アルカリ水のパルス電気分解における気泡の生成・離脱と動作波形の同時観測

碱性水脉冲电解过程中气泡产生、释放和运行波形的同时观察

• 批准号: 22K04074
• 负责人: 大嶋 伸明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04074/
• 关键词: パルス電気分解; 水素製造; アルカリ水; 気泡形成と離脱; パルスパワー; 電気分解

本研究課題はパルス電力よってアルカリ水溶液を電気分解した際の電圧・電流波形と気泡の形成・離脱を同時に観測し、電気分解に適した波形パターンを見出し、電気分解による水素製造のエネルギー利用効率を高めることを目的としている。今年度は、本実験に適した電解セルの検討を行い、ホフマン型電解セルで実験を行うことを決定した。電解質は水酸化ナトリウムとし、電極は白金めっきチタン電極とすることとした。また、立ち上がりは遅いが、波形の制御性に優れたプログラマブル直流電源を導入し、様々な波形パターンで電気分解を行った。電気分解は10分間行い、電流と電圧波形をオシロスコープで観測して投入電力を算出し、10分後に生成され水素の体積を測定し、これらから単位体積の水素を生成するのに消費したエネルギー（水素生成エネルギー）を算出した。その結果、周波数とdutyは高く、立上り時間は短い電圧波形を用いることで、直流電気分解よりも水素生成するエネルギーが低くなることを見出した。

本研究的目的是同时观察脉冲电源电解碱性水溶液时的电压电流波形以及气泡的形成和释放，找到适合电解的波形模式，提高制氢的能源利用效率。其目的是增加电解。今年，我们研究了适合该实验的电解池，并决定使用霍夫曼型电解池进行实验。电解液为氢氧化钠，电极为镀铂钛电极。此外，我们还推出了上升时间慢但波形可控性优异的可编程直流电源，并以各种波形模式进行电解。电解进行10分钟，通过用示波器观察电流和电压波形来计算输入功率。10分钟后，测量产生的氢气的体积，并由此得出产生单位体积的氢气所消耗的能量。计算氢气（氢气生产能量）。结果，我们发现，通过使用高频、占空比高、上升时间短的电压波形，制氢的能量比直流电解的要低。