Concentration of HIx solution by electro-electrodialysis using Nafion 117 for thermochemical water-splitting IS process

熱化学法ISプロセスのためのNafion117を用いた電解電気透析によるHIx溶液の濃縮

吉田 光徳*; 田中 伸幸 ; 奥田 泰之; 小貫 薫

Yoshida, Mitsunori*; Tanaka, Nobuyuki; Okuda, Hiroyuki; Onuki, Kaoru

熱化学水素製造法ISプロセスにおけるHIx(HI-I-HO)溶液濃縮技術研究の一環として、Nafion117及び炭素電極を用いたHIx溶液の電解電気透析挙動を、90C近傍の温度条件において検討した。透析初期におけるカソード溶液のHI濃度増大の電流効率は、操作条件に応じて2580%に渡る値を示し、高ヨウ素濃度の場合、あるいはアノード溶液とカソード溶液の質量比が大きい場合、高い電流効率の得られることがわかった。電流効率は透析時間の経過とともに低下し、操作条件によっては濃縮限界が観察された。また、25120Cの温度域において、HIx溶液の導電率,電極反応の過電圧、及び膜に起因する電圧降下を評価し、本系のセル電圧は膜に起因する電圧降下に支配されていることを明らかにした。

The electro-electrodialysis (EED) for enhancing HI molality in HIx solution (HI-I-HO mixture) of quasi-azeotropic composition was examined at 90 C using Nafion 117 and graphite electrodes. The initial current efficiency of HI molality increase in catholyte varied in the range of 25-80% depending on the operation condition such that the higher iodine molality and the higher weight ratio of anolyte solution to catholyte solution resulted in the higher efficiency. With the progress of EED, the increase rate of the HI molality decreased and, in some cases, concentration limits were observed. Electric conductivity of the HIx solution, overvoltage of the electrode reaction, and voltage drop due to the membrane were measured in the temperature range of 25-120 C, which indicated that the EED cell voltage was governed by the voltage drop due to membrane.