WO2013054433A1 - 水素-酸素ガス発生装置 - Google Patents

水素-酸素ガス発生装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013054433A1
WO2013054433A1 PCT/JP2011/073627 JP2011073627W WO2013054433A1 WO 2013054433 A1 WO2013054433 A1 WO 2013054433A1 JP 2011073627 W JP2011073627 W JP 2011073627W WO 2013054433 A1 WO2013054433 A1 WO 2013054433A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrolytic cell
hydrogen
oxygen gas
gas generator
electrolytic
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/073627
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
好正 高部
Original Assignee
株式会社エスマック
株式会社昭和テックス
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 株式会社エスマック, 株式会社昭和テックス filed Critical 株式会社エスマック
Priority to PCT/JP2011/073627 priority Critical patent/WO2013054433A1/ja
Priority to JP2013538406A priority patent/JP5893637B2/ja
Publication of WO2013054433A1 publication Critical patent/WO2013054433A1/ja

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
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • 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
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • 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
    • C25B9/05—Pressure cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for generating hydrogen and oxygen gas by electrolysis, and more particularly to an apparatus capable of efficiently generating a mixed gas of hydrogen and oxygen in a compact size. is there.
  • an apparatus for producing hydrogen and oxygen by electrolyzing water As an apparatus for generating a mixed gas of hydrogen and oxygen, an apparatus for producing hydrogen and oxygen by electrolyzing water is known. Supplying water with a small amount of electrolytic substance into the electrolytic cell in which the anode and cathode electrodes are installed, and applying a DC voltage, a mixed gas of hydrogen and oxygen (generally a non-polluting energy source) , Also called “Brown Gas”). At this time, the generated hydrogen gas and oxygen gas are generated at a molar ratio of 2: 1 and are generated in the form of bubbles on the surface of the cathode electrode. The hydrogen gas and oxygen gas thus produced are mixed to form a mixed gas and are collected above the electrolytic solution in the electrolytic cell. By taking out the mixed gas of hydrogen gas and oxygen gas generated in this way from the electrolytic cell, it can be used as an environmentally friendly energy source that does not generate pollutants during combustion.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-129480.
  • the hydrogen-oxygen gas generator disclosed in Patent Document 1 has the following configuration. That is, A lower fixture 3 is coupled to a fastening groove 2 formed at equal intervals on the base 1, and rectangular electrode plates 4 and 5 are erected in an insertion groove 3c formed in the lower fixture 3.
  • the upper fixture 6 having an insertion groove formed on the bottom is coupled to the upper portion, and the stay bolts are inserted into the through holes 3d and 6d formed on both sides of the base 1, the lower fixture 3 and the upper fixture 6.
  • Electrode apparatus 10 in which electrode unit A formed integrally by combining 8 is aligned, and fin tubes 14 on both sides of cooling section 13 in which a certain length of gas rising pipe 11 and electrolyte lowering pipe 12 is bent in a meandering manner. And an electrolyte cooling device 20 having a cooling fan 15 installed in the center of the inside, a water level sensor 21 in the inside, a gas riser pipe 11 connected to the electrolysis device 10 in the lower part on one side, and a water supply in the upper part A gas exhaust pipe 26 connected to the tank 30 is installed, and an electrolyte descending pipe 12 connected to a certain part of the water supply pipe 28 is fixed to the bottom of the other side.
  • the hydrogen-oxygen gas generator of the invention disclosed in Patent Document 1 includes an electrolytic device 10 disposed on a lower electrolytic solution tank 40, an electrolytic solution cooling device 20 disposed on the electrolytic device 10, and an electrolytic solution.
  • an electrolytic device 10 disposed on a lower electrolytic solution tank 40
  • an electrolytic solution cooling device 20 disposed on the electrolytic device 10
  • an electrolytic solution By providing a complicated structure in which a gas collection tank 25 is further provided on the cooling device 20, the electrolyte is naturally circulated by gravity, and as a result, the hydrogen-oxygen gas generator is operated while the electrolyte is naturally cooled. The method of doing was adopted.
  • the entire hydrogen-oxygen gas generator is large, and even though the electrolyte is cooled, the electrolyte flows from the electrolyzer to the electrolyte cooler by natural convection and is cooled, In order to control the electrolyte temperature to a specific temperature range, it was not possible to cool it, and the generation efficiency of hydrogen-oxygen gas was not sufficient.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-129480
  • the present invention has been made from such a viewpoint, and by reducing the size of the hydrogen-oxygen gas generation device and improving the generation efficiency of the hydrogen-oxygen gas, the hydrogen-oxygen gas generation per unit volume of the device is achieved.
  • the purpose is to maximize the quantity.
  • a hydrogen-oxygen gas generator An electrolytic cell for generating a mixed gas of hydrogen and oxygen by electrolysis; A pure water supply tank for storing pure water to be connected to the electrolytic cell and supplied to the electrolytic cell; A heat dissipating device for controlling the electrolyte temperature to a predetermined temperature range by being forced to circulate the electrolyte in the electrolytic cell connected to the electrolytic cell, A control device for controlling the hydrogen-oxygen gas generator,
  • the electrolytic cell is attached to the electrolytic cell container, the electrolytic solution accommodated in the electrolytic cell container, the anode electrode and the cathode electrode disposed in the electrolytic solution, and the electrolytic cell container for measuring the electrolytic solution temperature.
  • a temperature sensor and an electrolytic cell container are provided, and are composed of an outlet port for taking out the generated mixed gas of hydrogen and oxygen
  • the heat dissipation device is connected to the electrolytic cell via a pipe, and includes a pump for forcibly circulating the electrolyte in the middle of the pipe between the electrolytic cell and the heat dissipation device.
  • the control device is a hydrogen-oxygen gas generator configured to control the electrolyte temperature within a predetermined temperature range by controlling the operation of the pump based on at least the electrolyte temperature measured by the temperature sensor.
  • the electrolytic cell further includes an anode terminal and a cathode terminal which are disposed in the electrolytic cell container and connected to the anode electrode and the cathode electrode, A direct current was input between the anode terminal and the cathode terminal.
  • the electrolyzer is configured to further include a relief port that is disposed in the electrolyzer vessel and relieves pressure inside the electrolyzer vessel.
  • the electrolytic cell is composed of a jammer plate disposed between the anode electrode and the cathode electrode, and a first plate and a second plate disposed to face the anode electrode and the cathode electrode, respectively. And a common electrode in which the second plate is connected across the jammer plate.
  • control device was configured to control the maximum temperature of the electrolyte solution to 70 ° C. or lower by controlling the operation of the pump.
  • control device is configured to control the maximum temperature of the electrolyte solution to 60 ° C. or less by controlling the operation of the pump.
  • the hydrogen-oxygen gas generator configured as described above is used to reduce the size of the hydrogen-oxygen gas generator and to improve the generation efficiency of the hydrogen-oxygen gas. It has become possible to provide a hydrogen-oxygen gas generator that maximizes the amount of hydrogen-oxygen gas generated per unit volume.
  • FIG. 1 shows a diagram of a hydrogen-oxygen gas generator according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of the electrolytic cell of the hydrogen-oxygen gas generator according to the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the electrolytic cell of the hydrogen-oxygen gas generating apparatus according to the present invention, and shows an arrow XX in FIG.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the electrolytic cell of the hydrogen-oxygen gas generating apparatus according to the present invention, and shows a view YY in FIG.
  • FIG. 5 shows a hydrogen-oxygen gas generator according to the prior art.
  • FIG. 1 shows a diagram of a hydrogen-oxygen gas generator according to the present invention.
  • a hydrogen-oxygen gas generating apparatus 1 according to the present invention includes an electrolytic cell 10, a heat radiating device 30, a pure water replenishing tank 40, and a control device 50. Further, the hydrogen-oxygen gas generating device 1 is supplied with electric power from an external power source 60. Is to be supplied.
  • the electrolytic cell 10 has an anode terminal 12-1 and a cathode terminal 12-2 for receiving electric power supplied from a power source, and measures the temperature of the electrolyte stored in the electrolytic cell 10.
  • a thermocouple 19 a relief port 21 for releasing the pressure when the internal pressure of the electrolytic cell 10 rises above a predetermined pressure, and a pure water supply port 22 for supplying pure water into the electrolytic cell 10 are provided.
  • the electrolytic cell 10 is provided with a mixed gas extraction port 23 for extracting a mixed gas of hydrogen and oxygen generated in the electrolytic cell 10.
  • FIG. 2 shows one embodiment of the electrolytic cell 10, and shows a plan view of the electrolytic cell 10.
  • the thermocouple 19 the relief port 21, the pure water supply port 22, and the mixed gas take-out port 23 are omitted from illustration.
  • the electrolytic cell 10 further includes an electrolytic cell container 11, an electrolytic solution 18 accommodated in the electrolytic cell container, an anode electrode 14-1 and a cathode electrode 14-2 disposed in the electrolytic solution 18, and an anode electrode.
  • the lower electrode support plates 16 and 16 are composed of an anode electrode 14-1, a cathode electrode 14-2, and upper electrode support plates 17 and 17 that hold the common electrode 13 above.
  • the electrolytic cell container 11 has a watertight structure for containing the electrolytic solution 18 therein, and is made of a nonconductive material in order to prevent leakage of electricity.
  • a structure in which a cylindrical member made of polyvinyl chloride (PVC) and an upper and lower plate are joined to form a watertight structure is adopted, but a material in which the surface of a stainless steel plate is coated with polyvinyl chloride is used. By using it, the strength and durability of the container can be improved.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the anode electrode 14-1 and the cathode electrode 14-2 arranged in the electrolytic solution 18 have a rectangular flat plate structure and are made of a conductive material such as a stainless steel plate. Between the anode electrode 14-1 and the cathode electrode 14-2, as shown in FIG. 3, a jammer plate 24 made of a non-conductive material such as polyvinyl chloride is disposed. The cathode electrode 14-2 is disposed in the electrolytic solution without directly facing it. Therefore, the common electrode 13 is disposed so as to face the anode electrode 14-1 and the cathode electrode 14-2. As shown in FIG.
  • the common electrode 13 includes a first plate 13-1 and a second plate 13-2, and a connecting portion 13 that connects the first plate 13-1 and the second plate 13-2. -3. And this connecting part 13-3 is arranged so as to straddle the jammer plate 24.
  • the common electrode 13 is made of a conductive material such as a stainless steel plate.
  • an intermediate electrode (not shown) is arranged between each of them. You may make it do.
  • the intermediate electrode in this case can also be composed of a conductive material such as a stainless steel plate.
  • anode electrode 14-1, cathode electrode 14-2, and common electrode 13 are held so as to be sandwiched from above and below by the lower electrode support plates 16 and 16 and the upper electrode support plates 17 and 17 ( (See Figures 2, 3, and 4).
  • anode electrode 14-1 and the cathode electrode 14-2 described above are connected to the anode terminal 12-1 and the cathode terminal 12-2 fixed to the electrolytic cell container 11, respectively, and the anode terminal 12-1, In addition, power can be supplied from an external power source 60 connected to the cathode terminal 12-2.
  • an aqueous electrolyte solution such as KOH or NaOH can be used.
  • 6% by weight of electrolytic NaOH was dissolved in pure water (distilled water).
  • An aqueous solution was used. Note that the concentration of the electrolytic solution is not limited to 6% by weight, and can be appropriately selected depending on use conditions and the like.
  • the electrolytic cell 10 also includes a relief port 21.
  • the relief port 21 is provided to relieve pressure when the pressure in the electrolytic cell 10 rises above a predetermined pressure.
  • a pipe is connected to the relief port 21, and an electromagnetic valve 25 is provided in the middle of the pipe.
  • This electromagnetic valve 25 is electrically connected to a control device 50 described later, and the control device 50 opens and closes the electromagnetic valve 25 based on the pressure in the electrolytic cell 10 detected by a pressure sensor (not shown) or the like. It is like that. Thereby, the pressure in the electrolytic cell 10 can be maintained below a predetermined pressure.
  • the electromagnetic valve is connected to the relief port 21, but the present invention is not limited to this, and a commonly used relief valve may be provided.
  • the electrolytic cell 10 is provided with a mixed gas extraction port 23.
  • the mixed gas take-out port 23 is provided for taking out a mixed gas of hydrogen and oxygen generated in the electrolytic cell 10.
  • a pipe is connected to the mixed gas take-out port 23, and a check valve is provided in the middle of the pipe so as to prevent the backflow of the mixed gas of hydrogen and oxygen.
  • the hydrogen-oxygen gas generator 1 includes a pure water supply tank 40.
  • This pure water replenishment tank 40 stores pure water (distilled water) in order to replenish pure water (distilled water) to the electrolytic cell 10 when the electrolytic solution 18 in the electrolytic cell 10 decreases. is there.
  • the pure water supply tank 40 is connected to the pure water supply port 22 of the electrolytic cell 10 by piping, and an electromagnetic valve 26 is provided in the middle of the piping.
  • This electromagnetic valve 26 is electrically connected to a control device 50, which will be described later, and based on the liquid level position of the electrolytic solution 18 in the electrolytic cell 10 detected by a level sensor (not shown) or the like, the control device 50 By opening and closing 26, pure water (distilled water) is supplied to the electrolytic cell 10.
  • the hydrogen-oxygen gas generator 1 includes a heat dissipation device 30.
  • This heat radiating device is used to maintain the temperature of the electrolytic solution 18 in the electrolytic cell 10 within a predetermined temperature range.
  • the oxygen gas generator 1 While operating the oxygen gas generator 1, it is very important to maintain the temperature of the electrolyte 18 preferably at 70 ° C or lower, more preferably at 60 ° C or lower.
  • the heat dissipating device 30 is used to maintain the temperature of the electrolyte solution 18 during operation of the hydrogen-oxygen gas generator 1 within the above temperature range.
  • the heat dissipation device 30 is connected to the electrolytic cell 10 by two pipes, and a pump 31 is disposed in the middle of the pipes.
  • This pump 31 is electrically connected to a control device 50 described later, and the control device 50 drives the pump 31 based on the electrolyte temperature measured by a thermocouple 19 (temperature sensor) provided in the electrolytic cell container 11. It comes to control.
  • the electrolytic solution 18 in the electrolytic cell 10 is forcibly circulated to the heat radiating device, and is radiated and cooled in the heat radiating device 30 to be controlled to a predetermined temperature.
  • the heat dissipation device 30 a structure having a structure in which an electrolytic solution is circulated in a plate having a large number of heat dissipation fins can be used.
  • the heat dissipation device 30 is not limited to such a structure.
  • the hydrogen-oxygen gas generator 1 includes a control device 50.
  • the control device 50 performs drive control of the pump 31 of the heat dissipation device 30 based on the temperature of the electrolytic solution 18, or the electromagnetic device connected to the pure water supply tank 40 based on the liquid level position of the electrolytic solution 18 in the electrolytic cell 10.
  • the valve 26 is opened and closed to supply pure water (distilled water) to the electrolytic cell 10, or the electromagnetic valve 25 connected to the relief port 21 is opened and closed based on the pressure in the electrolytic cell 10 to open and close the electrolytic cell 10
  • the internal pressure can be controlled to be within a predetermined pressure.
  • an external power source 60 provided separately from the hydrogen-oxygen gas generator 1 according to the present invention is for supplying power to the hydrogen-oxygen gas generator 1, and serves as an anode and a cathode of the power source 60.
  • the terminals are respectively connected to the anode terminal 12-1 and the cathode terminal 12-2 of the electrolytic cell 10 described above.
  • the power supplied from the power source 60 to the electrolytic cell 10 is DC 12 V, 19 to 22 A, but is not limited to this.
  • the output current of the power supply 60 can be controlled by the control device 50 described above.
  • Electrolysis tank 11 Electrolyzer container 12-1 Anode terminal 12-2 Cathode terminal 13 Common electrode 13-1 First plate 13-2 Second plate 13-3 Connecting part 14-1 Anode electrode 14-2 Cathode electrode 16 Lower electrode support plate 17 Upper electrode support plate 18 Electrolyte 19 Thermocouple (temperature sensor) 21 Relief port 22 Pure water supply port 23 Mixed gas removal port 24 Jama board 25 Solenoid valve 26 Solenoid valve 30 Heat dissipation device 31 Pump 40 Pure water supply tank 50 Control unit 60 power supply

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

水素および酸素の混合ガスを電気分解により発生させる電解槽と、電解槽に接続されている、電解槽に供給するための純水を保存するための補給タンクと、電解槽内の電解液を強制循環させることにより、電解液温度を所定温度範囲に制御するための放熱装置と、ガス発生装置を制御するための制御装置とから成り、電解槽は、容器と、容器内に収納された電解液と、電解液中に配置された陽極電極および陰極電極と、容器に取付けられ、電解液温度を測定するための温度センサーと、容器に設けられ、発生した水素および酸素の混合ガスを取り出すための出口ポートから構成され、放熱装置は、配管を介して電解槽に連結され、電解槽と放熱装置との間の配管途中には電解液を強制循環するためのポンプを備え、制御装置は、少なくとも、温度センサーにより測定された電解液温度に基づき、ポンプの運転を制御することにより、電解液温度を所定温度範囲に制御するガス発生装置。

Description

水素-酸素ガス発生装置
　本発明は、電気分解により水素および酸素ガスを発生させるための装置に係り、更に詳細には、水素および酸素の混合ガスを、コンパクトなサイズで、効率良く発生させることのできる装置に係るものである。
　水素および酸素の混合ガスを発生させる装置としては、水を電気分解して水素及び酸素を生産する装置が知られている。　陽極電極および陰極電極が設置された電解槽内に少量の電解物質が添加された水を供給して、直流電圧を印加することによって無公害エネルギー源である水素および酸素の混合ガス(一般的に、「ブラウンガス」とも呼ばれている)を発生する。この際、発生される水素ガスと酸素ガスは２:１のモル比で発生され、陰極電極表面に気泡状に生成される。このように生成された水素ガスと酸素ガスは混合されて混合ガス形態になり電解槽内の電解液上方に集められる。このようにして生成された水素ガスと酸素ガスの混合ガスを電解槽内から取り出すことにより、燃焼時に汚染物質を生成しない、環境にやさしいエネルギー源として利用することが可能となる。
　このような水素-酸素ガス発生装置の先行技術として、特許文献1(特開2000-129480)がある。 特許文献1に開示された水素-酸素ガス発生装置は、以下のような構成を有している。　すなわち、
基台1上に等間隔で形成されている締結溝2に下部固定具3を結合し、下部固定具3に形成された挿着溝3cに矩形状の電極板4, 5を立設して、上部には底面に挿着溝が形成された上部固定具6を結合して、基台1と下部固定具3及び上部固定具6の両側に形成されている通孔3d, 6dにステーボルト8を結合して一体に形成された電極ユニットAを整合した電解装置10と、ガス上昇管11と電解液下降管12の一定長さを蛇行状にベンディングした冷却部13の両側にフィンチューブ14を結合し、内部中央に冷却ファン15を設置した電解液冷却装置20と、内部に水位センサ21を具え、一方側下部には電解装置10と連結されるガス上昇管11と、上部には給水タンク30と連結されるガス排気管26とを設置し、他方側底部には給水管28の一定部位に連結される電解液下降管12が固定されている下広上狭状のガス捕集タンク25と、上部にはガス排気管26とガス排出管27が固定され、底部には下部電解液タンク40に結合する給水管28が取り付けられている左狭右広状の給水タンク30とから構成されている。(図5参照)
　特許文献1に開示された発明の水素-酸素ガス発生装置は、下部電解液タンク40の上に電解装置10を配置し、電解装置10の上に電解液冷却装置20を配置し、そして電解液冷却装置20の上に更にガス捕集タンク25を設けるという複雑な構造にすることにより、電解液を重力により自然循環させ、その結果電解液を自然冷却しながら、水素-酸素ガス発生装置を運転するという方法を採用していた。
　したがって、水素-酸素ガス発生装置全体が大きく、その上、電解液を冷却しているとはいえ、電解液が自然対流により電解装置から電解液冷却装置に流入し、冷却されることになり、電解液温度を特定の温度範囲に制御するために冷却することはできず、水素-酸素ガスの発生効率も十分なものとは言えなかった。
特許文献１:　特開２０００－１２９４８０号公報
　本発明は、かかる観点からなされたものであり、水素-酸素ガス発生装置の小型化を図り、かつ水素-酸素ガスの発生効率を向上させることにより、装置の単位容積当たりの水素-酸素ガス発生量を最大化することを目的とするものである。
　上述したような課題を解決するために、第1の観点にかかる発明では、
　水素-酸素ガス発生装置であって、
　水素および酸素の混合ガスを電気分解により発生させる電解槽と、
　電解槽に接続され、電解槽に供給するための純水を保存するための純水補給タンクと、
　電解槽に接続され、電解槽内の電解液を強制循環させることにより、電解液温度を所定温度範囲に制御するための放熱装置と、
　水素-酸素ガス発生装置を制御するための制御装置とから成り、
　電解槽は、電解槽容器と、電解槽容器内に収納された電解液と、電解液中に配置された陽極電極および陰極電極と、電解槽容器に取付けられ、電解液温度を測定するための温度センサーと、電解槽容器に設けられ、発生した水素および酸素の混合ガスを取り出すための出口ポートから構成され、
　放熱装置は、配管を介して電解槽に連結され、電解槽と放熱装置との間の配管途中には電解液を強制循環するためのポンプを備え、
　制御装置は、少なくとも、温度センサーにより測定された電解液温度に基づき、ポンプの運転を制御することにより、電解液温度を所定温度範囲に制御する構成の水素-酸素ガス発生装置とした。
第2の観点にかかる発明では、第1の観点にかかる水素-酸素ガス発生装置において、
　電解槽は、電解槽容器に配置され、陽極電極および陰極電極にそれぞれ連結された陽極端子と陰極端子を更に備え、
　陽極端子と陰極端子の間には、直流電流が入力されるようになっている構成とした。
　第3の観点にかかる発明では、第1又は第2の観点のいずれかにかかる水素-酸素ガス発生装置において、
　電解槽は、電解槽容器に配置され、電解槽容器内の圧力を逃がすためのリリーフポートを更に備えている構成とした。
第4の観点にかかる発明では、第1又は第2の観点のいずれかにかかる水素-酸素ガス発生装置において、
　電解槽は、陽極電極および陰極電極の間に配置されたジャマ板と、陽極電極および陰極電極にそれぞれ対向して配置された第1のプレートと第2のプレートとから成り、第1のプレートと第2のプレートがジャマ板を跨いで連結されているコモン電極と、を更に備えた構成とした。
第5の観点にかかる発明では、第1乃至第4の観点のいずれかにかかる水素-酸素ガス発生装置において、
　制御装置は、ポンプの運転を制御することにより、電解液温度の最高温度を70℃以下になるように制御する構成とした。
第6の観点にかかる発明では、第1乃至第4の観点のいずれかにかかる水素-酸素ガス発生装置において、
　制御装置は、ポンプの運転を制御することにより、電解液温度の最高温度を60℃以下になるように制御する構成とした。
　本発明においては、上述したような構成の水素-酸素ガス発生装置とすることにより、水素-酸素ガス発生装置の小型化を図り、かつ水素-酸素ガスの発生効率を向上させることにより、装置の単位容積当たりの水素-酸素ガス発生量を最大化した水素-酸素ガス発生装置を提供することが可能となった。
図1は、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置のダイヤグラムを示したものである。 図2は、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置の電解槽の平面図を示したものである。 図3は、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置の電解槽の縦断面図であって、図2の矢視X-Xを示したものである。 図4は、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置の電解槽の縦断面図であって、図2の矢視Y-Yを示したものである。 図5は、先行技術に係る水素-酸素ガス発生装置を示したものである。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。　なお、ここで説明する本発明の実施の形態は、本発明を例示するものであって、これらによって発明の範囲が限定されるものではない。
　図1は本発明に係る水素-酸素ガス発生装置のダイヤグラムを示したものである。　本発明に係る水素-酸素ガス発生装置1は、電解槽10、放熱装置30、純水補給タンク40、制御装置50から構成され、更に水素-酸素ガス発生装置1には外部の電源60から電力が供給されるようになっている。
　電解槽10には、図1に示すように、電源から供給される電力を受け入れるための陽極端子12-1および陰極端子12-2、電解槽10内部に貯留された電解液温度を測定するための熱電対19、電解槽10内圧力が所定圧力より上昇した場合に圧力を逃がすためのリリーフポート21と、電解槽10内に純水を供給するための純水供給ポート22が設けられている。
　更に、電解槽10には電解槽10内で発生した水素および酸素の混合ガスを取り出すための混合ガス取り出しポート23が備えられている。
次に、図2に基づき、電解槽10について更に詳細に説明する。　図2は、電解槽10の1つの実施例を示したものであって、電解槽10の平面図を示したものである。　なお、図2には、熱電対19、リリーフポート21、純水供給ポート22、混合ガス取り出しポート23については、図示せず省略している。
電解槽10は、更に、電解槽容器11と、電解槽容器内に収納された電解液18と、電解液18中に配置された陽極電極14-1、および陰極電極14-2と、陽極電極14-1および陰極電極14-2にそれぞれ接続された陽極端子12-1、および陰極端子12-2と、陽極電極14-1と陰極電極14-2の間に配置されたジャマ板24と、陽極電極14-1および陰極電極14-2と対向し、ジャマ板24を跨いで配置されたコモン電極13と、陽極電極14-1、陰極電極14-2、およびコモン電極13の下方を保持する下電極支持板16、16と、陽極電極14-1、陰極電極14-2、およびコモン電極13の上方を保持する上電極支持板17、17とから構成されている。
電解槽容器11は、内部に電解液18を収納するため水密構造をなし、更に電気の漏えいを防ぐため、非導電性の材料で構成されている。　本実施例では、ポリ塩化ビニル(PVC)製の円筒部材と上下プレートを水密構造となるように接合した構造を採用しているが、ステンレス鋼板の表面をポリ塩化ビニルで被覆したような材料を使用することにより、容器の強度、耐久性を向上させることもできる。
電解液18中に配置された陽極電極14-1、および陰極電極14-2は、図3に示すように、矩形状の平板構造をなし、ステンレス鋼板等の導電性材料で構成されている。　陽極電極14-1、および陰極電極14-2の間には、図3に示すようにポリ塩化ビニル等の非導電性材料からできたジャマ板24が配置されており、陽極電極14-1と陰極電極14-2は電解溶液中に、直接対向することなく配置されている。　そのため、陽極電極14-1と陰極電極14-2に対向してコモン電極13が配置されている。　コモン電極13は、図4に示すように、第1のプレート13-1と第2のプレート13-2、並びに第1のプレート13-1と第2のプレート13-2を連結する連結部13-3から構成さている。　そしてこの連結部13-3がジャマ板24を跨ぐようにして配置されている。
　したがって、コモン電極13の第1のプレート13-1と陽極電極14-1、コモン電極13の第2のプレート13-2と陰極電極14-2とがそれぞれが対向するように配置されている。　このコモン電極13はステンレス鋼板等の導電性材料で構成されている。
　なお、コモン電極13と陽極電極14-1との間、およびコモン電極13と陰極電極14-2との間の抵抗を調整するために、各々の間に中間電極(図示せず)をそれぞれ配置するようにしても良い。　この場合の中間電極も、ステンレス鋼板等の導電性材料で構成することができる。
　上述した陽極電極14-1、陰極電極14-2、コモン電極13は、下電極支持板16、16と上電極支持板17、17によって上下から挟み込むようにして保持されるようになっている(図2、3、4参照)。
　また、上述した陽極電極14-1、陰極電極14-2は、電解槽容器11に固定された陽極端子12-1、および陰極端子12-2にそれぞれ連結されており、陽極端子12-1、および陰極端子12-2に連結された外部の電源60から電力の供給を受けることができるようになっている。
　電解槽容器11内に収納された電解液18としては、KOHやNaOH等の電解質水溶液を使用することができるが、本実施例では、純水(蒸留水)に電解質NaOHを6重量%溶解した水溶液を使用した。　なお、電解液の濃度については、6重量%に限定されるものではなく、使用条件等により適宜選択できるものである。
また、電解槽10は、リリーフポート21を備えている。　このリリーフポート21は、電解槽10内の圧力が所定圧力より上昇した場合に圧力を逃がすために設けられているものである。
　このリリーフポート21には配管が接続されており、配管の途中には電磁弁25が設けられている。　この電磁弁25は後述する制御装置50に電気的に接続されており、圧力センサ(図示せず)等により検出された電解槽10内の圧力に基づき、制御装置50が電磁弁25を開閉するようになっている。　これにより、電解槽10内の圧力を所定圧力以下に維持できるようになっている。　なお、ここでは、リリーフポート21に電磁弁が接続されているとして説明したが、これに限定されるものではなく、一般に使用されるリリーフバルブを備えるようにしても良い。
また電解槽10は、混合ガス取り出しポート23を備えている。　混合ガス取り出しポート23は、電解槽10内で発生した水素および酸素の混合ガスを取り出すために設けられているものである。
　この混合ガス取り出しポート23には配管が接続されており、配管の途中にはチェックバルブが設けられており、水素および酸素の混合ガスの逆流を防止できるようになっている。
本発明に係る水素-酸素ガス発生装置1は、純水補給タンク40を備えている。　この純水補給タンク40は、電解槽10における電解液18が減少した場合に、純水(蒸留水)を電解槽10に補給するために、純水(蒸留水)を貯留しておくものである。　純水補給タンク40は電解槽10の純水供給ポート22に配管により連結されており、配管の途中には電磁弁26が設けられている。　この電磁弁26は後述する制御装置50に電気的に接続され、レベルセンサ(図示せず)等により検出された電解槽10内の電解液18の液面位置に基づき、制御装置50が電磁弁26を開閉することにより純水(蒸留水)を電解槽10に補給するようになっている。
　また、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置1は、放熱装置30を備えている。　この放熱装置は、電解槽10内の電解液18の温度を所定温度範囲内に維持するために使用するものである。
　特に、水素-酸素ガス発生装置の小型化を図り、かつ水素-酸素ガスの発生効率を向上させることにより、装置の単位容積当たりの水素-酸素ガス発生量を最大化させるためには、水素-酸素ガス発生装置1を運転する間、電解液18の温度を好ましくは70℃以下に、更に好ましくは60℃以下に維持することが極めて重要である。
　この放熱装置30は、水素-酸素ガス発生装置1の運転中の電解液18の温度を、上記温度範囲に維持するために使用される。
　この放熱装置30は、電解槽10と2本の配管で接続されており、配管の途中には、ポンプ31が配置されている。　このポンプ31は後述する制御装置50に電気的に接続され、電解槽容器11に設けられた熱電対19(温度センサー)によって計測された電解液温度に基づき、制御装置50がポンプ31の駆動を制御するようになっている。　
ポンプ31が駆動されると、電解槽10内の電解液18は放熱装置へ強制循環され、放熱装置30において放熱冷却され、所定温度に制御されるようになっている。
　放熱装置30は、多数の放熱フィンを備えたプレート中に電解液が循環するようにパイピングされた構造のものを使用することができるが、このようなものに限定されるものではない。　
また、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置1は、制御装置50を備えている。　制御装置50は、電解液18の温度に基づいて放熱装置30のポンプ31の駆動制御を行なったり、電解槽10における電解液18の液面位置に基づいて純水補給タンク40に接続された電磁弁26を開閉して、電解槽10に純水(蒸留水)を供給したり、あるいは、電解槽10内の圧力に基づいてリリーフポート21に接続された電磁弁25を開閉して電解槽10内の圧力を所定圧力以内に収まるように制御することができるようになっている。
　なお、本発明に係る水素-酸素ガス発生装置1とは別に設けられた外部の電源60は、水素-酸素ガス発生装置1に電力を供給するためのものであり、電源60の陽極および陰極の端子は、前述した電解槽10の陽極端子12-1および陰極端子12-2にそれぞれ接続される。
　本実施例においては、電源60が電解槽10に供給する電力は、DC12V、19～22Aであるが、これに限定されるものではない。
　なお、前述した制御装置50によって、電源60の出力電流等を制御することもできる。
1      水素-酸素ガス発生装置
10     電解槽
11     電解槽容器
12-1   陽極端子
12-2   陰極端子
13     コモン電極
13-1   第1のプレート
13-2   第2のプレート
13-3   連結部
14-1   陽極電極
14-2   陰極電極
16     下電極支持板
17     上電極支持板
18     電解液
19     熱電対(温度センサー)
21     リリーフポート
22     純水供給ポート
23     混合ガス取り出しポート
24     ジャマ板
25     電磁弁
26     電磁弁
30     放熱装置
31     ポンプ
40     純水補給タンク
50     制御装置
60     電源

Claims (6)

  1. 　水素-酸素ガス発生装置であって、
    　水素および酸素の混合ガスを電気分解により発生させる電解槽と、
    　当該電解槽に接続され、当該電解槽に供給するための純水を保存するための純水補給タンクと、
    　当該電解槽に接続され、電解槽内の電解液を強制循環させることにより、電解液温度を所定温度範囲に制御するための放熱装置と、
    　水素-酸素ガス発生装置を制御するための制御装置とから成り、
    　当該電解槽は、
    電解槽容器と、
    電解槽容器内に収納された電解液と、
    　　　電解液中に配置された陽極電極および陰極電極と、
    　　　電解槽容器に取付けられ、電解液温度を測定するための温度センサーと、
    　　　電解槽容器に設けられ、発生した水素および酸素の混合ガスを取り出すための出口ポート
    から構成され、
    　当該放熱装置は、配管を介して当該電解槽に連結され、電解槽と放熱装置との間の配管途中には電解液を強制循環するためのポンプを備え、
    　当該制御装置は、少なくとも、温度センサーにより測定された電解液温度に基づき、当該ポンプの運転を制御することにより、電解液温度を所定温度範囲に制御する
    ことを特徴とする水素-酸素ガス発生装置。
  2. 　請求項1に記載された水素-酸素ガス発生装置であって、
    　前記電解槽は、電解槽容器に配置され、陽極電極および陰極電極にそれぞれ連結された陽極端子と陰極端子を更に備え、
    　当該陽極端子と陰極端子の間には、直流電流が入力されるようになっていることを特徴とする水素-酸素ガス発生装置。
  3. 　請求項1又は2のいずれかに記載された水素-酸素ガス発生装置であって、
    　前記電解槽は、電解槽容器に配置され、電解槽容器内の圧力を逃がすためのリリーフポートを更に備えている
    ことを特徴とする水素-酸素ガス発生装置。
  4. 請求項1又は2のいずれかに記載された水素-酸素ガス発生装置であって、
    　前記電解槽は、
    　　　前記陽極電極および陰極電極の間に配置されたジャマ板と、
    　　　前記陽極電極および陰極電極にそれぞれ対向して配置された第1のプレートと第2のプレートとから成り、当該第1のプレートと第2のプレートが当該ジャマ板を跨いで連結されているコモン電極と、
    を更に備えたことを特徴とする水素-酸素ガス発生装置。
  5. 　請求項1乃至4のいずれかに記載された水素-酸素ガス発生装置であって、
    　前記制御装置は、前記ポンプの運転を制御することにより、電解液温度の最高温度を70℃以下になるように制御する
    ことを特徴とする水素-酸素ガス発生装置。
  6. 　請求項1乃至4のいずれかに記載された水素-酸素ガス発生装置であって、
    　前記制御装置は、前記ポンプの運転を制御することにより、電解液温度の最高温度を60℃以下になるように制御する
    ことを特徴とする水素-酸素ガス発生装置。
PCT/JP2011/073627 2011-10-14 2011-10-14 水素-酸素ガス発生装置 WO2013054433A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/073627 WO2013054433A1 (ja) 2011-10-14 2011-10-14 水素-酸素ガス発生装置
JP2013538406A JP5893637B2 (ja) 2011-10-14 2011-10-14 水素−酸素ガス発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/073627 WO2013054433A1 (ja) 2011-10-14 2011-10-14 水素-酸素ガス発生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013054433A1 true WO2013054433A1 (ja) 2013-04-18

Family

ID=48081509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/073627 WO2013054433A1 (ja) 2011-10-14 2011-10-14 水素-酸素ガス発生装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5893637B2 (ja)
WO (1) WO2013054433A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016186572A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Lien Chiow Tan Ambient heat engine
US20170327960A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Honda Motor Co., Ltd. Water electrolysis system and temperature control method thereof
CN113549954A (zh) * 2021-08-10 2021-10-26 阳光新能源开发有限公司 一种电解制氢***装置及其控制方法
EP4109018A4 (en) * 2020-03-24 2023-08-02 Hefei Midea Refrigerator Co., Ltd. OXYGEN ELIMINATION MODULE, COOLING DEVICE AND REFRIGERATOR

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001310188A (ja) * 2000-05-02 2001-11-06 Sanyo Electric Co Ltd 水処理用電極ユニット
JP2003265400A (ja) * 2002-01-09 2003-09-24 Denso Corp 食器洗浄装置
JP2004131746A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Denso Corp 水素ガス供給装置
JP2009174043A (ja) * 2007-12-27 2009-08-06 Toshigoro Sato 水電解ガス発生装置
JP2010029841A (ja) * 2008-07-03 2010-02-12 Hiroshima Kasei Ltd 加水素水の製造方法
JP2011058015A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Toyo Tanso Kk 電解装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1148497A (en) * 1978-07-19 1983-06-21 Thomas G. Hart Electrolysis of halogen acid derived from halogen and water with carbon present
KR100897203B1 (ko) * 2001-05-02 2009-05-14 니혼 테크노 가부시키가이샤 수소-산소 가스발생장치 및 그것을 이용한 수소-산소가스발생방법
JP4095782B2 (ja) * 2001-09-28 2008-06-04 三菱重工業株式会社 ガス発生装置
JP2006263615A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Noritz Corp ガス溶解水製造装置のガス充填方法
JP2006330116A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Olympus Corp 複合光学レンズとその製造方法
KR20090030555A (ko) * 2007-09-20 2009-03-25 주식회사 이앤이 강제순환 수냉 냉각시스템 Ｂｒｏｗｎ'ｓ Ｇａｓ 발생장치
JP2010285679A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Eiji Kino ブラウンガス発生装置
WO2011115220A1 (ja) * 2010-03-19 2011-09-22 大幸薬品株式会社 電気分解装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001310188A (ja) * 2000-05-02 2001-11-06 Sanyo Electric Co Ltd 水処理用電極ユニット
JP2003265400A (ja) * 2002-01-09 2003-09-24 Denso Corp 食器洗浄装置
JP2004131746A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Denso Corp 水素ガス供給装置
JP2009174043A (ja) * 2007-12-27 2009-08-06 Toshigoro Sato 水電解ガス発生装置
JP2010029841A (ja) * 2008-07-03 2010-02-12 Hiroshima Kasei Ltd 加水素水の製造方法
JP2011058015A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Toyo Tanso Kk 電解装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016186572A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Lien Chiow Tan Ambient heat engine
US20170327960A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Honda Motor Co., Ltd. Water electrolysis system and temperature control method thereof
EP4109018A4 (en) * 2020-03-24 2023-08-02 Hefei Midea Refrigerator Co., Ltd. OXYGEN ELIMINATION MODULE, COOLING DEVICE AND REFRIGERATOR
CN113549954A (zh) * 2021-08-10 2021-10-26 阳光新能源开发有限公司 一种电解制氢***装置及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5893637B2 (ja) 2016-03-23
JPWO2013054433A1 (ja) 2015-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8021526B2 (en) Household appliances which utilize an electrolyzer and electrolyzer that may be used therein
JP5893637B2 (ja) 水素−酸素ガス発生装置
TW200804625A (en) Combustion gas generation device and on-vehicle combustion gas generation device using electrolysis
JP2000129480A (ja) 横列式電解槽を含むブラウンガス大量発生装置
JP2004528512A5 (ja)
CN112542598B (zh) 利用自产氧方式加热金属空气电池电解液的***及方法
US10767269B2 (en) Electrolysis device
JP2009522453A (ja) 可燃性流体を生成するための方法および装置
JP2013028822A (ja) アルカリ水電解装置およびアルカリ水電解方法
JP2011506767A5 (ja)
JP3122473U (ja) 水素及び酸素の生成装置
KR100620801B1 (ko) 전해효율이 향상된 수소산소 혼합가스 발생장치 및 그 사용방법
US20220307146A1 (en) Electrolysis System and Method
WO2010109234A1 (en) Hydrogen fuel system
EP3397795A1 (en) Electrolytic cell for internal combustion engine
US7171111B2 (en) Method of heating water with rod shaped electrodes in a two-dimensional matrix
JPS59500080A (ja) エネルギ変換システム
US20100276278A1 (en) Modular electrolysis device
CN102242377B (zh) 采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法
JP4611345B2 (ja) 水電解セル、それを用いた水電解スタック及び水素製造装置
CA2613943A1 (en) Water heater with integral pulsed electrolysis heater and method of using same
KR20200050087A (ko) 수전해장치
KR100424665B1 (ko) 가변형 전해조에 의한 대용량 산소, 수소 혼성 가스 발생장치
KR20150134572A (ko) 전해조의 소비전력 절감장치
O'reilly et al. Operation of an inexpensive bipolar alkaline electrolyser producing a mix of H2/O2 fuel

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: 11873897

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013538406

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11873897

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1