(57)【要約】      （修正有）【課題】電解液が流入する流入セルを挟んで２つの電極が配設されて、そして流入セル内の電解液の圧力が、それら２つの電極を通過した電解液が流出するそれぞれの流出セル内の電解液の圧力よりも高いことによって電解液を分流して、電解液、特には水の電気分解又は光分解によって各々の電極において生成される生成物、特には酸素及び水素のガスを容易に分離して回収することができる電解液分解装置を提供する。【解決手段】電解液分解装置１００は、電解液が流入する流入セル１０と、その流入セルを挟んで配設される第１電極部２０と第２電極部３０と、その第１電極部を通過したその電解液が流出する第１流出セル４０と、その第２電極部を通過したその電解液が流出する第２流出セル５０とを備え、その流入セル内のその電解液の圧力が、その第１流出セル内及びその第２流出セル内のその電解液の圧力よりも高いことを特徴とする。【選択図】図１
2012193428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液が流入する流入セルと、該流入セルを挟んで配設される第１電極部と第２電極部と、該第１電極部を通過した該電解液が流出する第１流出セルと、該第２電極部を通過した該電解液が流出する第２流出セルとを備え、該流入セル内の該電解液の圧力が、該第１流出セル内及び該第２流出セル内の該電解液の圧力よりも高いことを特徴とする、電解液分解装置。
【請求項２】
前記第１流出セルが第１導入部を更に備え、かつ、前記第２流出セルが第２導入部を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の電解液分解装置。
【請求項３】
前記流入セルが導出部を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電解液分解装置。
【請求項４】
前記第１電極部が第１電極基板を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電解液分解装置。
【請求項５】
前記第１電極部が前記第１電極基板の前記流入セル側に第１多孔質膜を更に備えることを特徴とする、請求項４に記載の電解液分解装置。
【請求項６】
前記第１電極基板と前記第１多孔質膜とが積層されて成ることを特徴とする、請求項５に記載の電解液分解装置。
【請求項７】
前記第１電極基板と前記第１多孔質膜とが離間して配設されて成ることを特徴とする、請求項５に記載の電解液分解装置。
【請求項８】
前記第１電極部が前記第１電極基板の前記流出セル側に光触媒膜を更に備えることを特徴とする、請求項４から７のいずれか1項に記載の電解液分解装置。
【請求項９】
前記第２電極部が第２電極基板を備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の電解液分解装置。
【請求項１０】
前記第２電極部が前記第２電極基板の前記流入セル側に第２多孔質膜を更に備えることを特徴とする、請求項９に記載の電解液分解装置。
【請求項１１】
前記第２電極基板と前記第２多孔質膜とが積層されて成ることを特徴とする、請求項１０に記載の電解液分解装置。
【請求項１２】
前記第２電極基板と前記第２多孔質膜とが離間して配設されて成ることを特徴とする、請求項１０に記載の電解液分解装置。
【請求項１３】
前記第２電極部が前記第２電極基板の前記第２流出セル側に光触媒膜を更に備えることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか１項に記載の電解液分解装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の電解液分解装置を用いて前記電解液の分解を行うことを特徴とする、電解液分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解液を分解する電解液分解装置、及びその電解液分解装置を用いた電解液の分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電解液、特には水の電気分解又は光分解（光化学分解とも言う。）により生成する酸素及び水素の需要が高まっている。酸素は、多くの産業上の利用、医療用途等がある。例えば、酸素の用途は、化学工業における安価な酸化剤としての用途、呼吸に不可欠な元素であるため医療分野での酸素吸入としての用途、ガス溶接や鉄鋼の製造工程における助燃剤としての用途等がある。一方、水素は、エネルギー有効利用の観点から注目されている。すなわち、水素は、電力の豊富な地域や時間において、水を電気分解又は光分解して、水素として貯蔵し、電力が必要な地域や時間に供給することが考えられる。具体的には、大都市から離れた大河流域の大型ダムで製造された豊富な電力で、水の電気分解又は光分解により水素を製造し、パイプラインにより工場や大都市に供給したり、化学物質の原料として消費したり、水素自動車や燃料電池の燃料としたりすること等が可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、原水を電気分解して電解水を生成する電解水生成装置であって、原水が供給される陽極および陰極と、陽極及び陰極間に配置される隔膜とを備え、陽極及び陰極のうちの少なくとも一方の表面には、貴金属元素である白金を主体とする白金触媒層が形成されており、白金触媒層には、平均細孔径５０μｍ以下の細孔が形成されていることを特徴とする電解水生成装置が提案されている。特許文献１によると、陰極表面から発生した水素気泡を小さいサイズのまま水中に速やかに分散させることができ、水素溶存水中の溶存水素濃度を効率良く大きくすることができ、さらに、溶存水素濃度を効率良く大きくすることができるので、所望の溶存水素濃度を得るために要する電気分解の電気量を低減することができ、水素溶存水のｐＨ値の上昇を抑制することができると記載されている。また、特許文献２には、固体酸化物を有する電解質と、水素極と、酸素極とを有する電気化学セルを用いて水蒸気を電気分解して水素を生成する水蒸気電解装置において、水素極及び酸素極に水蒸気を含むガスが供給されるガス供給手段を有することを特徴とする水蒸気電解装置が提案されている。特許文献２によると、水素極及び酸素極に水蒸気を含むガスが供給されるガス供給手段を設けることにより、水素極側雰囲気と酸素極側雰囲気との間で生じるガスリークを抑制し、安全性の向上を図り、さらには装置構造の簡易化を図ることができると記載されている。特許文献３には、固体酸化物電解質材料を素材とする電解質と、この電解質を挟んで設けられた水素極と酸素極とから成る電気化学セルを用いて、水蒸気を電気分解し、水素と酸素を生成する水蒸気電解方法において、水素極及び酸素極に供給する供給ガスが、いずれも水蒸気を主な成分とし、水素極及び酸素極を通過した排出ガスの一部をそれぞれの供給ガスの流れの上流側へ循環させるようにしたことを特徴とする水蒸気電解方法が提案されている。特許文献３によると、構造が簡単で、また、水素極側雰囲気と酸素極側雰囲気間で生じるガスリークによる影響を軽減し、できるだけ緩和・簡易・安全な運転が可能な水蒸気電解方法及び水蒸気電解装置を得ることができると記載されている。さらに、特許文献４には、電解液を収容するための第１室と、電解液の電気分解により生成する電解生成物を排出するための第２室と、第１室と前記第２室との間に設けられた作用電極と、電解液を介して作用電極に電流を供給するための対極と、作用電極と対極間に直流電流を印加するための電源とを備え、作用電極は、電解生成物を選択的に第２室に排出することが可能な大きさの細孔を有し、かつ、細孔が一方の面から他方の面に向かって連続的につながっている炭素膜を含む電解装置が提案されている。特許文献４によると、炭素膜を電解用の作用電極として使用すれば、電解生成物を効率よく分離することができ、しかも、炭素膜は、電解生成物が透過する際に膨張・収縮がないので、これを作用電極に用いることによって電解装置の耐久性が向上し、さらに、第２室に強制排出手段を設けた場合には、電解生成物の分離効率がさらに向上すると記載されている。さらにまた、特許文献５には、電解液が流液する液体流路と、液体流路で流液する電解液���気液界面を形成するための気体流路と、電解液の電気分解を起こすための一対の電極であって、少なくとも一部が電解液と接触し、且つ前記電解液との接触領域全域が液体流路及び気体流路の境界から１００μｍ以内に位置する一対の電極と、を具備することを特徴とする電気分解セルが提案されている。特許文献５によると、電気分解により生じた気体を電極表面から速やかに取り除くことが可能な電気分解セル、及びそれを用いた電気分解方法を提供することができると記載されている。
【０００４】
しかしながら、電解液、特には水を、更に安価、かつ、効率的に電気分解又は光分解をして酸素及び水素を生成させて、そして酸素及び水素を別々に容易に回収することができる電解液分解装置が求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９５８８４号公報
【特許文献２】特開２００７−０６３６１９号公報
【特許文献３】特開２００７−０３１７８４号公報
【特許文献４】特開２００７−１９７７６５号公報
【特許文献５】特開２００７−１５４２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電解液が流入する流入セルを挟んで２つの電極が配設されて、流入セル内の電解液の圧力が、それら２つの電極を通過した電解液が流出するそれぞれの流出セル内の電解液の圧力よりも高いことによって電解液を分流して、電解液、特には水の電気分解又は光分解によって各々の電極において生成される生成物、特には酸素及び水素のガスを容易に分離して回収することができる電解液分解装置を提供することを目的とする。さらには、本発明は、その電解液分解装置を用いた電解液の分解方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための手段は、以下の第（１）項〜第（１４）項である。
（１）電解液が流入する流入セルと、その流入セルを挟んで配設される第１電極部と第２電極部と、その第１電極部を通過したその電解液が流出する第１流出セルと、その第２電極部を通過したその電解液が流出する第２流出セルとを備え、その流入セル内のその電解液の圧力が、その第１流出セル内及びその第２流出セル内のその電解液の圧力よりも高いことを特徴とする、電解液分解装置。
（２）その第１流出セルが第１導入部を更に備え、かつ、その第２流出セルが第２導入部を更に備えることを特徴とする、第（１）項に記載の電解液分解装置。
（３）その流入セルが導出部を更に備えることを特徴とする、第（１）項又は第（２）項に記載の電解液分解装置。
（４）その第１電極部が第１電極基板を備えることを特徴とする、第（１）項〜第（３）項のいずれか１項に記載の電解液分解装置。
（５）その第１電極部がその第１電極基板のその流入セル側に第１多孔質膜を更に備えることを特徴とする、第（４）項に記載の電解液分解装置。
（６）その第１電極基板とその第１多孔質膜とが積層されて成ることを特徴とする、第（５）項に記載の電解液分解装置。
（７）その第１電極基板とその第１多孔質膜とが離間して配設されて成ることを特徴とする、第（５）項に記載の電解液分解装置。
（８）その第１電極部がその第１電極基板のその流出セル側に光触媒膜を更に備えることを特徴とする、第（４）項〜第（７）項のいずれか1項に記載の電解液分解装置。
（９）その第２電極部が第２電極基板を備えることを特徴とする、第（１）項〜第（８）項のいずれか１項に記載の電解液分解装置。
（１０）その第２電極部がその第２電極基板のその流入セル側に第２多孔質膜を更に備えることを特徴とする、第（９）項に記載の電解液分解装置。
（１１）その第２電極基板とその第２多孔質膜とが積層されて成ることを特徴とする、第（１０）項に記載の電解液分解装置。
（１２）その第２電極基板とその第２多孔質膜とが離間して配設されて成ることを特徴とする、第（１０）項に記載の電解液分解装置。
（１３）その第２電極部がその第２電極基板のその第２流出セル側に光触媒膜を更に備えることを特徴とする、第（９）項〜第（１２）項のいずれか1項に記載の電解液分解装置。
（１４）第（１）項から第（１３）項のいずれか１項に記載の電解液分解装置を用いてその電解液の分解を行うことを特徴とする、電解液分解方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流入セル内の電解液の圧力と、流出セル内の電解液の圧力との差を利用することによって電解液を分流して、電解液、特には水の電気分解又は光分解によって各々の電極において生成される生成物、特には酸素及び水素のガスとを容易に分離して回収することができる電解液分解装置が提供され、また、その電解液分解装置を用いた電解液の分解方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の電解液分解装置の１つである、電解液分解装置１００の態様を示す側面断面図である。
【図２】図２は、本発明の電解液分解装置１００と配管とを組み合わせて構成された還流装置２００の態様を示す図である。
【図３】図３は、本発明の電解液分解装置の１つである、電解液分解装置３００の態様を示す側面断面図である。
【図４】図４は、本発明の電解液分解装置３００と配管とを組み合わせて構成された還流装置４００の態様を示す図である。
【図５】図５は、本発明の電解液分解装置の１つである、電解液分解装置５００の態様を示す側面断面図である。
【図６】図６は、本発明の電解液分解装置５００と配管とを組み合わせて構成された還流装置６００の態様を示す図である。
【図７】図７は、本発明の電解液分解装置の１つである、電解液分解装置７００の態様を示す側面断面図である。
【図８】図８は、本発明の電解液分解装置の１つである、電解液分解装置８００の態様を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１）電解液分解装置
本発明による電解液分解装置は、電解液が流入する流入セルと、流入セルを挟んで配設される第１電極部と第２電極部と、第１電極部を通過した電解液が流出する第１流出セルと、第２電極部を通過した電解液が流出する第２流出セルとを備え、流入セル内の電解液の圧力が、第１流出セル内及び第２流出セル内の電解液の圧力よりも高いことを特徴として、流入セル内の電解液の圧力と、流出セル内の電解液の圧力との差を利用することによって電解液を分流して、電解液の分解によって各々の電極において生成される生成物を容易に分離して回収することができる。本発明による電解液分解装置において用いられる電解液は、イオン性物質を水等の極性溶媒に溶解させて作製した電気伝導性を有する溶液であれば、特に限定されることはなく、例えば、水（Ｈ2Ｏ）、重金属等の金属含有水溶液（金属廃液）が挙げられるが、水（Ｈ2Ｏ）であることが好ましい。また、本発明の電解液分解装置は、電解液の分解として電気分解を実施する場合に用いられてもよいし、光分解を実施する場合に用いられてもよい。
【００１１】
以下、図１を参照しながら、本発明による電解液分解装置について更に詳細に説明をする。なお、本発明の電解液分解装置は、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲で、図１〜図５の本発明の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明の実施の形態に係る電解液分解装置の１態様（電解液分解装置（１００））を示す側面断面図である。本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（１００）は、筐体（１１０）内に配設された、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）が流入する流入セル（１０）と、その流入セルを挟んで配設された第１電極部（２０）と、第２電極部（３０）と、その第１電極部（２０）を通過した電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）が流出する第１流出セル（４０）と、その第２電極部（３０）を通過した電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）が流出する第２流出セル（５０）と、透明窓部（１２０）と、セパレータ（１３０）と、を備える。
【００１２】
図１による本発明の実施の形態に係る電解液分解装置において、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）が電解液流入口（６０）から流入して流入セル（１０）中を流れて第１電極部（２０）を通過すると、光（１４０）照射による光化学反応によって光触媒膜（９１）上で酸素（Ｏ2）（２）が生成される。一方、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）が電解液流入口（６０）から流入して流入セル（１０）中を流れて第２電極部（３０）を通過するとカウンター電極（９５）の表面で水素（Ｈ2）（３）が生成される。生成された酸素（Ｏ2）（２）の気泡は、多孔質膜（９３）が電極基板（９２）よりも上流側に配置されたことと、流入セル内の電解液の圧力が第１流出セル内の電解液の圧力よりも高いこととによって、生成された酸素（Ｏ2）（２）の逆流を防止することが可能となり、第１電極部の下部から上部へ向かう電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の流れによって第１電極部から脱離して電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の流れと同伴して、第１流出セル（４０）の電解液流出口（７０）から流出される。一方、水素（Ｈ2）（３）の気泡も同様に、多孔質膜（９４）がカウンター電極（９５）よりも上流側に配置されたことと、流入セル内の電解液の圧力が第２流出セル内の電解液の圧力よりも高いこととによって逆流をすることなく、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の流れと同伴して第２流出セル（５０）の電解液流出口（８０）から流出される。酸素（Ｏ2）（２）の気泡及び水素（Ｈ2）（３）の気泡は、電解液流出口（７０）及び電解液流出口（８０）からそれぞれ流出されるので、酸素（Ｏ2）（２）及び水素（Ｈ2）（３）はセパレータ（１３０）を介して容易に分離して回収され得る。
【００１３】
例えば、図２に示された、本発明の電解液分解装置１００と配管とを組み合わせて構成された還流装置２００のように、流出された酸素（Ｏ2）（２）は電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同伴して酸素流出用配管（２０１）を通って酸素溶解液用リザーバータンク（２１１）に流れて酸素が回収される。そして酸素回収後の酸素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）は水補給用のリザーバータンク（２１３）に配管を通って流れて、補給された水と共に循環ポンプ（２２１）を通過して、流入セル用配管（２０３）を通って流入セル（１０）に流れて電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が再度実行される。一方、流出された水素（Ｈ2）（３）は、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同伴して水素流出用配管（２０２）を通って水素溶解液用リザーバータンク（２１２）に流れて水素が回収される。そして水素回収後の水素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）は酸素回収後の酸素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同様に水補給用のリザーバータンク（２１３）に流れて、補給された水と、酸素回収後の酸素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と共に循環ポンプ（２２１）を通過して、流入セル用配管（２０３）を通って流入セル（１０）に流れて電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が再度実行される。
【００１４】
本発明による電解液分解装置において、流入セル内の該電解液の圧力が、第１流出セル内及び第２流出セル内の電解液の圧力よりも高いこと（圧力差が生じること）により、電解液を容易に分流して、電解液、特には水の分解によって第１電極部において生成される生成物、特には酸素と第２電極部において生成される生成物、特には水素とを容易に分離して回収することができる。本発明による電解液分解装置においては、生成物、特には酸素及び水素のガスが発生する箇所より上流部に圧力差が生じて上流部への生成物、特には酸素及び水素のガスの逆流を防ぐこととなる。一般的には、流体流路内に任意の物（例えば、電極等）を置くと、流れが阻害されることにより圧損が生じてその物の箇所に圧力差が生じる。本発明による電解液分解装置においては、圧力差の箇所は電極部で生成される生成物、特には酸素及び水素のガスが発生する箇所より上流側に存在する。例えば図１においては、光触媒電極（９０）又はカウンター電極（９５）よりも上流側に配設される多孔質膜（９３又は９４）で圧力差が生じて、光触媒電極（９０）又はカウンター電極（９５）で生成する酸素（Ｏ2）（２）及び水素（Ｈ2）（３）のガスの逆流を防止することができる。電解液の光分解であって多孔質を配設していない場合は、光触媒膜を電極基板の下流側に配置して光触媒側から光を照射することにより、生成物、特には酸素及び水素のガスは、電極基板の最下流部で発生し、圧力差は電極部全体で生じるので生成物、特には酸素及び水素のガスの逆流を防止することができる。電解液の電気分解の場合には、生成物、特には酸素及び水素のガスが電極全体で発生するため、その上流側に多孔質膜を配設し圧力差発生箇所よりも下流側でガスを発生させることで、生成物、特には酸素及び水素のガスの逆流を防止することができる。
【００１５】
図１に示される、本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（１００）が備える第１電極部（２０）は、光触媒電極（９０）と、多孔質膜（９３）とから構成され、光触媒電極（９０）は、光触媒膜（９１）と、電極基板（９２）とから構成される。光触媒電極（９０）と多孔質膜（９３）とは、図１に示すとおり積層されて配設されてよい。また、図７（本発明の電解液分解装置７００）に示すとおり、光触媒電極（９０）と多孔質膜（９３）とは離間して配設されてもよく、離間することによって隙間が生じて生成物、特には酸素及び水素のガスが多孔質膜に捕捉されないようにしたため、これを剥離させやすくするという効果がある。さらに、図８（本発明の電解液分解装置８００）に示すとおり、光触媒電極（９０）と多孔質膜（９３）との間に第１蓋部（８０１）が配設されてもよく、第１蓋部（８０１）が配設されることによって図７より電極の上流側と下流側の圧力差を大きくするという効果がある。第１蓋部の形状は図８に示される第１蓋部（８０１）の形状に限定されるものではなく、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲内であれば任意の形状でよい。また、第１蓋部の材料も本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲内であれば任意の材料でよい。光触媒膜（９１）は、特に限定されることはないが、例えば、二酸化チタン、酸化タングステン、三酸化二鉄等が挙げられるが、バイアスを与えることにより酸素を選択的に生成可能な光触媒が好ましい。電極基板（９２）は、電流（電子）が電解液等の媒体に流れ込んだり、電解液等の媒体から流れ出たりするために通過可能な構造の導体であれば、特に限定されることはないが、例えば、パンチングメタル、金属製メッシュ、金属製不織布、発泡金属板等が挙げられ、触媒担持の点からパンチングメタルが好ましい。電極基板（９２）が、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の流れを阻害して圧損が生じることにより酸素（Ｏ2）（２）の気泡が逆流することはない。多孔質膜(９３）は特に限定されることはないが、例えば、ポリエチレン不織布、ポリオレフィン不織布、ガラス繊維不織布等が挙げられ、ポリオレフィン不織布が好ましい。多孔質膜（９３）を、電極基板（９２）よりも上流に配置することにより、ガス発生箇所である電極基板（９２）より上流の多孔質膜（９３）で圧力差が発生し、ガスの逆流を防止できる。第１電極部の形状は図１に示される第１電極部（３０）の形状に限定されるものではなく、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲で、任意の形状でよい。なお、図１に示される第１電極部（２０）は、光分解を実施するので光触媒電極（９０）であるが、電気分解を実施する場合は、第１電極部は導電性の電極でよい。
【００１６】
図１に示される、本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（１００）が備える第２電極部（３０）は、カウンター電極（９５）と、多孔質膜（９４）とから構成される。カウンター電極（９５）と、多孔質膜（９４）とは、図１に示すとおり積層されて配設されてよい。また、図７（本発明の電解液分解装置７００）に示すとおりカウンター電極（９５）と多孔質膜（９４）とは離間して配設されてもよく、離間することによって隙間が生じて生成物、特には酸素及び水素のガスが多孔質膜に捕捉されないようにしたことで、酸素及び水素のガスの滞留防止という効果がある。さらに、図８（本発明の電解液分解装置８００）に示すとおり、カウンター電極（９５）と多孔質膜（９４）との間に第２蓋部（８０２）が配設されてもよく、第２蓋部（８０２）が配設されることによって、図７に示されるように電極の上流側と下流側の圧力差を大きくするという効果がある。第２蓋部の形状は図８に示される第１蓋部（８０２）の形状に限定されるものではなく、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲内であれば任意の形状でよい。また、第２蓋部の材料も本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲内であれば任意の材料でよい。カウンター電極（９５）は、特に限定されることはないが、例えば、メッシュ状のもの、発泡材、棒状のもの、不織布状のもの、金属製の織物状のもの、Ｐｔ、Ｎｉ、貴金属をめっきしたもの等が挙げられ、Ｐｔが好ましい。上記で述べたとおり、多孔質膜（９４）は特に限定されることはないが、例えば、ポリエチレン不織布、ポリオレフィン不織布、ガラス繊維不織布等が挙げられ、ポリオレフィン不織布が好ましい。多孔質膜（９４）を、カウンター電極（９５）よりも上流に配置することにより、ガス発生箇所であるカウンター電極（９５）より上流の多孔質膜（９４）で圧力差が発生し、ガスの逆流を防止できる。第２電極部の形状は図１に示される第２電極部（３０）の形状に限定されるものではなく、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲で、任意の形状でよい。なお、図１には示されていないが、第２電極部は、光触媒電極と、多孔質膜とから構成されてもよい。
【００１７】
図１に示す本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（１００）においては、本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（１００）が備える透明窓部（１２０）を通して第１電極部（２０）に照射される光（１４０）によって電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）を分解して、第１電極部（２０）では、酸素（Ｏ2）（２）が発生し、第２電極部（３０）では、水素（Ｈ2）（３）が発生する。なお、図１には示されていないが、第２電極部（３０）側にも透明窓部を設けて、第２電極部（３０）に光触媒電極を設けて光を照射して電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）を分解してもよい。透明窓部（１２０）の材料は、光を透過すれば任意のものでよく、例えば、特に限定されることはないが、ガラス状のもの、プラスチック状のもの等が挙げられる。また、透明窓部の形状は図１に示される透明窓部（１２０）の形状に限定されるものではなく、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲で、任意の形状でよい。
【００１８】
酸素（Ｏ2）及び水素（Ｈ2）の発生機構は、第１電極部及び第２電極部における、電気化学反応又は光化学反応によって、第１電極部に正孔（＋）が提供されて、電解液分子（Ｈ2Ｏ）から酸素（Ｏ2）及び水素イオン（Ｈ+）が生成されて、一方で第２電極部に電子（−）が提供されて、水素イオン（Ｈ+）から水素（Ｈ2）が生成される。図１に示されるように、分解する電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の中に水素イオン（Ｈ+）よりも水酸化物イオン（ＯＨ-）（４）が多く含まれる場合には、第１電極部に正孔（＋）が提供されて、水酸化物イオン（ＯＨ-）（４）から水分子（Ｈ2Ｏ）（１）及び酸素（Ｏ2）（２）が生成されて、一方で第２電極部に電子（−）が提供されて、分解する電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）から水素（Ｈ2）（３）及び水酸化物イオン（ＯＨ-）（４）が生成される。
【００１９】
本発明の電解液分解装置は、本発明の電解液分解装置に備えられる流入セル内に参照電極を備えることが好ましい。参照電極を流入セル内に備えることによって第１電極部及び第２電極部にバイアス電圧を印加して３極方式で電解液を分解することができるので、本発明の電解液分解装置における電解液（特には、水：Ｈ2Ｏ）の分解反応を促進することが可能である。参照電極は流入セル内であれば任意の位置に備えてよいが、多孔質膜の上流側の位置に備えることが好ましい。
【００２０】
本発明の電解液分解装置で光化学反応により電解液を分解する場合、第１電極部及び第２電極部の両方が光照射を受けるようにされている必要はなく、第１電極部又は第２電極部のどちらか一方のみが、光照射を受けるようにされていてもよい。図１においては、透明窓部（１２０）を通して第１電極部（２０）のみに光（１４０）が照射される。
【００２１】
なお、電解液が水の場合であって、第１電極部及び第２電極部の一方のみが光照射を受けるようにされている場合、酸素を発生させる第１電極部が光照射を受けるようにされていることが好ましい。これは、電解液（水）の分解では、酸素と水素との発生量の比が１：２であり、酸素のほうが少ないので、酸素を発生させる第１電極部では、気泡によって反射される光の割合が比較的少なく、また気泡の存在によって第１電極部と電解液（水）との接触面積が減少する割合が比較的少ないことによる。
【００２２】
筐体及びセパレータは、図１に示される筐体（１１０）及びセパレータ（１３０）の形状に限定されるものではなく、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲であれば任意の形状でよい。また、筐体及びセパレータの材料も、本発明の目的及び主旨を逸脱しない範囲であれば任意の材料でよい。
【００２３】
本発明による電解液分解装置は、第１流出セルが第１導入部を更に備え、かつ、前記第２流出セルが第２導入部を更に備えることが好ましい。図３の本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（３００）で示されているとおり、第１流出セル（４０）に第１導入部（３１０）を備え、かつ、第２流出セル（５０）に第２導入部（３２０）を備えることによって、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）を循環させて光分解を実行し、酸素（Ｏ2）（２）及び水素（Ｈ2）（３）を生成させて、そして酸素（Ｏ2）（２）及び水素（Ｈ2）（３）を別々に容易に、かつ、効率的に回収することができる。
【００２４】
例えば、図４に示された、本発明の電解液分解装置３００と配管とを組み合わせて構成された還流装置４００のように、流出された酸素（Ｏ2）（２）は電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同伴して酸素流出用配管（４０１）を通って酸素溶解液用リザーバータンク（４１１）に流れて酸素が回収される。そして、酸素回収後の酸素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）は、第１導入部用配管（４０２）を通って循環ポンプ（４２１）を通過して第１流出セル（４０）に備えられている第１導入部（３１０）に導入されて、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が再度実行される。一方、流出された水素（Ｈ2）（３）は、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同伴して水素流出配管（４０３）を通って水素溶解液用リザーバータンク（４１２）に流れて水素が回収される。そして水素回収後の水素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）は、第２導入部用配管（４０４）を通って循環ポンプ（４２１）を通過して第２流出セル（５０）に備えられている第２導入部（３２０）に導入されて、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が再度実行される。さらに、補給水が水補給用のリザーバータンク（４１３）に補給されて流入セル用配管（４０５）を通って循環ポンプ（４２１）を通過して流入セル（１０）に流れて、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が実行される。
【００２５】
本発明による電解液分解装置は、流入セルが導出部を更に備えることが好ましい。図５の本発明の実施の形態に係る電解液分解装置（５００）で示されているとおり、流入セル（１０）が導出部（５１０）を備えることによって、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）を更に循環させて光分解を実行し、酸素（Ｏ2）（２）及び水素（Ｈ2）（３）を生成させて、そして酸素（Ｏ2）（２）及び水素（Ｈ2）（３）を別々に容易、かつ、効率的に回収することができる。
【００２６】
例えば、図６に示された、本発明の電解液分解装置５００と配管とを組み合わせて構成された還流装置６００のように、流出された酸素（Ｏ2）（２）は電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同伴して酸素流出用配管（６０１）を通って酸素溶解液用リザーバータンク（６１１）に流れて酸素が回収される。そして、酸素回収後の酸素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）は、第１導入部用配管（６０２）を通って循環ポンプ（６２１）を通過して第１流出セル（４０）に備えられている第１導入部（３１０）に導入されて、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が再度実行される。一方、流出された水素（Ｈ2）（３）は、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と同伴して水素流出配管（６０３）を通って水素溶解液用リザーバータンク（６１２）に流れて水素が回収される。そして水素回収後の水素が溶存していない電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）は、第２導入部用配管（６０４）を通って循環ポンプ（６２１）を通過して第２流出セル（５０）に備えられている第２導入部（３２０）に導入されて、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が再度実行される。さらに、流入セル（１０）から直接流出して、電解液流出用配管（６０５）を通る電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）と補給水が水補給用のリザーバータンク（６１３）に補給されて流入セル用配管（６０６）を通って循環ポンプ（６２１）を通過して流入セル（１０）に流れて、電解液（水：Ｈ2Ｏ）（１）の分解が実行される。
【００２７】
（２）電解液分解方法
本発明の電解液分解方法は、本発明の電解液分解装置を用いて電解液の分解を行うことを特徴とする。本発明の電解液分解方法において用いられる電解液はイオン性物質を水等の極性溶媒に溶解させて作製した電気伝導性を有する溶液であれば、特に限定されることはなく、例えば、水（Ｈ2Ｏ）、重金属等の金属含有水溶液（金属廃液）が挙げられるが、水（Ｈ2Ｏ）であることが好ましい。また、本発明の電解液分解方法は、電解液の分解として、電気分解を実施する場合に用いられてもよいし、光分解を実施する場合に用いられてもよい。
【００２８】
本発明の電解液分解方法は本発明の電解液分解装置を用いればよく、本発明の電解液分解方法を実施する上で、任意の公知の工程、任意の公知の装置等を更に追加してよい。例えば、水循環の工程、気液分離の工程、ポンプ等の装置を、本発明の電解液分解方法を実施する上で、更に追加してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１    電解液（水：Ｈ2Ｏ）
２    酸素（Ｏ2）
３    水素（Ｈ2）
４    水酸化物イオン（ＯＨ-）
１０    流入セル
２０    第１電極部
３０    第２電極部
４０    第１流出セル
５０    第２流出セル
６０    電解液流入口
７０    第１流出セルの電解液流出口
８０    第２流出セルの電解液流出口
９０    光触媒電極
９１    光触媒膜
９２    電極基板
９３    第１電極部の多孔質膜
９４    第２電極部の多孔質膜
９５    カウンター電極
１００    本発明の電解液分解装置
１１０    筐体
１２０    透明窓部
１３０    セパレータ
１４０    光
２００    本発明の電解液分解装置１００と配管とを組み合わせて構成された還流装置
２０１    酸素流出用配管
２０２    水素流出用配管
２０３    流入セル用配管
２１１    酸素溶解液用リザーバータンク
２１２    水素溶解液用リザーバータンク
２１３    水補給用のリザーバータンク
２２１    循環ポンプ
３００    本発明の電解液分解装置３００
３１０    第１導入部
３２０    第２導入部
４００    本発明の電解液分解装置３００と配管とを組み合わせて構成された還流装置
４０１    酸素流出用配管
４０２    第１導入部用配管
４０３    水素流出用配管
４０４    第２導入部用配管
４０５    流入セル用配管
４１１    酸素溶解液用リザーバータンク
４１２    水素溶解液用リザーバータンク
４１３    水補給用のリザーバータンク
４２１    循環ポンプ
５００    本発明の電解液分解装置５００
５１０    導出部
６００    本発明の電解液分解装置５００と配管とを組み合わせて構成された還流装置
６０１    酸素流出用配管
６０２    第１導入部用配管
６０３    水素流出用配管
６０４    第２導入部用配管
６０５    電解液流出用配管
６０６    流入セル用配管
６１１    酸素溶解液用リザーバータンク
６１２    水素溶解液用リザーバータンク
６１３    水補給用のリザーバータンク
６２１    循環ポンプ
７００    本発明の電解液分解装置７００
８００    本発明の電解液分解装置８００
８０１    第１蓋部
８０２    第２蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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