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公開番号2024117416
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-29
出願番号2023023506
出願日2023-02-17
発明の名称水電解装置
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人
主分類C25B 9/00 20210101AFI20240822BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】水電解装置において、回収される酸素ガスに混入する水素ガスを低減することができる技術を提供する。
【解決手段】水電解装置1は、本体部10と、水配管20と、酸素配管30と、水素配管40と、触媒フィルタ50と、を備える。本体部10は、複数のセル11を有する。各セル11は、電解質膜121、電解質膜121の一方の面に位置するアノード触媒層122、および、電解質膜121の他方の面に位置するカソード触媒層124を有する。水配管20は、本体部10に水を供給する。酸素配管30は、本体部10内にて発生した酸素ガスを本体部10外に導く。水素配管40は、本体部10内にて発生した水素ガスを本体部10外に導く。触媒フィルタ50は、酸素配管30において、水素ガスおよび酸素ガスから水を生成する反応を促進する触媒を含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
水電解装置であって、
電解質膜、前記電解質膜の一方の面に位置するアノード触媒層、および、前記電解質膜の他方の面に位置するカソード触媒層、を有する本体部と、
前記本体部に水を供給する水供給部と、
前記本体部内にて発生した酸素ガスを前記本体部外に導く酸素配管と、
前記本体部内にて発生した水素ガスを前記本体部外に導く水素配管と、
前記酸素配管において、水素ガスおよび酸素ガスから水を生成する反応を促進する触媒を含む触媒フィルタと、
を備える、水電解装置。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
請求項１に記載の水電解装置であって、
前記酸素配管は、前記触媒フィルタの出口側から鉛直上向き延びる部分を有する、水電解装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水電解装置であって、
前記触媒フィルタは、前記本体部よりも鉛直上側に位置する、水電解装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の水電解装置であって、
前記酸素配管は、前記触媒フィルタの入口側から鉛直下方に延びる部分を有する、水電解装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水電解装置であって、
前記触媒フィルタの直下に、前記本体部に供給された水の液面が保持される、水電解装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の水電解装置であって、
前記触媒は、白金を含む、水電解装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、水電解装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水（Ｈ
２
Ｏ）を電気分解することにより水素（Ｈ
２
）を製造する水電解装置が知られている。水素は温室効果ガスを排出しない燃料となるため、水電解装置は、脱炭素化に貢献できる技術として、近年特に注目されている。水電解装置は、高分子電解質膜を用いたものがある。この種の水電解装置は、セルとセパレータとが交互に積層された積層構造を有する。各セルは、電解質膜と、電解質膜の両面に形成された触媒層とを有する。
【０００３】
水電解が行われる場合、アノード側触媒層とカソード側触媒層との間に、電圧が印加されるとともに、アノード側の触媒層に水が供給される。これにより、次の電気化学反応式に示されるように、アノード側の触媒層においては、水から水素イオンと酸素と電子が生成される。そして、カソード側の触媒層においては、水素イオンと電子とから、水素が生成される。カソード側で発生した水素およびアノード側で発生した酸素は、適宜回収される。
（アノード側）２Ｈ
２
Ｏ → ４Ｈ
＋
＋Ｏ
２
＋４ｅ
－
（カソード側）２Ｈ
＋
＋２ｅ
－
→ Ｈ
２
【０００４】
実際の水電解装置では、水電解においてカソード側で発生した水素が、電解質膜を透過して、アノード側に移動する場合があった。この場合、水素の混入によって、高純度の酸素を回収することが困難となる。特許文献１では、アノード側の触媒層に、酸化イリジウムに加えて白金が配合される。これにより、アノード側において、白金の触媒機能により、アノード側に透過してきた水素が、酸素と化合して水が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８－２４００６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アノード側の触媒層に白金を配合した場合、電解性能が低下するおそれがあった。このため、他の方法で、回収される酸素に混入する水素を低減することが求められている。
【０００７】
本発明の目的は、水電解装置において、回収される酸素ガスに混入する水素ガスを低減することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、第１態様は、水電解装置であって、電解質膜、前記電解質膜の一方の面に位置するアノード触媒層、および、前記電解質膜の他方の面に位置するカソード触媒層、を有する本体部と、前記本体部に水を供給する水供給部と、前記本体部内にて発生した酸素ガスを前記本体部外に導く酸素配管と、前記本体部内にて発生した水素ガスを前記本体部外に導く水素配管と、前記酸素配管において、水素ガスおよび酸素ガスから水を生成する反応を促進する触媒を含む触媒フィルタとを備える。
【０００９】
第２態様は、第１態様の水電解装置であって、前記酸素配管は、前記触媒フィルタの出口側から鉛直上向き延びる部分を有する。
【００１０】
第３態様は、第２態様の水電解装置であって、前記触媒フィルタは、前記本体部よりも鉛直上側に位置する。
（【００１１】以降は省略されています）

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