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公開番号2025121114
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016345
出願日2024-02-06
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 20210101AFI20250812BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】安価に製造・運用できるとともに、ガスの回収効率が向上した電解セル、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、イオン交換膜の陽極側、及び陰極側のうち、少なくとも陽極側の表面に当接するように設けられ、ニッケル元素を含むステンレス合金の多孔体で形成された膜状の電極と、を備え、電極は、表面側に設けられた内側層部材と、内側層部材の外側に設けられ、内側層部材よりも空隙率が高い外側層部材と、を有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
イオン交換膜と、
該イオン交換膜の陽極側、及び陰極側のうち、少なくとも陽極側の表面に当接するように設けられ、ニッケル元素を含むステンレス合金の多孔体で形成された膜状の電極と、
を備え、
前記電極は、前記表面側に設けられた内側層部材と、
該内側層部材の外側に設けられ、該内側層部材よりも空隙率が高い外側層部材と、
を有する電解セル。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記イオン交換膜の前記陽極側、及び前記陰極側の双方に前記膜状の電極が設けられている請求項１に記載の電解セル。
【請求項３】
前記内側層部材から前記外側層部材にかけて、前記空隙率が段階的に変化している請求項１又は２に記載の電解セル。
【請求項４】
前記内側層部材から前記外側層部材にかけて、前記空隙率が連続的に変化している請求項１又は２に記載の電解セル。
【請求項５】
前記内側層部材の前記空隙率は７０％以下であり、前記外側層部材の前記空隙率は７０％よりも大きい請求項１又は２に記載の電解セル。
【請求項６】
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 1,500 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。従来、給電体としては、基材となる金属材料やカーボンに白金、イリジウム酸化物等の貴金属を担持させたものが用いられていた。しかしながら、貴金属を用いることはコストの面で不利であることから、これらに代替する構成に対する要請が高まっていた。そこで、下記特許文献１に係る装置では、電極として粉末状ステンレスの焼結体が用いられている。粉末を焼結することによって多孔質のステンレス電極が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１７９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、多孔質の電極の内部では、イオン交換膜の表面側からガスが発生する。このガスは電極内部の孔を通過して電解液中に放出される。しかしながら、上記のように単に多孔質の電極を用いた場合、電極の外側に向かうにつれてガスの通過抵抗が増し、発生したガスが電極内部に留まってしまう。つまり、ガスの排出効率が低下してしまう。結果として、所期のガスの回収効率を達成できないという課題があった。
【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、安価に製造・運用できるとともに、ガスの回収効率が向上した電解セル、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、本開示に係る電解セルは、イオン交換膜と、該イオン交換膜の陽極側、及び陰極側のうち、少なくとも陽極側の表面に当接するように設けられ、ニッケル元素を含むステンレス合金の多孔体で形成された膜状の電極と、を備え、前記電極は、前記表面側に設けられた内側層部材と、該内側層部材の外側に設けられ、該内側層部材よりも空隙率が高い外側層部材と、を有する。
【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、安価に製造・運用できるとともに、ガスの回収効率が向上した電解セル、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陽極、及び陰極の拡大断面図である。
本開示の実施形態に係る電解セルのセル電圧（過電圧）の時間経過の一例を示すグラフである。
本開示の実施形態に係る陽極、及び陰極の変形例を示す拡大断面図である。
【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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