(57)【要約】【課題】本発明は、電極から水素ガスと酸素ガスが異なるタイミングで発生する水電気分解装置を提供することを目的とする。【解決手段】水を電気分解して水素と酸素を発生する水電気分解装置であって、酸化還元反応を繰り返す中間生成物を含む電解質水溶液１０７と、水を電気分解する電解電極１０３と、中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極１０２と、これらを収容する電解槽１１２とを備え、中間電極１０２および中間生成物の水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位が高く、かつ、中間生成物の酸化還元電位が電解電極１０３の水素発生電位よりも低いことを特徴とする。【選択図】  図１
2017020053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解して水素と酸素を発生する水電気分解装置であって、
酸化還元反応を繰り返す中間生成物を含む電解質水溶液と、水を電気分解する電解電極と、前記中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極と、これらを収容する電解槽とを備え、
前記中間電極および中間生成物の水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位が高く、かつ、中間生成物の酸化還元電位が前記電解電極の水素発生電位よりも低いことを特徴とする水電気分解装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水電気分解装置において、前記中間生成物の酸化還元が金属の溶解析出であることを特徴とする水電気分解装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水電気分解装置において、溶解析出する金属が亜鉛、鉄、鉛のいずれか単体もしくは合金であることを特徴とする水電気分解装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水電気分解装置において、電解質水溶液が金属イオンを含み、金属イオンの濃度が０．０１〜１０モル／リットルの範囲内であることを特徴とする水電気分解装置。
【請求項５】
請求項２に記載の水電気分解装置において、水素発生時には電解電極の水素過電圧と前記中間生成物の酸化還元電位の電位差に相当する電圧を有する電力を供給することを特徴とする水電気分解装置。
【請求項６】
請求項１に記載の水電気分解装置において、水電気分解装置で発生したガスを取り出すための前記電解槽と接続される配管が一つであることを特徴とする水電気分解装置。
【請求項７】
請求項１に記載の水電気分解装置において、各電極間に多孔性の隔壁を有することを特徴とする水電気分解装置。
【請求項８】
請求項１に記載の水電気分解装置において、前記電解電極が水の酸化反応で酸素を発生する酸素発生用電解電極と、水の還元反応によって水素を発生する水素発生用電解電極の２つの電極を備えることを特徴とする水電気分解装置。
【請求項９】
水を電気分解して水素と酸素を発生する水電気分解装置であって、
酸化還元反応を繰り返す中間生成物を含む電解質水溶液と、水を電気分解する電解電極と、前記中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極と、これらを収容する電解槽とを備え、
前記中間電極が亜鉛であり、前記中間生成物が亜鉛または亜鉛イオンであり、前記電解電極が白金、ロジウム、ニッケル、鉄のいずれか１種以上を含む金属であることを特徴とする水電気分解装置。
【請求項１０】
水を電気分解して水素と酸素を発生する水電気分解装置であって、
酸化還元反応を繰り返す中間生成物を含む電解質水溶液と、水を電気分解する電解電極と、前記中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極と、これらを収容する電解槽とを備え、
前記電解電極で酸素が発生するときには前記中間電極で中間生成物の還元反応が進行し、前記電解電極で水素が発生するときには前記中間電極で中間生成物の酸化反応が進行し、前記電解槽の内部において酸素もしくは水素が異なるタイミングで発生することを特徴とする水素発生装置。
【請求項１１】
再生可能エネルギーを電気エネルギーに変換する再生可能エネルギー発電手段と、前記再生可能エネルギー発電手段で発電した電力を利用して水の電気分解を行う水電気分解装置と、前記水電気分解装置で製造した水素を利用して発電する水素利用発電手段と、を備えたエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、
前記水電気分解装置が請求項１に記載の水電気分解装置であることを特徴とするエネルギー貯蔵・供給システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエネルギー貯蔵・供給システムにおいて、前記再生可能エネルギー発電手段の発電時には前記水電気分解装置で酸素発生反応と中間生成物の還元反応を進行させ、再生可能エネルギー発電設備が発電していない時には前記水電気分解装置で水素発生反応と中間生成物の酸化反応を進行させて、前記水電気分解装置から電力を供給することを特徴とするエネルギー貯蔵・供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解して水素と酸素を発生する水電気分解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球において資源の枯渇と環境破壊は大きな問題とされており、再生可能エネルギーによるゼロエミッション型社会の構築が求められている。風力発電および太陽光発電などの再生可能エネルギー発電所は発電時にほとんど二酸化炭素を放出しないため、今後の導入の大幅な伸びが予想される。またエネルギーの地産地消に適した発電所として、離島や山間部、僻地など、これまでエネルギーコストの高かった地域への導入が見込まれている。しかしながら、再生可能エネルギーは不安定であるため、電力需要に応じた供給が難しい。これを解決するために、一般的には火力発電所や揚水発電による電力需給ギャップの補填が行われているが、離島や山間部に調整用の火力発電所や揚水発電所を設置することは規模やコストの点から難しい。そこで、大規模に電力を貯蔵できる水素および蓄電池が注目されている。
【０００３】
電力貯蔵用の蓄電池に関しては、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ＮＡＳ電池、レドックスフロー電池など構成部材や運転方法の異なる様々な種類が開発されており、家庭用、発電所用、事業所用などの貯蔵規模や瞬停対策、系統向け電力平準化、ロードレベリング（夜間電力利用）などの用途によって、それぞれに適した装置構成、電気容量のシステムが提案されている。しかしながら、容量当たりのコスト高、資源問題、大規模化の難しさなどから揚水発電に匹敵する規模までには至っていない。
【０００４】
一方、特許文献１等の水電気分解によって製造した水素を利用して電力を貯蔵するシステムでは、比較的簡便に電力を水素エネルギーに変換して貯蔵することが可能であり、また資源が無尽蔵に存在することから再び注目されている。ただし、電力利用を前提にした場合、系統電力などに比べ競争力を保つには、電気分解装置の設備コストの低減が課題となる。従来の水電解装置は電極で発生する水素ガスと酸素ガスの混合を防ぐため、電極間はガス透過性の低い隔壁で完全に隔離されており、配管やタンクなどを含めた装置全体に関しても、水素ラインと酸素ラインの二系統に完全に分離されている。隔壁材料は水電解装置の設備コストの中でも最大の割合を有しており、隔壁コストの低減が強く求められている。また補器類の簡素化などのためにも、水素ラインと酸素ラインの統合が行なえるとなおよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３６８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の水電解装置の隔壁には主にイオン交換膜が利用されており、装置の高コスト化の主因となっている。隔壁を多孔膜とする製品も存在するが、十分な低ガス透過性と導電性を実現するには、高度な技術が必要となり低コスト化は困難である。これに対して、電極から水素ガスと酸素ガスが異なるタイミングで発生する水電気分解装置を実現できれば、水素ガスと酸素ガスの混合を無視できるため、上述した隔壁材料や補器類などの制約を受けず、装置の簡素化および低コスト化が可能となる。
【０００７】
本発明は、電極から水素ガスと酸素ガスが異なるタイミングで発生する水電気分解装置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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の要旨は以下である。
【０００９】
水を電気分解して水素と酸素を発生する水電気分解装置であって、酸化還元反応を繰り返す中間生成物を含む電解質水溶液と、水を電気分解する電解電極と、中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極と、これらを収容する電解槽とを備え、中間電極および中間生成物の水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位が高く、かつ、中間生成物の酸化還元電位が電解電極の水素発生電位よりも低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極から水素ガスと酸素ガスが異なるタイミングで発生する水電気分解システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例の二極式の水電気分解装置の構成の一例を示す図。
【図２】本実施例の三極式の水電気分解装置の構成の一例を示す図。
【図３】本実施例のガス配管を示す図。
【図４】本実施例の再生可能エネルギー貯蔵・供給システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本発明の実施形態の一つである二極式の水電気分解装置１０１の構成の一例を示す。本実施形態の水電気分解装置１０１は、電解質水溶液１０７が収容された電解槽１１２の内部に水を電気分解する電解電極１０３と、中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極１０２が設置されている。中間電極１０２と電解電極１０３の間には発生ガスの逆反応を防止するために隔壁１０４が設けられている。電解質水溶液１０７には酸化還元反応を繰り返す中間生成物が含まれている。
【００１３】
このような構成を備える電気分解装置において、中間電極１０２および中間生成物の水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位が高く、かつ、中間生成物の酸化還元電位が電解電極１０３の水素発生電位よりも低い関係にすることによって、電解電極１０３から水素ガスと酸素ガスを異なるタイミングで発生させることができる。
【００１４】
一般的な水電気分解装置では電極間に電圧をかけて水の電気分解を行うと、式（１）、式（２）の反応により陽極から酸素が発生し、陰極から水素が発生する。
陽極：２Ｈ2Ｏ  →  Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-  ・・・（１）
陰極：２Ｈ+＋２ｅ-  →  Ｈ2  ・・・（２）
【００１５】
これに対して、本実施形態の水電気分解装置１０１では、電源１０８を接続して中間電極１０２と電解電極１０３の間に所定の電圧を印加すると、両電極間に電流が流れて電気化学反応が進行する。まず、電解電極１０３の表面では式（１）の酸化反応により水が酸化されて酸素ガス１０９が発生する。一方、中間電極１０２の表面では還元反応が進行する。この際、中間電極１０２および中間生成物の水素発生電位よりも中間生成物の酸化還元電位が高いため、中間電極１０２の表面では式（２）の還元反応ではなく、中間生成物の酸化体１０５が還元体１０６に還元される還元反応が進行する。例えば、中間生成物として亜鉛を用いた場合には以下の式（３）の反応が進行する。ここで、亜鉛イオン（Ｚｎ2+）が酸化体１０５であり、亜鉛（Ｚｎ）が還元体１０６である。
中間電極：Ｚｎ2+＋２ｅ-  →  Ｚｎ・・・（３）
【００１６】
所定量の中間生成物の酸化体１０５が還元体１０６に変化した後、水電気分解装置１０１に負荷１１０を接続するか電極間を短絡させると、中間生成物の酸化還元電位が電解電極１０３の水素発生電位よりも低い関係にある場合では中間電極１０２の表面で酸化反応、電解電極１０３の表面で還元反応が進行する。このとき、中間電極１０２表面では還元体１０６が酸化体１０５に戻る酸化反応が進行する。例えば、中間生成物として亜鉛を用いた場合には以下の式（４）の反応が進行する。
中間電極：Ｚｎ  →  Ｚｎ2+＋２ｅ-・・・（４）
【００１７】
還元体１０６から放出された電子は、中間電極１０２から負荷１１０を通り、電解電極１０３に流れ、電解電極１０３の表面では式（２）の還元反応により水素ガス１１１が発生する。
【００１８】
このように、本実施形態の水電気分解装置では、水電気分解装置への電圧印加時（充電時）には酸素ガスのみが発生し、水電気分解装置に負荷あるいは短絡回路に接続した放電時には水素ガスのみが発生する。これは、酸化体１０５から還元体１０６および還元体１０６から酸化体１０５への変化を繰り返す中間生成物を利用して、水電気分解装置に入力した電力を中間生成物の還元体１０６として一旦貯蔵することで、電解槽内部で酸素もしくは水素のいずれか一方のガスのみを任意の時間に発生させることが可能となる。更には、本実施形態の水電気分解装置では、電力入力時に中間生成物の還元反応により電力を還元体として貯蔵しておき、その後、電極間を負荷に接続することで電力を取り出せることから充放電機能を備えた水電気分解装置となる。
【００１９】
中間生成物は、水素発生電位よりも酸化還元電位が高ければよい。中間生成物の種類は、有機分子や金属錯体などの水溶性分子でも利用可能だが、酸化体と還元体がともに水溶性の場合、対極で逆反応が進行するため望ましくない。そこで、特に入力電力を貯蔵する役目を果たす還元体１０６が固体であることが望ましい。特に、金属は還元体の密度が高く、中間電極１０２の表面に安定に固定できるため、より望ましい。酸化還元電位が水素発生電位より高い金属としては、亜鉛、鉄、鉛、錫、ニッケルおよびこれらの合金が挙げられるが、副反応としての水素発生や環境問題などから、亜鉛を用いることが望ましい。
【００２０】
中間生成物の酸化還元反応を行なう中間電極１０２としては、水素発生電位が中間生成物の酸化還元電位よりも低く、析出した金属との密着性が高ければよい。この際、水素発生過電圧が小さいことが好ましい。また、中間電極１０２には中間生成物の還元時に金属イオンが析出することから、析出金属との密着性が高いことが好ましい。析出金属との密着性の観点からは中間生成物の金属と同じ金属材料を用いることが好ましい。中間生成物として亜鉛を用いる場合には、中間電極１０２は亜鉛電極を用いることが望ましいが、亜鉛以外に銅、金、炭素を用いることも可能である。
【００２１】
電解質水溶液１０７は中間生成物である金属イオンを含む水溶液であればよい。特に、金属イオンの溶解度が高く、導電性の高い水溶液であることが望ましい。電解質水溶液１０７中の金属イオンの濃度に関しては、高濃度になるほど電力の貯蔵量が増えるため好ましいが、高濃度になると電解質水溶液の導電度が低下するため、０．０１〜１０モル／リットル程度が望ましい。また、導電度の向上のため金属イオン以外のイオンを加えても良い。一般的に水電解で用いられるアルカリ性の電解質水溶液を使用しても良いが、めっき液などの金属イオンを含む水溶液を使用してもよい。
【００２２】
電解電極１０３としては、水素発生電位が中間生成物の酸化還元電位よりも高くなるものを使用する。二極式の水電気分解装置１０１の構成の場合には、水素発生過電圧および酸素発生過電圧が小さい材料であることが好ましく、白金、ロジウム、ニッケルのいずれか１種以上を含む金属材料が挙げられる。電極の形状は電気化学反応を促進するために高比表面積であることが望ましい。そこで、多孔体、メッシュ、パンチングメタル、エキスパンドメタル、不織布などの形状が好ましい。さらに粗化もしくは高比表面積めっきを施してもよい。
【００２３】
本実施形態の水電気分解装置では、任意の時間に水素ガスのみを発生させることが可能となるため、隔壁１０４は低いガス透過性を必要としない。発生したガスの逆反応を防ぐため、隔壁１０４は必要であるが、多孔性の膜でよい。具体的には、めっき用もしくは鉛蓄電池などの蓄電池用に用いられる低コストの隔壁を用いることが可能である。
【００２４】
図１の水電気分解装置１０１は二極式であるが、電解電極１０３を水素発生極と酸素発生極に分けても良い。図２に三極式の水電気分解装置２０１の構成の一例を示す。電解質水溶液２０８が収容された電解槽２１４の内部に中間生成物の酸化還元反応を行う中間電極２０２、その一方の面側に水の酸化反応で酸素を発生する酸素発生用電解電極２０３、他方の面側に水の還元反応によって水素を発生する水素発生用電解電極２０４が設置される。図１と同様に各電極間には発生ガスの逆反応を防止するために隔壁２０５が設けられている。また、電解質水溶液２０８には、還元体２０６と酸化体２０７の酸化還元反応を繰り返す中間生成物が含まれている。図２の水電気分解装置２０１には、電源２０９と負荷２１０が接続されており、それぞれ接続スイッチ２１１、２１２を切り替えることで接続が切り替えられる構成となっている。電源２０９と接続する場合には、接続スイッチ２１２をオン、接続スイッチ２１１をオフとする。負荷２１０と接続する場合には、接続スイッチ２１１をオン、接続スイッチ２１２をオフとする。電源２０９と接続して中間電極２０２と酸素発生用電解電極２０３の間に電圧を印加すると、図１と同様に中間電極２０２の表面では中間生成物の還元反応が進行し、酸素発生電解電極２０３の表面では式（１）の反応によって酸素２１３が発生する。一方、所定量の還元体２０７が貯蔵された状態で中間電極２０２と水素発生用電解電極２０４を負荷２０９で接続すると、図１と同様に中間電極２０２の表面では中間生成物の酸化反応が進行し、水素発生電解電極２０４の表面では式（２）の反応によって水素２１４が発生する。
【００２５】
三極式の水電気分解装置２０１の場合には、水素発生用電解電極２０４の水素発生電位が中間生成物の酸化還元電位よりも高いものを使用する。酸素発生用電解電極２０３については中間生成物の酸化還元電位との関係での制限は特にない。また、二極式の場合には水素発生過電圧および酸素発生過電圧の両方が小さいことが好ましいが、三極式の場合には、酸素発生用電解電極２０３は酸素発生過電圧のみが小さければよく、水素発生用電解電極２０４は水素発生過電圧のみが小さければよい。このため、二極式の水電気分解装置１０１に比べ電極として使用可能な材料の種類は増える。水素発生過電圧が小さい材料としては、白金、ロジウム、ニッケル、鉄が挙げられる。酸素発生過電圧が小さい材料としては白金、銀、ロジウム、ニッケル、鉄、二酸化マンガン、コバルト、銀、炭素およびフタロシアニン錯体が挙げられる。特に、酸素発生用電解電極２０３では、気体状の酸素が低密度であるため、見かけの表面積の１０〜１０００倍程度の面積があることが好ましい。具体的には、カーボンブラックや金属粉末などの高比表面積粒子をバインダで成膜した薄膜電極などが挙げられる。
【００２６】
次に、図３に本発明の実施形態に係る水電気分解装置のガス配管の一例を示す。本発明の水電気分解装置によれば、電解槽内部には水素もしくは酸素のいずれか一方を任意の時間に取り出すことが可能となる。このため、従来はスタック構造で空間分離されていた水素極側と酸素極側のそれぞれからガスを取り出す流路が必要であったが、本実施形態の水電気分解装置においては、図３に示したようにガスを取り出す流路は電解槽に対して１本接続すればよく、配管類の削減が可能である。また、発生ガスの種類によって三方弁によって配管を切り替えることで、水素と酸素を混合することなく回収することが可能となる。
【００２７】
本発明によれば、電力入力時には電解電極から酸素が発生し、中間電極で中間生成物の還元反応が進行する。負荷につなぐと中間生成物の還元体が酸化され、電解電極では水素が発生する。このとき、負荷には中間生成物の酸化還元電位と電解電極の水素発生電位との電位差に匹敵する電圧がかかり、水素発生量に比例した電流が流れる。すなわち水素の製造と同時に、電力を取り出すことが出来る。発電電力量は中間生成物の酸化還元電位と電解電極における水素発生電位の電位差に比例するため、中間生成物としては亜鉛が、電解電極としては白金もしくはニッケルおよびこれらの合金を使用することが望ましい。
【００２８】
次に、図４に本発明の充放電機能を有する水電気分解装置を含む再生可能エネルギー貯蔵・供給システムの一例を示す。風力発電機や太陽光発電などの再生可能エネルギー発電部で発電した電力は電力変換部において所望の電力形態に変換されて系統電力網などの電力需要者に供給される。ここで、再生可能エネルギー発電部の発電電力は変動するため、直接系統電力網に接続すると系統に負荷をかけ、停電などの障害を引き起こす。このため、需要に応じた電力のみを系統に流し、余剰の電力は水電気分解装置に入力することで水素に変換し、水素エネルギーとして貯蔵する。水電気分解装置で製造した水素は燃料貯蔵制御部の反応器にて、エネルギー密度の高い有機分子に添加して有機ハイドライドとしてタンクに貯蔵する。一方、需用電力に対して再生可能エネルギー発電部の発電量が不足する場合には、タンクに貯蔵されている有機ハイドライドの脱水素反応によって水素を取り出し、水素を用いて発電部のエンジン発電機、タービン等で発電を行い不足分の電力を供給する。
【００２９】
ここで、本実施形態の水電気分解装置では、充放電機能を有していることから電力不足時には水電気分解装置からも電力を供給することが可能となる。これによって、再生可能エネルギー由来の電力の平準化の機能を持たせることが可能である。水電気分解装置の充放電の切替えは、例えば再生可能エネルギー発電部の発電量をモニターして制御部にて制御される。また、本実施形態の水電気分解装置では、従来の水電気分解装置と異なり、電力入力時ではなく放電時に水素が発生するという特徴を有している。そのため、電力不足時には水電気分解装置から電力を供給するとともに、水電気分解装置で発生した水素を直接発電部に供給することも可能である。また、システムの運用方法として、再生可能エネルギー発電部の発電時には酸素発生反応と中間生成物の還元反応を進行させて電力を貯蔵しておき、再生可能エネルギー発電部が発電していない時には中間生成物の還元体として貯蔵したエネルギーを用いて水素発生反応と中間生成物の酸化反応を進行させて電力を供給するようにすることもできる。
（評価１）
図１の構成の水電解装置を作製し、特性評価を行った。中間電極１０２には銅メッシュ、電解電極１０３には高比表面積化したニッケルのエキスパンドメタルを使用した。電解質水溶液１０７には硫酸亜鉛を溶解した水酸化カリウム水溶液を使用した。隔壁１０４には多孔質ポリエチレン薄膜を使用した。
【００３０】
まず、電源１０８から入力電力として中間電極１０２と電解電極１０３の間に２．３Ｖ通電したところ、電解電極１０３には酸化電流が流れ、電極表面からは酸素の気泡が発生した。また、中間電極１０２には還元電流が流れ、中間電極１０２が灰色に変色した。これにより、酸素発生と亜鉛の析出が進行することが確認できた。
【００３１】
その後、電力の入力を中止し、電解電極１０３と中間電極１０２を短絡させたところ、電解電極１０３には還元電流が流れ、電解電極１０３の表面から水素の気泡が発生した。
また、中間電極１０２には還元電流が流れ、中間電極１０２が銅色に戻った。これより、亜鉛の溶解反応によって電解電極１０３の表面で水素ガスが発生することが確認できた。
以上の結果より、電解電極１０３から水素ガスと酸素ガスを異なるタイミングで発生させて、水素と酸素を個別に取り出せることが確認できた。
（評価２）
図１の構成の水電気分解装置を作製し、評価１と同様に電力を入力後、電子負荷を接続して特性評価を行った。１０ｍＡ/ｃｍ2の電流密度で通電したところ、評価１と同様に中間電極１０２が銅色に戻り、電解電極１０３の表面から水素の気泡が発生した。中間電極１０２と電解電極１０３との間の電圧は０．４５Ｖであった。この結果から、図１の構成の水電気分解装置において、還元体１０６として入力電力を貯蔵した後、負荷を接続することで中間電極１０２と電解電極１０３との間で電力を取り出すことが確認できた。
（評価３）
図２の構成の水電気分解装置を作製し、特性評価を行った。中間電極２０２には銅メッシュ、電解電極には酸素発生極２０３にイリジウムを担持したチタンのエキスパンドメタルを、水素発生極２０４に白金メッシュを使用した。電解質水溶液２０８には硫酸亜鉛を溶解した硫酸ナトリウム水溶液を使用した。隔壁２０５には多孔質ポリエチレン薄膜を使用した。
【００３２】
まず、電源２０９から入力電力として中間電極２０２と酸素発生極２０３の間に２．３Ｖ通電したところ、酸素発生極２０３には酸化電流が流れ、電極表面からは酸素の気泡が発生した。また、中間電極２０２には還元電流が流れ、灰色に変色した。これにより、酸素発生と亜鉛の析出が進行することが確認できた。
【００３３】
その後、電力の入力を中止し、水素発生極２０４と中間電極２０２の間に電子負荷を接続して１０ｍＡ/ｃｍ2の電流密度で通電したところ、水素発生極２０４には還元電流が流れ、水素発生極２０４の表面から水素の気泡が発生した。また、中間電極２０２には還元電流が流れ、中間電極１０２が銅色に戻った。中間電極２０２と水素発生極間２０４との間の電圧は０．６Ｖであった。この結果から、図２の三極式の水電気分解装置においても、任意に配線の接続を替えることで水素と酸素を個別に取り出し、かつ中間電極と水素発生極間で電力を得ることが確認できた。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  水素発生装置
１０２  中間電極
１０３  電解電極
１０４  隔壁
１０５  中間生成物の酸化体
１０６  中間生成物の還元体
１０７  電解質水溶液
１０８  電源
１０９  酸素ガス
１１０  負荷
１１１  水素ガス
１１２  電解槽
【図１】
2017020053.tif 000003
【図２】
2017020053.tif 000004
【図３】
2017020053.tif 000005
【図４】
2017020053.tif 000006