特許ウォッチ

公開番号2025110592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004512
出願日2024-01-16
発明の名称電解セル、及び電解装置
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C25B 9/23 20210101AFI20250722BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】より良好な電解性能を有する電解セル、及び電解装置を提供する。
【解決手段】電解セルは、イオン交換膜と、イオン交換膜の表面に設けられ、シート状に形成された複数の繊維からなる給電体と、それぞれの繊維の表面を覆うバインダ層と、バインダ層の表面から少なくとも一部が突出する触媒粒子を含む電極触媒層と、を備える。媒粒子の少なくとも一部がバインダ層の表面から突出している。このため、触媒粒子の露出部分の表面積が増大するため、電解液との接触面積を増やすことができる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
イオン交換膜と、
該イオン交換膜の表面に設けられ、シート状に形成された複数の繊維からなる給電体と、
それぞれの前記繊維の表面を覆うバインダ層と、
該バインダ層の表面から少なくとも一部が突出する触媒粒子を含む電極触媒層と、
を備える電解セル。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記触媒粒子における前記バインダ層の表面から突出している部分の表面積は、前記突出している部分、及び前記バインダ層の残余の部分を含む全表面積の２０％以上８０％以下である請求項１に記載の電解セル。
【請求項３】
前記触媒粒子は電子伝導性を有し、前記バインダ層、及び前記電極触媒層には導電助剤が含まれていない請求項１又は２に記載の電解セル。
【請求項４】
前記バインダ層は、フッ素を含む樹脂材料によって形成されている請求項１又は２に記載の電解セル。
【請求項５】
前記バインダ層は、ポリフッ化ビニリデンによって形成されている請求項４に記載の電解セル。
【請求項６】
イオン交換膜と、
該イオン交換膜の表面に設けられ、シート状に形成された複数の繊維からなる給電体本体と、
それぞれの前記繊維の表面を覆うバインダ層と、
該バインダ層の表面から少なくとも一部が突出する触媒粒子を含む電極触媒層と、
を備え、
前記バインダ層は、フッ素を含む樹脂材料によって形成されている電解セル。
【請求項７】
前記バインダ層は、ポリフッ化ビニリデンによって形成されている請求項６に記載の電解セル。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の電解セルと、
前記電解セルに電解液を供給する電解液供給部と、
前記電解セルに電圧を印加する電源部と、
を備える電解装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電解セル、及び電解装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
水素を生成するための装置として、水を電気分解する装置（電解装置）が知られている。この種の装置では、イオン交換膜によって陰極室と陽極室に区画された電解槽内に水を充填し、陰極と陽極に電力を供給することで水の電気分解が行われる。陰極室では水と電子の反応によって水素が発生する。この反応によって生じた水酸化物イオンはイオン交換膜を透過して陽極室に到達する。陽極室ではこの水酸化物イオンから、酸素と水が発生する。このような反応が継続することで、大量の水素を得ることができる。
【０００３】
イオン交換膜の厚さ方向両側には、それぞれ陽極（アノード）、及び陰極（カソード）との間に介在する給電体が配置されている。給電体の具体例として下記特許文献１に記載されたものが知られている。下記特許文献１に係る装置では、給電体の表面に白金等の触媒物質を保護するバリア層が設けられている。バリア層は、ポリマーバインダー、及び導電性セラミック材料等によって形成されている。これにより、電解反応の進行中における給電体の早期の腐蝕が抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６４３０９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように耐腐食性を優先すると、バリア層が設けられている分だけ触媒物質と電解液との接触面積が減少し、所期の電解性能が得られないという課題がある。
【０００６】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より良好な電解性能を有する電解セル、及び電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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係るイオン交換膜と、該イオン交換膜の表面に設けられ、シート状に形成された複数の繊維からなる給電体本体と、それぞれの前記繊維の表面を覆うバインダ層と、該バインダ層の表面から少なくとも一部が突出する触媒粒子を含む電極触媒層と、を備える。
【０００８】
本開示に係る電解装置は、上記の電解セルと、前記電解セルに電解液を供給する電解液供給部と、前記電解セルに電圧を印加する電源部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、より良好な電解性能を有する電解セル、及び電解装置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係る電解装置の構成を示す模式図である。
本開示の実施形態に係る電解セルの構成を示す模式断面図である。
本開示の実施形態に係る電解セルの構成を示す分解斜視図である。
本開示の実施形態に係る陰極触媒層の繊維の拡大図である。
本開示の実施形態に係る陽極触媒層の繊維の拡大図である。
本開示の実施形態に係る電極触媒層における触媒粒子の状態を示す模式図である。
本開示の実施形態に係る電極触媒層における触媒粒子の粒径と露出面積の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許