氢气发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种氢气发生装置，其具有：电解槽(2)；阴离子交换膜(7)，将电解槽(2)划分为阴极室(13)和阳极室(14)；阴极室供水部(15)，向阴极室(13)供应水；阳极室供水部(16)，向阳极室(14)供应水；阴极(9)，设置于阴离子交换膜(7)阴极室侧的面；阳极(10)，设置于阴离子交换膜(7)的阳极侧的面；阴极供电体(11)，设置于阴极室(13)的内部并向阴极(9)供应电力；阳极供电体(12)，设置于阳极室(14)的内部并向阳极(10)供应电力；以及活性氧减少材料(21)，在阳极室(14)中减少阳极室(14)内生成的活性氧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氢气发生装置
本专利技术涉及一种氢气发生装置。本申请主张基于2015年10月20日于日本申请的日本专利申请第2015-206216号的优先权，将其内容援用于此。
技术介绍
作为电解水生成氢气的装置，已知有利用离子交换膜(固体高分子电解质膜)作为电解质的装置。专利文件1中公开有一种装置，其结构中，使用由铂类贵金属催化剂形成的阴极和阳极(电极催化剂)、多孔质类供电体、和主电极夹持允许阳离子通过的阳离子交换膜。这种装置的优点是电极之间的电阻很小，即使电流密度增大，也不容易发生电压上升，等等。然而，在上述现有的装置中，阳离子交换膜具有强酸性，因此有必要使用具有优良的耐腐蚀性的铂等贵金属作为电极催化剂。由此，装置成本增加。相反，近年来，采用允许阴离子通过的阴离子交换膜作为离子交换膜的装置已被开发出来。阴离子交换膜是由碱性物质形成的。因此，不需要使用铂等贵金属作为电极催化剂，而可以抑制装置成本的增加。以往技术文献专利文献专利文献1：日本专利特公昭58-15544号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题然而，使用阴离子交换膜的氢气发生装置有一个问题，与使用阳离子交换膜的装置相比，离子交换膜或用于电解槽的垫圈和填料容易劣化。本专利技术提供一种电解水生成氢气的氢气发生装置，其中能够抑制构成电解槽的部件或阴离子交换膜的劣化。用于解决技术课题的手段根据本专利技术的第一方式，具备：电解槽；阴离子交换膜,将所述电解槽划分为阴极室和阳极室；阴极室供水部，向所述阴极室供应水；阳极室供水部，向所述阳极室供应水；阴极，设置于所述阴离子交换膜的所述阴极室侧的面；阳极，设置于所述阴离子交换膜的阳极室侧的面；阴极供电体，设置于所述阴极室并向所述阴极供应电力；阳极供电体，设置于所述阳极室并向所述阳极供应电力；以及活性氧减少材料，在所述阳极室中减少所述阳极室内生成的活性氧。根据这样的结构，通过设置减少阳极室中生成的活性氧的活性氧减少材料，能够抑制构成电解槽的部件或阴离子交换膜因活性氧进行氧化分解等而劣化。在上述氢气发生装置中，活性氧还原催化剂材料可以具有促进活性氧自分解的催化剂。根据这样的结构，通过使用催化剂促进活性氧的自分解，由此可以通过化学反应降低活性氧。在上述氢气发生装置中，所述阳极供电体可以具有导线，所述导线具有导电性并以填充阳极室的内部空间方式配置，并且所述催化剂可以配置在所述导线的外表面。根据这样的结构，通过用催化剂涂覆以填充阳极室的内部空间的方式配置的导线，能够在阳极室中均匀分布自分解催化剂。在上述氢气发生装置中，所述活性氧减少材料可以从催化剂供应部供应，该催化剂供给部将所述催化剂添加到从所述阳极室供水部供应的水中。根据这样的配置，能够增加自分解催化剂的分散量。并且，作为供电体，能够使用没有配置自分解催化剂的通常催化剂。此外，按活性氧的生成情况，能够调调节自分解催化剂的量。上述氢气发生装置还可以具有使所述阴极室的内部压力等于或大于所述阳极室的内部压力的压力调节部。根据这样的结构，通过使阴极室的内部压力大于阳极室的内部压力，能够防止含有活性氧的阳极室内部的水向阴极室通过阴离子交换膜、或氧化分解阴离子交换膜。专利技术效果根据本专利技术，通过设置减少在阳极室生成的活性氧的活性氧减少材料，能够抑制构成电解槽的部件或阴离子交换膜因活性氧进行氧化分解等而劣化。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的氢气发生装置的概略结构图。图2是本专利技术的第一实施方式的电解槽的截面图。图3是本专利技术第一实施方式的主电极和阴极供电体的立体图。图4是本专利技术的第一实施方式的导线的截面图。图5是本专利技术的第一实施方式的导线的侧面图。图6是本专利技术第一实施方式的变形例的电解槽的截面图。图7是本专利技术第二实施方式的电解槽的截面图。图8是本专利技术的第三实施方式的氢气发生装置的立体图。具体实施方式(第一实施方式)以下，参考附图对本专利技术的第一实施方式的氢气发生装置1进行详细说明。如图1所示，本实施方式的氢气发生装置1包括：电解槽2；直流电源3；氢气罐4，其中引入电解槽2中生成的氢气(H2)；及氧气罐5，其中导入在电解槽2中生成的氧气(O2)。氢气发生装置1是通过电解电解槽2内的水(H2O纯水)而获得氢气的装置。电解槽2通过阴离子交换膜7(碱性离子交换膜)被划分为阴极室13和阳极室14。阴极室13的上部和氢气罐4通过第一处理水管路17连接在一起，所述第一处理水管路17导入有含氢气的处理水。阳极室14的上部和氧气罐5通过第二处理水管路18连接在一起，所述第二处理水管路18导入有含氧气的处理水。氢气罐4的下部和阴极室13的下部通过第一循环管路15连接在一起。第一循环管路15起到向阴极室13供水的阴极室供水部的作用。氧气罐5的下部和阳极室14的下部通过第二循环管路16连接在一起。第二循环管路16起到向阳极室14供水的阳极室供水部的作用。如图2所示，电解槽2包括：壳体6；阴离子交换膜7；阴极9，形成于阴离子交换膜7的阴极室13侧的面(另一面)；阳极10，形成于阴离子交换膜7的阳极室14侧的面(一面)；板状主电极8，连接于直流电源3；阴极供电体11和阳极供电体12。壳体6具有侧壁22、密封电解槽2的上部的上壁23、以及密封电解槽2的下部的下壁24。电解槽2由阴离子交换膜7划分为阴极室13和阳极室14。在下壁24设有导水孔25，其用于将循环管路15、16中流动的水供应至阴极室13和阳极室14。在上壁23设有用于从阴极室13排出氢和水的氢气排出孔26。在上壁23形成有用于从阳极室14排出氧气和水的氧气排出孔27。阴离子交换膜7是防止阳离子的通过且允许阴离子通过的碱性离子交换膜(电解质膜)。作为阴离子交换膜7，例如可以使用由ASTOMCorporation.生产的NeoseptaAHA(注册商标)等。阴极9是贴附在阴离子交换膜7的朝向阴极室13的面上的电极催化剂，其具有若干孔。阳极10是贴附在阴离子交换膜7的朝向阳极室14的面上的电极催化剂，其具有若干孔。阴极9和阳极10在阴离子交换膜7表面上催化剂材料和阴离子交换膜材料混合而具有接合面。即，阴离子交换膜7被夹在阴极9和阳极10之间，并且阴离子交换膜7、阴极9和阳极10成为一体。阴极9和阳极10由铁、镍、钴等过渡金属形成。即，用于形成阴极9和阳极10的材料中不需要使用铂、铱等贵金属。主电极8是与侧壁22相邻配置的板状部件，是由具有导电性的金属形成。阴极供电体11是与主电极8连接的多孔类供电体。如图3所示，阴极供电体11由多个导电性导线20构成，以填充阴极室13的内部空间。例如，阴极供电体11可以由以格子状组合在一起的导线20构成的多个网格、与将网格彼此连接的多个导线20构成。呈面状的网格与主电极8平行排列，并且将网格彼此连接的导线20在与主电极8正交的方向上延伸。阴极供电体11的形状不限于上述形状，只要是能够将阴极室13的空间填充并允许液体通过的多孔结构即可。例如，可以使用以无纺布状缠绕导线的结构。此外，可以是将具有导电性的材料以海绵状形成的结构。阳极供电体12的形状与阴极供电体11的形状大致相同。如图4所示，构成阳极供电体12的导线20的外表面的至少一部分涂覆有催化剂21(自分解催化剂)，其促进过氧化氢(H2O2)和臭氧(O3)等活性氧自分解。自分解催化剂21在阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气发生装置，其具备：电解槽；阴离子交换膜,将所述电解槽划分为阴极室和阳极室；阴极室供水部，向所述阴极室供应水；阳极室供水部，向所述阳极室供应水；阴极，设置于所述阴离子交换膜的所述阴极室侧的面；阳极，设置于所述阴离子交换膜的所述阳极室侧的面；阴极供电体，设置于所述阴极室并向所述阴极供应电力；阳极供电体，设置于所述阳极室并向所述阳极供应电力；以及活性氧减少材料，在所述阳极室中减少所述阳极室内生成的活性氧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.20 JP 2015-2062161.一种氢气发生装置，其具备：电解槽；阴离子交换膜,将所述电解槽划分为阴极室和阳极室；阴极室供水部，向所述阴极室供应水；阳极室供水部，向所述阳极室供应水；阴极，设置于所述阴离子交换膜的所述阴极室侧的面；阳极，设置于所述阴离子交换膜的所述阳极室侧的面；阴极供电体，设置于所述阴极室并向所述阴极供应电力；阳极供电体，设置于所述阳极室并向所述阳极供应电力；以及活性氧减少材料，在所述阳极室中减少所述阳极室内生成的活性氧。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：高波宏幸，那须勇作，
申请(专利权)人：三菱重工环境·化学工程株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP