(57)【要約】【課題】分解する水に、酸またはアルカリの電解質を加えることなく、かつ、通電による水素ガスの発生が入力する電力の損失を少なくして効率的に行えるようにする。【解決手段】電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に成形し、それに一方の面にだけ導通する接続口と他方の面にだけ導通する接続口を設けて、一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を形成し、この極板を、分解槽内に、そこに張り込まれる分解すべき水の中に浸漬状態に設置する。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に成形し、それに一方の面にだけ導通する接続口と他方の面にだけ導通する接続口を設けて、一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を形成し、この極板を、分解槽内に、そこに張り込まれる分解すべき水の中に浸漬状態に設置して、これに通電することで水を分解せしめて水素ガスを発生させることを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に成形し、それに一方の面にだけ導通する接続口と他方の面にだけ導通する接続口を設けて、一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を形成し、この極板を複数枚、相互に近接して並列するよう配置して、分解槽内に、そこに張り込まれる分解すべき水の中に浸漬状態に設置し、これら極板に通電することで水を分解せしめて水素ガスを発生させることを特徴とする水素発生装置。
【請求項３】
分解槽内に設置する極板の、陽極とする一方の面および陰極とする他方の面の各外面側に、イオン交換膜を密接状態に配設しておくことを特徴とする請求項１記載の水素発生装置。
【請求項４】
分解槽内に、並列させて設置する複数枚の極板の、それぞれの陽極とする一方の面および陰極とする他方の面の各外面側に、イオン交換膜を密接状態に配設しておくことを特徴とする請求項２記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、水素を、水に浸漬させた電極に通電することで、水を原料として取り出す水素発生手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水を原料とし、水素に取り出す手段には、水の電気分解による手段が従来から知られている。この手段は、水槽状に形成した槽内に、硫酸等の電解質を加えた水を張り込み、その水の中に、陽極と陰極とする一対の電極を浸漬させるよう配設し、その電極に通電することで、電解液とした水を電気分解して、酸素と水素とをガスとして発生させる手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従前の通電により水を電気分解することで水素を取り出す手段は、水に酸またはアルカリを加えて電離させ、電離した水素イオンおよび酸素イオンに、それぞれ負と正の電極から電気量を与えて電極に向け移動させ、電極における放電により、陽極において酸素ガスと水素イオンを発生させ、その水素イオンの陰極への移動による陰極での放電で水素ガスを発生させることから、イオン粒子の移動に伴う抵抗による損失によって、入力する電力に対し発生する水素ガスの発生量が少なく効率が悪い問題がある。
【０００４】
また、水を電離させるのに、酸またはアルカリの電解質を加えることが必要なことから、取り扱いに危険を伴う問題がある。
【０００５】
本発明は、従前手段に生じている上述の問題を解決するためになされたものであって、通電による水素ガスの発生が入力する電力の損失を少なくして効率的に行えるようにする新たな手段を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の目的を達成するために、種々の研究と実験を重ねて得られた知見に基づいてなされたものでる。
【０００７】
即ち、電極に使用する電極材を、平板状に成形して、それの表裏の両面に、表面側にだけ導通する接続口と、裏面側にだけ導通する接続口をそれぞれ設け、これら接続口にプラス側とマイナス側のリードを接続することで、陽極と陰極とが電極材自体で一体に結合して導通する極板を構成し、これを水中に浸漬して、通電したところ、この極板の陽極とした表面側において、酸素ガスが発生し、裏面側において、水素ガスが発生してくる結果が得られた。
【０００８】
これは、通電により陽極側において水が分解して酸素ガスと水素イオンに変化し、その水素イオンが電極材を介して裏面側に流れ、そこで放電して水素ガスを発生させている、ということが推論される。
【０００９】
この陽極と陰極とが表裏の両面に存在する形態の極板を用いて行う水の電気分解による水素の発生量は、陽極側において生成される水素イオンが陰極に向け移動するときに殆ど抵抗を受けないことから、電解質を加えた水中に、一対の電極を互いに離した位置に配設して、それら電極に通電することで行う従前の電気分解による水素の発生手段に比して、入力した電力を基準とする対比においてはるかに多いものとなる。
【００１０】
また、この電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に形成して、それの一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を、水中に浸漬し、これに通電することで水素ガスを発生させる手段は、分解する水に電解質を加えることを要さずに行えることで、酸・アルカリを扱う危険から解放されるようになる。
【００１１】
そして、このことから、本発明においては、上述の目的を達成するための手段として、電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に成形し、それに一方の面にだけ導通する接続口と他方の面にだけ導通する接続口を設けて、一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を形成し、この極板を、分解槽内に、そこに張り込まれる分解すべき水の中に浸漬状態に設置して、これに通電することで水を分解せしめて水素ガスを発生させることを特徴とする水素発生装置を提起するものである。
【００１２】
また、電極材を表裏の二面を具備する平板状に成形して、それの一方の面を陽極とし、他方の面を陰極とした極板を用い、その極板を水中に浸漬して、通電することで、水を分解して酸素ガスと水素ガスとを発生させるとき、極板を、複数枚、相互に近接させて積層状態に並列させて組み合わせて、水素ガスの発生装置を構成するようにすると、そのときに発生してくる水素ガスの量が、１枚の極板を用いた場合に発生してくる水素ガスの量に組み合わせた極板の枚数を掛けた量よりも多くなってくる結果が得られた。
【００１３】
これは、積層状態に並列させて組み合わせた各極板が、相互に電磁誘導をおこして、イオンの発生率を向上させていることによるものと推理される。
【００１４】
このことから、本発明においては、上述の手段に併せて、電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に成形し、それに一方の面にだけ導通するターミナルと他方の面にだけ導通するターミナルを設けて、一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を形成し、この極板を複数枚、相互に近接して並列するよう配置して、分解槽内に、そこに張り込まれる分解すべき水の中に浸漬状態に設置し、これら極板に通電することで水を分解せしめて水素ガスを発生させることを特徴とする水素発生装置を提起するものである。
【００１５】
さらに、この極板の陽極とする表面側と陰極とする裏面側との表裏の両面に、それぞれイオン交換膜を近接状態に配置して、極板を、それの陽極および陰極との面に対しイオン交換膜を組み合わせた形態のものに構成すると、水を陽極側において酸素ガスと水素イオンとに分解して陰極側において水素ガスを発生させる極板の性能が向上して、イオンの発生の効率が一層向上してくること、および、このようにイオン交換膜と組み合わせた極板を、複数枚積層状態に並列させて水素ガス発生装置を構成すると、極板を並列組み合わせることによる水素ガスの発生量の増大の割合が一層顕著なものとなる結果が得られた。
【００１６】
そして、このことから、上述の手段に併せて、さらに、分解槽内に設置する極板の、陽極とする一方の面および陰極とする他方の面の各外面側に、イオン交換膜を密接状態に配設しておくことを特徴とする請求項１記載の水素発生装置および、分解槽内に、並列させて設置する複数枚の極板の、それぞれの陽極とする一方の面および陰極とする他方の面の各外面側に、イオン交換膜を密接状態に配設しておくことを特徴とする請求項２記載の水素発生装置の手段を提起するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明手段の実施の態様を説明する。
図１は本発明手段の実施に用いる極板１を示す。
【００１８】
極板１は、電極材を、表面および裏面となる対向する広い２つの面を具備する薄手の平板状に成形して形成する。極板１には、端子の取付用の取付穴１０を、表裏に透通するように設ける。この取付穴１０は、極板１の中央部位または周縁部位等の適宜の位置に設けてよいが、この例においては、極板１の四隅のコーナー部位にそれぞれ形設している。
【００１９】
そして、この取付穴１０…にブッシュ２を介し接続口とする陽極端子３および陰極端子４を挿通して締着することでこれらを装着するが、そのブッシュ２は絶縁ブッシュに形成して、図２に示しているように、陽極端子３にあっては、極板１の裏面側１ｂとの導通を遮断して表面側１ａにだけ導通し、陰極端子４にあっては極板１の表面側１ａとの導通を遮断して裏面側１ｂにだけ導通する状態に接続し、これにより、極板１の表面側１ａが陽極となって裏面側１ｂが陰極となるようにする。
【００２０】
極板１の陽極とする表面側１ａおよび陰極とする裏面側１ｂは、極板１を図面に従い説明するのに定めているもので、平板状に成形する極板１自体には表裏の別はなく、何れの側を表面側１ａとしてよいものである。
【００２１】
図１において、１１は極板１で電子の飛翔・導通をよくするために極板１の表面側１ａとに形設した溝であり、ジグザグ状に蛇行する形状に形設してある。
【００２２】
図３は、上述の極板１に陽極端子３と陰極端子４とを組み付けて組み立てた電極ａを示す。この電極ａは、極板１の四隅のコーナー部位に開設した取付穴１０のうちの、対向する２つのコーナー部の取付穴１０・１０に陽極端子３をそれぞれ取り付け、これと別の対向するコーナー部位の取付穴１０・１０に陰極端子４をそれぞれ取り付けて、前述の２つの陽極端子３・３を入力端子としてここから電力を入力し、２つの陰極端子４・４を出力端子としてアース側に導くようにしている。
【００２３】
図４は、この電極ａを、分解する水が張られる分解槽ｂ内に、水中に浸漬状態として設置して構成した水素発生装置Ａを示す。
【００２４】
この水素発生装置Ａは、陽極からの酸素ガスの発生と陰極からの水素ガスの発生とが、極板１の表面側１ａと裏面側１ｂとの極く近い位置で行われることで、極板１の上方にこれら酸素ガスと水素ガスとを合わせて回収する回収器ｃを設けて、ここに回収した酸素ガスおよび水素ガスを低温で湿度を保持せしめた分離槽ｄに導き、ここで、酸素ガスと水素ガスとに分離して、それぞれをタンクに貯留していくようにしている。
【００２５】
この水素発生装置Ａにおいて、極板１の表裏の両面側に、イオン交換膜ｅを組み合わせて装設するときは、そのイオン交換膜ｅは、それぞれ極板１の表面側１ａおよび裏面側１ｂに密接状態でそれらを覆い込むように装設してよい。
【００２６】
次に図５は、上述の極板１を多数枚並列させて組み合わせた形態の水素発生装置Ａを示す。
【００２７】
分離槽ｄ内に並列させた極板１は、前述の図３および図４に示している極板１か、または同様に構成したもので、それらに設けた陽極端子３および陰極端子４は、それぞれ直列に接続させてある。
【００２８】
また、各極板１…の陽極側とする表面側１ａおよび裏面側１ｂには、それぞれイオン交換膜ｅが、密接状態に装設してある。
【００２９】
また、この装置においても、分解槽ｂ内には、そこに並列させた極板１…の上方に回収器ｃを配設し、これに混合状態で回収した酸素ガスおよび水素ガスを分離槽ｄに導いて酸素ガスと水素ガスとに分離し、それぞれ各別のタンクに導き貯留していくようにしている。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による水素発生装置は、水に浸漬させた電極に通電することで、水を原料とし、その水を分解して水素を発生させるのに、通電により陽極側に発生させた水素イオンを、陰極側に移動させるのに、極板を構成する電極機自体を介して行わせるようにすることから、水に電解質を加えることなく、かつ、水素イオンの移動に伴う抵抗による損失を少なくして水素を発生させ得るので水素ガスを発生させる効率を良くし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明手段に用いる成形した極板の斜視図である。
【図２】同上極板の接続口とする陽極端子および陰極端子を取り付けた状態の部分の断面図である。
【図３】同上極板を電極に組み立てた状態の斜視図である。
【図４】同上の電極を分解槽内に組み付け設置して組み立てた水素発生装置の断面図である。
【図５】電極に組み立てた極板を多連に並列させて分解槽内に設置した形態の水素発生装置の一部破断した斜視図である。
【符号の説明】
Ａ…水素発生装置、ａ…電極、ｂ…分解槽、ｃ…回収器、ｄ…分離槽、ｅ…イオン交換膜、１…極板，１ａ…表面側、１ｂ…裏面側、１０…取付穴、１１…溝、２…ブッシュ、３…陽極端子、４…陰極端子。
【図１】
2004083956.tif 000003
【図２】
2004083956.tif 000004
【図３】
2004083956.tif 000005
【図４】
2004083956.tif 000006
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年8月28日(2002.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
このことから、本発明においては、上述の手段に併せて、電極材を一対に対向する表裏の二つの面を具備する平板状に成形し、それに一方の面にだけ導通するターミナルと他方の面にだけ導通するターミナルを設けて、一方の面を陽極とし他方の面を陰極とした極板を形成し、この極板を複数枚、相互に近接して並列するよう配置して、分解槽内に、そこに張り込まれる分解すべき水の中に浸漬状態に設置し、これら極板に通電することで水を分解せしめて水素ガスを発生させることを特徴とする水素発生装置を提起するものである。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
極板１は、電極材を、表面および裏面となる対向する広い２つの面を具備する薄手の平板状に成形して形成する。極板１には、端子の取付用の取付穴１０を、表裏に透通するように設ける。この取付穴１０は、極板１の中央部位または周縁部位等の適宜の位置に設けてよいが、この例においては、極板１の四隅のコーナー部位にそれぞれ形設している。