAME, AND METHOD OF OPERATING ELECTROLYSIS WATER GENERATION DEVICE
KR101041513B1 (en) Electrolytic system for producting mixed disinfectants
JP2005161196A (en) Electrolytic sterilized water producing apparatus
KR20110039594A (en) Mixed oxidants generator
JP2015000388A (en) Electrolyzed water generator
WO2002072481A1 (en) Method and apparatus for generating ozone by electrolysis
KR20220105790A (en) Apparatus for producing slight acidic hypochlorous acid water
KR20110082454A (en) Airwasher using electrolysis apparatus for manufacturing sterilized water
KR20110054905A (en) Apparatus for manufacturing sterilized water included mixed oxidants

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170911

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170912

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180313

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190423

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6636790

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150