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JP3748765B2 - Electrolytic gas generation method and electrolytic gas generator - Google Patents

Electrolytic gas generation method and electrolytic gas generator Download PDF

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JP3748765B2
JP3748765B2 JP2000307154A JP2000307154A JP3748765B2 JP 3748765 B2 JP3748765 B2 JP 3748765B2 JP 2000307154 A JP2000307154 A JP 2000307154A JP 2000307154 A JP2000307154 A JP 2000307154A JP 3748765 B2 JP3748765 B2 JP 3748765B2
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ozone
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electrolytic
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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気分解することによりオゾンガスを生成する電解ガス発生方法及び電解ガス発生装置に関し、より詳細には、オゾン発生をより安定にし、又、高濃度のオゾンガスを生成する電解ガス発生方法及び電解ガス発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
水を電解することによりオゾンガスを生成する工夫は古く、100年以上昔より行なわれている。古くは、高電気陰性度の陰イオンを含む液を電解してオゾンを生成する溶液電解法であったが、近年の高分子固体電解質の発達に連れ、高分子固体電解質を用いた水電解によるオゾン発生装置が製造され、市販されるようになった。
【0003】
パーフルオロカーボンスルフォン酸系陽イオン交換膜を固体電解質とし、その両側に陽極、陰極を密着させたいわゆるゼロギャップ方式の水電解は、構造が簡単で取り扱いが容易であり、腐食性もオゾンガス以外は無いため、近年の水電解法オゾン発生の殆どを占めるようになった。
【0004】
オゾンガス濃度は20%前後で、その他は飽和水蒸気を含んだ酸素ガスであり、殆ど不純物を含まないオゾン、酸素の混合ガスである。
【0005】
従って、殺菌の分野や最近では半導体の洗浄の分野にもオゾンの利用が広まっている。酸素を原料とし、高周波高電圧をかけることによってオゾンを生成する無声放電法に比べ、消費電力が多少大きくなる欠点はあるが、オゾンガス濃度が高いため超純水への溶解度が高く、高純度で高濃度のオゾンを簡単に製造できる利点があった。
【0006】
しかしながら半導体の密度が高くなればなるほど微細化が要求され、洗浄の正確さが近年特に要求されてきた。
【0007】
又、超純水の水質も微細化と共に向上し、メタルや有機物を全く含まない超超純水が生成され、使用されるようになってきた。
【0008】
電解によるオゾン発生では、今までも原料である純水の水質が変化することによりオゾンガス発生に影響を及ぼし、電解電圧が変化したり、オゾンガス濃度が変動してきた。
【0009】
特に、オゾンガス濃度の変動は洗浄の不安定性をきたし、洗浄不良の原因となるため、オゾンガス濃度の安定は強く要請されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前述の従来の技術の問題点を解消し、長期間にわたり連続的で、又常に安定な高濃度オゾンを得るための電解ガス発生方法及び電解ガス発生装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明の電解ガス発生方法は、イオン交換膜の両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させ、このイオン交換膜を固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生方法において、陽極側に供給する純水にオゾンガスを接触し、前記純水をオゾン水として供給することを特徴としている。
【0012】
この発明の電解ガス発生装置は、イオン交換膜の両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させ、このイオン交換膜を固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生装置において、陽極側に供給する純水にオゾンガスを接触し、純水がオゾン水となる構造を有することを特徴としている。
【0013】
以下、この発明を詳細に説明する。
【0014】
例えば、その両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させイオン交換膜を固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生装置にメタルや有機物を全く含まない18.25MΩ超超純水を供給して電解すると、オゾンガスの発生効率は10%しか生成されなかった。
【0015】
この発明は、その両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させイオン交換膜を固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生装置において、陽極側に供給する純水にオゾンガスを接触し、純水がオゾン水となる構造を有することにより、発生オゾンガス濃度の変動を抑え、安定したオゾン発生が可能となった。
【0016】
次に、この発明に係わる電解ガス発生装置に関する詳細の条件について説明する。
【0017】
陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生では、陽極側において原料の水と生成ガスを分離する気液ガス分離が必要であるが、この気液ガス分離中の水のオゾン濃度により、オゾンガス濃度が決定される。この水の元は供給された純水であり、この純水中の、メタルや、不純物によってオゾンガス濃度が左右されると言っても過言ではなかった。
【0018】
ここで純水とは、通常の水道水の比抵抗が1/100〜1/200MΩであるのに対し、その中のメタルコンタミネーションを除去することで1MΩ以上の純度にしたものをいう。
【0019】
電解ガス発生装置では、設置現場での純水を原料の純水として使用する。この純水はオゾン発生のために生成されるのではなく、洗浄のために生成されているため、その仕様は、洗浄を満足するための仕様となっている。
【0020】
メタルや有機物をさほど除去する必要の無い洗浄に於いては、純水の水質は余りよくない。特にそのような場合には、有機物に対しては全く処理が行なわれていないのが一般的である。
【0021】
そのような純水が、陽極側に供給された場合には、純水中の有機物によってオゾンが消費されオゾンガス濃度が上昇しない。
【0022】
又一方、特に最近の半導体製造のように、半導体の微細化が進み、純水の水質もそれに合わせて向上し、メタルや有機物を全く含まない超超純水が生成され、使用されるようになってきている。
【0023】
このような超超純水の場合には、一般的に有機物を全く無くしてしまうための方法として、大量の純水を処理し循環して、そこから少量の超純水を使用するシステムが取られることが多い。
【0024】
このような処理には、一般的にUV殺菌が使用されており、超純水は必然的に何回もUV殺菌処理されることとなる。UV殺菌処理されることにより、超純水中に過酸化水素が残留されることになる。
【0025】
そのような超純水が、陽極側に供給された場合には、超純水中の残留過酸化水素によってオゾンが消費されオゾンガス濃度が上昇しないことになる。
【0026】
このように、今までの電解オゾン発生では、純水中のメタルコンタミネーション以外の成分によって、電解におけるオゾン発生は微妙に影響を受けることになる。
【0027】
この発明では、簡単に、安定的で、しかもより高濃度のオゾンガスを生成するための方法として、陽極側に供給される純水に、オゾンガスと接触して、純水がオゾン水となる機構を備え、オゾン水とした上で陽極側に供給する。
【0028】
純水がオゾンガスと接触してオゾン水となるためには、前記した有機物を含有した純水の場合には、有機物をオゾンガスで前もって分解した上でオゾン水となって供給されるため、陽極で生成したオゾンを純水中の有機物で消費してしまうことが無い。又、過酸化水素を含有した純水の場合には、純水中の過酸化水素がオゾンガスによって酸化され(H22+O3=H2O+2O2)水になり、更にオゾン水となって陽極側に供給されるため、陽極で生成したオゾンを純水中の過酸化水素で消費してしまうことが無い。
【0029】
陽極側に供給される純水と供給前に接触するオゾンガスは、発生させたオゾンガスでいいが、経済的に考えて、一度使用され、処理される前のオゾンガス、いわゆる排オゾンガスを使用することが望ましい。又、そのオゾンガス量は、有機物を分解し、過酸化水素を酸化する量以上であることは言うまでも無いが、過酸化水素の場合にはオゾンに対して触媒作用をすることもあるので、計算値の10倍以上の量を供給する方が望ましい。
【0030】
又、同時に、陽極側に供給される純水と供給前に接触するオゾンガス量は、TOCや過酸化水素量を測定して、算出した上で自動的に該ガス量を決めても良い。同様に、オゾンガスと接触後の純水にオゾン濃度を検出できる機構を備え、オゾン濃度を指標にして自動的に該オゾンガス量を決めても良い。
【0031】
更に、陽極側に供給される純水と供給前に接触するオゾンガスとの接触方法にはいろいろな方法があるが、一般的には、イジェクターやスタティックミキサーで純水流水中にオゾンガスを混合する方法、散気板からオゾンガスを散気して純水中にオゾンガスを溶け込ませる方法、膜により一方に純水を、他方にオゾンガスを導入して膜を介してオゾンガスが純水に溶け込ませる方法等が考えられる。
【0032】
純水とオゾンガスとの接触方法では、経済的に考えて、使用されるオゾンガスが一度使用された排オゾンガスであることが多いことが考えられるので、膜により一方に純水を、他方にオゾンガスを導入して膜を介してオゾンガスが純水に溶け込ませる方法が望ましい。膜を介することにより排オゾンガス中に混在するコンタミネーションが供給純水を汚染することがない。
【0033】
最近、前記した残留過酸化水素を含有した超純水と同様に、純水に窒素を散気して脱酸素した超純水や、真空にして超純水中のガスを取り除いた超純水(脱気超純水)等がある。
【0034】
このような純水に対しても、上記機構を備えれば、供給される前に酸素ガスとオゾンガスが混在した純水になるため、供給純水によるオゾンガス発生の低下は起こらない。更に、このような電解により生成するオゾンガス1gに対して供給使用される純水の量は約50ccとごく微量なので、上記機構に必要なオゾンガスも少量で良い。
【0035】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいてこの発明に係わる実施の形態の一例を示す。
【0036】
図1は、一般的な電解ガス発生装置の概念図であり、図2は、この発明の実施の形態に係わる電解ガス発生装置で供給純水にオゾンガスと接触する機構が組み込まれた概念図である。
【0037】
図1において、電解ガス発生装置のオゾンガス、水素ガスの発生部1には、イオン交換膜1aが備えられ、このイオン交換膜1aの両側にそれぞれ多孔質の陽極物質1b、及び、陰極物質1cを密着配置させ、このイオン交換膜1aを固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する。
【0038】
オゾンガス、水素ガスの発生部1には、純水3が供給される。また、発生部1には電源2が接続されており、電源2からの電流によってガスが生成する。
【0039】
発生したオゾン及び水素ガスは、各々ガス分離部4,5により分離されオゾンガス導管9と水素ガス導管10に各々導かれる。
【0040】
図2において、電解ガス発生装置のオゾンガス、水素ガスの発生部1には純水3がオゾンガス接触機構8を経由してオゾン水6となり供給される。また、オゾンガス、水素ガスの発生部1には、電源2が接続されており、電源2からの電流によってガスが生成する。
【0041】
オゾンガス接触機構8には膜を介して一方には純水3が、他方にはオゾンガス7が供給されている。発生したオゾン及び水素ガスは、図1と同様、各々ガス分離部4,5により分離されオゾンガス導管9と水素ガス導管10に各々導かれる。
【0042】
【実施例】
次に、この発明に係わる電解ガス発生装置の実施例を記載するが、この実施例はこの発明を限定するものではない。
(実施例1)
その両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を配置させ、純水には残留過酸化水素が1ppm含有された超超純水を用い、陽極室に供給される純水には、その導管中にPTFE膜を介して0.3g/hrのオゾンガスが接触する機構を経由した上で陽極室に導いた。電源より50A供給して電解を行なったところ、陽極より発生したオゾンガス量は2.8g/hrであった。1ヶ月同一条件にて電解を行なったがオゾンガス量に変化はなかった。
(比較例1)
陽極室に供給される純水にオゾンガスが接触する機構を経由させなかったこと以外は実施例1と同一条件で電解を行なった。
【0043】
陽極より生成したオゾンガス量は1g/hrで実施例1に比べてと発生したオゾンガス量は3分の1に減少した。実施例1と同様に1ヶ月同一条件にて電解を行なったがオゾンガス量は上昇せず変化は無かった。
(実施例2)
その両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を配置させ、純水には有機物が500ppm含有された純水を用い、陽極室に供給される純水には、その導管中にPTFE膜を介して0.3g/hrのオゾンガスが接触する機構を経由した上で陽極室に導いた。電源より50A供給して電解を行なったところ、陽極より発生したオゾンガス量は2.8g/hrであった。1ヶ月同一条件にて電解を行なったがオゾンガス量に変化は無かった。
(比較例2)
陽極室に供給される純水にオゾンガスが接触する機構を経由させなかったこと以外は実施例2と同一条件で電解を行なった。
【0044】
陽極より生成したオゾンガス量は1.5g/hrで実施例2に比べて発生したオゾンガス量は半減した。実施例2と同様に1ヶ月同一条件にて電解を行なったがオゾンガス量は上昇せず変化は無かった。
(実施例3)
その両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を配置させ、純水には溶解ガスを50ppbまで除いた脱気純水を用い、陽極室に供給される純水には、その導管中にPTFE膜を介して0.3g/hrのオゾンガスが接触する機構を経由した上で陽極室に導いた。電源より50A供給して電解を行なったところ、陽極より発生したオゾンガス量は2.8g/hrであった。1ヶ月同一条件にて電解を行なったがオゾンガス量に変化は無かった。
(比較例3)
陽極室に供給される純水にオゾンガスが接触する機構を経由させなかったこと以外は実施例3と同一条件で電解を行なった。
【0045】
陽極より生成したオゾンガス量は2.2g/hrで実施例3に比べると発生したオゾンガス量は減少した。実施例3と同様に1ヶ月同一条件にて電解を行なったがオゾンガス量は上昇せず変化は無かった。
【0046】
【発明の効果】
前記したように、この発明では、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造し、この際に常に安定したオゾン濃度をもったオゾンガスを供給することができる。
【0047】
又、高濃度のオゾンガス濃度が常に生成できる。
【0048】
更には、一度使用した排オゾンガスを用いることで、低コストでコンパクトな電解ガス発生装置を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な電解ガス発生装置の概念図である。
【図2】この発明の実施の形態に係わる電解ガス発生装置で陽極側に供給する純水にオゾンガス接触機構を経由した概念図である。
【符号の説明】
1 オゾンガス、水素ガスの発生部
2 電源
3 純水
4 オゾンガス分離部
5 水素ガス分離部
6 オゾン水
7 オゾンガス
8 オゾンガス接触機構
9 オゾンガス導管
10 水素ガス導管
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolytic gas generation method and an electrolytic gas generation device that generate ozone gas by electrolysis, and more specifically, an electrolytic gas generation method that makes ozone generation more stable and generates high-concentration ozone gas, and The present invention relates to an electrolytic gas generator.
[0002]
[Prior art]
The idea of generating ozone gas by electrolyzing water is old and has been performed for more than 100 years. In the old days, it was a solution electrolysis method that generates ozone by electrolyzing a liquid containing an anion having a high electronegativity, but with the recent development of solid polymer electrolytes, water electrolysis using polymer solid electrolytes Ozone generators have been manufactured and marketed.
[0003]
The so-called zero-gap water electrolysis, which uses a perfluorocarbon sulfonic acid cation exchange membrane as a solid electrolyte and has anodes and cathodes in close contact with each other, is simple in structure and easy to handle, and has no corrosive properties other than ozone gas Therefore, it has come to account for most of the recent water electrolysis ozone generation.
[0004]
The ozone gas concentration is around 20%, and the other is oxygen gas containing saturated water vapor, which is a mixed gas of ozone and oxygen containing almost no impurities.
[0005]
Therefore, the use of ozone is also widespread in the field of sterilization and recently in the field of semiconductor cleaning. Compared to the silent discharge method, which uses ozone as a raw material and generates ozone by applying high-frequency high voltage, there is a drawback that the power consumption is somewhat higher, but because the ozone gas concentration is high, the solubility in ultrapure water is high and the purity is high. There was an advantage that high concentration ozone could be easily manufactured.
[0006]
However, miniaturization is required as the density of semiconductors increases, and the accuracy of cleaning has been particularly required in recent years.
[0007]
In addition, the quality of ultrapure water has been improved along with miniaturization, and ultrapure water containing no metal or organic matter has been generated and used.
[0008]
In the generation of ozone by electrolysis, changes in the quality of pure water as a raw material have affected ozone gas generation, and the electrolysis voltage has changed and the ozone gas concentration has fluctuated.
[0009]
In particular, since fluctuations in the ozone gas concentration cause instability of cleaning and cause cleaning failure, there is a strong demand for stable ozone gas concentration.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an electrolytic gas generation method and an electrolytic gas generation device for solving the problems of the above-described conventional technology and obtaining high-concentration ozone that is continuous and always stable for a long period of time. To do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the electrolytic gas generation method of the present invention, a porous anode material and a cathode material are closely arranged on both sides of an ion exchange membrane, and the ion exchange membrane is electrolyzed as a solid electrolyte, so that ozone gas and oxygen are introduced from the anode side. In the electrolytic gas generation method for producing gas and hydrogen gas from the cathode side, ozone gas is brought into contact with pure water supplied to the anode side, and the pure water is supplied as ozone water.
[0012]
In the electrolytic gas generator of the present invention, a porous anode material and a cathode material are arranged in close contact with both sides of an ion exchange membrane, and the ion exchange membrane is electrolyzed as a solid electrolyte, whereby ozone gas and oxygen are introduced from the anode side. In an electrolytic gas generator for producing hydrogen gas from a cathode side, ozone gas is brought into contact with pure water supplied to the anode side so that the pure water becomes ozone water.
[0013]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0014]
For example, porous anode material and cathode material are placed in close contact on both sides, and the ion exchange membrane is electrolyzed as a solid electrolyte to produce ozone gas and oxygen gas from the anode side, and hydrogen gas from the cathode side. When the electrolysis gas generator was supplied with 18.25 MΩ ultra-pure water containing no metal or organic matter and electrolyzed, the generation efficiency of ozone gas was only 10%.
[0015]
In the present invention, a porous anode material and a cathode material are closely arranged on both sides, and the ion exchange membrane is electrolyzed as a solid electrolyte, so that ozone gas and oxygen gas are supplied from the anode side, and hydrogen gas is supplied from the cathode side. In the electrolytic gas generator that manufactures, the ozone gas is brought into contact with the pure water supplied to the anode side, and the pure water becomes ozone water, thereby suppressing fluctuations in the generated ozone gas concentration and enabling stable ozone generation. became.
[0016]
Next, detailed conditions regarding the electrolytic gas generator according to the present invention will be described.
[0017]
In the generation of electrolytic gas that produces ozone gas and oxygen gas from the anode side and hydrogen gas from the cathode side, gas-liquid gas separation is required to separate the raw water and product gas on the anode side. The ozone gas concentration is determined by the ozone concentration of the water being separated. The source of this water was supplied pure water, and it was no exaggeration to say that the ozone gas concentration depends on the metal and impurities in this pure water.
[0018]
Here, the pure water means that the specific resistance of normal tap water is 1/100 to 1/200 MΩ, but the purity is 1 MΩ or more by removing metal contamination therein.
[0019]
In the electrolytic gas generator, pure water at the installation site is used as raw material pure water. Since this pure water is not generated for ozone generation but generated for cleaning, the specification is a specification for satisfying the cleaning.
[0020]
In cleaning that does not require much metal or organic removal, the quality of pure water is not very good. In such a case, in general, no treatment is performed on the organic matter.
[0021]
When such pure water is supplied to the anode side, ozone is consumed by the organic matter in the pure water and the ozone gas concentration does not increase.
[0022]
On the other hand, especially as in recent semiconductor manufacturing, the miniaturization of semiconductors has progressed, and the quality of pure water has improved accordingly, and ultra-pure water containing no metal or organic matter is generated and used. It has become to.
[0023]
In the case of such ultra-pure water, a system for treating and circulating a large amount of pure water and using a small amount of ultra-pure water is generally used as a method to completely eliminate organic substances. It is often done.
[0024]
For such treatment, UV sterilization is generally used, and ultrapure water is inevitably subjected to UV sterilization several times. By performing the UV sterilization treatment, hydrogen peroxide remains in the ultrapure water.
[0025]
When such ultrapure water is supplied to the anode side, ozone is consumed by residual hydrogen peroxide in the ultrapure water and the ozone gas concentration does not increase.
[0026]
Thus, in the conventional electrolytic ozone generation, the ozone generation in electrolysis is delicately influenced by components other than metal contamination in pure water.
[0027]
In the present invention, a simple, stable and high-concentration ozone gas is generated by a mechanism in which pure water supplied to the anode side comes into contact with the ozone gas so that the pure water becomes ozone water. Prepare and use ozone water and supply to the anode side.
[0028]
In order for pure water to come into contact with ozone gas to become ozone water, in the case of pure water containing the organic matter described above, the organic matter is decomposed with ozone gas before being supplied as ozone water. The generated ozone is not consumed by organic substances in pure water. In the case of pure water containing hydrogen peroxide, the hydrogen peroxide in the pure water is oxidized by ozone gas (H 2 O 2 + O 3 = H 2 O + 2O 2 ) to become water, and further to ozone water. Since it is supplied to the anode side, ozone generated at the anode is not consumed by hydrogen peroxide in pure water.
[0029]
The ozone gas that comes into contact with the pure water supplied to the anode side before the supply may be the generated ozone gas, but from an economic point of view, it is possible to use ozone gas that has been used once and processed, so-called exhaust ozone gas. desirable. In addition, it goes without saying that the amount of ozone gas is more than the amount that decomposes organic substances and oxidizes hydrogen peroxide, but in the case of hydrogen peroxide, it may catalyze ozone. It is desirable to supply more than 10 times the calculated value.
[0030]
At the same time, the amount of ozone gas contacting the pure water supplied to the anode side before supply may be determined automatically by measuring the amount of TOC or hydrogen peroxide and calculating it. Similarly, a mechanism capable of detecting the ozone concentration in the pure water after contact with the ozone gas may be provided, and the ozone gas amount may be automatically determined using the ozone concentration as an index.
[0031]
Furthermore, there are various methods for contacting the pure water supplied to the anode side with the ozone gas that comes into contact before the supply. In general, a method of mixing ozone gas into the pure water flow using an ejector or a static mixer. A method in which ozone gas is diffused from a diffuser plate to dissolve ozone gas into pure water, a method in which pure water is introduced into one side by a membrane, ozone gas is introduced into the other side, and ozone gas is dissolved in pure water through the membrane, etc. Conceivable.
[0032]
In the contact method between pure water and ozone gas, it is considered economically that the ozone gas used is often exhausted ozone gas once used, so pure water is used on one side and ozone gas on the other side. A method of introducing ozone gas into pure water through a film is desirable. Contamination mixed in the exhaust ozone gas through the membrane does not contaminate the supplied pure water.
[0033]
Recently, in the same way as the ultrapure water containing residual hydrogen peroxide as described above, ultrapure water that has been deoxygenated by sparging nitrogen into pure water, or ultrapure water that has been evacuated to remove gas in the ultrapure water. (Deaerated ultrapure water).
[0034]
Even with such pure water, if the above-described mechanism is provided, pure water in which oxygen gas and ozone gas are mixed before being supplied will not cause a decrease in ozone gas generation due to the supplied pure water. Further, since the amount of pure water supplied and used for 1 g of ozone gas generated by such electrolysis is a very small amount of about 50 cc, a small amount of ozone gas is required for the mechanism.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0036]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a general electrolytic gas generator, and FIG. 2 is a conceptual diagram in which a mechanism for contacting ozone gas is incorporated in the supplied pure water in the electrolytic gas generator according to the embodiment of the present invention. is there.
[0037]
In FIG. 1, the ozone gas and hydrogen gas generator 1 of the electrolytic gas generator is provided with an ion exchange membrane 1a. Porous anode material 1b and cathode material 1c are provided on both sides of the ion exchange membrane 1a, respectively. By closely arranging and electrolyzing the ion exchange membrane 1a as a solid electrolyte, ozone gas and oxygen gas are produced from the anode side, and hydrogen gas is produced from the cathode side.
[0038]
Pure water 3 is supplied to the ozone gas and hydrogen gas generator 1. A power source 2 is connected to the generator 1, and gas is generated by current from the power source 2.
[0039]
The generated ozone and hydrogen gas are separated by the gas separation units 4 and 5, respectively, and led to the ozone gas conduit 9 and the hydrogen gas conduit 10.
[0040]
In FIG. 2, pure water 3 is supplied as ozone water 6 through an ozone gas contact mechanism 8 to the ozone gas and hydrogen gas generator 1 of the electrolytic gas generator. Further, a power source 2 is connected to the ozone gas and hydrogen gas generator 1, and gas is generated by the current from the power source 2.
[0041]
The ozone gas contact mechanism 8 is supplied with pure water 3 on one side and ozone gas 7 on the other side through a membrane. The generated ozone and hydrogen gas are separated by the gas separators 4 and 5 and guided to the ozone gas conduit 9 and the hydrogen gas conduit 10 as in FIG.
[0042]
【Example】
Next, although the Example of the electrolytic-gas generator concerning this invention is described, this Example does not limit this invention.
Example 1
Porous anode material and cathode material are arranged on both sides, respectively, and ultra-pure water containing 1 ppm of residual hydrogen peroxide is used as pure water, and pure water supplied to the anode chamber is used as its pure water. It was led to the anode chamber through a mechanism in which 0.3 g / hr ozone gas contacted through the PTFE membrane in the conduit. When electrolysis was performed by supplying 50 A from the power source, the amount of ozone gas generated from the anode was 2.8 g / hr. Electrolysis was carried out under the same conditions for 1 month, but there was no change in the amount of ozone gas.
(Comparative Example 1)
Electrolysis was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the pure water supplied to the anode chamber was not passed through a mechanism in which ozone gas contacted.
[0043]
The amount of ozone gas generated from the anode was 1 g / hr, and the amount of generated ozone gas was reduced to 1/3 compared to Example 1. As in Example 1, electrolysis was performed for 1 month under the same conditions, but the amount of ozone gas did not increase and there was no change.
(Example 2)
Porous anode material and cathode material are respectively arranged on both sides thereof, and pure water containing 500 ppm of an organic substance is used as pure water, and the PTFE membrane is provided in the conduit for pure water supplied to the anode chamber. And then led to the anode chamber through a mechanism in which 0.3 g / hr of ozone gas contacts. When electrolysis was performed by supplying 50 A from the power source, the amount of ozone gas generated from the anode was 2.8 g / hr. Electrolysis was carried out under the same conditions for 1 month, but there was no change in the amount of ozone gas.
(Comparative Example 2)
The electrolysis was performed under the same conditions as in Example 2 except that the pure water supplied to the anode chamber was not passed through a mechanism in which ozone gas contacted.
[0044]
The amount of ozone gas generated from the anode was 1.5 g / hr, and the amount of ozone gas generated was halved compared to Example 2. As in Example 2, electrolysis was carried out under the same conditions for 1 month, but the amount of ozone gas did not increase and there was no change.
Example 3
Porous anode material and cathode material are respectively arranged on both sides, degassed pure water from which dissolved gas is removed up to 50 ppb is used as pure water, and pure water supplied to the anode chamber is used in the conduit. After passing through a mechanism in which 0.3 g / hr of ozone gas was contacted via a PTFE membrane, it was led to the anode chamber. When electrolysis was performed by supplying 50 A from the power source, the amount of ozone gas generated from the anode was 2.8 g / hr. Electrolysis was carried out under the same conditions for one month, but there was no change in the amount of ozone gas.
(Comparative Example 3)
Electrolysis was performed under the same conditions as in Example 3 except that the pure water supplied to the anode chamber was not passed through a mechanism in which ozone gas contacted.
[0045]
The amount of ozone gas generated from the anode was 2.2 g / hr, and the amount of generated ozone gas decreased compared to Example 3. As in Example 3, electrolysis was carried out under the same conditions for 1 month, but the amount of ozone gas did not increase and there was no change.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, ozone gas and oxygen gas can be produced from the anode side, and hydrogen gas can be produced from the cathode side. At this time, ozone gas having a stable ozone concentration can be supplied.
[0047]
Moreover, a high concentration ozone gas concentration can always be generated.
[0048]
Furthermore, by using exhaust ozone gas once used, it has become possible to obtain a low-cost and compact electrolytic gas generator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a general electrolytic gas generator.
FIG. 2 is a conceptual diagram of pure water supplied to the anode side in the electrolytic gas generator according to the embodiment of the present invention via an ozone gas contact mechanism.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ozone gas and hydrogen gas generation part 2 Power supply 3 Pure water 4 Ozone gas separation part 5 Hydrogen gas separation part 6 Ozone water 7 Ozone gas 8 Ozone gas contact mechanism 9 Ozone gas conduit 10 Hydrogen gas conduit

Claims (6)

イオン交換膜の両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させ、このイオン交換膜を固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生方法において、
陽極側に供給する純水にオゾンガスを接触し、前記純水をオゾン水として供給することを特徴とする電解ガス発生方法。
Porous anode material and cathode material are arranged in close contact with both sides of the ion exchange membrane, and the ion exchange membrane is electrolyzed as a solid electrolyte, so that ozone gas and oxygen gas are supplied from the anode side and hydrogen gas is supplied from the cathode side. In an electrolytic gas generation method for producing gas,
An electrolytic gas generation method comprising contacting ozone gas with pure water supplied to the anode side and supplying the pure water as ozone water.
前記オゾンガスは一度使用されたオゾンガスであることを特徴とする請求項1に記載の電解ガス発生方法。The electrolytic gas generation method according to claim 1, wherein the ozone gas is ozone gas that has been used once. 前記純水がオゾン水となる構造は、フッ素樹脂で形成された膜により一方に純水を、他方にオゾンガスを導入して膜を介してオゾンガスが純水に溶け込み、純水をオゾン水にする構造であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電解ガス発生方法。In the structure in which the pure water becomes ozone water, pure water is introduced into one side by a film formed of a fluororesin, ozone gas is introduced into the other side, ozone gas is dissolved in the pure water through the film, and the pure water is converted into ozone water. The electrolytic gas generation method according to claim 1 or 2, wherein the method has a structure. イオン交換膜の両側にそれぞれ多孔質の陽極物質、及び、陰極物質を密着配置させ、このイオン交換膜を固体電解質として電解することにより、陽極側よりオゾンガスと酸素ガスを、又、陰極側より水素ガスを製造する電解ガス発生装置において、
陽極側に供給する純水にオゾンガスを接触し、純水がオゾン水となる構造を有することを特徴とする電解ガス発生装置。
Porous anode material and cathode material are arranged in close contact with both sides of the ion exchange membrane, and the ion exchange membrane is electrolyzed as a solid electrolyte, so that ozone gas and oxygen gas are supplied from the anode side and hydrogen gas is supplied from the cathode side. In an electrolytic gas generator for producing gas,
An electrolytic gas generator having a structure in which ozone gas is brought into contact with pure water supplied to the anode side so that the pure water becomes ozone water.
前記オゾンガスは一度使用されたオゾンガスであることを特徴とする請求項4に記載の電解ガス発生装置。The electrolytic gas generator according to claim 4, wherein the ozone gas is ozone gas once used. 前記純水がオゾン水となる構造は、フッ素樹脂で形成された膜により一方に純水を、他方にオゾンガスを導入して膜を介してオゾンガスが純水に溶け込み、純水をオゾン水にする構造であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電解ガス発生装置。In the structure in which the pure water becomes ozone water, pure water is introduced into one side by a film formed of a fluororesin, ozone gas is introduced into the other side, ozone gas is dissolved in the pure water through the film, and the pure water is converted into ozone water. 6. The electrolytic gas generator according to claim 4, wherein the electrolytic gas generator has a structure.
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