本發(fā)明涉及一種采用電化學(xué)方式對(duì)有機(jī)氫化物進(jìn)行氫化的有機(jī)氫化物制造裝置。

背景技術(shù)：

在能源問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重的今天，可再生能源受到關(guān)注。然而，由于太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源經(jīng)常變動(dòng)或者分布不均等原因，使得以電能的方式進(jìn)行運(yùn)輸、存儲(chǔ)較為困難。因此采用氫氣進(jìn)行可再生能源的運(yùn)輸、存儲(chǔ)是有效的，但在常溫常壓下為氣體，不適用于運(yùn)輸、存儲(chǔ)。

使用環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷、萘烷等烴類(lèi)物質(zhì)的有機(jī)氫化物代替氫氣進(jìn)行運(yùn)輸、存儲(chǔ)受到了關(guān)注。這些有機(jī)氫化物在常溫常壓下為液體易于處理。通過(guò)電化學(xué)方式對(duì)有機(jī)氫化物進(jìn)行加氫、脫氫從而代替氫氣作為能源載體使得存儲(chǔ)、運(yùn)輸成為可能。

現(xiàn)有的甲基環(huán)己烷等有機(jī)氫化物的制造過(guò)程中，對(duì)可再生能源進(jìn)行水電解來(lái)制造氫氣，并通過(guò)氫化反應(yīng)器對(duì)甲苯進(jìn)行加氫生成甲基環(huán)己烷，但采用電解合成法進(jìn)行直接加氫能夠簡(jiǎn)化工藝。

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利公報(bào)特開(kāi)2012-72477

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題:

在現(xiàn)有型號(hào)的有機(jī)氫化物制造裝置的專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，固體高分子形電解質(zhì)膜不僅與陰極催化劑，而且也與陽(yáng)極催化劑在固體高分子電解質(zhì)膜上相接合，因此造成產(chǎn)生的氧氣易于滯留在所述陽(yáng)極催化劑上的問(wèn)題。

本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其目的是提供一種能夠抑制在有機(jī)氫化物制造裝置的陽(yáng)極催化劑上滯留氧氣的技術(shù)。

解決問(wèn)題的方案:

本發(fā)明一方式為有機(jī)氫化物制造裝置。該有機(jī)氫化物制造裝置的特征在于包括：具有質(zhì)子傳導(dǎo)性的固體高分子電解質(zhì)膜、含有設(shè)置于所述固體高分子電解質(zhì)膜的一面并用于對(duì)被氫化物進(jìn)行還元而生成氫化物的電解氫化催化劑的陰極、容納所述陰極并被供應(yīng)被氫化物的陰極室、含有設(shè)置于所述固體高分子電解質(zhì)膜的另一面并對(duì)水進(jìn)行氧化而生成質(zhì)子的電極催化劑的陽(yáng)極、容納所述陽(yáng)極并被供應(yīng)電解液的陽(yáng)極室，在所述陽(yáng)極與所述電解質(zhì)膜之間形成有間隔。

在上述方式所述的有機(jī)氫化物制造裝置中，所述陽(yáng)極可以具有開(kāi)口率30～70％的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并可以具有由電子傳導(dǎo)體形成的供電支撐材料以及保持在所述供電支撐材料上的所述電極催化劑。所述陽(yáng)極可以具有短格方向中心間距離為0.1～4mm、長(zhǎng)格方向中心間距離為0.1～6mm的菱形的開(kāi)口形狀。此處，“短格方向”“長(zhǎng)格方向”是為了對(duì)方向加以區(qū)別的用語(yǔ)，而不是由長(zhǎng)短之差來(lái)指定方向上的區(qū)別。另外，所述間隔也可以為0.02～0.2mm。另外，所述電解液可以為在20℃測(cè)定的離子傳導(dǎo)率為0.01S/cm以上的硫酸、磷酸、硝酸或鹽酸。

另外，將上述各要素進(jìn)行適當(dāng)組合后的方案也包含在本專(zhuān)利申請(qǐng)所請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明范圍之內(nèi)。

發(fā)明效果

通過(guò)本發(fā)明，使得有機(jī)氫化物制造裝置的陽(yáng)極催化劑上不容易滯留氧氣。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施方式所述有機(jī)氫化物制造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為示意性表示陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為表示在陽(yáng)極與陰極之間施加1.7V時(shí)的實(shí)施例1的有機(jī)氫化物制造裝置的電流密度隨時(shí)間變化以及在陽(yáng)極與陰極之間施加1.75V時(shí)的比較例1的有機(jī)氫化物制造裝置的電流密度隨時(shí)間變化的圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明:

10有機(jī)氫化物制造裝置、11電解質(zhì)膜、12陽(yáng)極、13陰極催化劑層、14陰極擴(kuò)散層、15陰極-膜接合體、16a隔板、16b隔板、17a間隔物、17b間隔物、19酸性電解液入口、20酸性電解液出口、21被氫化物入口、22氫化物出口、23陽(yáng)極支撐用彈性體、24陰極支撐體、25陽(yáng)極間隔物、26陽(yáng)極室、27陰極室

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖1中表示實(shí)施方式所述有機(jī)氫化物制造裝置10的結(jié)構(gòu)示意圖。有機(jī)氫化物制造裝置10具有在電解質(zhì)膜11的一面上設(shè)置有陽(yáng)極12、在電解質(zhì)膜11的另一面上設(shè)置有由陰極催化劑層13和陰極擴(kuò)散層14構(gòu)成的陰極的電化學(xué)單元。以下對(duì)有機(jī)氫化物制造裝置10的各部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

電解質(zhì)膜11由具有質(zhì)子傳導(dǎo)性的材料(離聚物)形成，一方面對(duì)質(zhì)子進(jìn)行選擇性傳導(dǎo)，另一方面抑制陰極與陽(yáng)極12之間物質(zhì)的混合和擴(kuò)散。電解質(zhì)膜11的厚度優(yōu)選為5～300μm，更優(yōu)選為10～150μm，最優(yōu)選為20～100μm。如果電解質(zhì)膜11的厚度不足5μm，則電解質(zhì)膜11的阻隔性太低，容易產(chǎn)生交叉泄漏。另外，如果電解質(zhì)膜11的厚度厚于500μm的話，由于離子移動(dòng)阻抗過(guò)大，因此并非優(yōu)選。

圖2為示意性表示陽(yáng)極12的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，陽(yáng)極12具有供電支撐材料200和電極催化劑220。作為供電支撐材料200較佳地是，具有足以使電解所必需電流流過(guò)的導(dǎo)電性，考慮到構(gòu)成電解單元的機(jī)械性強(qiáng)度的必要性，具有0.1mm～2mm的基材厚度，具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的板狀材料。供電支撐材料200的開(kāi)口部分相對(duì)于整個(gè)面的開(kāi)口率為30～70％的范圍。如果該開(kāi)口率不足30％，不能快速除去在陽(yáng)極12產(chǎn)生的氧氣(氣泡)，導(dǎo)致由所謂氣泡效應(yīng)引起的單元阻抗的增大。另一方面，當(dāng)該開(kāi)口率為70％以上時(shí)，雖然能夠快速地去除氣泡，但減小了有效電極面積，也降低了表觀的基材導(dǎo)電性，單元全體的阻抗增加，電解性能下降。供電支撐材料200較佳地為具有短格方向中心間距離S為0.1～4mm、長(zhǎng)格方向中心間距離L為0.1～6mm的范圍內(nèi)的菱形開(kāi)口形狀。如果短格方向中心間距離S大于4mm，或者長(zhǎng)格方向中心間距離L大于6mm，則有可能會(huì)造成在電解單元內(nèi)，尤其是電解質(zhì)膜11內(nèi)的電流分布不均，使整個(gè)單元的阻抗增加，電解性能下降。另一方面，如果短格方向中心間距離S小于0.1mm或者長(zhǎng)格方向中心間距離L小于0.1mm，則雖然有可能提高電解性能，但出于加工上的需要，基材的厚度會(huì)變薄，從而不便處理。雖然出于彌補(bǔ)該問(wèn)題的目的，可以使供電支撐材料200很厚，但結(jié)果會(huì)造成供電支撐材料200、進(jìn)而造成陽(yáng)極12的制造價(jià)格增加，因而難以應(yīng)用于實(shí)際設(shè)備。

作為氣體發(fā)生電極的陽(yáng)極12，為了避免由氣泡引起的阻抗增大，促進(jìn)待電解液供應(yīng)，優(yōu)選為多孔體，且對(duì)酸性電解質(zhì)具有優(yōu)良的耐腐蝕性，為此，作為供電支撐材料200優(yōu)選采用鈦制擴(kuò)張網(wǎng)。由于擴(kuò)張網(wǎng)在進(jìn)行網(wǎng)孔加工后成為三維結(jié)構(gòu)，因此最好適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行平滑化處理。當(dāng)使用擴(kuò)張網(wǎng)作為供電支撐材料200時(shí)，上述長(zhǎng)格方向是指擴(kuò)張網(wǎng)制造時(shí)的切口(slit)的方向,上述短格方向是指與該切口相垂直的方向。

電極催化劑220被保持在供電支撐材料200的表面。作為在被浸漬到酸性電解液的狀態(tài)下產(chǎn)生氧氣的電極催化劑220，較佳地采用鉑族貴金屬氧化物類(lèi)催化劑。其中，氧化銥類(lèi)的電極催化劑材料的電壓損失小、耐久性優(yōu)。尤其是與氧化鉭形成固溶體的氧化銥類(lèi)的電極催化劑使混入了有機(jī)物的系統(tǒng)的電壓損失的增加量少，因此較適合作為電極催化劑220。

當(dāng)酸性電解液與陽(yáng)極12相接觸時(shí)，陽(yáng)極12的被用作供電支撐材料200的鈦等金屬發(fā)生氧化，形成絕緣性皮膜。因此，至少在與電極催化劑220相接觸的供電支撐材料200的表面上施加具有導(dǎo)電性的鉭等閥金屬或它們的合金層、貴金屬或貴金屬氧化物的包層210。據(jù)此能夠良好地保持供電支撐材料200與電極催化劑220之間的導(dǎo)電性。

回到圖1的說(shuō)明，在電化學(xué)單元的陽(yáng)極12側(cè)的最外部配設(shè)有具有電子傳導(dǎo)性的隔板16a。隔板16a例如由鈦等金屬形成。

在隔板16a的陽(yáng)極12側(cè)面的周緣部與電解質(zhì)膜11之間裝設(shè)有間隔物17a，由隔板16a、陽(yáng)極室側(cè)端部間隔物17及電解質(zhì)膜11圍成的空間成為陽(yáng)極室26。間隔物17a兼作為防止酸性電解液泄漏到陽(yáng)極室26以外的密封件，較理想地具有電子絕緣性。作為間隔物17a的材料例如可以舉出四氟乙烯樹(shù)脂等。

在間隔物17a的下部設(shè)置有酸性電解液入口19，酸性電解液從酸性電解液入口19供應(yīng)給陽(yáng)極室26。作為酸性電解液可以舉出：在20℃測(cè)定的離子傳導(dǎo)率為0.01S/cm以上的硫酸、磷酸、硝酸或鹽酸。如果該離子傳導(dǎo)率低于0.01S/cm，在工業(yè)上難以實(shí)現(xiàn)充分地電化學(xué)反應(yīng)。另外，在間隔物17a的上部設(shè)置有酸性電解液出口20，通過(guò)酸性電解液出口20將陽(yáng)極室26內(nèi)存儲(chǔ)的酸性電解液排出到系統(tǒng)之外。

在陽(yáng)極12與隔板16a之間配置有陽(yáng)極支撐用彈性體23，通過(guò)陽(yáng)極支撐用彈性體23使陽(yáng)極12抵壓于電解質(zhì)膜11上。陽(yáng)極支撐用彈性體23例如由板簧和線圈結(jié)構(gòu)的電子傳導(dǎo)體形成。如此，通過(guò)在構(gòu)成陽(yáng)極室26的隔板16a與陽(yáng)極12之間設(shè)置陽(yáng)極支撐用彈性體23從而成為保持陽(yáng)極12的結(jié)構(gòu)，能夠使陽(yáng)極12的更換等維護(hù)作業(yè)變得容易。另外，介于陽(yáng)極12與電解質(zhì)膜11之間設(shè)置有陽(yáng)極間隔物25，通過(guò)陽(yáng)極間隔物25使陽(yáng)極12與電解質(zhì)膜11之間保持一定間隔而構(gòu)成。另外，陽(yáng)極12與電解質(zhì)膜11之間的間隔較佳為0.02mm以上且不足1.0mm，更佳地為0.05mm以上且0.5mm以下。

陽(yáng)極支撐用彈性體23較佳地是由對(duì)從酸性電解液入口19流入的酸性電解液具有耐酸性的材料形成，較佳地可以使用鈦或鈦合金作為基材。作為構(gòu)成陽(yáng)極支撐用彈性體23的彈性體結(jié)構(gòu)，可以考慮V字型彈簧、X十字彈簧、墊圈型和顫振纖維的集合體等各種結(jié)構(gòu)。各自的所需面壓可以考慮各部件的接觸阻抗對(duì)材料厚度等進(jìn)行適當(dāng)選擇。

陰極催化劑層13由貴金屬攜帶催化劑與質(zhì)子傳導(dǎo)性的離聚物構(gòu)成，通過(guò)使陰極與電解質(zhì)膜11相接合而形成陰極-膜接合體15。在本實(shí)施方式中，當(dāng)陰極與電解質(zhì)膜11老化時(shí)，由于只更換陰極-膜接合體15，因此能夠?qū)⒕S護(hù)所需的成本抑制到必要最低限度。

陰極擴(kuò)散層14例如由炭紙或炭布形成。陰極擴(kuò)散層14與將攜帶有鉑和鉑合金的碳與催化劑和質(zhì)子傳導(dǎo)性固體電解質(zhì)相混合而成的矩陣結(jié)構(gòu)的陰極催化劑層13相接觸。

在電化學(xué)單元的陰極的最外部配設(shè)有具有電子傳導(dǎo)性的隔板16b。隔板16b例如由不銹鋼等金屬形成。

在隔板16b的陰極側(cè)的周緣部與電解質(zhì)膜11之間裝設(shè)有間隔物17b，由隔板16b、間隔物17b及電解質(zhì)膜11圍成的空間成為陰極室27。間隔物17b兼用作防止含有被氫化物及氫化物的有機(jī)物向陰極室27外泄漏的密封件，最好具有電絕緣性。作為間隔物17b的材料例如可以舉出四氟乙烯樹(shù)脂。

在間隔物17b的下部設(shè)置有被氫化物入口21，甲苯等被氫化物從被氫化物入口21供應(yīng)到陰極室27。另外，在間隔物17b的上部設(shè)置有氫化物出口22，經(jīng)由氫化物出口22使含有作為甲苯的氫化物的甲基環(huán)己烷等氫化物的有機(jī)物排出系統(tǒng)外。

在隔板16b與陰極擴(kuò)散層14之間配設(shè)有陰極支撐體24。陰極支撐體24受到由陽(yáng)極支撐用彈性體23抵壓的力，以確保在隔板16b與陰極擴(kuò)散層14之間的電子傳導(dǎo)性。陰極支撐體24也形成了控制被氫化物和氫化物的流動(dòng)的流路。

通過(guò)以上所說(shuō)明的有機(jī)氫化物制造裝置，由于使用在具有開(kāi)口尺寸被設(shè)計(jì)為適當(dāng)范圍的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的供電支撐材料上保持有電極催化劑的陽(yáng)極，從而使水的電氣分解所產(chǎn)生的氧氣難以滯留在陽(yáng)極12的電極催化劑上。據(jù)此，能夠使電解反應(yīng)更加順暢地長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行下去。

另外，通過(guò)在陽(yáng)極12與電解質(zhì)膜11之間設(shè)置陽(yáng)極間隔物25，成為在陽(yáng)極12與電解質(zhì)膜11之間保持一定間隔的結(jié)構(gòu)，由于在陽(yáng)極12產(chǎn)生的氧氣易于向上方移動(dòng)，因此進(jìn)一步地抑制氧氣滯留在陽(yáng)極12的電極催化劑上。實(shí)施例

以下說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，但這些實(shí)施例只是為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的示例，而沒(méi)有對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限定。

<實(shí)施例1>

將相當(dāng)于圖1所示的有機(jī)氫化物制造裝置(電解單元)的結(jié)構(gòu)作為實(shí)施例1。以下對(duì)實(shí)施例1的有機(jī)氫化物制造裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

作為電解質(zhì)膜使用NRE212CS(DuPont制、厚度50μm)，在其單面上用噴涂法形成陰極催化劑層，作為陰極-電解質(zhì)膜復(fù)合體。在形成陰極催化劑層時(shí)，首先向PtRu/C催化劑TEC61E54E(田中貴金屬工業(yè)制，Pt23重量％，Ru27重量％)粉末中添加離聚物Nafion(注冊(cè)商標(biāo))分散液DE2020(DuPont制)，使干燥后的重量與催化劑中的碳重量成為1:1重量，使用適當(dāng)溶劑調(diào)制成涂布用墨水。將墨水噴涂到電解質(zhì)膜上，使得催化劑中的Pt與Ru的合計(jì)重量為每電極面積0.5mg/cm²，然后在80℃對(duì)墨水中的溶劑成分進(jìn)行干燥從而得到了陰極催化劑層。

在陰極催化劑層表面上貼合適合于電極面裁剪成的陰極擴(kuò)散層SGL35BC(SGL Carbon制)，在120℃、1Mpa下進(jìn)行2分鐘的熱接合，形成了陰極-電解質(zhì)膜復(fù)合體。

作為將陰極隔板與陰極支撐體相接合的結(jié)構(gòu)體，采用由碳/環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行模具成型而成的碳類(lèi)結(jié)構(gòu)體。所述結(jié)構(gòu)體的陰極支撐體部分在與陰極擴(kuò)散層相接觸的面上形成有多條用于液體流通的流路。該流路的一條被設(shè)置為具有寬度1mm、流路高度0.5mm的空隙部，流路間的間隔1mm的直筒形狀，在設(shè)置有機(jī)氫化物制造裝置時(shí)的豎直方向與流路相平行。另外，所述結(jié)構(gòu)體的流路的兩端具有將多條流路整合用于液體供應(yīng)及排出的液體接頭，通過(guò)它與有機(jī)物的供應(yīng)及排出用的路徑相連接。

作為陽(yáng)極基板，使用短格方向中心間距離3.5mm、長(zhǎng)格方向中心間距離6.0mm、板厚1.0mm、切絲寬度1.1mm、開(kāi)口率42％的擴(kuò)張網(wǎng)(參照表1)。對(duì)陽(yáng)極基板的表面進(jìn)行干式噴砂處理，然后在20％硫酸水溶液中進(jìn)行洗凈處理。此后，使用電弧離子鍍裝置和純鈦材料的目標(biāo)JIS1種鈦圓板，在基板溫度150℃、真空度1.0×10^-2Torr下以包層厚度2μm對(duì)洗凈的陽(yáng)極基板的表面進(jìn)行覆蓋。對(duì)如此而得到的陽(yáng)極基板涂布四氯化銥/五氯化鉭的混合水溶液，然后在電氣爐中實(shí)施550℃的熱處理，通過(guò)多次反復(fù)進(jìn)行這樣的操作，形成由氧化銥與氧化鉭的固溶體形成的電極催化劑層，以每電極面積的Ir金屬量換算為12g/m²，以此作為陽(yáng)極。

作為陽(yáng)極支撐用彈性體，采用對(duì)厚度0.3mm的Ti板進(jìn)行加工的10mm間距的板簧并排形狀的彈性體。在板簧的陽(yáng)極接觸面上形成了微量的鉑層。

將這些單元部件、即陰極支撐體、陰極-電解質(zhì)膜復(fù)合體、陽(yáng)極間隔物、陽(yáng)極、陽(yáng)極支撐用彈性體以此順序進(jìn)行層疊，通過(guò)在陽(yáng)極側(cè)的隔板與陽(yáng)極之間插入陽(yáng)極支撐用彈性體，在固定的單元寬度內(nèi)，通過(guò)來(lái)自于陽(yáng)極側(cè)的按壓力以使各層緊密接合的方式進(jìn)行按壓。另外，陽(yáng)極間隔物的厚度，也就是電解質(zhì)膜與陽(yáng)極之間的間隔為0.05mm。

在如此而得到的有機(jī)氫化物制造裝置的陰極室中，通過(guò)提升器(沿豎直方向從下往上)使甲苯流通，或者在陽(yáng)極與陽(yáng)極側(cè)的隔板之間的空隙部(陽(yáng)極室)同樣地用提升器使5％硫酸水溶液流通，將恒定電壓電源的負(fù)極連接到陰極，將正極連接到陽(yáng)極，實(shí)施以下的電解反應(yīng)。各流體的循環(huán)流速作為線速度在陰極側(cè)成為1m/min，在陽(yáng)極側(cè)成為3m/min。

表1

<實(shí)施例2>

實(shí)施例2的有機(jī)氫化物制造裝置除了使用短格方向中心間距離2.0mm、長(zhǎng)格方向中心間距離4.0mm、板厚0.6mm、切絲寬度0.6mm、開(kāi)口率45％的擴(kuò)張網(wǎng)作為陽(yáng)極基板以外，均為與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

<實(shí)施例3>

實(shí)施例3的有機(jī)氫化物制造裝置除了使電解質(zhì)膜與陽(yáng)極之間的間隔為0.2mm以外，均為與實(shí)施例2相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

<實(shí)施例4>

實(shí)施例4的有機(jī)氫化物制造裝置除了使用短格方向中心間距離6.0mm、長(zhǎng)格方向中心間距離10mm、板厚0.6mm、切絲寬度1.0mm、開(kāi)口率60％的擴(kuò)張網(wǎng)作為陽(yáng)極基板并使電解質(zhì)膜與陽(yáng)極之間的間隔為0.02mm以外，均為與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

<比較例1>

比較例1的有機(jī)氫化物制造裝置除了采用在日本貝卡爾特(Bekaert)公司制Ti纖維燒結(jié)片上包層IrO₂的電極作為陽(yáng)極以外，均為與實(shí)施例1的有機(jī)氫化物制造裝置相同的結(jié)構(gòu)。Ti燒結(jié)片的孔隙率為65％，平均孔徑為約30mm。

<比較例2>

比較例2人有機(jī)氫化物制造裝置除了未設(shè)置陽(yáng)極間隔物從而使電解質(zhì)膜與陽(yáng)極緊密接觸以外，均為與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

<比較例3>

比較例3的有機(jī)氫化物制造裝置除了使用短格方向中心間距離為3.0mm、長(zhǎng)格方向中心間距離為3.5mm、板厚為1.0mm、切絲寬度為1.1mm、開(kāi)口率為20％的擴(kuò)張網(wǎng)作為陽(yáng)極基板以外，均為與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

<比較例4>

比較例4的有機(jī)氫化物制造裝置除了使用短格方向中心間距離為8.0mm、長(zhǎng)格方向中心間距離為12mm、板厚為1.0mm、切絲寬度為1.1mm、開(kāi)口率為71％的擴(kuò)張網(wǎng)作為陽(yáng)極基板以外，均為與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

<比較例5>

比較例5的有機(jī)氫化物制造裝置除了使電解質(zhì)膜與陽(yáng)極之間的間隔為1.0mm以外，均為與實(shí)施例2相同的結(jié)構(gòu)(參照表1)。

(性能評(píng)價(jià))

圖3中表示由恒定電壓電源對(duì)陽(yáng)極與陰極之間施加1.7V時(shí)的實(shí)施例1的有機(jī)氫化物制造裝置中的電流密度的隨時(shí)間變化以及由恒定電壓電源對(duì)陽(yáng)極與陰極之間施加1.75V時(shí)的比較例1的有機(jī)氫化物制造裝置中的電流密度的隨時(shí)間變化。雖然實(shí)施例1中陽(yáng)極與陰極之間的電壓低于比較例1，但卻得到了比比較例1更高的電流密度。而且，在比較例1中發(fā)現(xiàn)在初期有較大的電壓下降，并通過(guò)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后觀察發(fā)現(xiàn)，在Ti纖維燒結(jié)片內(nèi)有氣泡殘留。據(jù)此，實(shí)施例1與比較例1相比，在陽(yáng)極側(cè)產(chǎn)生的氧氣未在電極附近滯留而是往上部排出，主要可以考慮未產(chǎn)生伴隨陽(yáng)極側(cè)氣體阻擋而造成的過(guò)電壓上升，即使是較低的極間電壓也得到了較高的電流密度。而且，在實(shí)施例1中可以確認(rèn)，未見(jiàn)到由于陰極側(cè)的電位變得不穩(wěn)而造成的瞬時(shí)性的氫發(fā)生(相對(duì)于有機(jī)物還元的法拉第效率低下)，通過(guò)電解反應(yīng)中的良好的陽(yáng)極狀態(tài)，使陰極反應(yīng)也在順利進(jìn)行。

關(guān)于實(shí)施例2～5、比較例2～4的各有機(jī)氫化物制造裝置，由恒定電壓電源對(duì)陽(yáng)極與陰極之間施加1.7V，然后測(cè)量了經(jīng)過(guò)60分鐘之后的電流密度。將針對(duì)各有機(jī)氫化物制造裝置而得到的電流密度顯示在表1中。

可以確認(rèn)，在實(shí)施例1～4的各有機(jī)氫化物制造裝置經(jīng)過(guò)60分鐘之后的電流密度與比較例1相比顯著增大。

如比較例2所述可以確認(rèn)，如果在電解質(zhì)膜與陽(yáng)極之間沒(méi)有間隔，則與實(shí)施例1相比，電流密度較低。

如比較例3、4所述可以確認(rèn)，如果擴(kuò)張網(wǎng)的開(kāi)口率脫離了30～70％的范圍，則無(wú)法得到足夠的電流密度。

如比較例5所述可以確認(rèn)，如果在電解質(zhì)膜與陽(yáng)極之間的間隔成為1.0mm，則間隔過(guò)寬，無(wú)法得到足夠的電流密度。

本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)加入各種設(shè)計(jì)變更等變形也是可能的，這種加入了變形的實(shí)施方式也有可能包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明可以應(yīng)用于以電化學(xué)方式進(jìn)行有機(jī)氫化物的氫化的有機(jī)氫化物制造裝置。