CN116806278A - 气液分离装置、气液分离方法、电解装置及电解方法 - Google Patents

Abstract

一种气液分离装置，该气液分离装置是从气液混相的流体分离液体和气体的气液分离装置(1)，包括通过只使混相流体中的气体透过的疏水膜(53)形成的混相流体的疏水分隔壁部和向疏水分隔壁部供给混相流体的流体流道(400)。

Description

气液分离装置、气液分离方法、电解装置及电解方法

技术领域

本发明的实施例关于从混相流体分离液体和气体的技术。

背景技术

目前，作为从气体和液体的混相流体分离气体和液体的气液分离装置，公知有下述专利文件1所示的气液分离装置。该专利文件1所示的气液分离装置在以主体和排气管形成的环形空间内设置有涡流叶片，环形空间的上方与入口连结，通过排气管内侧的孔，其上方连结于出口。此外，在环形空间的下方形成有涡流室，在该涡流室的下方形成有储液室，分隔壁部件的外边缘与壳体的内周壁之间形成有液体通过用的间隙。根据这种气液分离装置，从入口进入的混相流体通过涡流叶片被旋动，液体在离心力的作用下被向外侧摇晃并分离，并沿主体的内周壁向下流动，通过间隙流入到储液室。另一方面，通过排气管的下端的气体从出口流出。

现有技术文件

【专利文件1】日本专利特开2002-028422号公报

发明内容

但是，上述的气液分离装置需要设置有涡流叶片的环形空间、涡流室、储液室等，因此存在有装置规模较大的问题。

本发明要解决的问题是提供一种能够实现装置的小型化的技术。

为解决上述问题，本发明的一实施例是一种从气液混相流体中分离液体和气体的气液分离装置，其特征在于，包括：通过仅使所述混相流体中的所述气体透过的疏水膜形成的所述混相流体的疏水分隔壁部、以及向所述疏水分隔壁部供给所述混相流体的供给通道。

此外，本发明的一实施例是一种电解装置，其通过电解供给到阳极侧电极部和阴极侧电极部之间的电解质膜的液体来生成气体，其特征在于，包括：配置有所述阴极侧电极部且供给所述液体的液体供给室、形成所述液体供给室的一部分的分隔壁，仅使在所述电解质膜的阴极侧通过所述电解产生的气体透过的疏水膜、以及将透过所述疏水膜的气体排出到外部的排出通道。

附图说明

图1是表示第一实施例所涉及的气液分离装置的立体图。

图2是表示第一实施例所涉及的气液分离装置的主视图。

图3是图2所示的A-A线剖面图。

图4是图2所示的B-B线剖面图。

图5是用于说明第一实施例所涉及的气液分离装置的内部构成和流体的流动的示意图。

图6是表示第二实施例所涉及的水电解装置的立体图。

图7是表示第二实施例所涉及的单个电解单元的立体图。

图8是表示第二实施例所涉及的单个电解单元的主视图。

图9是表示第二实施例所涉及的单个电解单元的右视图。

图10是表示第二实施例所涉及的单个电解单元的左视图。

图11是表示第二实施例所涉及的单个电解单元的构成的分解侧视图。

图12是用于说明第二实施例所涉及的电解单元的内部构成和流体的流动的示意图。

图13是用于说明第一变形例所涉及的水电解单元的内部构成和流体的流动的示意图。

图14是用于说明第二变形例所涉及的水电解单元的内部构成和流体的流动的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，关于本发明的实施例进行说明。此外，在本说明书和附图中，通过对于实质上具有相同的功能的构成元件标注相同的符号，从而省略重复的说明。

(第一实施例)

关于本实施例所涉及的气液分离装置的构成进行说明。在本实施例所涉及的气液分离器中，假定作为气液分离对象的混相流体是混相有水等的液体和空气、水蒸气等气体(气泡)的气液二相流体并在下文进行说明。图1和图2是表示本实施例所涉及的气液分离装置的立体图和主视图。图3和图4是图2的A-A线剖视图和B-B线剖视图。

如图1所示，本实施例所涉及的气液分离装置1包括分别形成为大致圆盘状的、位于装置前面侧的液体侧板20、位于后面侧的气体侧板30、以及位于这些板之间并与各个板连结的气液混合板40。各板被相互层叠并以螺栓和螺母等的紧固件紧固，由此一体地连结。通过一体地连结这些板的各个板，在板之间形成混相流体、从混相流体分离出的液体及从混相流体分离出的气体分别单独地流入的流道。关于流道的详细将后述。

如图1和图2所示，液体侧板20在其平坦的表面边缘部设置有两根供排管41a、41b、一根液体排出管21及一根气体排出管31。以下，在不区分这些管部的情况下，称为管部并进行说明。各管部分别形成为从液体侧板20的表面向表面外侧方向突出的大致圆筒状，在本实施例中，在主视顺时针方向上按供排管41a、气体排出管31、供排管41b、液体排出管21的顺序且沿圆周方向等间隔地分开配置。

如图3至图4所示，气体侧板30在平坦的后表面边缘部分别设置有两根供排管41a、41b、一根液体排出管21和一根气体排出管31。这些各管部与液体侧板20中的各管部是同种的管，设置在液体侧板20中的各管部的后面侧。处于在气液分离装置1的前面侧和后面侧、即在液体侧板20和气体侧板30的对应位置的同种的管部，既可以成对使用，也可以只使用任一方。

一对供排管41a和一对供排管41b分别与后述的流体流道400(参照图5)连通，并对于装置内部供给和排出混相流体。这些供排管被连接于例如供给混相流体的未图示的泵上等来进行使用。在本实施例中，从供排管41a、41b的双方供给混相流体，在装置内部进行气液分离。此外，可以在仅从供排管41a向装置内供给混相流体的情况下，使混相液体从供排管41b排出并循环供给，反之亦然。另外，可以从供排管41a、41b中的任一方供给混相流体，并关闭另一方。

一对液体排出管21分别与气液分离装置1内后述的液体流道200(参照图5)连通，将从混相流体分离出的液体排出到装置外部。一对气体排出管31分别与气液分离装置1内后述的气体流道300(参照图5)连通，将从混相流体分离出的气体排出到装置外部。另外，排出的液体、气体分别回收到设置在气液分离装置1外部的容器等中。

(气液分离装置1的内部构成)

以下，使用图5关于形成于气液分离装置1内的流道等的内部构成进行详细说明。图5是用于说明本实施例所涉及的气液分离装置的内部构成和流体的流动的示意图。此外，将气液分离装置1的前面侧的方向称为前方，将后面侧的方向称为后方并在下面进行说明。

如图5所示，在气液混合板40内设置有形成为圆盘状的相互平行地间隔开的一对分隔壁401a、401b。这一对分隔壁401a、401b之间被界定为流体流道400。在一对分隔壁401a、401b上设有供混相流体通过的未图示的多个通孔。分隔壁401a和液体侧板20之间以及分隔壁401b和气体侧板30之间分别被界定为混相流体能够从通孔流入的流入室402、403。

流入室402在其前方侧与圆盘状的亲水膜52的一个表面接触，所述亲水膜52通过设置在液体侧板20和气液混合板40之间的未图示的隔板等而被固定。因此，流入室402与流体流道400一起作为将混相流体供给至亲水膜52的供给通道发挥功能。

亲水膜52是通过形成流入室402的一个壁面而形成对于混相流体的亲水分隔壁部的、由高亲水性材料制成的多孔的薄膜。由此可知，在本实施例中，亲水膜52在湿润的状态下仅使混相流体中的液体透过(渗透)。作为这样只使液体透过的亲水膜52，能够使用公知的亲水膜。

在亲水膜52的前方侧的液体侧板20内形成有用于流入透过亲水膜52的液体、即从混相流体中分离出气体后的液体，并将该液体排出到外部的液体流道200。因此，换言之，亲水膜52形成为液体流道200的一个壁面。

流入室403在其后方侧，与圆盘片状的疏水膜53的一个表面接触，所述疏水膜53通过设置在气体侧板30和气液混合板40之间的未图示的隔板等而被固定。因此，流入室403与流体流道400一起作为将混相流体供给至疏水膜53的供给通道发挥功能。

疏水膜53是通过形成流入室403的一个壁面而形成对于混相流体的疏水分隔壁部的、具有透气性的多孔薄膜。由此可知，在本实施例中，疏水膜53不透过混相流体中的液体而只透过气体。作为这种疏水膜53，能够使用公知的疏水膜。例如，由W.L.Gore&Associates公司制造的由ePTFE(微孔膨体聚四氟乙烯)制成的Gore-Tex(注册商标)。此外，疏水膜53的类别可以根据使用环境适当选择使用，可以是有机膜、无机膜的任一种。作为无机膜，例如，沸石膜、二氧化硅膜、氧化铝膜、氧化锆膜和二氧化钛膜等的陶瓷膜、碳膜等。作为有机膜，例如PTFE(聚四氟乙烯)膜、PVDF(聚偏二氟乙烯)膜等的氟树脂膜，聚酰胺膜、醋酸纤维素膜、聚酰亚胺膜和聚乙烯膜等的高分子膜等。可以使多孔材料具有防水性并用作疏水膜。

在疏水膜53的后方侧的气体侧板30内形成有用于流入透过疏水膜53的气体、即从混相流体中分离出液体后的气体，并将该气体排出到外部的气体流道300。

亲水膜52和疏水膜53形成为片状，设置为相互面对并间隔开。优选亲水膜52和疏水膜53的距离小于等于预定的间隔距离。间隔距离是基于混相流体所包含的气泡的尺寸的距离。通过将间隔距离设定为小于等于气泡尺寸，混相流体所包含的气体的气泡能够与亲水膜52和疏水膜53的双方接触，从而能够使气体快速透过气体流道300。作为这样的距离，优选是混相流体和气泡能够分别接触疏水膜53的1mm左右。因此，能够排除上述的分隔壁401a、401b，通过亲水膜52和疏水膜53形成流体流道400。即，形成流体流道400的前侧壁面为亲水膜52，后侧壁面为疏水膜53。另外，在混相流体主要由气体构成并混相水滴等的液滴的情况下，间隔距离优选为基于混相流体所包含的液滴的尺寸的距离。通过将间隔距离设定为小于等于液滴尺寸，混相流体所包含的液滴能够与亲水膜52和疏水膜53的双方接触，并且能够使液体快速透过液体流道200。

另外，亲水膜52和疏水膜53的孔径、单位面积对应的孔数优选根据作为分离对象的气液的类别、混相流体的供给压力等而适当设定。

(装置动作)

以下，关于本实施例所涉及的气液分离装置1的装置动作进行说明。在此，以向一对供排管41a、41b分别供给混相流体的情况为例进行说明。首先，当向一对供排管41a、41b供给混相流体时，混相流体流入与供排管41a连通的流体流道400内。图5中以标记F1示出的阴影箭头表示混相流体的流动方向。流入流体流道400的混相流体通过分隔壁401a、401b的通孔流入流入室402、403。流入流入室402、403的混相流体与亲水膜52触摸的同时与疏水膜53接触。此时，混相流体从流体流道400大致垂直于表面的流入各膜表面，混相流体均匀地接触各膜面。特别是当在亲水膜52上产生有干燥状态的地方和湿润状态的地方时，在干燥状态的地方气体可能逸出，因此优选混相流体与表面均匀地接触。

通过混相流体与亲水膜52接触，混相流体中的液体透过亲水膜52并流入液体流道200。图5中以符号L示出的阴影箭头表示透过亲水膜52的液体的流动方向。流入液体流道200的液体从与液体流道200连通的一对液体排出管21排出到装置外部。

另外，通过混相流体与疏水膜53接触，混相流体中的气体透过疏水膜53并流入气体流道300。图5中以符号G示出的阴影箭头表示透过疏水膜53的气体的流动方向。流入气体流道300的气体从与气体流道300连通的一对气体排出管31排出到装置外部。

根据以上说明的本实施例，能够实现在气液分离中仅使用亲水膜52和疏水膜53就能够良好地分离混相流体中的液体和气体的气液分离功能。因此，装置构成极其简单，与现有技术相比，能够实现装置尺寸的小型化。特别是片状亲水膜52和疏水膜53被配置成夹持流体流道400，与亲水膜52邻接地形成液体流道200，与疏水膜53邻接地形成气体流道300。因此，气液分离装置1能够如图1所示那样形成为平板状，即使在装置、结构物的间隙等的狭小的空间也能够设置，并容易搬运。这样的小型气液分离器1即使在微重力场也能发挥作用，因此在需要气液分离装置但设置空间有限的如空间站那样的环境中非常有用。此外，由于结构简单，所以易于维护，能够实现低成本化。并且，由于在使用时仅需将泵等连接至各管部即可，因此操作性也良好。

另外，在本实施例中，将作为气液分离的对象的混相流体作为气液二相流体进行了说明，但不限于此。只要液体中含有气体，即使是多相的混相流体也能够进行气液分离。

(第二实施例)

可以将第一实施例涉及的气液分离装置组装于通过电解水产生氢气和氧气的水电解装置中。在本实施例中，将关于气液分离装置一体型的水电解装置进行说明。

关于本实施例所涉及的水电解装置的构成进行说明。图6是表示本实施例所涉及的水电解装置的立体图。如图6所示，本实施例所涉及的水电解装置1A是包括通过螺栓和螺母相互紧固的多个电解单元10A、分别插入电解单元10A之间的多个散热管(散热部)12A的电解单元层叠型的装置。散热管12A是使热交换介质在内部流动并与外部进行热交换的所谓热管，通过插入于电解单元10A之间，能够促进相互邻接的电解单元的散热。插入的散热管12A的根数可以根据装置的规模而适当设定。另外，在本实施例中，虽然连结有三个电解单元10A，但不限于此，也可以连接两个或四个以上的电解单元。

本实施例所涉及的水电解装置1A通过多个电解单元10A将水电解成氧气和氢气，各电解单元10A的装置构成和动作相同。因此，以下，将关于一个电解单元10A中的装置结构及动作进行说明。

首先，以下将详细说明电解单元10A的构成。另外，为了便于说明，在此，以在前面侧和后面侧上设置有端板60、70的单个电解单元为例进行说明。图7至图10分别是表示本实施例所涉及的电解单元的立体图、主视图、右视图和左视图。如图7所示，电解单元10A包括端板60、中间板61、端板70、中间板71及集电板81a、81b。

端板60、70形成为正方形的平板状，构成电解单元10A的前面壁部和后面壁部。在端板60、70之间设置中间板61、集电板81a、81b和中间板71，端板60、70通过螺栓和螺母紧固，由此使电解单元10A一体地形成为大致长方体状。另外，在如图7所示层叠多个电解单元10A的情况下，可以在一对端板60、71之间设置多个由中间板61、71构成的电解单元。

中间板61、71形成为具有与端板60、70相同的形状和厚度。在中间板61的侧面上设置有供水管611、排水管612及两个氢排出管613。在中间板61的内部设置有将在后面详细记述的供水通道614、排水通道615和氢排出通道616(均参见图12)。供水管611位于图8的左侧下方，与供水通道614连通，向电解单元10A内部供水。排水管612位于图8中右侧上方，与排水通道615连通，将电解单元10A内的水排出以便进行循环供给。另外，两个氢排出管613分别位于图8的右侧下方和左侧上方，与氢排出通道616连通。两个氢排出管613将在电解单元10A内通过电解生成的氢气排出到电解单元10A的外部。

另一方面，在中间板71上，如图9和10所示的右侧下方和左侧上方设置有氧排出管711。氧排出管711与后面将详细记述的氧排出通道712(参见图12)连通，将在电解单元10A内通过电解生成的氧气排出到电解单元10A的外部。

下面，将使用图11详细说明电解单元10A的内部构造。图11是表示本实施例所涉及的电解单元的构成的分解侧视图。在图11中，电解单元10A在前后方向上分解示出，为了方便说明，O形环62、72和密封垫65、82的一部分以剖视图表示。

如图11所示，电解单元10A，从图11中的左侧，即电解单元前面侧依次包括端板60、中间板61、O形环62、分离隔板63、碳纸64、密封垫65、疏水膜53、密封垫65、碳纸64、集电板81a、密封垫82、MEA(Membrane and Electrode Assembly)80、集电板81b、O形环72、中间板71及端板70。图11中MEA80的左侧是供给水的同时产生氢气的氢侧，图11中MEA80的右侧是产生氧气的氧侧。

MEA 80是通过将固体高分子电解质膜(以下，称为电解质膜)的一侧作为氢侧、另一侧作为氧侧，并将氢侧、氧侧在前后的方向上夹持气体扩散电极层进行接合而形成的大致矩形的板状部件。作为电解质膜，优选使用质子(H⁺)传导性的多孔电解质膜，例如含有氢氧化钛纳米粒子的无机陶瓷、质子传导性的Nafion(注册商标)等。

气体扩散电极层具有多孔性，氢气和氧气能够透过到内部。作为这种扩散层的材料，能够使用例如Teflon(注册商标)改性多孔碳等。在气体扩散电极层和电解质膜之间设置有铂、金等催化剂层。在本实施例中，催化剂层形成在电解质膜上。此外，本实施例所涉及的电解单元10A是仅向阴极侧供给水来进行电解的阴极供给型，向阴极侧供给的水透过电解质膜也透过到阳极侧。另外，阴极侧的气体扩散电极层和集电板81a构成阴极侧电极部，阳极侧的气体扩散电极层和集电板81b构成阳极侧电极部。

MEA80经由位于其两面侧并与其边缘部连接的框状密封垫82被夹持或固定于集电板81a和集电板81b之间。集电板81a、81b是通过与外部电源电连接而对MEA 80施加电压的板状部件，在图8中，用于与外部电源连接的连接片从上方突出。在本实施例中，集电板81a、81b与隔板构成为一体。在集电板81a的隔板上形成有贯通的多个槽，在电解单元10A被组装的状态下，通过该多个槽形成流入水的水流道811(参照图12)。水流道811作为配置阴极侧电极部并供给液体的液体供给室发挥作用，水被供给到MEA80。水流道811优选形成为使得供给至MEA 80的水供给至电解质膜的整个膜表面。水流道811经由形成于中间板61的供水通道614与供水管611连通，经由排水通道615与排水管612连通。

另一方面，集电板81b的隔板也形成有多个槽，在电解单元10A被组装的状态下，通过电解生成的氧气流入的氧流道713(参照图12)通过该多个槽形成。氧流道713与形成在邻接的中间板71上的氧排出通道712连接，由此与氧排出管711连通。另外，O形环72是弹性部件，由此将集电板81b的隔板与中间板71气密地连结。

矩形的疏水膜53配置在集电板81a的前侧。疏水膜53配置成与MEA80相互对向并间隔开，形成由水流道811形成的液体供给室的一部分的分隔壁。该疏水膜53等同于第一实施例中说明的疏水膜，因此在此省略对其功能的说明。疏水膜53经由位于其两面侧并与其边缘连接的框状密封垫65固定于集电板81a和分离隔板。在疏水膜53和集电板81a之间配置有具有用于扩散气体和水的气透性的碳纸64，经由碳纸64，疏水膜53能够与水和在水中为气泡状态的氢气接触。

疏水膜53与MEA80的电解质膜之间的距离，更具体地，与阴极侧的催化剂层之间的距离优选为在第一实施例中记载的间隔距离。据此，因为产生并附着在催化剂层表面的氢气的气泡与疏水膜53接触，所以能够立即透过疏水膜53。这样的间隔距离与第一实施例同样，是基于生成的气体的气泡尺寸的距离，优选在气泡从催化剂层脱离之前与疏水膜53接触。该间隔距离优选例如使水和气泡能够分别与疏水膜53接触的1mm左右。

位于疏水膜53的前方侧的分离隔板63上设有形成透过疏水膜53的氢气流入的氢流道631(参见图12)的多个槽。分离隔板63的氢流道631经由O形环62与邻接的中间板61上所形成的氢排出通道616连接，并经由O形环62与氢排出管613连通。在分离隔板63上形成有与形成氢流道631的槽分离的槽，该槽作为水流道，连结集电板81a的隔板中的水流道811和形成于中间板61的供水通道614。此外，O形环62是弹性部件，由此气密地连接分离隔板63和中间板61。

(装置动作)

以下，关于本实施例所涉及的电解单元10A的装置动作进行说明。图12是用于说明本实施例所涉及的电解单元的内部结构和流体的流动的示意图。图12中所示的双点划线例示出各个流道的连接点。分别为：符号P1表示泵，符号H1表示氢气的流动方向，符号H2表示氢气的气泡，符号O1表示氧气的流动方向。泵P1与供水管611和排水管612连接，在向供水管611供水的同时，从排水管612取得水，对于电解单元10A进行水的循环供给。此外，电解单元10A将使用于电解的水不断从外部的供水装置进行供给。

如图12所示，经由供水管611供给的水通过供水通道614流入水流道811，流入水流道811的水供给到MEA80中的电解质膜800的整个膜面。这里，通过向连接到外部电源的集电板81a、81b施加电压来电解水。通过该电解在MEA80的阴极侧气体扩散电极层801和电解质膜800之间的界面、即在催化剂层生成的氢气接触水流道811内的疏水膜53的同时透过，并流入氢流道631。具体地，所生成的氢气在气体扩散电极层的内部被扩散同时透过，通过集电板81a的隔板和碳纸64并接触疏水膜53。透过疏水膜53的氢流道631内的氢气经由氢排出通道616，从氢排出管613排出到电解单元10A的外部，并被回收到回收用容器等中。

另一方面，未使用于电解的水流道811内的水从排水管612经由排水通道615向泵P1排出，再次供给至电解单元10A内。在MEA80的阳极侧气体扩散电极层802与电解质膜800的界面处通过电解生成的氢气流入氧流道713，并经由氧排放通道712从氧排放管711向电解单元10A的外部排出，回收至回收用容器等。

根据以上说明的本实施例所涉及的水电解装置1A，由于疏水膜53配置在作为阴极侧的阴极室的水流道811内，因此水循环于疏水膜53和MEA80之间的水流道811，进行电解的同时能够可靠地进行气液分离。特别是氢气，能够以干燥的良好状态进行回收。因此，电解单元能够具有气液分离装置的功能，不需要另外准备气液分离装置，与单独地连结于气液分离装置的水电解装置比较，能够使装置非常小型化。此外，也能够设置在装置、构造物的缝隙等的狭小空间内，易于搬运。这种小型的水电解装置1A即使在微重力场也能发挥作用，在如空间站那样的需要水电解装置但设置空间有限的环境下极为有用。

此外，在向阴极侧供水的情况下，在地面上，水箱有吸收压力的气相部分，但在微重力场中进行水电解的情况下，需要使如水的非压缩性液体在没有气相的密闭容器内循环。在密闭空间内进行水电解的情况下，在电解单元产生的气体会升高电解单元内部的压力，从而破坏氧侧和氢侧的压力平衡。如果放任不管，则电解质膜将受到单侧压力，可能会损坏膜。因此，现有技术需要如蓄能器那样的体积阻尼装置。但是，根据本实施例，因为在MEA80产生的氢气立即透过疏水膜53排出，所以使体积得到缓冲，不会发生只有一侧由于气体的产生而被加压的情况。因此，不需要使用体积阻尼装置就能够实现低成本及小型化。此外，由于仅向阴极侧供给水，因此在使泵P1为一台的点上也有助于实现低成本及小型化。

此外，现有技术有一种方法是使水从MEA的电解质膜的外围向中心部渗透，但在这种方法中，水的路径和反应路径是独立的，因此电极的有效膜面积变小。并且，由于界面是由表面张力维持的，如果液体侧的压力和气体侧的压力的平衡被破坏，则可能产生液体向气体侧泄漏或气体向液体侵入的情况。但是，在本实施例中，供给MEA80的水被供给到其电解质膜800的整个膜表面，因此水渗透的距离能够仅为膜厚度。由此可知，能够顺畅地进行水的供给，并能够确保自由度高的水的供给路径，从而能够容易地使水循环。

另外，电解单元10A能够通过与根据二氧化碳(CO₂)和氧(O₂)产生甲烷(CH₄)和水(H₂O)的萨巴捷(Sabatier)反应装置连结来具有空气再生功能。空气再生是指从宇航员排出的CO₂中重新提取O₂的过程。具体地，生物体排出到密闭空间内的CO2被分离浓缩后导入萨巴捷反应装置。在萨巴捷反应装置中，发生萨巴捷反应(CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O)，生成CH₄和H₂O。

电解单元10A通过被供给从萨巴捷反应装置通过萨巴捷反应生成的水而生成氢气和氧气。氧气被生物体呼吸，氢气被再次送回萨巴捷反应装置。通过进行该循环，能够从生物体消耗氧并通过呼吸排出的二氧化碳再次生成氧，从而能够实现空气再生。

另外，根据水电解装置1A，通过层叠多个电解单元10A，与仅使用一个电解单元10A相比，能够使氢气和氧气的生成量增加。在此情况下，例如，优选将与泵P1的水循环供给路径(供水管611、排水管612)连结至歧管以便在多个电解单元10A之间共用，这个在氢气、氧气的排出路径(氢排放管613、氧排放管711)中也是相同的。

(第一变形例)

图13是用于说明第一变形例所涉及的电解单元的内部结构和流体的流动的示意图。在图13中，符号P2表示泵，是与泵P1相同的泵。符号O2表示氧气的气泡。

图13所示的电解单元10B与第二实施例所涉及的电解单元10A相比，不同的点在于：在阳极侧也配置有疏水膜53'，将疏水膜53'和MEA80之间作为配置有阳极侧电极部且供给水的第二液体供给室并形成水流道812，通过泵P2进行对水流道812的水的循环供给。疏水膜53'虽然与疏水膜53相同，但不同的点在于：形成水流道812的一部分的分隔壁，仅使在电解质膜800的阳极侧通过电解产生的氧气透过。

具体地，电解单元10B能够通过替代图11所示的集电板81b、O形环72及中间板71，而将中间板61、O形环62、分离隔板63、碳纸64、密封垫65、疏水膜53、密封垫65、碳纸64和集电板81a相对MEA80镜像配置而构成。据此，是氧气而不是氢气流入到镜像配置的各构成元件的与氢气相关的流道中。即，在镜像配置的各个构成元件中，进行向阳极侧循环供给水和排出透过疏水膜53的氧气。

这样，通过在阳极侧设置疏水膜53'，在阳极侧也能够得到与阴极侧相同的效果，并能够回收干燥的质量好的氧气。此外，由于能够从MEA80的两面供水，因此能够进一步提高电解产生的单元内部的热量的散发的散热功能。

(第二变形例)

图14是用于说明第二变形例所涉及的电解单元的内部结构和流体的流动的示意图。图14所示的电解单元10C如果与第二实施例所涉及的电解单元1A相比，在未设置排水通道615这一点上不同。因此，电解单元10C水循环的功能被去除，为流入水流道811的水全部用于水电解的尽端型。

通过水电解得到的一个人份的氧的生成所需的水量是少量的、大约每分钟0.5g左右。另一方面，在现有技术的水电解中，为了去除电极上的气泡和去除发热，需要用于使数升的水循环来进行循环供给用的泵、气液分离装置及这些装置所需的电力等，但是，根据本变形例所涉及的电解单元10C，通过只供给水电解所需的少量的水(例如每分钟0.5g)，能够将供给的水全部电解。因此，与现有技术相比，能够削减气液分离装置的同时，还可以削减用于水的循环供给的泵P1，并且还能够使氧气制造的系统非常简单，进而实现系统的小型化、轻量化、省电化，进一步提高系统的可靠性。

此外，电解单元10C能够与第一实施例中说明的萨巴捷反应装置构成一体。现有技术的电解单元由于使水循环，而导致电解单元温度降低，萨巴捷反应装置的温度也降低。另一方面，因为电解单元10C不需要水循环，所以能够不使为一体的萨巴捷反应装置的温度降低而使反应持续。此外，通过层叠电解单元10C和萨巴捷反应装置，能够构成非常紧凑的装置。此外，还能够利用萨巴捷反应装置产生的热量加热水电解单元，或降低电解电压。

另外，在如本变形例那样不进行水循环的情况下，有可能在电解单元内部积蓄热量。在此情况下，优选在电解单元10C的中间板61、71的一方上，或者，在电解单元10C是层叠状态的情况下在其电解单元之间设置如图7所示的散热器12A。

虽然已经说明了发明的实施例，但是该实施例是作为示例提出的并且不意图限定发明的范围。该新颖的实施例能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。该实施例及其变形包含在发明的范围和主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

附图标记说明

1气液分离装置

1A水电解装置

10A、10B、10C电解单元

12A散热管(散热部)

400流体流道(供给通道)

52亲水膜(亲水分隔壁部)

53、53'疏水膜(疏水分隔壁部)

616氢排出通道(排出通道)

712氧排出通道(第二排出通道)

81a、81b集电板(阴极侧电极部、阳极侧电极部)

800固体高分子电解质膜

801阴极侧气体扩散电极层(阴极侧电极部)

802阳极侧气体扩散电极层(阳极侧电极部)

811、812水流道(液体供给室、第二液体供给室)

Claims (13)

1.一种气液分离装置，从气液混相流体分离液体和气体，其特征在于，包括：

疏水分隔壁部，用于所述混相流体，通过只使所述混相流体中的所述气体透过的疏水膜形成；以及

供给通道，将所述混相流体供给到所述疏水分隔壁部。

2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，还包括：

亲水分隔壁部，用于所述混相流体，通过只使通过所述供给通道供给的所述混相流体中的所述液体透过的亲水膜形成。

3.根据权利要求1或2所述的气液分离装置，其特征在于，

所述疏水膜和所述亲水膜形成为片状，以相互面对面并间隔开的方式设置，

在所述疏水膜及所述亲水膜之间形成所述供给通道。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的气液分离装置，其特征在于，

所述疏水膜和所述亲水膜之间的间隔距离是基于所述混相流体中的气体的气泡尺寸的距离。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的气液分离装置，其特征在于，

所述疏水膜和所述亲水膜之间的间隔距离是基于所述混相流体中的液体的液滴尺寸的距离。

6.一种气液分离方法，用于从气液混相流体分离液体和气体，其特征在于，包括以下步骤：

通过只使所述混相流体中的所述气体透过的疏水膜，从所述混相流体中只使所述气体透过，

导出透过的所述气体。

7.一种电解装置，通过电解供给到阳极侧电极部和阴极侧电极部之间的电解质膜的液体来生成气体，其特征在于，包括：

液体供给室，配置有所述阴极侧电极部，且供给所述液体；

疏水膜，形成所述液体供给室的一部分的分隔壁，只使在所述电解质膜的阴极侧通过所述电解生成的气体透过；以及

排出通道，将透过所述疏水膜的气体排出到外部。

8.根据权利要求7所述的电解装置，其特征在于，

所述疏水膜及所述电解质膜以相互对向并间隔开的方式设置，所述间隔距离是基于所述气体的气泡尺寸的距离。

9.根据权利要求8所述的电解装置，其特征在于，

通过将所述疏水膜和所述电解质膜隔开所述间隔距离并邻接设置，所述气体的气泡从所述阴极侧电极部上脱离之前与所述疏水膜接触，并立即透过该疏水膜并从所述排出通道排出到外部。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的电解装置，其特征在于，包括：

第二液体供给室，配置有所述阳极侧电极部，且供给所述液体；

疏水膜，形成所述第二液体供给室的一部分的分隔壁，只使在所述电解质膜的阳极侧通过所述电解生成的气体透过；以及

第二排出通道，将透过所述疏水膜的气体排出到外部。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的电解装置，其特征在于，

供给到所述液体供给室的液体全部通过所述电解成为气体。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的电解装置，其特征在于，还包括：

散热部，将由于所述电解生成的热量散发到外部。

13.一种电解方法，用于将供给到阳极侧电极部和阴极侧电极部之间的电解质膜的液体通过电解生成气体，其特征在于，包括以下步骤：

从所述阴极侧电极部向所述电解质膜供给液体，在所述电解质膜的阴极侧通过所述电解生成气体并与所述液体混相，

使与所述液体混相的所述气体透过只透过气体的疏水膜，从而从所述液体分离得到所述气体。