電解槽
【課題】構造設計の自由度が高く、屋外設置に適した電解槽を提供する。
【解決手段】電解槽１００は、ともに面状の第一電極１０および第二電極２０が互いに対向して配置された電極対３０と、電極対３０の間に電解液ＥＳを供給する給液部４０と、を備え、電解液を電気分解してガスを生成する。そして、電解槽１００は、電極対３０が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有している。電解槽１００は、第一電極１０および第二電極２０が対向して配置された電極対３０の間に、絶縁性の保液シート５０が挟持されている。
【解決手段】電解槽１００は、ともに面状の第一電極１０および第二電極２０が互いに対向して配置された電極対３０と、電極対３０の間に電解液ＥＳを供給する給液部４０と、を備え、電解液を電気分解してガスを生成する。そして、電解槽１００は、電極対３０が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有している。電解槽１００は、第一電極１０および第二電極２０が対向して配置された電極対３０の間に、絶縁性の保液シート５０が挟持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解液の電気分解に用いる電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液を電気分解してガスを生成する種々の電解槽が提供されている。近年では、水（水溶液）を電気分解して水素ガスと酸素ガスを生成する水電気分解用の電解槽が提案されている。この種の電解槽としては、一対の電極で電解液を挟持するものが知られている。具体的には、固体高分子電解質膜の両面に電極を接合し、電解質膜に水を供給して通電するもの（特許文献１）と、中空の枠体（ガスケット）の両面に電極を接合し、その間の空間に電解液を貯留して通電するもの（特許文献２）とが知られている。
【０００３】
従来の電解槽において、電解液を挟持する電極としては、曲げ剛性の高い硬質の板状電極が用いられていた。電極と電解液との界面で生じるガスの発生圧力に抗して電極と電解液との接触状態を維持するように、固体高分子電解質膜やガスケットに対して硬質の電極を高圧で圧接させていたためである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、固体高分子電解質膜に電極を接合し、押し付け素材で押圧力を付勢した状態でセパレータ板や固定板と一体にボルト固定電解槽が記載されている。
また、特許文献２には、黒鉛やニッケルなどの板からなる電極とガスケットとをボルトおよびナットで圧接して多層に積層した電解槽が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９１３２９号公報
【特許文献２】特開平１０−８８３８０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、電極自体が硬質の板状であったり、他の硬質の部材に電極が固定されたりして電解槽が非可撓性（リジッド）であったことにより、種々の問題が生じていた。
第一には、電解槽の構造設計の自由度が乏しかったため、電解槽の形状や設置位置が限られていた。第二には、非可撓性ゆえに耐衝撃性が低く、屋外曝露時の電解槽の耐久性に問題があった。たとえば電解槽を屋外設置して家庭用の水素ガス発生装置に用いた場合、風雨や小石等の異物が電解槽に衝突すると割れや欠けが容易に生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造設計の自由度が高く、屋外設置に適した電解槽を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電解槽は、ともに面状の第一電極および第二電極が互いに対向して配置された電極対と、前記電極対の間に電解液を供給する給液手段と、を備え、前記電解液を電気分解してガスを生成する電解槽であって、前記電極対が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有していることを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電解槽は、電解液を挟持する電極対が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有している。このため、使用目的に応じた様々な形状の電解槽の構造設計が可能になり、また電極対が耐衝撃性に優れるため、電解槽を屋外曝露環境にも好適に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態にかかる電解槽を示す斜視図である。
【図２】電解槽の分解斜視図である。
【図３】（ａ）はガス生成装置の模式図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図４】（ａ）は第二実施形態にかかる電極対の斜視図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図５】（ａ）は第三実施形態にかかる電極の平面図であり、（ｂ）はその変形例を示す平面図である。
【図６】耐水圧の測定に用いたホルダの説明図である。
【図７】実施例１および実験例１から３の電流値の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例２の電流値の測定結果を示すグラフである。
【図９】実験例４の電流値の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる電解槽１００を示す斜視図である。図２は、電解槽１００の分解斜視図である。
はじめに、本実施形態の電解槽１００の概要について説明する。
【００１４】
本実施形態の電解槽１００は、ともに面状の第一電極１０および第二電極２０が互いに対向して配置された電極対３０と、電極対３０の間に電解液ＥＳを供給する給液部４０と、を備え、電解液ＥＳを電気分解してガスＧを生成する。そして、電解槽１００は、電極対３０が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有していることを特徴とする。
【００１５】
次に、本実施形態の電解槽１００について詳細に説明する。
電解槽１００は、電解液ＥＳを電気分解してガスＧを生成するガス生成装置である。電解液ＥＳおよびガスＧは特に限定されないが、本実施形態ではガスＧの一つとして水素ガスを挙げる。すなわち、本実施形態の電解槽１００は、水電気分解による水素ガス発生装置を構成している。
【００１６】
電解液ＥＳは、主体が水であればよく、更に、高効率で電解を実施するために、解離度が高く、不揮発性の塩基または酸を添加するとよい。塩基としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、酸としては硫酸を一例として挙げることができる。
本実施形態の電解槽１００を含む水素発生装置は、家庭用の燃料電池用水素製造のほか、水素自動車、家庭用電化製品に用いることができる。電解槽１００で発生した水素ガスを動力源として用いる場合には、他の自然エネルギーと組み合わせてもよい。
【００１７】
第一電極１０および第二電極２０は、柔軟性のある導電性のフィルムである。この導電性フィルムは、フィルム自体、若しくは、その表面が導電性を持つものである。この導電性を持つ材質としては、金、銀、銅、白金、ニッケル、チタン、鉄等の金属、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化金属、または炭素が上げられる。これらの導電性のある材質は、単体として使用してもよいが、合金の様な形で組み合わせてもよい。第一電極１０、第二電極２０を構成するフィルムの厚さとしては、１μｍ〜１０ｍｍの範囲のものが好ましい。１μｍ以上とすることで、電極として使用する際に充分な強度が得られ、また、加工も容易である。また、１０ｍｍ以下とすることで、柔軟性が得られ、また、電解槽１００の小型化および軽量化が図られる。
【００１８】
導電性フィルムの組成としては、単体の組成でもよいが、不導体の基材フィルムに上記の導電性のある材質を成膜したものを使用してもよい。成膜の方法は特に限定しないが、その金属自体を、スパッタや蒸着、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ゾルゲル法、ＰＬＤ（Pulse Laser Deposition）法等により任意の膜厚に成膜する方法が挙げられる。不導体の基板フィルムは、特に限定しないが、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエステル、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が使用できる。
【００１９】
図２に示すように、第一電極１０と第二電極２０との間には電極間スペーサ３２が挟持されている。電極間スペーサ３２は板状をなし、略中央に矩形状の中空部３３を有する枠体である。中空部３３は、電解液ＥＳが供給されて電解される空間である。本実施形態の中空部３３には、親水性の保液シート５０が嵌め込まれている。
【００２０】
便宜上、図１および図２の右下方向を電解槽１００の表面側といい、左上方向を電解槽１００の裏面側という。また、同図に示すように上下方向を規定するが、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜的に規定するものであり、必ずしも電解槽１００の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００２１】
保液シート５０は、親水性かつ絶縁性の材料からなり、電解液ＥＳに対する濡れ性により電解液ＥＳを保持するシート材料である。本実施形態の電解槽１００は、第一電極１０と第二電極２０との間に保液シート５０を使用することにより、電極同士の接触（ショート）を防ぐとともに、電極間の薄い空隙の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることが可能である。すなわち、親水性の保液シート５０を電極対３０に挟み込むことで、可撓性のある電極対３０を三次元的に屈曲または湾曲させた場合にも、第一電極１０と第二電極２０とが接触せず、また電解液ＥＳの不足領域が生じることがない。
【００２２】
保液シート５０の材質としては、特に限定しないが、親水性でありながら、電気分解を受けないものが用いられる。例えば、セルロース、キュプラ、綿、絹などの天然繊維材料のほか、ポリビニリデンジフルオライドや親水化処理されたポリテトラフルオロエチレンなどの合成高分子からなる多孔シートまたは不織布が挙げられる。保液シート５０の厚さは１ｍｍ以下が好ましい。また、保液シート５０のかさ（嵩）密度は０．５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。これらの場合、保液シート５０が電解液ＥＳに与える電気抵抗が抑制されるため、電解液ＥＳを効率よく電気分解することができる。
【００２３】
電極間スペーサ３２の板厚は、第一電極１０と第二電極２０との対向間隔、すなわち電極間距離にあたる。保液シート５０の厚みは、電極間スペーサ３２の厚みと同等またはこれよりも小さい。すなわち、保液シート５０が嵌め込まれた中空部３３には、電解液ＥＳを貯留することが可能である。第一電極１０と第二電極２０との対向間隔は、電極対３０の全体に亘って均一であることが好ましいが、これに限られない。
【００２４】
保液シート５０が繊維材料からなることで、保液シート５０が高い毛管力をもつ。また、保液シート５０は、電解液ＥＳが供給される中空部３３に対して面方向の全体に亘って設けられるとよい。これにより、第一電極１０と第二電極２０との間の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることができる。また、保液シート５０は電極間スペーサ３２よりも高い可撓性を有している。
【００２５】
中空部３３には、電解液送液ライン４１と電解液排出ライン５１とが連通して設けられている。電解液送液ライン４１は、給液部４０の一部を構成している。
【００２６】
第一電極１０と第二電極２０は、それぞれ電極ホルダ３５、３６に装着される。
電極ホルダ３５は板状をなし、第一電極１０を嵌め込むための中空凹部３５１が厚み方向に貫通形成されている。中空凹部３５１には、導線３５３の一端が露出しており、中空凹部３５１に第一電極１０が嵌め込まれることで、第一電極１０と導線３５３とは接続される。
中空凹部３５１の裏面側には、電解液送液ライン４３と電解液排出ライン５３がそれぞれ凹溝として形成されている。電極間スペーサ３２と電極ホルダ３５とを接合したときに、電解液送液ライン４１と４３、および電解液排出ライン５１と５３は、それぞれ互いに一致する。
【００２７】
一方、電極ホルダ３６もまた板状をなし、第二電極２０を嵌め込むための中空凹部３６１が厚み方向に貫通形成されている。中空凹部３６１には、導線３６３の一端が露出しており、中空凹部３６１に第二電極２０が嵌め込まれることで、第二電極２０と導線３６３とは接続される。導線３５３、３６３には、電極対３０に直流電圧を供給する給電部９０（図３（ａ）を参照）の正極または負極のいずれかが接続される。
【００２８】
導線３５３、３６３は、導電性の材料からなり、金属材料、特に電気抵抗の少ない白金、金、銅、ニッケル等が好ましい。
【００２９】
中空凹部３６１の表面側には、電解液送液ライン４４と電解液排出ライン５４がそれぞれ凹溝として形成されている。電極間スペーサ３２と電極ホルダ３６とを接合したときに、電解液送液ライン４１と４４、および電解液排出ライン５１と５４は、それぞれ互いに一致する。
【００３０】
電極間スペーサ３２および電極ホルダ３５、３６は、ともに絶縁性の薄板からなり、板厚は１ｍｍ以下が好ましい。また、電極間スペーサ３２および電極ホルダ３５、３６は、絶縁性の樹脂材料、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリイミド等が用いられる。これにより、電極対３０の可撓性を損なうことがない。
【００３１】
給液部４０は、給液管４６、排液管４７、貯液槽４８および送液ポンプ４９を含む（図３（ａ）を参照）。
電解液送液ライン４１、４３、４４は互いにあわさって管路を構成し、かかる管路に給液管４６が装着されている。給液管４６は、電解液ＥＳを所定の圧力で中空部３３に供給するための配管であり、中空部３３と貯液槽４８とを連通している。
また、電解液排出ライン５１、５３、５４は互いにあわさって他の管路を構成し、かかる他の管路に排液管４７が装着されている。排液管４７は、中空部３３で電解された電解液ＥＳを排出するための配管であり、中空部３３に連通している。
【００３２】
電極間スペーサ３２を中心として、電極ホルダ３５、３６の表裏面側には、ガス回収用ホルダ３７、３８がそれぞれ設けられている。後述するように、第一電極１０および第二電極２０は、電気分解で生成したガスＧを厚み方向に通過させる。
ガス回収用ホルダ３７の裏面側には、キャビティ状のガス回収室３７１と、ガス回収室３７１に一端が連通した回収ガス流路３７３と、回収ガス流路３７３の他端に接続されたガス取出ライン３７５が設けられている。回収ガス流路３７３は、ガス回収用ホルダ３７の裏面側に凹溝状に設けられている。ただし、回収ガス流路３７３は、ガス回収用ホルダ３７の板厚内部を貫通する貫通孔として形成してもよい。ガス取出ライン３７５は回収ガス流路３７３に対して気密に接続された管状部材である。
【００３３】
一方、ガス回収用ホルダ３８の表面側にもまた、キャビティ状のガス回収室３８１と、ガス回収室３８１に一端が連通した回収ガス流路３８３と、回収ガス流路３８３の他端に気密に接続された管状部材からなるガス取出ライン３８５とが設けられている。回収ガス流路３８３は、ガス回収用ホルダ３８の表面側に凹溝状に、またはガス回収用ホルダ３８の板厚内部を貫通する貫通孔として、形成されている。
【００３４】
これにより、導線３５３を通じて給電された第一電極１０で生じたガスＧが、ガス回収室３７１および回収ガス流路３７３を通じてガス取出ライン３７５より回収される。また、導線３６３を通じて給電された第二電極２０で生じた他のガスＧもまた、ガス回収室３８１および回収ガス流路３８３を通じてガス取出ライン３８５より回収される。
【００３５】
本実施形態のガス回収用ホルダ３７、３８は絶縁性の薄板からなり、ガス回収室３７１、３８１は射出成形またはプレス成形によりキャビティ状に形成されている。ガス回収用ホルダ３７、３８の平板部３７２、３８２は、個別に、人間の手で容易に曲げ加工することができる。
【００３６】
図１および図２に示すように、電極間スペーサ３２、電極ホルダ３５、３６およびガス回収用ホルダ３７、３８は、いずれも略同等の曲率で三次元的に湾曲している。具体的には、電極間スペーサ３２、電極ホルダ３５、３６およびガス回収用ホルダ３７、３８は、表面側に向かって板厚方向に凸状に湾曲している。これにより、電極間スペーサ３２、電極ホルダ３５、３６およびガス回収用ホルダ３７、３８は互いに重ね合わせが可能である。
【００３７】
また、ガス回収用ホルダ３７、３８と、電極ホルダ３５、３６には、それぞれ四隅にネジ孔３９１が形成されており、固定ネジ３９によって互いに気密に密着して締結される。
【００３８】
以下、電極間スペーサ３２および電極ホルダ３５、３６を積層してなる構造体を電解槽本体１１０という。電解槽本体１１０は、電解液ＥＳが供給される中空部３３と、その両側の第一電極１０および第二電極２０と、第一電極１０および第二電極２０を対向配置する部材（電極ホルダ３５、３６）とで構成されている。
言い換えると、電解槽１００は、電解槽本体１１０と、電解槽本体１１０からガスＧを取り出すための流路を構成する部材（ガス回収用ホルダ３７、３８）とを含む。
【００３９】
電極対３０とは、電極間スペーサ３２を挟んで対向配置された第一電極１０および第二電極２０をいう。本実施形態の電極対３０は、面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有している。ここで、電極対３０が可撓性を有するとは、対向配置された状態の第一電極１０および第二電極２０が、人間の手によって曲げ変形するだけの柔軟性を有していることをいう。本実施形態の場合、第一電極１０および第二電極２０は電極ホルダ３５、３６によって対向配置されており、第一電極１０および第二電極２０に対して外部から曲げ荷重を付与することのできる最小限構成は電解槽本体１１０に相当する。したがって、本実施形態の場合、電極対３０が可撓性を有するとは、電極ホルダ３５、３６を含む電解槽本体１１０が人間の手で曲げ変形可能であることを意味する。
【００４０】
以下、湾曲と屈曲とを区別せず、湾曲と総称する場合がある。すなわち、電極対３０の平面方向に対して交差する方向に第一電極１０または第二電極２０の少なくとも一方が曲げ形成されている状態を、その曲率半径の大小によらず、電極対３０が三次元的に湾曲しているという。
【００４１】
より具体的には、第一電極１０および第二電極２０が金属フィルムの場合、電極対３０が可撓性を有するとは、ＪＩＳ Ｚ ２２４８で規定された３号試験片の形状に成形した電解槽本体１１０を押曲げ法で曲げ角度を１７０度としたときに、第一電極１０および第二電極２０に裂け傷がないことをいう。また、第一電極１０および第二電極２０が金属材料を成膜した不導体の基材フィルムの場合には、電極対３０が可撓性を有するとは、電解槽本体１１０の３点曲げ試験（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）において曲げ角度１７０度のときに、第一電極１０および第二電極２０に裂け傷および割れがないことをいう。
【００４２】
また、電極対３０の曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）は、０．１ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下が好ましく、１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下が更に好ましい。ここでいう電極対３０の曲げ弾性率とは、電極ホルダ３５、３６および電極間スペーサ３２を含む電解槽本体１１０の単位幅あたりの曲げモーメントを３点曲げ試験により求めたものである。なお、本実施形態の電解槽１００においては、可撓性のある電極対３０を、所定の湾曲または屈曲形状に成形した状態で、焼成して炭素化したものを使用してもよい。すなわち、可撓性の電極対３０をユーザが任意の形状に成形した後に、かかる電極対３０を硬化させてから電解槽１００に使用してもよい。
【００４３】
図１、２に示す電解槽１００は、一対の第一電極１０および第二電極２０を対向配置してなる電解槽本体１１０の両側にガス回収用ホルダ３７、３８を装着してなる。ここで、電解槽本体１１０を多段に重ね合わせることで、電解槽１００の設置面積を抑えつつ電極対３０と電解液ＥＳとの接触面積を増大させることができる。
【００４４】
図３（ａ）は、三段の電解槽本体１１０を含むガス生成装置２００の模式図である。電解槽１００は、三段に重ね合わされた電解槽本体１１０と、その表裏両面にそれぞれ設けられたガス回収用ホルダ３７、３８とで構成されている。電解槽本体１１０同士の間にもまた、ガス回収用ホルダ３７または３８が挟持されている。同図では、電解槽１００に関しては平面図を図示し、厚み方向の端面のみを表している。
【００４５】
本実施形態のガス生成装置２００は、電解槽１００と、これに電解液ＥＳを供給する給液部４０とを含む。給液部４０は、三段の電解槽本体１１０の中空部３３にそれぞれ電解液ＥＳを供給する給液管４６および送液ポンプ４９と、電解液ＥＳが貯留された貯液槽４８とを含んで構成されている。本実施形態のガス生成装置２００は水電気分解によって水素ガスおよび酸素ガスを生成する装置であり、貯液槽４８に貯留された電解液ＥＳは水を主成分としている。また、給液部４０は、電解槽本体１１０から電解液ＥＳを排出する排液管４７を任意で備えている。
【００４６】
ガス回収用ホルダ３７に接する電極（第一電極１０）には、給電部９０の正極が接続されている。また、ガス回収用ホルダ３８に接する電極（第二電極２０）には、給電部９０の負極が接続されている。すなわち、電解槽本体１１０同士に挟持されたガス回収用ホルダ３７（３７ａ）の表裏両面側には第一電極１０がそれぞれ設けられている。そして、電解槽本体１１０同士に挟持されたガス回収用ホルダ３８（３８ａ）の表裏両面側には第二電極２０がそれぞれ設けられている。
【００４７】
二式のガス回収用ホルダ３７、３７ａにはガス取出ライン３７５が連通して設けられており、陽極（第一電極１０）で生じた酸素ガスが回収される。一方、二式のガス回収用ホルダ３８、３８ａにはガス取出ライン３８５が連通して設けられており、陰極（第二電極２０）で生じた水素ガスが回収される。
【００４８】
本実施形態のガス生成装置２００は、三次元的に湾曲した電解槽本体１１０が多段に重ね合わされて電解槽１００が構成されている。これにより、湾曲した設置面上に電解槽１００を多段に設置することが可能である。このため、例えば家屋や工場に設置された配管の上など、従来はデッドスペースとなっていた空間を設置場所として、ガス生成装置２００により水素ガスを生成することが可能となる。また、本実施形態の電解槽本体１１０（電極対３０）の各段およびガス回収用ホルダ３７または３８は、面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を個別に有している。このため、設置場所の形状にあわせて電解槽１００の曲率を自在に調整することが可能である。
【００４９】
本実施形態の第一電極１０と第二電極２０は、これらを厚み方向に貫通する貫通孔１２、２２を備えている。そして、ガス取出ライン３７５およびガス取出ライン３８５で構成されるガス回収路６０は、電気分解によって生成したガスＧを、貫通孔１２、２２を通じて回収する。
【００５０】
また、本実施形態の電解槽１００は、第一電極１０および第二電極２０が対向して配置された電極対３０の間に、絶縁性の保液シート５０が挟持されている。以下、第一電極１０、第二電極２０および保液シート５０についてさらに説明する。
【００５１】
本実施形態の電解槽１００は、電極対３０の少なくとも一部が三次元的に湾曲または屈曲している。本実施形態の電極対３０は、互いに対向する第一電極１０と第二電極２０の同一領域がともに三次元的に湾曲している。これにより、第一電極１０と第二電極２０とが所定の対向間隔を保ちつつ電極対３０が三次元的に湾曲している。
【００５２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の電極対３０における湾曲した頂部の部分拡大図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第一電極１０と第二電極２０との間には保液シート５０が介挿されている。本実施形態の保液シート５０は、親水性高分子からなる繊維材のシート成形体である。保液シート５０を用いることにより、給液部４０による電解液ＥＳの供給圧が常圧であっても、湾曲部分の頂上における中空部３３の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることができる。
【００５３】
親水性高分子は、セルロース、ウール、コットン、ポリビニリデンジフルオライド、または親水化処理されたテトラフルオロエチレンである。そして、本実施形態の保液シート５０の厚みは１ｍｍ以下である。
【００５４】
図３（ｂ）に示すように、第一電極１０と第二電極２０は、これらを厚み方向に貫通する一個以上の貫通孔１２、２２をそれぞれ備えている。そして、分解された水素ガスと酸素ガスは、貫通孔１２、２２を通じて電極対３０の外部に取り出される。電解槽１００には、第二電極２０の電解面２４の背面２５に接して水素ガスのガス取出ライン３８５（同図（ａ）を参照）が設けられている。同様に、電解槽１００には、第一電極１０の電解面１４の背面１５に接して酸素ガスのガス取出ライン３７５（同図（ａ）を参照）が設けられている。
【００５５】
貫通孔１２、２２の内壁面１３、２３は疎水性であり、第一電極１０および第二電極２０のうち電解液ＥＳと接する電解面１４、２４は親水性であることが好ましい。また、第一電極１０および第二電極２０は、電解面１４、２４の背面１５、２５が疎水性であることが好ましい。
【００５６】
第一電極１０および第二電極２０は、フィルム状の導電性部材、または、絶縁性のベースシートに対して金属、酸化金属もしくは炭素等の導電性材料によって電解面１４、２４が積層形成された積層部材である。電解面１４、２４は、中空部３３に露出する内側の主面である。
【００５７】
貫通孔１２、２２の目的は、第一電極１０、第二電極２０の表面で発生したガスＧ（水素および酸素）を、即時に、各電極の背面に回収するためのものである。これにより、電解液ＥＳが分解されてガスＧが発生しても、第一電極１０、第二電極２０がガスＧで覆われることがない。このため、電極対３０と電解液ＥＳとの接触面積（有効電解面積）が減少することがない。
【００５８】
また、第一電極１０、第二電極２０でそれぞれ生じた水素ガスと酸素ガスは、第一電極１０および第二電極２０自体によって分離されて回収されるため、中空部３３には、ガス分離用の気密な板状のスカート（隔離板）を設ける必要がない。このため、本実施形態によれば、中空部３３を薄型化して電極間距離を短縮することが可能であり、電解効率のアップと電極対３０の薄型が可能である。
【００５９】
ここで、貫通孔１２、２２の耐水（電解液）圧を高めにすること、少なくとも、０以上にすることにより、貫通孔１２、２２内に電解液ＥＳが浸入せず、ガスＧのみが通過可能となる。これにより、電解液ＥＳが電極対３０から漏出することなく、気液分離が可能となる。この耐水圧（Ｐ）は、以下のヤング・ラプラスの式（１）で表される。
【００６０】
Ｐ＝４・γ・ｓｉｎ（θ−９０°）／ｒ （１）
γ：水（電解液）の表面張力
θ：孔壁の水（電解液）接触角
ｒ：孔径
【００６１】
この耐水（電解液）圧（Ｐ）を高める方法としては、式（１）に示される通り、孔径を小さくするか、または接触角を高めるとよい。
また、本実施形態のように繊維材からなる保液シート５０を用いることで、保液シート５０の毛管力によって電解液ＥＳが中空部３３に保持され、電解液ＥＳが貫通孔１２、２２に浸入することが抑制される。
【００６２】
貫通孔１２、２２の形状は特に限定しない。第一電極１０、第二電極２０に繊維状のフィルムを使用する場合は、その目を貫通孔１２、２２として利用することができる。または、第一電極１０、第二電極２０に孔加工するとよい。孔加工の方法は特に限定しないが、レーザーやＮＣ（Numerical Control）加工機などの装置を使用して物理的に孔加工する方法のほか、リソグラフィーとケミカルエッチングによる方法でもよい。
【００６３】
貫通孔１２、２２の直径は、３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下がよい。この範囲とすることで、送液ポンプ４９による供給圧を実用上十分に高めても、式（１）の耐水圧（Ｐ）を超えることが防止され、電解液ＥＳの漏れ出しを防ぐことができる。
【００６４】
隣接する貫通孔１２、２２の中心間距離、すなわちピッチは、１ｍｍ以下が好ましい。ピッチの値が小さい程、電極表面の孔の数は多くなるので、発生したガスＧが背面に抜け易い。
【００６５】
貫通孔１２、２２の内壁面１３、２３は疎水性であり、つまり水接触角が９０°以上である。一方、第一電極１０、第二電極２０の電解面１４、２４は親水性であり、つまり水接触角は９０°未満である。本実施形態のように貫通孔１２、２２の内壁面（孔壁）１３、２３の水接触角が９０°以上であると、式（１）で示されるとおり、貫通孔１２、２２の耐水圧（Ｐ）がプラスになり、電解液ＥＳが貫通孔１２、２２に浸入することが抑制される。
また、電解面１４、２４の水接触角が９０°未満であることにより、電解液ＥＳと第一電極１０、第二電極２０との親和性が良好となり、ガスＧの気泡が電解面１４、２４上に残存することが防止される。これにより、貫通孔１２、２２による気液分離効果が十分に発揮され、高い電解効率を得ることができる。
第一電極１０、第二電極２０の表面を場所選択的に親水性または疎水性にする方法は特に限定されない。一例として、ポリエチレン等のポリオレフィンの疎水性のフィルム全面に金属薄膜（親水性）を設けてから貫通孔１２、２２を孔あけ加工する方法が挙げられる。このほか、孔あけ加工した金属フィルムの上面にマスクを貼り付けた後、ＣＶＤ法等により疎水性処理し、処理後、マスクを取り除く方法を用いることもできる。
【００６６】
第一電極１０と第二電極２０との対向間隔（電極間距離）は５０ｍｍ以下が好ましい。これにより、設置された電解槽１００の下面側にあたる電極の貫通孔（例えば、第二電極２０の貫通孔２２）にかかる水圧が所定以下に抑えられ、当該貫通孔からの電解液ＥＳの漏れ出しが抑制される。
なお、下面側にあたる貫通孔（例えば第二電極２０の貫通孔２２）は、上面側にあたる貫通孔（例えば第一電極１０の貫通孔１２）よりも水圧の負荷が大きいため、下面側の貫通孔を上面側の貫通孔よりも小径としてもよい。
【００６７】
本実施形態は、以下の技術的思想を包含する。
ともに面状の第一電極１０および第二電極２０が互いに対向して配置され、少なくとも一部が面直方向に湾曲または屈曲して形成された電極対３０と、前記電極対３０の間に電解液ＥＳを供給する給液部４０と、を備え、電解液ＥＳを電気分解してガスＧを生成する電解槽１００。
かかる電解槽１００によれば、電極対３０が面直方向に湾曲または屈曲しているため、設置面積あたりの電極面積を大きくすることができ、また平坦でない設置面に電解槽１００を設置することも可能である。
【００６８】
かかる電解槽１００においては、予め湾曲または屈曲形状に成形した、曲げ弾性率の高い材料からなる電極（第一電極１０、第二電極２０）を用いることができる。具体的には、板状の樹脂材料を湾曲させた状態や、半球状に成形した状態で、これを焼成（炭素化）するなどして硬化させた電極を例示することができる。かかる電極は、使用者が片手では曲げられない程度の曲げ弾性を有していてもよい。
【００６９】
＜第二実施形態＞
図４（ａ）は本実施形態にかかる電極対３０の斜視図であり、同図（ｂ）はその部分拡大図である。具体的には、図４（ｂ）は、同図（ａ）の円Ｂで囲んだ一部領域の拡大図である。
【００７０】
本実施形態の電極対３０はロール状に巻成されている。
【００７１】
本実施形態の第一電極１０および第二電極２０は、内部に形成された空隙部６２と、空隙部６２に連通する貫通孔１２、２２と、をそれぞれ備えている。そして、電解液ＥＳを電気分解して得られる水素ガスおよび酸素ガスを、それぞれ第一電極１０、第二電極２０の内部を通じて背面１５、２５側から回収することができる。
【００７２】
より具体的には、給電部９０（図示せず）の負極に接続された第一電極１０の電解面１４では電解液ＥＳの電気分解によって水素ガスが生じる。この水素ガスは、貫通孔１２を通じて第一電極１０の空隙部６２（６２ａ）に導入される。第一電極１０の外部は大気圧以上の所定の供給圧で電解液ＥＳが充填されているのに対し、空隙部６２ａは大気圧に保たれているためである。
【００７３】
一方、給電部９０（図示せず）の正極に接続された第二電極２０の電解面２４では電解液ＥＳの電気分解によって酸素ガスが生じる。この酸素ガスもまた、貫通孔２２を通じて第二電極２０の空隙部６２ｂに導入されて電極対３０の外部に取り出される。
【００７４】
第一電極１０および第二電極２０は、多数の貫通孔１２、２２をもつ電極フィルムを、スペーサ（図示せず）を挟持して対向させたものである。第一電極１０および第二電極２０の巻回方向の最内周側の端辺は、空隙部６２ａ、６２ｂに電解液ＥＳが浸入しないよう、液密に閉止されている。
【００７５】
第一電極１０と第二電極２０との間、ならびに第一電極１０または第二電極２０の少なくとも一方の外側には、親水性の保液シート５０が設けられている。これらを積層した状態で任意の軸（巻回軸）まわりに多重に巻回することで、第一電極１０と第二電極２０とが接触（ショート）することなく本実施形態のロール状の電極対３０を得ることができる。本実施形態の電極対３０は、巻回軸を鉛直方向に向けて縦置きに設置することが可能であり、電極対３０の設置スペースを削減することができる。また、保液シート５０を用いたことにより、第一電極１０と第二電極２０との間の中空部３３の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることができる。
【００７６】
巻成されたロール状の電極対３０の内側に電解液ＥＳが供給される。言い換えると、それぞれ二層構造をもつ第一電極１０と第二電極２０の各両面に電解液ＥＳが供給される。
本実施形態の電極対３０は、第二電極２０を内側として巻回され、最外表面には第一電極１０が位置している。
【００７７】
電極対３０の巻回端部には、電解液ＥＳが巻回方向（周方向）に漏出することを防止するシール部材９２が設けられている。また、ロール状の電極対３０の少なくとも一方の軸方向端部（ロール端９４）には、電解液ＥＳが軸方向に漏出することを防止する底板（図示せず）が設けられている。
シール部材９２は、多重巻回された最外周の第一電極１０と第二電極２０との間、および最外周の第二電極２０とその内周の第一電極１０との間を液密に封止する部材である。
【００７８】
なお、本実施形態ではロール状の電極対３０を例示したが、本発明はこれに限られない。電極対３０の変形例として、ミウラ折り（登録商標：二重波型可展曲面）その他の折り方による折り畳み形状としてもよい。
【００７９】
＜第三実施形態＞
図５（ａ）は本実施形態の電極（第一電極１０または第二電極２０）の平面図である。
本実施形態の第一電極１０または第二電極２０は、網状部材１６、２６と、網状部材１６、２６に被着された導電性の電極部材１８、２８とを含む。
【００８０】
網状部材１６、２６は、第一電極１０、第二電極２０に保形性を付与する部材であり、細線を編組したメッシュでもよく、繊維の交絡体でもよい。また、網状部材１６、２６は、導電性でもよく、または絶縁性でもよい。
より具体的には、本実施形態の網状部材１６、２６は金属線が格子状に編組された金網である。格子形状は直交格子でも斜交格子でもよい。
【００８１】
すなわち、網状部材１６、２６は、配列された複数の区画領域１７、２７を備えている。また、電極部材１８、２８は、厚み方向に貫通する貫通孔１２、２２を区画領域１７、２７にそれぞれ一つ以上有している。
【００８２】
本実施形態の電極部材１８、２８は、区画領域１７、２７ごとに個別に設けられている。すなわち、本実施形態の第一電極１０、第二電極２０は、多数の微小な電極部材１８、２８を、網状部材１６、２６（金網）によってパッチワーク状に寄せ集めてなる。網状部材１６、２６は導電性を有しているため、隣接する電極部材１８、２８同士が電気的に導通している。第一電極１０、第二電極２０は矩形状をなしている。
【００８３】
電極部材１８、２８は、網状部材１６、２６の上面に積層されていてもよく、または区画領域１７、２７の内側に嵌め込まれていてもよい。
【００８４】
電極部材１８、２８は辺長が１ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下の矩形の板状をなし、その略中央に貫通孔１２、２２が穿設されている。貫通孔１２、２２は、各電極部材１８、２８に一個または二個以上設けられている。ただし、第一電極１０、第二電極２０を構成する一部の電極部材１８、２８に関しては、貫通孔１２、２２が設けられていないものがあってもよい。
【００８５】
本実施形態の第一電極１０、第二電極２０は、金網である網状部材１６、２６が形態保持性および可撓性を有している。このため、電極部材１８、２８が所定の板厚を有する非可撓性の板材であったとしても、第一電極１０および第二電極２０は全体として可撓性を有する。これにより、電極部材１８、２８の機械強度を所定に確保するとともに、第一電極１０および第二電極２０の可撓性を十分に得ることができる。
【００８６】
本実施形態の第一電極１０、第二電極２０は、辺長が１ｍｍ以下のマイクロサイズの電極部材１８、２８を多数寄せ集めて亀甲状に構成したことで、ドーム状や波形状など任意の湾曲形状に容易に成形することができる。
【００８７】
なお、本実施形態に代えて、電極部材１８、２８を、複数の区画領域１７、２７に跨るシート状としてもよい。
【００８８】
図５（ｂ）は、本実施形態の第一電極１０、第二電極２０の変形例を示す平面図である。本変形例の第一電極１０、第二電極２０は、外形形状が円形である点で同図（ａ）の本実施形態と相違している。また、本変形例の第一電極１０、第二電極２０は、貫通孔１２、２２が設けられた多数の矩形状の電極部材１８、２８を網状部材１６、２６で面状に連結してなる点で同図（ａ）の本実施形態と共通している。
【００８９】
本変形例の第一電極１０、第二電極２０は、その略中央を面直方向に押圧することで、伏せ椀状（ドーム状）に容易に成形することができる。
【００９０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００９１】
（実施例１）
＜導電性フィルム電極の作成方法＞
１．炭素電極
辺長１５ｍｍの正方形、かつ３０μｍ厚さのポリイミドカプトンフィルムに、孔径３０μｍ、近接３孔ピッチ（孔中心間の距離）正三角形５０μｍの貫通孔を、リソグラフィーによるパターン印刷とケミカルエッチングを組み合わせて作成した。その後、このポリイミドフィルムを、窒素ガス雰囲気下にて、２０００℃、３時間焼成して、炭素化した。これを導電性の電極フィルムとした。焼成後、フィルム厚さ２８μｍ、孔径２８μｍ、近接３孔ピッチ４６μｍに変化していた。
【００９２】
２．電極フィルム片面親水化、片面疎水化
この電極フィルムの水接触角を測定したところ、６０°であった。この電極フィルムの孔壁を疎水化するために、まず片面に５ｎｍ厚のアルミ膜を、そして、その裏面に、５０ｎｍ厚のシリカ膜をスパッタ法により形成した。その後、この電極フィルムを、５０℃のＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）雰囲気に３時間曝露した。取り出し後、アルミ膜を３８％塩酸にて溶かして除去した。そして、アルミ膜に覆われていた面と、覆われていなかった面の水接触角を測定した。
その結果、アルミ膜に覆われていた部分の水接触角は４３°であり、覆われていなかった面の水接触角は１２０°であった。これにより、アルミ膜に覆われていなかった部分が疎水化されたことが確認された。
また、以下に記す耐水圧測定方法にて、接触角４３°の親水性の面を上にして、この電極フィルムの耐水圧を測定したところ、２７ｇ／ｃｍ２以上あることを確認した。
【００９３】
３．耐水圧の測定方法
図６に示すホルダ４００に、貫通孔を持つ電極フィルム４１０を水平に載置した。この電極フィルム４１０上に、透明チューブ４２０を直立状態で設置した。この透明チューブ４２０内に水（電解液ＥＳ）を徐々に滴下した。そして、この水が貫通孔から漏れ出す直前異時点で、電極フィルム４１０の表面から液面４３０までの高さを測定し、この高さと透明チューブ４２０のチューブ内径から、電極フィルム４１０の単位面積あたりにかかる圧力を算出した。これを電極フィルム４１０の貫通孔の耐水圧とした。
【００９４】
４．電解装置組み立て
この電極フィルムを、図１および図２に示した電極ホルダ３５に装着した。
また、電極間スペーサ３２を用意した。電極間スペーサ３２は、中心に辺長１０ｍｍの正方形の中空部３３が空いたポリイミドカプトンフィルム（膜厚：５００μｍ）を用いた。中空部３３には、セルロース製の親水性の保液シート５０（１０ｍｍ四方の正方形、乾燥厚さ：５０μｍ、かさ密度：０．０７５ｇ／ｃｍ３）を置いた。
そして、もう一方の同様に作成した電極フィルムを電極ホルダ３６に装着して、電極ホルダ３５と電極ホルダ３６とで電極間スペーサ３２を挟持してこれらを圧締して電解槽本体１１０を作成した。
電極フィルム４１０の対向間隔は、電極間スペーサ３２の膜厚の５００μｍとなった。
尚、これらの電極ホルダ３５、３６、電極間スペーサ３２および電極フィルム４１０は、使用前に部材ごとに個別に曲げ試験をおこなった。具体的には、これらの部材を、１５０〜１７０°の中心角となるまで曲げたところ、ひび割れや破損がないこと、および元の状態に戻る曲げ弾性を有していることを、目視により確認した。
【００９５】
５．電解実験
この電解槽本体１１０に、０．００２５ｍｌ／ｍｉｎの速度で電解液（２５％ＫＯＨ）を注入した。電解液が充分に満たされ、出口ラインの排液管４７から電解液が見られたところでＣＶ（サイクリックボルタモグラム）カーブを測定した。
ＣＶカーブの測定は、電気化学測定システムＨＺ−３０００（北斗電工株式会社製）を使用しておこなった。具体的には、２枚の電極フィルム４１０を、それぞれ陽極および陰極とし、電圧の印加速度を５０ｍＶ／ｓｅｃ、印加電圧を０〜２．５Ｖとして電圧を上げながら、電極フィルム４１０間に流れる電流値を測定した。結果を図７に示す。
【００９６】
ここで、ＣＶカーブにおける電流値が高いほど電解が進んでおり、ガス発生量が多いものと判断した。また、このＣＶカーブから、印加電圧２．０Ｖと２．５Ｖの２点での電流値を読み取り、実験例および後述の実施例と対比した（表３を参照）。
【００９７】
（実験例１）
陽極側の電極フィルムのみ、貫通孔なしとした以外は、実施例１と同様の操作をした。
【００９８】
（実験例２）
陽極と陰極の電極フィルムを、ともに貫通孔なしとした以外は、実施例１と同様の操作をした。
【００９９】
（実験例３）
陽極と陰極の電極フィルムの表面の全体をＨＭＤＳ雰囲気で曝露し、その水接触角を１１０°とした以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
【０１００】
実施例１、実験例１、実験例２、実験例３の結果を図７に示す。この結果より、多孔電極を使用することにより、大幅に電流効率が上昇することを確認した。
【０１０１】
（実施例２）
電極間スペーサ３２の厚みを１２０μｍとし、キュプラ製の親水性の保液シート５０（乾燥厚さ：２０μｍ、かさ密度：０．０８ｇ／ｃｍ３）を用いて、実施例１と同様の電解槽本体１１０を作成した。
次に、この電解槽本体１１０を、長手方向の中心から１２０°の中心角となるまで６０°だけ面直方向に湾曲させ、凸部を上方として電解槽本体１１０を横置きに設置した。
【０１０２】
この状態で、実施例１と同様のＣＶカーブを３回繰り返し測定した。その結果、電流値の繰り返し安定性を確認した。
【０１０３】
図８に、３回の測定結果を示す。また、表３に、３回目の測定結果における印加電圧２．０Ｖと２．５Ｖでの電流値を示す。
【０１０４】
（実験例４）
親水性の保液シート５０を電極フィルム間に入れない以外は、実施例２と同様に３回の操作を行なった。その結果、測定毎に電流値が低下していくことを確認した。結果を図９に示す。
【０１０５】
（実施例３）
Ｎｉ箔（純度９９．９９％以上、厚さ５μｍ）を電極フィルムとし、ＮＣ加工機を使用して直径１２０μｍ、近接３孔ピッチ（孔中心間距離）２４０μｍの貫通孔を多数加工した。そして、この電極フィルムの片面を濃硫酸にて洗浄した。この洗浄面の水接触角は３５°であり、背面の水接触角は１２０°であった。この電極フィルムを陽極および陰極に用いた。一方、実施例２と同様のキュプラ製の保液シート５０を用いて、実施例２と同様の湾曲形状の電解槽本体１１０を作成した。
この電解槽本体１１０に電解液（２５％ＫＯＨ）を用いた場合のＣＶカーブを測定した。その結果、電極フィルムを炭素からＮｉ箔に変更しても、良好に水電気分解が行なわれることを確認した。
【０１０６】
（実施例４）
表面にＩＴＯ膜が成膜された、厚さ１７μｍのＰＥＮ（Polyethylene Naphthalate）フィルム（品名ＯＴＥＣ，株式会社トービ製）上に、スパッタ法により白金（Ｐｔ）を１０ｎｍの膜厚で成膜した。
次に、ＮＣ加工機により、孔径１２０μｍ、近接３孔ピッチ（孔中心間距離）２４０μｍの貫通孔を作成した。そして、このＰｔ面を電解面として、実施例３と同様の保液シート５０を用いて、実施例３と同様の湾曲形状の電解槽本体１１０を作成し、ＣＶカーブを測定した。
その結果、有機（ＰＥＮ）フィルム上に金属を成膜した電極フィルムとして使用しても、良好な電解が行なわれることを確認した。
【０１０７】
（実施例５）
実施例１の電解槽本体１１０を、長手方向の中心部から、図３に示したように１５０°の中心角となるまで３０°だけ湾曲させた。３組の電解槽本体１１０を互いに重ねた多層の電解槽を作成してＣＶカーブを測定した。
その結果、曲面を持つ３層の電解槽においても、良好な電解が行なわれることを確認した。
【０１０８】
（実施例６）
電極フィルムの間隔を１２０μｍとし、電解液を１Ｎの硫酸（Ｈ２ＳＯ４）に変更し、電解槽本体を長手方向の中心部分から図３に示したように１５０°の中心角となるまで３０°だけ湾曲させた以外は実施例１と同様の装置にて、２．５Ｖの印加電圧にて、６４時間の電解を行なった。その結果、急激な電流値低下が見られず、安定した水電解運転が行なわれることを確認した。尚、この際も、電解槽本体を１５０°の中心角で湾曲させることによる割れやヒビが発生しないこと、および電解液もれが発生していないことを、電圧の印加前に目視により確認した。
【０１０９】
上記の実施例１〜６および実験例１〜４に用いた電極フィルム（陽極および陰極）の特性を表１および表２に示す。そして、電極間距離、電極カーブ、保液シートの特性、電解液、および測定結果の電流値を、表３に示す。
【０１１０】
これらの結果より、親水性の保液シートを電極フィルムの間に介挿することにより、また電極フィルムに貫通孔を設けることにより、良好な電気分解が可能であることが分かった。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【符号の説明】
【０１１４】
１０ 第一電極
２０ 第二電極
１２、２２ 貫通孔
１３、２３ 内壁面
１４、２４ 電解面
１５、２５ 背面
１６、２６ 網状部材
１７、２７ 区画領域
１８、２８ 電極部材
３０ 電極対
３２ 電極間スペーサ
３３ 中空部
３５、３６ 電極ホルダ
３５１、３６１ 中空凹部
３５３、３６３ 導線
３７、３８ ガス回収用ホルダ
３７１、３８１ ガス回収室
３７２、３８２ 平板部
３７３、３８３ 回収ガス流路
３７５、３８５ ガス取出ライン
３９ 固定ネジ
３９１ ネジ孔
４０ 給液部
４１、４３、４４ 電解液送液ライン
４６ 給液管
４７ 排液管
４８ 貯液槽
４９ 送液ポンプ
５０ 保液シート
５１、５３、５４ 電解液排出ライン
６０ ガス回収路
６２ 空隙部
９０ 給電部
９２ シール部材
９４ ロール端
１００ 電解槽
１１０ 電解槽本体
２００ ガス生成装置
４００ ホルダ
４１０ 電極フィルム
４２０ 透明チューブ
４３０ 液面
ＥＳ 電解液
Ｇ ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は電解液の電気分解に用いる電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液を電気分解してガスを生成する種々の電解槽が提供されている。近年では、水（水溶液）を電気分解して水素ガスと酸素ガスを生成する水電気分解用の電解槽が提案されている。この種の電解槽としては、一対の電極で電解液を挟持するものが知られている。具体的には、固体高分子電解質膜の両面に電極を接合し、電解質膜に水を供給して通電するもの（特許文献１）と、中空の枠体（ガスケット）の両面に電極を接合し、その間の空間に電解液を貯留して通電するもの（特許文献２）とが知られている。
【０００３】
従来の電解槽において、電解液を挟持する電極としては、曲げ剛性の高い硬質の板状電極が用いられていた。電極と電解液との界面で生じるガスの発生圧力に抗して電極と電解液との接触状態を維持するように、固体高分子電解質膜やガスケットに対して硬質の電極を高圧で圧接させていたためである。
【０００４】
例えば、特許文献１には、固体高分子電解質膜に電極を接合し、押し付け素材で押圧力を付勢した状態でセパレータ板や固定板と一体にボルト固定電解槽が記載されている。
また、特許文献２には、黒鉛やニッケルなどの板からなる電極とガスケットとをボルトおよびナットで圧接して多層に積層した電解槽が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９１３２９号公報
【特許文献２】特開平１０−８８３８０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、電極自体が硬質の板状であったり、他の硬質の部材に電極が固定されたりして電解槽が非可撓性（リジッド）であったことにより、種々の問題が生じていた。
第一には、電解槽の構造設計の自由度が乏しかったため、電解槽の形状や設置位置が限られていた。第二には、非可撓性ゆえに耐衝撃性が低く、屋外曝露時の電解槽の耐久性に問題があった。たとえば電解槽を屋外設置して家庭用の水素ガス発生装置に用いた場合、風雨や小石等の異物が電解槽に衝突すると割れや欠けが容易に生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、構造設計の自由度が高く、屋外設置に適した電解槽を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電解槽は、ともに面状の第一電極および第二電極が互いに対向して配置された電極対と、前記電極対の間に電解液を供給する給液手段と、を備え、前記電解液を電気分解してガスを生成する電解槽であって、前記電極対が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有していることを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電解槽は、電解液を挟持する電極対が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有している。このため、使用目的に応じた様々な形状の電解槽の構造設計が可能になり、また電極対が耐衝撃性に優れるため、電解槽を屋外曝露環境にも好適に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態にかかる電解槽を示す斜視図である。
【図２】電解槽の分解斜視図である。
【図３】（ａ）はガス生成装置の模式図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図４】（ａ）は第二実施形態にかかる電極対の斜視図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図５】（ａ）は第三実施形態にかかる電極の平面図であり、（ｂ）はその変形例を示す平面図である。
【図６】耐水圧の測定に用いたホルダの説明図である。
【図７】実施例１および実験例１から３の電流値の測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例２の電流値の測定結果を示すグラフである。
【図９】実験例４の電流値の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる電解槽１００を示す斜視図である。図２は、電解槽１００の分解斜視図である。
はじめに、本実施形態の電解槽１００の概要について説明する。
【００１４】
本実施形態の電解槽１００は、ともに面状の第一電極１０および第二電極２０が互いに対向して配置された電極対３０と、電極対３０の間に電解液ＥＳを供給する給液部４０と、を備え、電解液ＥＳを電気分解してガスＧを生成する。そして、電解槽１００は、電極対３０が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有していることを特徴とする。
【００１５】
次に、本実施形態の電解槽１００について詳細に説明する。
電解槽１００は、電解液ＥＳを電気分解してガスＧを生成するガス生成装置である。電解液ＥＳおよびガスＧは特に限定されないが、本実施形態ではガスＧの一つとして水素ガスを挙げる。すなわち、本実施形態の電解槽１００は、水電気分解による水素ガス発生装置を構成している。
【００１６】
電解液ＥＳは、主体が水であればよく、更に、高効率で電解を実施するために、解離度が高く、不揮発性の塩基または酸を添加するとよい。塩基としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、酸としては硫酸を一例として挙げることができる。
本実施形態の電解槽１００を含む水素発生装置は、家庭用の燃料電池用水素製造のほか、水素自動車、家庭用電化製品に用いることができる。電解槽１００で発生した水素ガスを動力源として用いる場合には、他の自然エネルギーと組み合わせてもよい。
【００１７】
第一電極１０および第二電極２０は、柔軟性のある導電性のフィルムである。この導電性フィルムは、フィルム自体、若しくは、その表面が導電性を持つものである。この導電性を持つ材質としては、金、銀、銅、白金、ニッケル、チタン、鉄等の金属、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化金属、または炭素が上げられる。これらの導電性のある材質は、単体として使用してもよいが、合金の様な形で組み合わせてもよい。第一電極１０、第二電極２０を構成するフィルムの厚さとしては、１μｍ〜１０ｍｍの範囲のものが好ましい。１μｍ以上とすることで、電極として使用する際に充分な強度が得られ、また、加工も容易である。また、１０ｍｍ以下とすることで、柔軟性が得られ、また、電解槽１００の小型化および軽量化が図られる。
【００１８】
導電性フィルムの組成としては、単体の組成でもよいが、不導体の基材フィルムに上記の導電性のある材質を成膜したものを使用してもよい。成膜の方法は特に限定しないが、その金属自体を、スパッタや蒸着、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ゾルゲル法、ＰＬＤ（Pulse Laser Deposition）法等により任意の膜厚に成膜する方法が挙げられる。不導体の基板フィルムは、特に限定しないが、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエステル、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が使用できる。
【００１９】
図２に示すように、第一電極１０と第二電極２０との間には電極間スペーサ３２が挟持されている。電極間スペーサ３２は板状をなし、略中央に矩形状の中空部３３を有する枠体である。中空部３３は、電解液ＥＳが供給されて電解される空間である。本実施形態の中空部３３には、親水性の保液シート５０が嵌め込まれている。
【００２０】
便宜上、図１および図２の右下方向を電解槽１００の表面側といい、左上方向を電解槽１００の裏面側という。また、同図に示すように上下方向を規定するが、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜的に規定するものであり、必ずしも電解槽１００の製造時や使用時の方向を限定するものではない。
【００２１】
保液シート５０は、親水性かつ絶縁性の材料からなり、電解液ＥＳに対する濡れ性により電解液ＥＳを保持するシート材料である。本実施形態の電解槽１００は、第一電極１０と第二電極２０との間に保液シート５０を使用することにより、電極同士の接触（ショート）を防ぐとともに、電極間の薄い空隙の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることが可能である。すなわち、親水性の保液シート５０を電極対３０に挟み込むことで、可撓性のある電極対３０を三次元的に屈曲または湾曲させた場合にも、第一電極１０と第二電極２０とが接触せず、また電解液ＥＳの不足領域が生じることがない。
【００２２】
保液シート５０の材質としては、特に限定しないが、親水性でありながら、電気分解を受けないものが用いられる。例えば、セルロース、キュプラ、綿、絹などの天然繊維材料のほか、ポリビニリデンジフルオライドや親水化処理されたポリテトラフルオロエチレンなどの合成高分子からなる多孔シートまたは不織布が挙げられる。保液シート５０の厚さは１ｍｍ以下が好ましい。また、保液シート５０のかさ（嵩）密度は０．５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。これらの場合、保液シート５０が電解液ＥＳに与える電気抵抗が抑制されるため、電解液ＥＳを効率よく電気分解することができる。
【００２３】
電極間スペーサ３２の板厚は、第一電極１０と第二電極２０との対向間隔、すなわち電極間距離にあたる。保液シート５０の厚みは、電極間スペーサ３２の厚みと同等またはこれよりも小さい。すなわち、保液シート５０が嵌め込まれた中空部３３には、電解液ＥＳを貯留することが可能である。第一電極１０と第二電極２０との対向間隔は、電極対３０の全体に亘って均一であることが好ましいが、これに限られない。
【００２４】
保液シート５０が繊維材料からなることで、保液シート５０が高い毛管力をもつ。また、保液シート５０は、電解液ＥＳが供給される中空部３３に対して面方向の全体に亘って設けられるとよい。これにより、第一電極１０と第二電極２０との間の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることができる。また、保液シート５０は電極間スペーサ３２よりも高い可撓性を有している。
【００２５】
中空部３３には、電解液送液ライン４１と電解液排出ライン５１とが連通して設けられている。電解液送液ライン４１は、給液部４０の一部を構成している。
【００２６】
第一電極１０と第二電極２０は、それぞれ電極ホルダ３５、３６に装着される。
電極ホルダ３５は板状をなし、第一電極１０を嵌め込むための中空凹部３５１が厚み方向に貫通形成されている。中空凹部３５１には、導線３５３の一端が露出しており、中空凹部３５１に第一電極１０が嵌め込まれることで、第一電極１０と導線３５３とは接続される。
中空凹部３５１の裏面側には、電解液送液ライン４３と電解液排出ライン５３がそれぞれ凹溝として形成されている。電極間スペーサ３２と電極ホルダ３５とを接合したときに、電解液送液ライン４１と４３、および電解液排出ライン５１と５３は、それぞれ互いに一致する。
【００２７】
一方、電極ホルダ３６もまた板状をなし、第二電極２０を嵌め込むための中空凹部３６１が厚み方向に貫通形成されている。中空凹部３６１には、導線３６３の一端が露出しており、中空凹部３６１に第二電極２０が嵌め込まれることで、第二電極２０と導線３６３とは接続される。導線３５３、３６３には、電極対３０に直流電圧を供給する給電部９０（図３（ａ）を参照）の正極または負極のいずれかが接続される。
【００２８】
導線３５３、３６３は、導電性の材料からなり、金属材料、特に電気抵抗の少ない白金、金、銅、ニッケル等が好ましい。
【００２９】
中空凹部３６１の表面側には、電解液送液ライン４４と電解液排出ライン５４がそれぞれ凹溝として形成されている。電極間スペーサ３２と電極ホルダ３６とを接合したときに、電解液送液ライン４１と４４、および電解液排出ライン５１と５４は、それぞれ互いに一致する。
【００３０】
電極間スペーサ３２および電極ホルダ３５、３６は、ともに絶縁性の薄板からなり、板厚は１ｍｍ以下が好ましい。また、電極間スペーサ３２および電極ホルダ３５、３６は、絶縁性の樹脂材料、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリイミド等が用いられる。これにより、電極対３０の可撓性を損なうことがない。
【００３１】
給液部４０は、給液管４６、排液管４７、貯液槽４８および送液ポンプ４９を含む（図３（ａ）を参照）。
電解液送液ライン４１、４３、４４は互いにあわさって管路を構成し、かかる管路に給液管４６が装着されている。給液管４６は、電解液ＥＳを所定の圧力で中空部３３に供給するための配管であり、中空部３３と貯液槽４８とを連通している。
また、電解液排出ライン５１、５３、５４は互いにあわさって他の管路を構成し、かかる他の管路に排液管４７が装着されている。排液管４７は、中空部３３で電解された電解液ＥＳを排出するための配管であり、中空部３３に連通している。
【００３２】
電極間スペーサ３２を中心として、電極ホルダ３５、３６の表裏面側には、ガス回収用ホルダ３７、３８がそれぞれ設けられている。後述するように、第一電極１０および第二電極２０は、電気分解で生成したガスＧを厚み方向に通過させる。
ガス回収用ホルダ３７の裏面側には、キャビティ状のガス回収室３７１と、ガス回収室３７１に一端が連通した回収ガス流路３７３と、回収ガス流路３７３の他端に接続されたガス取出ライン３７５が設けられている。回収ガス流路３７３は、ガス回収用ホルダ３７の裏面側に凹溝状に設けられている。ただし、回収ガス流路３７３は、ガス回収用ホルダ３７の板厚内部を貫通する貫通孔として形成してもよい。ガス取出ライン３７５は回収ガス流路３７３に対して気密に接続された管状部材である。
【００３３】
一方、ガス回収用ホルダ３８の表面側にもまた、キャビティ状のガス回収室３８１と、ガス回収室３８１に一端が連通した回収ガス流路３８３と、回収ガス流路３８３の他端に気密に接続された管状部材からなるガス取出ライン３８５とが設けられている。回収ガス流路３８３は、ガス回収用ホルダ３８の表面側に凹溝状に、またはガス回収用ホルダ３８の板厚内部を貫通する貫通孔として、形成されている。
【００３４】
これにより、導線３５３を通じて給電された第一電極１０で生じたガスＧが、ガス回収室３７１および回収ガス流路３７３を通じてガス取出ライン３７５より回収される。また、導線３６３を通じて給電された第二電極２０で生じた他のガスＧもまた、ガス回収室３８１および回収ガス流路３８３を通じてガス取出ライン３８５より回収される。
【００３５】
本実施形態のガス回収用ホルダ３７、３８は絶縁性の薄板からなり、ガス回収室３７１、３８１は射出成形またはプレス成形によりキャビティ状に形成されている。ガス回収用ホルダ３７、３８の平板部３７２、３８２は、個別に、人間の手で容易に曲げ加工することができる。
【００３６】
図１および図２に示すように、電極間スペーサ３２、電極ホルダ３５、３６およびガス回収用ホルダ３７、３８は、いずれも略同等の曲率で三次元的に湾曲している。具体的には、電極間スペーサ３２、電極ホルダ３５、３６およびガス回収用ホルダ３７、３８は、表面側に向かって板厚方向に凸状に湾曲している。これにより、電極間スペーサ３２、電極ホルダ３５、３６およびガス回収用ホルダ３７、３８は互いに重ね合わせが可能である。
【００３７】
また、ガス回収用ホルダ３７、３８と、電極ホルダ３５、３６には、それぞれ四隅にネジ孔３９１が形成されており、固定ネジ３９によって互いに気密に密着して締結される。
【００３８】
以下、電極間スペーサ３２および電極ホルダ３５、３６を積層してなる構造体を電解槽本体１１０という。電解槽本体１１０は、電解液ＥＳが供給される中空部３３と、その両側の第一電極１０および第二電極２０と、第一電極１０および第二電極２０を対向配置する部材（電極ホルダ３５、３６）とで構成されている。
言い換えると、電解槽１００は、電解槽本体１１０と、電解槽本体１１０からガスＧを取り出すための流路を構成する部材（ガス回収用ホルダ３７、３８）とを含む。
【００３９】
電極対３０とは、電極間スペーサ３２を挟んで対向配置された第一電極１０および第二電極２０をいう。本実施形態の電極対３０は、面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有している。ここで、電極対３０が可撓性を有するとは、対向配置された状態の第一電極１０および第二電極２０が、人間の手によって曲げ変形するだけの柔軟性を有していることをいう。本実施形態の場合、第一電極１０および第二電極２０は電極ホルダ３５、３６によって対向配置されており、第一電極１０および第二電極２０に対して外部から曲げ荷重を付与することのできる最小限構成は電解槽本体１１０に相当する。したがって、本実施形態の場合、電極対３０が可撓性を有するとは、電極ホルダ３５、３６を含む電解槽本体１１０が人間の手で曲げ変形可能であることを意味する。
【００４０】
以下、湾曲と屈曲とを区別せず、湾曲と総称する場合がある。すなわち、電極対３０の平面方向に対して交差する方向に第一電極１０または第二電極２０の少なくとも一方が曲げ形成されている状態を、その曲率半径の大小によらず、電極対３０が三次元的に湾曲しているという。
【００４１】
より具体的には、第一電極１０および第二電極２０が金属フィルムの場合、電極対３０が可撓性を有するとは、ＪＩＳ Ｚ ２２４８で規定された３号試験片の形状に成形した電解槽本体１１０を押曲げ法で曲げ角度を１７０度としたときに、第一電極１０および第二電極２０に裂け傷がないことをいう。また、第一電極１０および第二電極２０が金属材料を成膜した不導体の基材フィルムの場合には、電極対３０が可撓性を有するとは、電解槽本体１１０の３点曲げ試験（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）において曲げ角度１７０度のときに、第一電極１０および第二電極２０に裂け傷および割れがないことをいう。
【００４２】
また、電極対３０の曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）は、０．１ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下が好ましく、１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下が更に好ましい。ここでいう電極対３０の曲げ弾性率とは、電極ホルダ３５、３６および電極間スペーサ３２を含む電解槽本体１１０の単位幅あたりの曲げモーメントを３点曲げ試験により求めたものである。なお、本実施形態の電解槽１００においては、可撓性のある電極対３０を、所定の湾曲または屈曲形状に成形した状態で、焼成して炭素化したものを使用してもよい。すなわち、可撓性の電極対３０をユーザが任意の形状に成形した後に、かかる電極対３０を硬化させてから電解槽１００に使用してもよい。
【００４３】
図１、２に示す電解槽１００は、一対の第一電極１０および第二電極２０を対向配置してなる電解槽本体１１０の両側にガス回収用ホルダ３７、３８を装着してなる。ここで、電解槽本体１１０を多段に重ね合わせることで、電解槽１００の設置面積を抑えつつ電極対３０と電解液ＥＳとの接触面積を増大させることができる。
【００４４】
図３（ａ）は、三段の電解槽本体１１０を含むガス生成装置２００の模式図である。電解槽１００は、三段に重ね合わされた電解槽本体１１０と、その表裏両面にそれぞれ設けられたガス回収用ホルダ３７、３８とで構成されている。電解槽本体１１０同士の間にもまた、ガス回収用ホルダ３７または３８が挟持されている。同図では、電解槽１００に関しては平面図を図示し、厚み方向の端面のみを表している。
【００４５】
本実施形態のガス生成装置２００は、電解槽１００と、これに電解液ＥＳを供給する給液部４０とを含む。給液部４０は、三段の電解槽本体１１０の中空部３３にそれぞれ電解液ＥＳを供給する給液管４６および送液ポンプ４９と、電解液ＥＳが貯留された貯液槽４８とを含んで構成されている。本実施形態のガス生成装置２００は水電気分解によって水素ガスおよび酸素ガスを生成する装置であり、貯液槽４８に貯留された電解液ＥＳは水を主成分としている。また、給液部４０は、電解槽本体１１０から電解液ＥＳを排出する排液管４７を任意で備えている。
【００４６】
ガス回収用ホルダ３７に接する電極（第一電極１０）には、給電部９０の正極が接続されている。また、ガス回収用ホルダ３８に接する電極（第二電極２０）には、給電部９０の負極が接続されている。すなわち、電解槽本体１１０同士に挟持されたガス回収用ホルダ３７（３７ａ）の表裏両面側には第一電極１０がそれぞれ設けられている。そして、電解槽本体１１０同士に挟持されたガス回収用ホルダ３８（３８ａ）の表裏両面側には第二電極２０がそれぞれ設けられている。
【００４７】
二式のガス回収用ホルダ３７、３７ａにはガス取出ライン３７５が連通して設けられており、陽極（第一電極１０）で生じた酸素ガスが回収される。一方、二式のガス回収用ホルダ３８、３８ａにはガス取出ライン３８５が連通して設けられており、陰極（第二電極２０）で生じた水素ガスが回収される。
【００４８】
本実施形態のガス生成装置２００は、三次元的に湾曲した電解槽本体１１０が多段に重ね合わされて電解槽１００が構成されている。これにより、湾曲した設置面上に電解槽１００を多段に設置することが可能である。このため、例えば家屋や工場に設置された配管の上など、従来はデッドスペースとなっていた空間を設置場所として、ガス生成装置２００により水素ガスを生成することが可能となる。また、本実施形態の電解槽本体１１０（電極対３０）の各段およびガス回収用ホルダ３７または３８は、面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を個別に有している。このため、設置場所の形状にあわせて電解槽１００の曲率を自在に調整することが可能である。
【００４９】
本実施形態の第一電極１０と第二電極２０は、これらを厚み方向に貫通する貫通孔１２、２２を備えている。そして、ガス取出ライン３７５およびガス取出ライン３８５で構成されるガス回収路６０は、電気分解によって生成したガスＧを、貫通孔１２、２２を通じて回収する。
【００５０】
また、本実施形態の電解槽１００は、第一電極１０および第二電極２０が対向して配置された電極対３０の間に、絶縁性の保液シート５０が挟持されている。以下、第一電極１０、第二電極２０および保液シート５０についてさらに説明する。
【００５１】
本実施形態の電解槽１００は、電極対３０の少なくとも一部が三次元的に湾曲または屈曲している。本実施形態の電極対３０は、互いに対向する第一電極１０と第二電極２０の同一領域がともに三次元的に湾曲している。これにより、第一電極１０と第二電極２０とが所定の対向間隔を保ちつつ電極対３０が三次元的に湾曲している。
【００５２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の電極対３０における湾曲した頂部の部分拡大図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第一電極１０と第二電極２０との間には保液シート５０が介挿されている。本実施形態の保液シート５０は、親水性高分子からなる繊維材のシート成形体である。保液シート５０を用いることにより、給液部４０による電解液ＥＳの供給圧が常圧であっても、湾曲部分の頂上における中空部３３の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることができる。
【００５３】
親水性高分子は、セルロース、ウール、コットン、ポリビニリデンジフルオライド、または親水化処理されたテトラフルオロエチレンである。そして、本実施形態の保液シート５０の厚みは１ｍｍ以下である。
【００５４】
図３（ｂ）に示すように、第一電極１０と第二電極２０は、これらを厚み方向に貫通する一個以上の貫通孔１２、２２をそれぞれ備えている。そして、分解された水素ガスと酸素ガスは、貫通孔１２、２２を通じて電極対３０の外部に取り出される。電解槽１００には、第二電極２０の電解面２４の背面２５に接して水素ガスのガス取出ライン３８５（同図（ａ）を参照）が設けられている。同様に、電解槽１００には、第一電極１０の電解面１４の背面１５に接して酸素ガスのガス取出ライン３７５（同図（ａ）を参照）が設けられている。
【００５５】
貫通孔１２、２２の内壁面１３、２３は疎水性であり、第一電極１０および第二電極２０のうち電解液ＥＳと接する電解面１４、２４は親水性であることが好ましい。また、第一電極１０および第二電極２０は、電解面１４、２４の背面１５、２５が疎水性であることが好ましい。
【００５６】
第一電極１０および第二電極２０は、フィルム状の導電性部材、または、絶縁性のベースシートに対して金属、酸化金属もしくは炭素等の導電性材料によって電解面１４、２４が積層形成された積層部材である。電解面１４、２４は、中空部３３に露出する内側の主面である。
【００５７】
貫通孔１２、２２の目的は、第一電極１０、第二電極２０の表面で発生したガスＧ（水素および酸素）を、即時に、各電極の背面に回収するためのものである。これにより、電解液ＥＳが分解されてガスＧが発生しても、第一電極１０、第二電極２０がガスＧで覆われることがない。このため、電極対３０と電解液ＥＳとの接触面積（有効電解面積）が減少することがない。
【００５８】
また、第一電極１０、第二電極２０でそれぞれ生じた水素ガスと酸素ガスは、第一電極１０および第二電極２０自体によって分離されて回収されるため、中空部３３には、ガス分離用の気密な板状のスカート（隔離板）を設ける必要がない。このため、本実施形態によれば、中空部３３を薄型化して電極間距離を短縮することが可能であり、電解効率のアップと電極対３０の薄型が可能である。
【００５９】
ここで、貫通孔１２、２２の耐水（電解液）圧を高めにすること、少なくとも、０以上にすることにより、貫通孔１２、２２内に電解液ＥＳが浸入せず、ガスＧのみが通過可能となる。これにより、電解液ＥＳが電極対３０から漏出することなく、気液分離が可能となる。この耐水圧（Ｐ）は、以下のヤング・ラプラスの式（１）で表される。
【００６０】
Ｐ＝４・γ・ｓｉｎ（θ−９０°）／ｒ （１）
γ：水（電解液）の表面張力
θ：孔壁の水（電解液）接触角
ｒ：孔径
【００６１】
この耐水（電解液）圧（Ｐ）を高める方法としては、式（１）に示される通り、孔径を小さくするか、または接触角を高めるとよい。
また、本実施形態のように繊維材からなる保液シート５０を用いることで、保液シート５０の毛管力によって電解液ＥＳが中空部３３に保持され、電解液ＥＳが貫通孔１２、２２に浸入することが抑制される。
【００６２】
貫通孔１２、２２の形状は特に限定しない。第一電極１０、第二電極２０に繊維状のフィルムを使用する場合は、その目を貫通孔１２、２２として利用することができる。または、第一電極１０、第二電極２０に孔加工するとよい。孔加工の方法は特に限定しないが、レーザーやＮＣ（Numerical Control）加工機などの装置を使用して物理的に孔加工する方法のほか、リソグラフィーとケミカルエッチングによる方法でもよい。
【００６３】
貫通孔１２、２２の直径は、３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下がよい。この範囲とすることで、送液ポンプ４９による供給圧を実用上十分に高めても、式（１）の耐水圧（Ｐ）を超えることが防止され、電解液ＥＳの漏れ出しを防ぐことができる。
【００６４】
隣接する貫通孔１２、２２の中心間距離、すなわちピッチは、１ｍｍ以下が好ましい。ピッチの値が小さい程、電極表面の孔の数は多くなるので、発生したガスＧが背面に抜け易い。
【００６５】
貫通孔１２、２２の内壁面１３、２３は疎水性であり、つまり水接触角が９０°以上である。一方、第一電極１０、第二電極２０の電解面１４、２４は親水性であり、つまり水接触角は９０°未満である。本実施形態のように貫通孔１２、２２の内壁面（孔壁）１３、２３の水接触角が９０°以上であると、式（１）で示されるとおり、貫通孔１２、２２の耐水圧（Ｐ）がプラスになり、電解液ＥＳが貫通孔１２、２２に浸入することが抑制される。
また、電解面１４、２４の水接触角が９０°未満であることにより、電解液ＥＳと第一電極１０、第二電極２０との親和性が良好となり、ガスＧの気泡が電解面１４、２４上に残存することが防止される。これにより、貫通孔１２、２２による気液分離効果が十分に発揮され、高い電解効率を得ることができる。
第一電極１０、第二電極２０の表面を場所選択的に親水性または疎水性にする方法は特に限定されない。一例として、ポリエチレン等のポリオレフィンの疎水性のフィルム全面に金属薄膜（親水性）を設けてから貫通孔１２、２２を孔あけ加工する方法が挙げられる。このほか、孔あけ加工した金属フィルムの上面にマスクを貼り付けた後、ＣＶＤ法等により疎水性処理し、処理後、マスクを取り除く方法を用いることもできる。
【００６６】
第一電極１０と第二電極２０との対向間隔（電極間距離）は５０ｍｍ以下が好ましい。これにより、設置された電解槽１００の下面側にあたる電極の貫通孔（例えば、第二電極２０の貫通孔２２）にかかる水圧が所定以下に抑えられ、当該貫通孔からの電解液ＥＳの漏れ出しが抑制される。
なお、下面側にあたる貫通孔（例えば第二電極２０の貫通孔２２）は、上面側にあたる貫通孔（例えば第一電極１０の貫通孔１２）よりも水圧の負荷が大きいため、下面側の貫通孔を上面側の貫通孔よりも小径としてもよい。
【００６７】
本実施形態は、以下の技術的思想を包含する。
ともに面状の第一電極１０および第二電極２０が互いに対向して配置され、少なくとも一部が面直方向に湾曲または屈曲して形成された電極対３０と、前記電極対３０の間に電解液ＥＳを供給する給液部４０と、を備え、電解液ＥＳを電気分解してガスＧを生成する電解槽１００。
かかる電解槽１００によれば、電極対３０が面直方向に湾曲または屈曲しているため、設置面積あたりの電極面積を大きくすることができ、また平坦でない設置面に電解槽１００を設置することも可能である。
【００６８】
かかる電解槽１００においては、予め湾曲または屈曲形状に成形した、曲げ弾性率の高い材料からなる電極（第一電極１０、第二電極２０）を用いることができる。具体的には、板状の樹脂材料を湾曲させた状態や、半球状に成形した状態で、これを焼成（炭素化）するなどして硬化させた電極を例示することができる。かかる電極は、使用者が片手では曲げられない程度の曲げ弾性を有していてもよい。
【００６９】
＜第二実施形態＞
図４（ａ）は本実施形態にかかる電極対３０の斜視図であり、同図（ｂ）はその部分拡大図である。具体的には、図４（ｂ）は、同図（ａ）の円Ｂで囲んだ一部領域の拡大図である。
【００７０】
本実施形態の電極対３０はロール状に巻成されている。
【００７１】
本実施形態の第一電極１０および第二電極２０は、内部に形成された空隙部６２と、空隙部６２に連通する貫通孔１２、２２と、をそれぞれ備えている。そして、電解液ＥＳを電気分解して得られる水素ガスおよび酸素ガスを、それぞれ第一電極１０、第二電極２０の内部を通じて背面１５、２５側から回収することができる。
【００７２】
より具体的には、給電部９０（図示せず）の負極に接続された第一電極１０の電解面１４では電解液ＥＳの電気分解によって水素ガスが生じる。この水素ガスは、貫通孔１２を通じて第一電極１０の空隙部６２（６２ａ）に導入される。第一電極１０の外部は大気圧以上の所定の供給圧で電解液ＥＳが充填されているのに対し、空隙部６２ａは大気圧に保たれているためである。
【００７３】
一方、給電部９０（図示せず）の正極に接続された第二電極２０の電解面２４では電解液ＥＳの電気分解によって酸素ガスが生じる。この酸素ガスもまた、貫通孔２２を通じて第二電極２０の空隙部６２ｂに導入されて電極対３０の外部に取り出される。
【００７４】
第一電極１０および第二電極２０は、多数の貫通孔１２、２２をもつ電極フィルムを、スペーサ（図示せず）を挟持して対向させたものである。第一電極１０および第二電極２０の巻回方向の最内周側の端辺は、空隙部６２ａ、６２ｂに電解液ＥＳが浸入しないよう、液密に閉止されている。
【００７５】
第一電極１０と第二電極２０との間、ならびに第一電極１０または第二電極２０の少なくとも一方の外側には、親水性の保液シート５０が設けられている。これらを積層した状態で任意の軸（巻回軸）まわりに多重に巻回することで、第一電極１０と第二電極２０とが接触（ショート）することなく本実施形態のロール状の電極対３０を得ることができる。本実施形態の電極対３０は、巻回軸を鉛直方向に向けて縦置きに設置することが可能であり、電極対３０の設置スペースを削減することができる。また、保液シート５０を用いたことにより、第一電極１０と第二電極２０との間の中空部３３の全体に電解液ＥＳを行き渡らせることができる。
【００７６】
巻成されたロール状の電極対３０の内側に電解液ＥＳが供給される。言い換えると、それぞれ二層構造をもつ第一電極１０と第二電極２０の各両面に電解液ＥＳが供給される。
本実施形態の電極対３０は、第二電極２０を内側として巻回され、最外表面には第一電極１０が位置している。
【００７７】
電極対３０の巻回端部には、電解液ＥＳが巻回方向（周方向）に漏出することを防止するシール部材９２が設けられている。また、ロール状の電極対３０の少なくとも一方の軸方向端部（ロール端９４）には、電解液ＥＳが軸方向に漏出することを防止する底板（図示せず）が設けられている。
シール部材９２は、多重巻回された最外周の第一電極１０と第二電極２０との間、および最外周の第二電極２０とその内周の第一電極１０との間を液密に封止する部材である。
【００７８】
なお、本実施形態ではロール状の電極対３０を例示したが、本発明はこれに限られない。電極対３０の変形例として、ミウラ折り（登録商標：二重波型可展曲面）その他の折り方による折り畳み形状としてもよい。
【００７９】
＜第三実施形態＞
図５（ａ）は本実施形態の電極（第一電極１０または第二電極２０）の平面図である。
本実施形態の第一電極１０または第二電極２０は、網状部材１６、２６と、網状部材１６、２６に被着された導電性の電極部材１８、２８とを含む。
【００８０】
網状部材１６、２６は、第一電極１０、第二電極２０に保形性を付与する部材であり、細線を編組したメッシュでもよく、繊維の交絡体でもよい。また、網状部材１６、２６は、導電性でもよく、または絶縁性でもよい。
より具体的には、本実施形態の網状部材１６、２６は金属線が格子状に編組された金網である。格子形状は直交格子でも斜交格子でもよい。
【００８１】
すなわち、網状部材１６、２６は、配列された複数の区画領域１７、２７を備えている。また、電極部材１８、２８は、厚み方向に貫通する貫通孔１２、２２を区画領域１７、２７にそれぞれ一つ以上有している。
【００８２】
本実施形態の電極部材１８、２８は、区画領域１７、２７ごとに個別に設けられている。すなわち、本実施形態の第一電極１０、第二電極２０は、多数の微小な電極部材１８、２８を、網状部材１６、２６（金網）によってパッチワーク状に寄せ集めてなる。網状部材１６、２６は導電性を有しているため、隣接する電極部材１８、２８同士が電気的に導通している。第一電極１０、第二電極２０は矩形状をなしている。
【００８３】
電極部材１８、２８は、網状部材１６、２６の上面に積層されていてもよく、または区画領域１７、２７の内側に嵌め込まれていてもよい。
【００８４】
電極部材１８、２８は辺長が１ｍｍ以下、好ましくは５００μｍ以下の矩形の板状をなし、その略中央に貫通孔１２、２２が穿設されている。貫通孔１２、２２は、各電極部材１８、２８に一個または二個以上設けられている。ただし、第一電極１０、第二電極２０を構成する一部の電極部材１８、２８に関しては、貫通孔１２、２２が設けられていないものがあってもよい。
【００８５】
本実施形態の第一電極１０、第二電極２０は、金網である網状部材１６、２６が形態保持性および可撓性を有している。このため、電極部材１８、２８が所定の板厚を有する非可撓性の板材であったとしても、第一電極１０および第二電極２０は全体として可撓性を有する。これにより、電極部材１８、２８の機械強度を所定に確保するとともに、第一電極１０および第二電極２０の可撓性を十分に得ることができる。
【００８６】
本実施形態の第一電極１０、第二電極２０は、辺長が１ｍｍ以下のマイクロサイズの電極部材１８、２８を多数寄せ集めて亀甲状に構成したことで、ドーム状や波形状など任意の湾曲形状に容易に成形することができる。
【００８７】
なお、本実施形態に代えて、電極部材１８、２８を、複数の区画領域１７、２７に跨るシート状としてもよい。
【００８８】
図５（ｂ）は、本実施形態の第一電極１０、第二電極２０の変形例を示す平面図である。本変形例の第一電極１０、第二電極２０は、外形形状が円形である点で同図（ａ）の本実施形態と相違している。また、本変形例の第一電極１０、第二電極２０は、貫通孔１２、２２が設けられた多数の矩形状の電極部材１８、２８を網状部材１６、２６で面状に連結してなる点で同図（ａ）の本実施形態と共通している。
【００８９】
本変形例の第一電極１０、第二電極２０は、その略中央を面直方向に押圧することで、伏せ椀状（ドーム状）に容易に成形することができる。
【００９０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００９１】
（実施例１）
＜導電性フィルム電極の作成方法＞
１．炭素電極
辺長１５ｍｍの正方形、かつ３０μｍ厚さのポリイミドカプトンフィルムに、孔径３０μｍ、近接３孔ピッチ（孔中心間の距離）正三角形５０μｍの貫通孔を、リソグラフィーによるパターン印刷とケミカルエッチングを組み合わせて作成した。その後、このポリイミドフィルムを、窒素ガス雰囲気下にて、２０００℃、３時間焼成して、炭素化した。これを導電性の電極フィルムとした。焼成後、フィルム厚さ２８μｍ、孔径２８μｍ、近接３孔ピッチ４６μｍに変化していた。
【００９２】
２．電極フィルム片面親水化、片面疎水化
この電極フィルムの水接触角を測定したところ、６０°であった。この電極フィルムの孔壁を疎水化するために、まず片面に５ｎｍ厚のアルミ膜を、そして、その裏面に、５０ｎｍ厚のシリカ膜をスパッタ法により形成した。その後、この電極フィルムを、５０℃のＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）雰囲気に３時間曝露した。取り出し後、アルミ膜を３８％塩酸にて溶かして除去した。そして、アルミ膜に覆われていた面と、覆われていなかった面の水接触角を測定した。
その結果、アルミ膜に覆われていた部分の水接触角は４３°であり、覆われていなかった面の水接触角は１２０°であった。これにより、アルミ膜に覆われていなかった部分が疎水化されたことが確認された。
また、以下に記す耐水圧測定方法にて、接触角４３°の親水性の面を上にして、この電極フィルムの耐水圧を測定したところ、２７ｇ／ｃｍ２以上あることを確認した。
【００９３】
３．耐水圧の測定方法
図６に示すホルダ４００に、貫通孔を持つ電極フィルム４１０を水平に載置した。この電極フィルム４１０上に、透明チューブ４２０を直立状態で設置した。この透明チューブ４２０内に水（電解液ＥＳ）を徐々に滴下した。そして、この水が貫通孔から漏れ出す直前異時点で、電極フィルム４１０の表面から液面４３０までの高さを測定し、この高さと透明チューブ４２０のチューブ内径から、電極フィルム４１０の単位面積あたりにかかる圧力を算出した。これを電極フィルム４１０の貫通孔の耐水圧とした。
【００９４】
４．電解装置組み立て
この電極フィルムを、図１および図２に示した電極ホルダ３５に装着した。
また、電極間スペーサ３２を用意した。電極間スペーサ３２は、中心に辺長１０ｍｍの正方形の中空部３３が空いたポリイミドカプトンフィルム（膜厚：５００μｍ）を用いた。中空部３３には、セルロース製の親水性の保液シート５０（１０ｍｍ四方の正方形、乾燥厚さ：５０μｍ、かさ密度：０．０７５ｇ／ｃｍ３）を置いた。
そして、もう一方の同様に作成した電極フィルムを電極ホルダ３６に装着して、電極ホルダ３５と電極ホルダ３６とで電極間スペーサ３２を挟持してこれらを圧締して電解槽本体１１０を作成した。
電極フィルム４１０の対向間隔は、電極間スペーサ３２の膜厚の５００μｍとなった。
尚、これらの電極ホルダ３５、３６、電極間スペーサ３２および電極フィルム４１０は、使用前に部材ごとに個別に曲げ試験をおこなった。具体的には、これらの部材を、１５０〜１７０°の中心角となるまで曲げたところ、ひび割れや破損がないこと、および元の状態に戻る曲げ弾性を有していることを、目視により確認した。
【００９５】
５．電解実験
この電解槽本体１１０に、０．００２５ｍｌ／ｍｉｎの速度で電解液（２５％ＫＯＨ）を注入した。電解液が充分に満たされ、出口ラインの排液管４７から電解液が見られたところでＣＶ（サイクリックボルタモグラム）カーブを測定した。
ＣＶカーブの測定は、電気化学測定システムＨＺ−３０００（北斗電工株式会社製）を使用しておこなった。具体的には、２枚の電極フィルム４１０を、それぞれ陽極および陰極とし、電圧の印加速度を５０ｍＶ／ｓｅｃ、印加電圧を０〜２．５Ｖとして電圧を上げながら、電極フィルム４１０間に流れる電流値を測定した。結果を図７に示す。
【００９６】
ここで、ＣＶカーブにおける電流値が高いほど電解が進んでおり、ガス発生量が多いものと判断した。また、このＣＶカーブから、印加電圧２．０Ｖと２．５Ｖの２点での電流値を読み取り、実験例および後述の実施例と対比した（表３を参照）。
【００９７】
（実験例１）
陽極側の電極フィルムのみ、貫通孔なしとした以外は、実施例１と同様の操作をした。
【００９８】
（実験例２）
陽極と陰極の電極フィルムを、ともに貫通孔なしとした以外は、実施例１と同様の操作をした。
【００９９】
（実験例３）
陽極と陰極の電極フィルムの表面の全体をＨＭＤＳ雰囲気で曝露し、その水接触角を１１０°とした以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
【０１００】
実施例１、実験例１、実験例２、実験例３の結果を図７に示す。この結果より、多孔電極を使用することにより、大幅に電流効率が上昇することを確認した。
【０１０１】
（実施例２）
電極間スペーサ３２の厚みを１２０μｍとし、キュプラ製の親水性の保液シート５０（乾燥厚さ：２０μｍ、かさ密度：０．０８ｇ／ｃｍ３）を用いて、実施例１と同様の電解槽本体１１０を作成した。
次に、この電解槽本体１１０を、長手方向の中心から１２０°の中心角となるまで６０°だけ面直方向に湾曲させ、凸部を上方として電解槽本体１１０を横置きに設置した。
【０１０２】
この状態で、実施例１と同様のＣＶカーブを３回繰り返し測定した。その結果、電流値の繰り返し安定性を確認した。
【０１０３】
図８に、３回の測定結果を示す。また、表３に、３回目の測定結果における印加電圧２．０Ｖと２．５Ｖでの電流値を示す。
【０１０４】
（実験例４）
親水性の保液シート５０を電極フィルム間に入れない以外は、実施例２と同様に３回の操作を行なった。その結果、測定毎に電流値が低下していくことを確認した。結果を図９に示す。
【０１０５】
（実施例３）
Ｎｉ箔（純度９９．９９％以上、厚さ５μｍ）を電極フィルムとし、ＮＣ加工機を使用して直径１２０μｍ、近接３孔ピッチ（孔中心間距離）２４０μｍの貫通孔を多数加工した。そして、この電極フィルムの片面を濃硫酸にて洗浄した。この洗浄面の水接触角は３５°であり、背面の水接触角は１２０°であった。この電極フィルムを陽極および陰極に用いた。一方、実施例２と同様のキュプラ製の保液シート５０を用いて、実施例２と同様の湾曲形状の電解槽本体１１０を作成した。
この電解槽本体１１０に電解液（２５％ＫＯＨ）を用いた場合のＣＶカーブを測定した。その結果、電極フィルムを炭素からＮｉ箔に変更しても、良好に水電気分解が行なわれることを確認した。
【０１０６】
（実施例４）
表面にＩＴＯ膜が成膜された、厚さ１７μｍのＰＥＮ（Polyethylene Naphthalate）フィルム（品名ＯＴＥＣ，株式会社トービ製）上に、スパッタ法により白金（Ｐｔ）を１０ｎｍの膜厚で成膜した。
次に、ＮＣ加工機により、孔径１２０μｍ、近接３孔ピッチ（孔中心間距離）２４０μｍの貫通孔を作成した。そして、このＰｔ面を電解面として、実施例３と同様の保液シート５０を用いて、実施例３と同様の湾曲形状の電解槽本体１１０を作成し、ＣＶカーブを測定した。
その結果、有機（ＰＥＮ）フィルム上に金属を成膜した電極フィルムとして使用しても、良好な電解が行なわれることを確認した。
【０１０７】
（実施例５）
実施例１の電解槽本体１１０を、長手方向の中心部から、図３に示したように１５０°の中心角となるまで３０°だけ湾曲させた。３組の電解槽本体１１０を互いに重ねた多層の電解槽を作成してＣＶカーブを測定した。
その結果、曲面を持つ３層の電解槽においても、良好な電解が行なわれることを確認した。
【０１０８】
（実施例６）
電極フィルムの間隔を１２０μｍとし、電解液を１Ｎの硫酸（Ｈ２ＳＯ４）に変更し、電解槽本体を長手方向の中心部分から図３に示したように１５０°の中心角となるまで３０°だけ湾曲させた以外は実施例１と同様の装置にて、２．５Ｖの印加電圧にて、６４時間の電解を行なった。その結果、急激な電流値低下が見られず、安定した水電解運転が行なわれることを確認した。尚、この際も、電解槽本体を１５０°の中心角で湾曲させることによる割れやヒビが発生しないこと、および電解液もれが発生していないことを、電圧の印加前に目視により確認した。
【０１０９】
上記の実施例１〜６および実験例１〜４に用いた電極フィルム（陽極および陰極）の特性を表１および表２に示す。そして、電極間距離、電極カーブ、保液シートの特性、電解液、および測定結果の電流値を、表３に示す。
【０１１０】
これらの結果より、親水性の保液シートを電極フィルムの間に介挿することにより、また電極フィルムに貫通孔を設けることにより、良好な電気分解が可能であることが分かった。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【符号の説明】
【０１１４】
１０ 第一電極
２０ 第二電極
１２、２２ 貫通孔
１３、２３ 内壁面
１４、２４ 電解面
１５、２５ 背面
１６、２６ 網状部材
１７、２７ 区画領域
１８、２８ 電極部材
３０ 電極対
３２ 電極間スペーサ
３３ 中空部
３５、３６ 電極ホルダ
３５１、３６１ 中空凹部
３５３、３６３ 導線
３７、３８ ガス回収用ホルダ
３７１、３８１ ガス回収室
３７２、３８２ 平板部
３７３、３８３ 回収ガス流路
３７５、３８５ ガス取出ライン
３９ 固定ネジ
３９１ ネジ孔
４０ 給液部
４１、４３、４４ 電解液送液ライン
４６ 給液管
４７ 排液管
４８ 貯液槽
４９ 送液ポンプ
５０ 保液シート
５１、５３、５４ 電解液排出ライン
６０ ガス回収路
６２ 空隙部
９０ 給電部
９２ シール部材
９４ ロール端
１００ 電解槽
１１０ 電解槽本体
２００ ガス生成装置
４００ ホルダ
４１０ 電極フィルム
４２０ 透明チューブ
４３０ 液面
ＥＳ 電解液
Ｇ ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに面状の第一電極および第二電極が互いに対向して配置された電極対と、前記電極対の間に電解液を供給する給液手段と、を備え、前記電解液を電気分解してガスを生成する電解槽であって、
前記電極対が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有していることを特徴とする電解槽。
【請求項２】
前記電極対の間に、絶縁性の保液シートが挟持されている請求項１に記載の電解槽。
【請求項３】
前記保液シートが、親水性高分子からなる繊維材のシート成形体である請求項２に記載の電解槽。
【請求項４】
前記第一電極または前記第二電極を厚み方向に貫通する貫通孔と、
生成した前記ガスを、前記貫通孔を通じて回収するガス回収路と、をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項５】
前記貫通孔の内壁面が疎水性であり、前記第一電極および前記第二電極のうち前記電解液と接する電解面が親水性である請求項４に記載の電解槽。
【請求項６】
前記電極対の少なくとも一部が三次元的に湾曲または屈曲している請求項１から５のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項７】
前記電極対がロール状に巻成されていることを特徴とする請求項６に記載の電解槽。
【請求項８】
前記第一電極および前記第二電極が、内部に形成された空隙部と、前記空隙部に連通する貫通孔と、をそれぞれ備えることを特徴とする請求項７に記載の電解槽。
【請求項９】
前記第一電極または前記第二電極が、網状部材と、前記網状部材に被着された導電性の電極部材とを含む請求項１から８のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項１０】
前記網状部材は、配列された複数の区画領域を備え、
前記電極部材は、厚み方向に貫通する貫通孔を前記区画領域にそれぞれ一つ以上有している請求項９に記載の電解槽。
【請求項１１】
前記電極対の曲げ弾性率が０．１ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下である請求項１から１０のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項１】
ともに面状の第一電極および第二電極が互いに対向して配置された電極対と、前記電極対の間に電解液を供給する給液手段と、を備え、前記電解液を電気分解してガスを生成する電解槽であって、
前記電極対が面直方向に湾曲または屈曲可能な可撓性を有していることを特徴とする電解槽。
【請求項２】
前記電極対の間に、絶縁性の保液シートが挟持されている請求項１に記載の電解槽。
【請求項３】
前記保液シートが、親水性高分子からなる繊維材のシート成形体である請求項２に記載の電解槽。
【請求項４】
前記第一電極または前記第二電極を厚み方向に貫通する貫通孔と、
生成した前記ガスを、前記貫通孔を通じて回収するガス回収路と、をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項５】
前記貫通孔の内壁面が疎水性であり、前記第一電極および前記第二電極のうち前記電解液と接する電解面が親水性である請求項４に記載の電解槽。
【請求項６】
前記電極対の少なくとも一部が三次元的に湾曲または屈曲している請求項１から５のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項７】
前記電極対がロール状に巻成されていることを特徴とする請求項６に記載の電解槽。
【請求項８】
前記第一電極および前記第二電極が、内部に形成された空隙部と、前記空隙部に連通する貫通孔と、をそれぞれ備えることを特徴とする請求項７に記載の電解槽。
【請求項９】
前記第一電極または前記第二電極が、網状部材と、前記網状部材に被着された導電性の電極部材とを含む請求項１から８のいずれか一項に記載の電解槽。
【請求項１０】
前記網状部材は、配列された複数の区画領域を備え、
前記電極部材は、厚み方向に貫通する貫通孔を前記区画領域にそれぞれ一つ以上有している請求項９に記載の電解槽。
【請求項１１】
前記電極対の曲げ弾性率が０．１ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下である請求項１から１０のいずれか一項に記載の電解槽。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８００（Ｐ２０１２−１８００Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０６２６（Ｐ２０１０−１４０６２６）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【出願人】（０００００５８８７）三井化学株式会社 (2,318)
【Ｆターム（参考）】
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