电解装置及电解装置的驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术简化电解装置的构成，涉及一种电解装置及电解装置的驱动方法。电解装置具备：电解槽，其包含阴极、阳极、面向阴极的阴极流路、和面向阳极的阳极流路；罐，其具有第1收容部、第2收容部、和连接第1收容部和第2收容部的开口，第1收容部及第2收容部可收容含有至少一种离子的液体，通过以收容在第1收容部中的液体的第1液面相对于第2收容部的下部的高度高于收容在第2收容部中的液体的第2液面相对于第2收容部的下部的高度的方式，在第1液面与第2液面之间形成高低差，由此经由开口使含在液体中的离子从第1收容部向第2收容部移动；第1流路，其将阴极流路的出口和第1收容部连接；和第2流路，其将第2收容部和阳极流路的出口连接。其将第2收容部和阳极流路的出口连接。其将第2收容部和阳极流路的出口连接。

【技术实现步骤摘要】
电解装置及电解装置的驱动方法
[0001]本申请以日本专利申请2022
‑
045880(申请日：3/22/2022)为基础，并从上述申请享受优先权。本申请通过参照上述申请而包含该申请的全部内容。


[0002]实施方式的专利技术涉及电解装置及电解装置的驱动方法。

技术介绍

[0003]近年来，从能源问题和环境问题双方的观点出发，不仅期望着将太阳能发电等可再生能源转换为电能来加以利用，而且还期望着将其储存且转换为可搬运的状态。对于这样的期望，在开展如通过植物的光合成那样利用太阳光生成化学物质的人工光合成技术的研究开发。期待着通过该技术能够作为可储存的燃料来储存可再生能源，此外，还期待着通过生成成为工业原料的化学物质来产生价值。
[0004]作为采用太阳能发电等可再生能源来生成化学物质的装置，例如已知有具备对从发电厂、垃圾处理厂产生的二氧化碳(CO2)进行还原的阴极、和对水(H2O)进行氧化的阳极的电化学反应装置。在阴极中，例如通过对二氧化碳进行还原而生成一氧化碳(CO)等碳化合物。认为在通过槽方式(也称为电解槽)实现这样的电化学反应装置时，例如通过类似于聚合物电动燃料电池(Polymer Electric Fuel Cell，PEFC)等燃料电池的方式来实现是有效的。通过将二氧化碳直接供给至阴极的催化剂层，可迅速地进行二氧化碳还原反应。
[0005]但是，在这样的槽方式中，出现类似于PEFC所具有的问题。也就是说，为了实现难出故障的具有耐久性的电解槽，需要将电解槽的电阻维持在较低水平。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的课题是使电解装置的构成简化。
[0007]实施方式的电解装置具备：电解槽，其包含阴极、阳极、面向阴极的阴极流路、和面向阳极的阳极流路；罐，其具有第1收容部、第2收容部、和连接第1收容部和第2收容部的开口，第1收容部及第2收容部可收容含有至少一种离子的液体，通过以收容在第1收容部中的液体的第1液面的相对于第2收容部的下部的高度高于收容在第2收容部中的液体的第2液面的相对于第2收容部的下部的高度的方式，在第1液面与第2液面之间形成高低差，由此经由开口使含在液体中的离子从第1收容部向第2收容部移动；第1流路，其将阴极流路的出口和第1收容部连接；和第2流路，其将第2收容部和阳极流路的出口连接。
附图说明
[0008]图1是表示电解装置1的构成例的示意图。
[0009]图2是表示罐200的结构例的示意图。
[0010]图3是表示罐200的另一结构例的示意图。
[0011]图4是表示罐200的又一结构例的示意图。
[0012](符号说明)
[0013]1：电解装置，100：电解槽，111：阳极，112：阳极流路，113：阳极集电体，114：流路板，121：阴极，122：阴极流路，123：阴极集电体，124：流路板，131：隔膜，150：电源，200：罐，201：收容部，201a：上部，201b：下部，202：收容部，202a：上部，202b：下部，202c：侧部，203：隔壁，203a：开口，204：供给流路，205：排出流路，206：供给流路，207：排出流路，208：排出流路，211：液面，212：液面，231：配管，232：隔壁，301：阴极供给部，401：阳极供给部。
具体实施方式
[0014]以下，参照附图对实施方式的二氧化碳电解装置进行说明。需要说明的是，附图是示意图，例如各构成要素的厚度、宽度等的尺寸有时与实际的构成要素的尺寸不同。此外，在实施方式中，实质上对同一构成要素标记同一符号，有时省略其说明。
[0015]再者，本说明书中，所谓“连接”，除特别指定时以外，不仅包括直接的连接，而且还包括间接的连接。
[0016]图1是表示电解装置的构成例的示意图。图1所示的电解装置为二氧化碳电解装置。
[0017]图1所示的电解装置1具备电解槽100、电源150、罐200、阴极供给部301和阳极供给部401。
[0018]电解槽100具备阳极111、阳极流路112、阳极集电体113、阴极121、阴极流路122、阴极集电体123和隔膜131。电解槽100的这些部件由未图示的一对支持板夹入，进而用螺栓等紧固。
[0019]阳极111设在隔膜131与阳极流路112之间，并与它们接触。阳极111是用于通过对阳极溶液中的水(H2O)进行氧化而生成氧(O2)及氢离子(H
+
)的电极、或通过对由阴极121中的二氧化碳的还原反应而产生的氢氧根离子(OH
‑
)进行氧化而生成氧及水的电极。
[0020]优选阳极111含有可使上述氧化反应的过电压减小的催化剂材料(阳极催化剂材料)。作为这样的催化剂材料，例如包括铂(Pt)、钯(Pd)、镍(Ni)等金属、含有这些金属的合金及金属间化合物、氧化锰(Mn
‑
O)、氧化铱(Ir
‑
O)、氧化镍(Ni
‑
O)、氧化钴(Co
‑
O)、氧化铁(Fe
‑
O)、氧化锡(Sn
‑
O)、氧化铟(In
‑
O)、氧化钌(Ru
‑
O)、氧化锂(Li
‑
O)、氧化镧(La
‑
O)等二元系金属氧化物、Ni
‑
Co
‑
O、Ni
‑
Fe
‑
O、La
‑
Co
‑
O、Ni
‑
La
‑
O、Sr
‑
Fe
‑
O等三元系金属氧化物、Pb
‑
Ru
‑
Ir
‑
O、La
‑
Sr
‑
Co
‑
O等四元系金属氧化物、Ru络合物及Fe络合物等金属络合物。
[0021]阳极111具备基材，该基材具有可在隔膜131与阳极流路112之间使液体及离子移动的结构，例如网状材料、冲孔材料、多孔体、金属纤维烧结体等的多孔结构。基材可以由钛(Ti)、镍(Ni)、铁(Fe)等金属及含有这些金属中的至少1种的合金(例如SUS)等金属材料构成，也可以由上述的阳极催化剂材料构成。在作为阳极催化剂材料使用氧化物的情况下，优选在由上述金属材料形成的基材的表面上，通过附着或层叠阳极催化剂材料而形成催化剂层。阳极催化剂材料在提高氧化反应这点上优选具有纳米粒子、纳米结构体、纳米丝等。所谓纳米结构体，是在催化剂材料的表面上形成了纳米尺度的凹凸的结构体。此外，也不一定必须在阳极111上设置氧化催化剂。也可以将设在阳极111以外的氧化催化剂层与阳极111电连接。
[0022]阴极121与隔膜131接触。阴极121从隔膜131供给阳极溶液及离子，从阴极流路122
供给二氧化碳气体。阴极121是用于产生二氧化碳的还原反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解装置，其具备：电解槽，所述电解槽具有阴极、阳极、面向所述阴极的阴极流路、和面向所述阳极的阳极流路；罐，所述罐具有第1收容部、第2收容部、和连接所述第1收容部和所述第2收容部的开口，所述第1收容部及所述第2收容部可收容含有至少一种离子的液体，通过以收容在所述第1收容部中的所述液体的第1液面相对于所述第2收容部的下部的高度高于收容在所述第2收容部中的所述液体的第2液面相对于所述第2收容部的下部的高度的方式，在所述第1液面与所述第2液面之间形成高低差，由此经由所述开口使含在所述液体中的离子从所述第1收容部向所述第2收容部移动；第1流路，其将所述阴极流路的出口和所述第1收容部连接；和第2流路，其将所述第2收容部和所述阳极流路的出口连接。2.根据权利要求1所述的电解装置，其中，所述罐设在所述第1收容部与所述第2收容部之间且具有带所述开口的隔壁。3.根据权利要求1或2所述的电解装置，其中，所述罐具有带所述开口的配管。4.根据权利要求1～3中任一项所述的电解装置，其中，所述罐在所述开口的中途不具有泵。5.根据权利要求1～4中任一项所述的电解装置，其中，所述第1收容部的下部设在比所述第2收容部的下部更高的位置。6.根据权利要求1～5中任一项所述的电解装置，其中，所述阴极能够通过对二氧化碳进行还原而生成碳化合物。7.根据权利要求1～5中任一项所述的电解装置，其中，所述阴极能够通过对氮进行还原而生成氨。8.根据权利要求1～7中任一项所述的电解装置，其中，所述至少一种离子包含钾离子。9.一种电解装置的驱动方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：山际正和，小野昭彦，工藤由纪，清田泰裕，小藤勇介，北川良太，御子柴智，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：