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公開番号2025175832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2024082117
出願日2024-05-20
発明の名称水素・酸素発生装置
出願人株式会社神鋼環境ソリューション
代理人弁理士法人藤本パートナーズ
主分類C25B 9/00 20210101AFI20251126BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】大容量化した際にも電解効率低下や装置部材の損傷を防ぐ水素・酸素発生装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る水素・酸素発生装置1は、一対の電極板10と、該一対の電極板10の間に配置された固体電解質膜20と、該固体電解質膜20を挟むように該固体電解質膜の一面側と他面側とに配置された一対の給電体12と、を備え、前記一対の電極板10には、対向する面にそれぞれ複数の凸条121が設けられ、一方の電極板10に設けられた複数の凸条121と他方の電極板10に設けられた複数の凸条121とは、電極板10の幅方向おいて互い違いとなるように配置されており、前記一対の給電体12の各々は、前記対向する電極板10の複数の凸条121と接していることを特徴とする。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
一対の電極板と、
該一対の電極板の間に配置された固体電解質膜と、
該固体電解質膜を挟むように該固体電解質膜の一面側と他面側とに配置された一対の給電体と、を備え、
前記一対の電極板には、対向する面にそれぞれ複数の凸条が設けられ、一方の電極板に設けられた複数の凸条と他方の電極板に設けられた複数の凸条とは、電極板の幅方向断面において互い違いとなるように配置されており、
前記一対の給電体の各々は、前記対向する電極板の複数の凸条と接していることを特徴とする水素・酸素発生装置。
続きを表示（約 190 文字）【請求項２】
前記複数の凸条は、前記電極板の長手方向に対して４５°以下の角度を有するように形成され、且つ、凸条と凸条との間にそれぞれ凹条が形成されており、該凹条は水の流路を構成している、請求項１記載の水素・酸素発生装置。
【請求項３】
前記電極板の幅方向全体に亘って複数の凸条および複数の凹条が交互に連続して形成されている請求項１に記載の水素・酸素発生装置

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ガスと酸素ガスとを発生させる水素・酸素発生装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水を電気分解して水素と酸素を発生させる水素・酸素発生装置として、特許文献１記載の装置が知られている。該装置は、一対の電極板と、該一対の電極板の間に配置される固体電解質膜と、一方の電極板及び固体電解質膜の間に配置される陽極側給電体と、他方の電極板及び固体電解質膜の間に配置される陰極側給電体と、を備えた電解セルを構成単位とし、該電解セルが電極板表面と直交する方向に複数積層されて構成されている。前記電極板は複極式となっており、複数の電解セルを積層して積層体の両端に電圧が印加された際に、一面が陽極として機能し、他面が陰極として機能する。また、該電極板は、電気分解に供される水を供給するための水供給用のポートと、水の電気分解によって発生する酸素を余剰の水とともに取出すための酸素取出用のポートと、水の電気分解によって発生する水素を取出すための水素取出用のポートとを備えている。特許文献１記載の水素・酸素発生装置では、２つの水供給用のポートが電極板の一端側の角部にそれぞれ１つずつ配置され、酸素取出用のポートと水素取出用ポートとが電極板の他端側の角部にそれぞれ１つずつ配置されている。水供給用のポートおよび酸素取出用のポートは、前記電解セルの酸素発生室と連通するように構成され、水素取出用のポートは前記電解セルの水素発生室と連通するように構成される。
【０００３】
かかる構成により、特許文献１記載の水素・酸素発生装置では、電極板の一端側に形成された２つの水供給用のポートから前記電解セルの酸素発生室に水が供給され、酸素発生室で水の電気分解によって発生した酸素と余剰の水は電極板の他端側に形成された1つの酸素取出用のポートを介して取り出される。また、電気分解によって発生した水素イオンは固体電解質膜を通って水素発生室へと移動して水素となり、は電極板の他端側に形成された１つの水素取出用のポートを介して取り出される。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の水素・酸素発生装置においては、供給された水が電解セル全体へと拡散しにくく、電解セルの面積が大きくなるほど電解効率が低下しやすいという問題がある。
【０００５】
一方、特許文献２には、電解セルの端部領域において電極板を挟むように配置されたスペーサを備えた水素・酸素発生装置が開示されている。具体的には、該特許文献２に開示された水素・酸素発生装置では、酸素発生室の両端および水素発生室の両端に、それぞれ一対のスペーサが配置されている。言い換えると、一つの電解セルに４枚のスペーサが備えられており、電極板の両端では電極板を挟むようにスペーサが配置されている。各スペーサは配置された場所に応じて水供給用ポート、酸素取出用ポートおよび水素取出用ポートと対応する貫通孔をそれぞれ有している。そして、酸素発生室に配置されたスペーサにおいては、水供給用の２つのポートと対応する２つの貫通孔と酸素発生室とを流体連通させる流路が形成され、酸素取出用の１つのポートと対応する１つの貫通孔と酸素発生室とを流体連通させる流路が形成されている。また、水素発生室に配置されたスペーサにおいては、水素取出用の１つのポートと対応する１つの貫通孔と水素発生室とを流体連通させる流路が形成されている。
【０００６】
このように、特許文献２に開示された水素・酸素発生装置においては、酸素発生室の両端および水素発生室の両端に、それぞれスペーサが配置されることによって各ポートと酸素発生室又は水素発生室との間の流体の流れがスムーズになり、電解セルの比較的広範囲において効率良く電気分解反応させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００４－２９２９４６号公報
特開２００２－１２９３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、水素社会の実現に向けた取り組みが加速するなか、この水素・酸素発生装置においても水素および酸素の発生容量が多いもの、すなわち大容量化された装置が求められている。水素・酸素発生装置を大容量化するには、電解セルの面積を大きくすること、又は電解セルの積層数を増やすことが必要となる。しかし、電解セルの面積を大きくすると、電気分解を行う領域にかかる締め付け圧にムラができ、電解効率が低下したり高分子固体膜や給電体に損傷が生じたりする可能性がある。
【０００９】
本発明は、大容量化した際にも電解効率低下や装置部材の損傷を防ぐ水素・酸素発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様における水素・酸素発生装置は、
一対の電極板と、
該一対の電極板の間に配置された固体電解質膜と、
該固体電解質膜を挟むように該固体電解質膜の一面側と他面側とに配置された一対の給電体と、を備え、
前記一対の電極板には、対向する面にそれぞれ複数の凸条が設けられ、一方の電極板に設けられた複数の凸条と他方の電極板に設けられた複数の凸条とは、電極板の幅方向断面おいて互い違いとなるように配置されており、
前記一対の給電体の各々は、前記対向する電極板の複数の凸条と接していることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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