(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔膜によって陽極室と陰極室に分離され、酸性電解液を用いて陰極より水素を発生させる水素発生装置において、陽極としてメタンガスを供給するガス拡散電極を使用し、ＣＯ２を発生させ、多孔性の陰極を隔膜に密着させ、電解液を電極間に供給するように形成していることを特徴とする水素発生装置。
【請求項２】
陰極液と発生水素ガスとを分離する気液分離機構を陰極側に設けたことを特徴とする請求項１記載の水素発生装置。
【請求項３】
隔膜とガス拡散電極との間にガス抜き用の整流板を設けた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】
メタンガスとして天然ガスを供給することを特徴とする請求項１記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタンガスから低い温度と簡単な構造で省エネルギー的に電解水素を発生する水素発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境問題に端を発する大気汚染防止問題、更にＣＯ2 削減問題は、運輸手段である自動車の動力を、化石燃料を燃料とする内燃機関から効率の良い電気モーターを動かす、いわゆる電気自動車へと変えつつある。従来からこの代表的なものは、二次電池を積み、それを燃料源とする電気自動車である。この様な電気自動車は、確かに走行中は排ガスがなく環境を汚さないと言う特徴を有するが、電力源は発電所電力であり、そのエネルギー効率はあまりよくないという事実と共に、二次電池の重量が極めて大きいこと、その二次電池を運ぶためにも電気自動車は多くの動力を必要とすること、また一回の充電での走行距離が通常の一日の走行距離分より少ないというケースがあり、使用上も問題であった。
【０００３】
電池重量を軽減し、外部電力による充電を不要にすると共に、内燃機関の付加によって燃費率が大幅に変化するという特性を電池とのハイブリッド化によってうまく解決した、内燃機関と二次電池のハイブリッド自動車が使われ始めるようになった。しかし、このハイブリッド自動車は、内燃機関に対しては排気ガスに関する大幅なＮＯx の低下とＣＯ2 削減を達成したものの、構造が複雑であり、将来の前面的な電気化によるより高効率化に向けての中間段階と捉えられている。
【０００４】
最終的なターゲットとしては、燃料電池による発電とその電力で効率の良い電気モーター動かし、それを動力源とする電気自動車であるとされている。ただ燃料電池自身は、かなりの所まで改良され、残るところはコストダウンというところまで来ているが、燃料である水素の供給が問題となっている。すなわち、メタノールなどの燃料からリフォーマーによって水素を取り出す方法と、水素ガススタンドで水素を補給する方法である。特に後者の場合、水素の充填はそれ自身で冷却のためにある程度の水素を消費してしまうので、現在のガソリンスタンドのように外部から水素を運搬してきてスタンドに充填、それを更に各自動車に充填していたのでは、原単位、コストの点でかなり不利になると言う問題があった。従ってこの水素の問題解決が大きな宿題事項となっていた。
【０００５】
一方、自動車にリフォーマーを積むことは、一見問題ないようにみえるが、それ自身大型になってしまうこと、そこからはＣＯ2 の発生があること、また必ずしも効率がよいとは言えないこと、水素源であるメタノールや天然ガスなどの消費がリフォーマー自身の加熱のために、また生成ＣＯの再燃焼のために大きくなってしまい、経済性も悪くなると言うことが言われており、更にコールドスタートが出来ないなどと言う問題点があった。自動車内の水素ガスの保持技術が確立されつつある現在、水素をオンサイト的にスタンドで作りながら供給できれば、しかも効率的に安価に供給できれば、これらの問題の一部が解決することになる。またこの場合も、純度の高い電解水素であれば、自動車側ではそのまま使えるので最も望ましいことになる。
【０００６】
また最近では、発電機の軸受け冷却用や電子材料製造などに高純度の水素が必要になっており、そこでは、現在はボンベで運ぶことが行われているが、バッチ作業となること、運搬時に危険が伴うことなどの問題点があった。この様なところでは、電解水素を使うべく従来法の電解水素装置を一部導入する動きもあったが、電解電圧が１．８Ｖから２．４Ｖとかなり高く、経済性に問題を残すので、この様なところでも経済的に、しかも水素の純度は電解水素と同等であることが要求されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
極めて小さい電力で電解水素を製造するためには、電解装置自身の性能を上げる方法が行われている。これは国家プロジェクトとして、いわゆるＷＥ−ＮＥＴやＲＩＴＥ計画に見ることができるが、これは固体電解室型の通常の水電解装置を使ったものであって、そこでのロスを最小にするという考えである。しかし通常の条件では、理論分解電圧である１．２３Ｖ以下には出来ないと言う問題があり、経済的に海外の水力を使って水素を製造し、それを貯蔵媒体として使い、ＣＯ2 発生を減らすと言う計画として使われようとしているものである。従来の電解水素発生装置より経済性は高いが、やはり消費電力が大きいこと、またこの水素で燃料電池を働かせた場合は、発生電力は消費電力の半分以下になってしまうという問題点があった。
【０００８】
一方、これらに対して、陽極反応に理論分解電圧が酸素発生より低いハロゲン反応を利用することが提案されている。これは、米国特許第５，２１９，６７１号明細書や同第５，４４３，８０４号明細書に見られるように、ハロゲン化水素を電解液として電解を行い、ハロゲンを得ると共に陰極室では水素を得る方法であるが、理論分解電圧が、水の１．２４Ｖに対して臭素酸の場合は１．０４Ｖになり、しかも臭素発生では陽極過電圧がほとんどゼロとなるので、実質的には０．５Ｖ程度の電圧削減が可能になると言うものである。そこで生成した臭素は、天然ガスやメタノールと反応させてハロゲン酸に戻し、再び電解原料として使うようにすることができるものと考えられる。この方法は、電力削減にはよいが、構造が複雑となり、しかもその割には十分に低い電力での水素製造は行えないと言う欠点がある。また、ハロゲン酸への転換に高温を必要とするなど、全体で見ると、装置的に複雑であると同時にその運転を考えると、オンサイト型の発生装置にはなりにくいという問題点を合わせ持っていた。
本発明は、叙上の問題点を解決するためになされたもので、低温でしかも電力消費を極端に少なくした電解水素の製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究した結果、極めて低い電圧で電解水素を得るためには、メタンを主体とする天然ガスを供給ガスとして陽極に送り、発生するＣＯ2 をＨ2 と分離することが、陽極電位を極めて低く保ちながら陽極で水素を発生する省エネルギー型の水素発生装置にとって極めて重要であることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、次の構成からなるものである。
【００１０】
（１）隔膜によって陽極室と陰極室に分離され、酸性電解液を用いて陰極より水素を発生させる水素発生装置において、陽極としてメタンガスを供給するガス拡散電極を使用し、ＣＯ２を発生させ、多孔性の陰極を隔膜に密着させ、電解液を電極間に供給するように形成していることを特徴とする水素発生装置。
（２）陰極液と発生水素ガスとを分離する気液分離機構を陰極側に設けたことを特徴とする前記（１）記載の水素発生装置。
（３）隔膜とガス拡散電極との間にガス抜き用の整流板を設けたことを特徴とする前記（１）記載の水素発生装置。
（４）メタンガスとして天然ガスを供給することを特徴とする前記（１）記載の水素発生装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における電極反応は、
陽極（燃料極）ＣＨ4 ＋２Ｈ2 ０- →ＣＯ2 ＋８Ｈ+ ＋ｅ（Ｅ0 ＝０．１６Ｖ）
陰極          ２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2                   （Ｅ0 ＝０．０Ｖ）
であり、理論分解電圧は０．１６Ｖであって、通常の水電解における理論分解電圧１．２４Ｖに比較して極めて小さいのが特徴である。
ここでの反応は、天然ガスであるメタンから、酸素生成のためのリフォーマーとして、通常のリフォーマーに必要とされる熱の代わりに反応を電気化学反応に変えることにより、わずかな電力を加えるという考え方もできるものである。通常のガス拡散電極を使用する反応は、ガス拡散電極においてはガスの発生がないが、ここではＣＯ2 の発生があるために、通常のガス拡散電極とは異なる工夫が必要であり、これらの検討の結果本発明に至ったものである。
【００１２】
すなわち、電解槽としては隔膜で陽極室と陰極室との２室に分離する。この主目的は、陽極から発生するＣＯ2 ガスと陰極で発生する製品である水素ガスを分離することである。電解液は、基本的には共通であるので、隔膜としてはガス分離能力があるものであればよい。その例としては、ポリプロピレン製の濾布等が使用されるが、厚いと電気抵抗が大きくなるので、目的を達成できるものであれば出来るだけ薄いものが望ましい。見かけ厚さ０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度のものがよいようである。また、薄くするために、多孔質フッ素樹脂膜等も使うことが出来る。イオン交換膜はそれ自身イオン導電性があるので、望ましい材料であるが高価であること、本目的ではイオン交換の作用を期待しないことから、特に必要とはしない。しかしながら、もちろん使うことは出来る。このようにして、２室に分離した電解槽の陽極室にはガス拡散陽極を設置する。
【００１３】
ガス拡散陽極の形式は、特に限定されないが、反応で出てくるＣＯ2 との分離が完全である方が良いので、ここでは、いわゆる半疎水型ガス拡散電極であることが望ましい。つまり、ガス拡散電極に、反応部である親水層と、液とガスを分離しガス供給の分布を制御するガス拡散層である疎水層を有するガス拡散電極である。また、このガス拡散電極の疎水層側のガス室側面に多孔性の、撥水性の多孔質フッ素樹脂を張ったものも好んで使用される。この電極物質としては、副反応であるＣＯの生成が考えられるために、Ｐｔ／Ｒｕ合金が好ましく使われる。これらのガス拡散電極の製造方法は、特には限定されず、既に多くの文献に紹介されている方法で行えばよい。たとえば、親水層としては、カーボンブラックにＰＴＦＥ樹脂が４０％（体積、以下同じ）以下となるように混練したものを用い、これを心材である耐食性の金属メッシュの心材上に塗布し、シート状にする。
【００１４】
他方、疎水層は、カーボンブラックにＰＴＦＥ樹脂が６０％以上となるように混練したペーストを作り、これもシート状にするが、ここでは、親水層シート上に引き延ばし、親水層、疎水層をあわせてホットプレスにより焼き付けて電極シートとする。ホットプレス条件は、圧力０，１から１０ｋｇ／ｃｍ2 、温度１００から３００℃である。また、多孔性のＰＴＦＥシートを張り付ける場合は、このシートも併せてホットプレスすればよい。なお給電を考慮した場合、通常の多孔性ＰＴＦＥシートでは絶縁体であり、裏側からの均一な給電が出来ないので、ＰＴＦＥ中にグラファイトなど導電物質を含浸させた導電性のＰＴＦＥ樹脂を使うことが望ましい。このようにして出来た電極体の親水層側に電極物質である、たとえば、白金とルテニウムを所定割合となるようにした塩溶液を塗布し、水素ガスなどの還元雰囲気中で、２００から３５０℃で熱分解することによりガス拡散電極が得られる。
【００１５】
もちろん電極物質としては、この他にメタンを主とする天然ガスの酸化に有効な電極物質であればよく、酸化イリジウム、酸化ルテニウム等の白金族金属酸化物や、これらを含むパイロクロアー型酸化物、酸性溶液中で耐食性のあるペロブスカイト型酸化物などが使用される。これらの担持方法は、特には限定されず、あらかじめカーボンブラック粒子上に担持したものを、電極製作時にホットプレスで付けても良いし、通常の熱分解法でもよく、電極物質に適した方法が採用できる。ただこの時に、ガス拡散電極本体にはダメージを与えないように、特に注意することが必要である。このようにして作ったガス拡散電極を、集電体と共に陽極室に設置する。集電体材料は、特に限定されないが、集電体をガス拡散電極に押しつけることによってガスの供給が不十分となることを防ぐために、集電体とのあたり面が少なく、しかも効果的に給電できるために金属、たとえば金属線の編みメッシュなどがよい。
【００１６】
集電体の材質としては特に限定されないが、チタンや銀メッキを施した商品名ハステロイと呼ばれる耐食合金などが使われる。これは、陽極側電位がほとんどゼロであり、疎水性であってもガス拡散電極を通して電解液がガス室にしみ出すことがあるので、これに対する耐食性を有することが望ましいためである。なおガス拡散電極に多孔性のフッ素樹脂を裏打ちしたものでは、集電体としての役割ではなく支持体として働くことになるが、材質としては同じである。尚この場合の給電は、電極内の支持物質である金属メッシュを通じて行うことになる。ガス拡散電極自身中に支持材として金属メッシュが入っていない場合、その電気伝導度は必ずしも良いとはいえないので、集電体は出来るだけ細かい目で、均一に電流を分配できることが必要である。
【００１７】
電解槽への設置に当たっては、本ガス拡散電極の場合、ガス発生、すなわちＣＯ2 の発生があるので、隔膜とガス拡散電極の間に、ガス抜き用の空間を作ることが必要である。この空間は、電気抵抗から考えると出来るだけ小さいことが望ましいが、ＣＯ2 ガスは気泡が比較的大きくなる傾向があるので、それを考慮して０．５から２ｍｍ程度とすることが望ましく、この間隔を保持するために、隔膜とガス拡散電極の間に、スペーサーを兼ねたガス抜き用の整流板を設けることが望ましい。
【００１８】
一方、陰極側は、水素発生過電圧が出来るだけ小さいものが望ましく、三次元的な形態を有する多孔体に電極物質を表面に形成した、いわゆる活性化陰極を使用する。材料は、特には限定されないが、酸性雰囲気下で使用するので、それに対して耐性のあるものが望ましく、金属ではチタンや銀又は銅などが使われる。ただ、チタンは通電中には電位の関係から腐食、安定の微妙な電位範囲になることがあるので注意が必要である。銀、銅は比較的安定であるが、電解液中に塩素イオンが含まれると腐食してしまうことがあるので、電解液によって選択することが必要である。より安定な陰極材料としては炭素をＰＴＦＥ樹脂をバインダーとして焼結したシートがある。これは炭素粒子の選択で多孔性に出来ること、また水素の気泡は極めて小さいことから、見かけ上密に見える多孔体であってもほとんど問題なく多孔体として使えるので、この様なものを使うこともできる。
【００１９】
ただ、いずれの基材であっても、これらの表面に電極物質を形成して活性化し、水素過電圧を最小にしておくことが必要である。代表的な例としては、ウレタンフォームに銀を電着しその後ウレタンフォームを焼却除去した銀フォームを基材として、それをプレスにより気孔率７０から４０％程度にしたものを基材として、それに更に平均粒径１μｍ以下の活性な銀の微粉末を、バインダーであるＰＴＦＥ樹脂と共に塗り込み、１５０から３００℃で固定したものがある。これは電解液として希硫酸水溶液中では有効に働くし、過電圧はほとんどゼロとなる。この様にして作成した陰極は、隔膜に密着して取付ける。陽極とは異なり陰極の場合、水素気泡の大きさからか、気泡の除去がほとんど問題にならず、陽極との距離が近いほど電圧が低くなることが観察されていることによる。陰極が金属の場合はよいが、炭素などの場合は、それ自身の電気伝導性が十分ではなく、電気抵抗による電圧ロスが生じやすいので、陽極の場合と同じく集電体には注意を要する。目の細かい金属エクスパンドメッシュや編みメッシュ、又は金属線の焼結体などが用いられる。
【００２０】
これらを組み込んだ電解槽を使用して電解を行い電解水素を得るが、電解液は酸であることが必要である。つまり、アルカリ溶液の場合は、陽極側で発生するＣＯ2 により溶解度の小さい炭酸塩を生成してしまい、電解槽や電極が閉塞してしまう可能性があるためである。従って、電解液としては、導電性が良くしかも余分な反応の起らない酸である希硫酸を使用することが望ましい。濃度は特に限定されないが、通常３Ｎから５Ｎが望ましく、３Ｎより低いと電気伝導度が不十分になりやすく、また５Ｎより高いと腐食性が高まるので、電解槽や電極材質に問題が出てくる可能性がある。もちろん硫酸ナトリウムなどの塩を入れ、炭酸塩が生成しない程度に酸性に保持することも有効な手段であり、むしろこの方が望ましい。
【００２１】
電解条件は、ガス拡散電極側の作用から言うと温度は高い方が望ましく、温度としては電解液が沸騰しない条件であれば良い。たとえば、電解槽に２気圧から３気圧程度の圧力をかけておき、温度１００℃から１２０℃程度で電解することが望ましい。ただ、これに限定されることなく、特にガス拡散電極が十分に低い過電圧で、副反応を最小限として電解出来れば最も望ましい。
装置としては、ある程度の圧力に耐えられるように作っておくことが望ましい。なお、圧力は外部からかけなくても、発生ガスそれ自身により１０気圧程度であれば容易にかけられるので、装置としては耐圧を十分に取っておくことが望ましい。
【００２２】
なお、電解液の供給は陰極側で行うようにする。陽極液は、隔膜を通って陰極側からしみだした液でよく、そのためにも隔膜は、液透過型でガス分離機能の優れたものが望ましい。もちろん、陽極側に液循環機構を設けることは差し支えない。陰極室では液を循環するが、陰極側で発生する水素ガス気泡は極めて小さいので、液との分離が不十分になりやすいため、陰極側には気液分離機構を設けることが望ましい。構造はどのようなものでも良く、単なるタンク状のものでも良いが、上記したように、圧力に耐えられるものであることが必要である。また、陽極室側からほぼ純粋なＣＯ2 ガスがでてくるが、環境問題からは大気放出をしないため、また、純粋なＣＯ2 ガスを利用するために、トラップ機構を付設することはなんら差し支えないことである。ただこの場合も、圧力に対しては十分に考慮することが必要である。
【００２３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、これらの実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００２４】
実施例１
図１は、本発明の水素発生装置の一例の概要説明図である。隔膜１として、厚さ１００μｍ、目開き２μｍの多孔性ＰＴＦＥ樹脂膜からなる濾過膜（マイクロフィルター）を使用し、その片面に陰極２を密着させたものを用意した。
陰極２は、銅製の見かけ厚さ１ｍｍの銅フオームをプレスにより見かけ厚さ２００μｍまでつぶし、その表面に銀めっきを施したものを基材とし、それに平均粒径５μｍの銀粒子をＰＴＦＥ樹脂をバインダーとして充填したものを用い、さらにその片側表面に白金を熱分解により担持したものを使用した。白金の担持方法は、塩化白金酸のブタノール溶液を表面に塗布し、水素ガス気流中で３００℃で１５分間処理することによった。これを１０回繰り返して担持量１０ｇ／ｍ2 を得た。
この白金担持側に上記した隔膜１を、バインダーとしてフッ素樹脂系のイオン交換樹脂液（Ｄｕｐｏｎｔ社製ナフィオン液）を用いてホットプレスにより密着させた。密着条件は温度１８０℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ2 であった。なおナフィオンを用いた理由は、焼結温度が低くてすむこと、電気伝導性が失われないこと、更に多孔性を保持しやすいことであった。
【００２５】
一方、ガス拡散電極（陽極）３としては、市販ガス拡散電極（米国Ｅ−ＴＥＫ社製商品名ＥＬＡＴ）をベースとして、その親水層側に白金とルテニウムの１：１の合金を担持したものを使用した。担持方法は陰極２と同じであり、塗布液を塩化ルテニウム酸と塩化白金酸の混合ブタノール溶液としたものである。担持条件は同じであり、やはり１０回の繰り返しで白金とルテニウムの合量が１０ｇ／ｍ2 となるようにした。また、該ガス拡散電極３の疎水層側には、グラファイト粒子を含浸させた多孔性の厚さ１０μｍのＰＴＦＥ樹脂膜をホットプレスにより張り付けた。ホットプレス条件は陰極２と同じであった。これにより裏側からの給電が可能となり、ガスと液との分離が完全となった。
この様にして作成したガス拡散電極と陰極／隔膜をポリプロピレン製の電解槽４に取付けた。陰極側集電体５としてはチタンの長繊維を焼結した網状体を空気中、４５０℃で焼成して表面を酸化物としたものを用い、陰極面に密着させた。また陽極側集電体６として、線径０．３ｍｍのチタン線を編んで作った編みメッシュの表面に金メッキしたものを用いた。なお、隔膜１と拡散電極３との間の距離を一定に保つためにスペーサー７として線径１ｍｍのＰＴＦＥ樹脂線を縦方向に１５ｍｍ間隔で並べた。
【００２６】
陰極２側には下方には液供給機構８を設け、天井部に液／ガス排出口９を設けたが、液／ガス排出口９の先端には目皿を付けた円筒により気液を分離するようにした気液分離機構１０を取付け、上方にガスを、液は側方から取り出して循環するようにした。ガス抜き側のパイプ１１にはバルブ１２を取付け圧力を調整できるようにした。陽極室１３の液側にも同様にバルブ１４を取付け発生ＣＯ2 の圧力を調整できるようにした。また系全体を気密にして全体として圧力の調整が出来るようにした。
【００２７】
この様にして作成した電解槽４の陰極２側から１ＮＨ2 ＳＯ4 水溶液に１００ｇ／リットルとなるようにＮａ2 ＳＯ4 を溶解した電解液１５を循環した。これを１時間ほど継続して陽極３、陰極２側とも十分に液が行き渡ってから陽極ガス１６としてＣＨ4 （メタン）を供給し、わずかに電圧をかけながら温度を上昇させた。温度が１１０℃になった時点で、電圧を徐々に上げながら電流密度を１０Ａ／ｄｍ2 となるようにした。陰極２側から水素が、陽極室１３液側からＣＯ2 の発生が見られた。圧力を２ｋｇ／ｃｍ2 となるように保持して電解を行ったところ、電解電圧は０．３２Ｖであった。なお水素発生の電流効率は９３％から９６％であり、ＣＨ4 の消費は理論量の１２５％であった。
【００２８】
実施例２
実施例１と同様にして電解槽４を作った。陰極２としては、チタンの短繊維の焼結体を用い、それを空気中５００℃で１時間焼成し、表面を酸化した後、隔膜１側表面にルテニウム黒のめっきを行った。ルテニウム黒は、塩化ルテニウム酸を３Ｎ硫酸に３０ｇ／リットルとなるように溶解したものをめっき液として、電流密度１Ａ／ｄｍ2 でメッキすることからなる形成条件によって得た。付着量は１０ｇ／ｍ2 であった。
陽極３としては、通常の半疎水型ガス拡散電極の製法に準じ、親水層として親水性カーボンブラックにその４０％量のＰＴＦＥ樹脂を混練したものを、疎水層としては疎水性カーボンブラックにその６０％量のＰＴＦＥ樹脂を混練したもの用い、通電用兼構造基材として線径０．２ｍｍの銅の編みメッシュ表面に金めっきを施したものを用い、片面に親水性カーボンブラック混練物を、その反対面に疎水性カーボンブラック混練物を均一に塗布してシート状にし、それをホットプレスして電極とした。ホットプレス条件は圧力５ｋｇ／ｍ2 であり、温度は３００℃で３０分であった。
【００２９】
電極の疎水層側に実施例１と同様にしてルテニウムと白金の１：１の合金からなる電極物質層を形成した。
隔膜１として、ポリプロピレン製の厚さ０．２ｍｍの濾過膜を用い、陰極側集電体５として銀めっきを行った銅製のエクスパンドメッシュを用い、また陽極側集電体６は電極構造基材である銅メッシュに構造体周辺の枠体から給電するようにした。
なお電極の固定は、バネ材を中間においた実施例１と同じ金属編みメッシュを電極の裏に当てた。また隔膜１とガス拡散電極３の間には厚さ０．７５ｍｍのＰＴＦＥ板をエクスパンドメッシュにして見かけ厚さ２ｍｍとしたものをはさみ、両電極で隔膜１を挟むようにして電解槽４に固定した。電解槽４の陽極室１３には２ＮＨ2 ＳＯ4 水溶液を供給した。陽極３側には気液分離装置１０を取付けたことは実施例１と同じである。陽極室１３ガスについてはガス補集装置を取付けるようにした。
【００３０】
圧力２ｋｇ／ｃｍ2 、電流密度１０Ａ／ｄｍ2 、温度１００℃で電解を行ったところ、電圧は０．３４Ｖであり、水素発生の電流効率は９３％であった。また陽極３側の圧力を陰極２側より０．２ｋｇ／ｃｍ2 高めたところ、水素発生の電流効率は９５％まで改良された。陰極２、陽極３両方とも同じ圧力の場合は、隔膜１を通って水素が陽極３に移行することがわかった。なお発生したＣＯ2 のガスを分析したところ、ＣＯ2 のほかに約１％の水素が混入していた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明により以下の効果が認められた。
（１）メタンガスのリフォーマーとして、従来の高温熱分解型ではなく、電解によりわずかな電気の供給で電解水素が得られた。
（２）運転条件が極めてマイルドであり、運転が容易であることがわかった。
（３）圧力、温度が低くて良く、しかも生成水素が電解水素であるので、オンサイト用水素発生装置としても容易に使用できること、また生成水素の純度から、ほとんど後処理の必要のない水素が得られることがわかった。
（４）数気圧の高圧水素であるために、昇圧装置無しに使えることがわかった。
（５）陽極側からＣＯ2 が発生するが、純度が高いので利用することができるので、そのまま外部に放出しなくてもよいので、温暖化の問題に影響を与えないですむ。
以上説明したように、本発明によれば上記の諸効果が得られ、オンサイト用として実用性の高い水素発生装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水素発生装置の一例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１  隔膜
２  陰極
３  ガス拡散電極（陽極）
４  電解槽
５  陰極側集電体
６  陽極側集電体
７  スペーサー
８  液供給機構
９  液／ガス排出口
１０  気液分離機構
１１  ガス抜きパイプ
１２  バルブ
１３  陽極室
１４  バルブ
１５  電解液
１６  メタンガス
【図１】
0003921300.tif 000002