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公開番号2024176973
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2023095891
出願日2023-06-09
発明の名称水電解方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C25B 1/04 20210101AFI20241212BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】単一のニッケル水素電池を用いた水電解方法であって、エネルギー変換効率の高い水電解方法を提供する。
【解決手段】本開示に係る水電解方法は、電源と、OH^-イオンが移動できる電解液と、電源に接続される正極と電源に接続される負極とを有し電解液に浸漬される単一のニッケル水素電池と、を用いて、電源により、正極の電位が負極の電位より高くなる電位差を印加して、正極から酸素ガスを、負極から水素ガスを発生させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電源と、
ＯＨ
－
イオンが移動できる電解液と、
前記電源に接続される正極と、前記電源に接続される負極とを有し、前記電解液に浸漬される単一のニッケル水素電池と、を用いて、
前記電源により、前記正極の電位が前記負極の電位より高くなる電位差を印加して、前記正極から酸素ガスを、前記負極から水素ガスを発生させる、
水電解方法。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
前記負極は、ミッシュメタルを含む、
請求項１に記載の水電解方法。
【請求項３】
前記負極は、Ｎｉ
２
Ｏ
３
Ｈを含む被膜を有し、
前記正極と前記負極が所定の第１の電位差となるように電圧を印加して水素ガスのみを発生させる、又は、前記正極と前記負極が所定の第２の電位差となるように電圧を印加して酸素ガスのみを発生させる、
請求項１又は請求項２に記載の水電解方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、単一のニッケル水素電池を用いた水電解方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池自動車や、発電用のエネルギーとして水素（Ｈ
２
）ガスの需要が高まっており、Ｈ
２
ガスの製造方法の研究も進められている。なお、Ｈ
２
ガスを製造する方法としては、例えば水（Ｈ
２
Ｏ）を水電解反応によって水素（Ｈ
２
）ガスと酸素（Ｏ
２
）ガスに分けて回収する方法が挙げられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、負極に白金（Ｐｔ）、正極に水酸化ニッケル（Ｎｉ(ＯＨ)
２
）を用いた水電解セルであって、正極に酸素を吸蔵及び放出させ、負極での水素発生時には酸素を放出させない技術が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１では負極に電位窓の広い白金（Ｐｔ）を用いている。すなわち電気化学反応時の負極の上下限電位を大きく変動させることができる（上下限電位について考慮しなくてもよい）。そのため、対となる正極も大きく電位変動できることとなる。正極に用いられている水酸化ニッケル（Ｎｉ(ＯＨ)
２
）は、Ｎｉの価数変動が２価と３価との間であれば可逆的に反応が継続するが、電位変動を大きくして例えば２価と４価との間での価数変動としたときには、正極が不可逆的に劣化（酸化被膜が正極上に形成）し、水電解によるガス発生の効率が低下することがある。
【０００５】
ここで、電動車やハイブリッド車に搭載される電池として、ニッケル水素電池がすでに普及しているが、今後、使用済みのニッケル水素電池の発生量が見込まれる。そのため、使用済のニッケル水素電池を可能な限りリユースに近い形で水電解セルとして使用できることが望まれる。しかし、ニッケル水素電池では、負極がＮｉベース、正極がＮｉ(ＯＨ)
２
ベースとなる。負極のＮｉは、上記特許文献１の負極よりも電位窓が狭いため、水電解時には上下限電位を制限した使い方とする必要がある。上記特許文献１では負極に電位窓の広いＰｔを用いているため、正負極ともに劣化を考慮した電位のかけ方は着目されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２０１７－５３４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、このような従来の要求を踏まえ、単一のニッケル水素電池を用いた水電解方法であって、エネルギー変換効率の高い水電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】
【０００８】
上記課題を解決するための手段には、以下の手段が含まれる。
＜１＞電源と、
ＯＨ
－
イオンが移動できる電解液と、
前記電源に接続される正極と、前記電源に接続される負極とを有し、前記電解液に浸漬される単一のニッケル水素電池と、を用いて、
前記電源により、前記正極の電位が前記負極の電位より高くなる電位差を印加して、前記正極から酸素ガスを、前記負極から水素ガスを発生させる、水電解方法。
＜２＞前記負極は、ミッシュメタルを含む、＜１＞に記載の方法。
＜３＞前記負極は、Ｎｉ
２
Ｏ
３
Ｈを含む膜を有し、
前記正極と前記負極が所定の第１の電位差となるように電圧を印加して水素ガスのみを発生させる、又は、前記正極と前記負極が所定の第２の電位差となるように電圧を印加して酸素ガスのみを発生させる、＜１＞又は＜２＞に記載の方法。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、少なくとも１つのニッケル水素電池を用いた水電解方法であって、エネルギー変換効率の高い水電解方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態における水電解方法を実施する装置の概略斜視図である。
本開示の別の実施形態における水電解方法を実施する装置の概略斜視図である。
図２に示す水電解装置における、単一の電池モジュールが有する複数の正極と複数の負極とを電源に接続する構成を例示する概略図である。
８０℃におけるＮｉの電位－ｐＨ図である。
５０℃におけるＮｉの電位－ｐＨ図である。
ニッケル水素電池の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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