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CN107532313A - 电解用电极、电极单元及电解水生成装置 - Google Patents

电解用电极、电极单元及电解水生成装置 Download PDF

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CN107532313A
CN107532313A CN201680002245.5A CN201680002245A CN107532313A CN 107532313 A CN107532313 A CN 107532313A CN 201680002245 A CN201680002245 A CN 201680002245A CN 107532313 A CN107532313 A CN 107532313A
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hole
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recesses
electrolysis
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信田直美
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Abstract

实施方式所述的电解用电极包含具有第1表面、与第1表面相对的第2表面、及从第1表面贯通至第2表面的多个贯通孔的电极基材、在第1表面开口的多个第1凹部、在第2表面开口并且开口面积比第1凹部宽的多个第2凹部、和设置于第1表面上的催化剂层，贯通孔的至少一部分将第1凹部与第2凹部连通，第1凹部的数量比第2凹部多，多个贯通孔至少包含第1贯通孔、与第1贯通孔空开最短的第1距离而相邻的第2贯通孔、和与第1贯通孔空开比第1距离长的第2距离而相邻的第3贯通孔，第2贯通孔与第3贯通孔之间的第3距离比第2距离长，催化剂层在第1贯通孔与第2贯通孔之间的第1区域中的第1厚度比第1贯通孔与第3贯通孔之间的第2区域中的第2厚度大。

Description

电解用电极、电极单元及电解水生成装置
技术领域
本发明的实施方式涉及电解用电极、电极单元及电解水生成装置。
背景技术
近年来，提供了将水电解而生成具有各种功能的电解水、例如碱离子水、臭氧水或次氯酸水等的电解装置。电解水中，次氯酸水具有优异的杀菌力，同时对于人体安全且作为食品添加物也被认可。此外电解装置还被用于制造氢等。
作为电解装置，例如提出了具有3室型的电解槽的电解水生成装置。电解槽内通过阳离子交换膜和阴离子交换膜被分隔成中间室和位于该中间室的两侧的阳极室和阴极室这3室。在阳极室和阴极室中，分别设置有阳极和阴极。作为电极，使用对金属板基材通过扩张、蚀刻或冲孔而加工了许多孔的多孔结构的电极。
在这样的电解装置中，例如，在中间室中流动盐水，在阳极室和阴极室中分别流通水。通过将中间室的盐水以阴极和阳极进行电解，在阳极生成次氯酸水、氯，同时在阴极室生成氢氧化钠水、氢。所生成的次氯酸水作为杀菌消毒水被充分利用，氢氧化钠水作为洗涤水等被充分利用。氢作为氢水或燃料被充分利用。特别是在主要制造氯、氢的情况下以更大电流进行电解。
这些电解中在制造次氯酸的放置中需要次氯酸高的生成效率。若生成效率低，则所投入的电力的相当大的部分被氧气生成等消耗。因此，若想要得到必要的次氯酸量，则需要更加增大电流、电压。这会增大能量消耗量，同时会缩短电解电极、电极单元的寿命。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-101549号公报
专利文献2：日本特开2013-194323号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的实施方式的课题在于提供寿命长的电解电极、电极单元和电解装置。
用于解决问题的手段
实施方式所述的电解用电极包含具有第1表面、与上述第1表面相对的第2表面、及从上述第1表面贯通至上述第2表面的多个贯通孔的电极基材、
在上述第1表面开口的多个第1凹部、
在上述第2表面开口并且开口面积比上述第1凹部宽的多个第2凹部、和
设置于上述第1表面上的催化剂层，
上述贯通孔的至少一部分将上述第1凹部与上述第2凹部连通，
上述第1凹部的数量比上述第2凹部多，
上述多个贯通孔至少包含：
第1贯通孔、
与第1贯通孔空开最短的第1距离而相邻的第2贯通孔、和
与上述第1贯通孔空开比上述第1距离长的第2距离而相邻的第3贯通孔，第2贯通孔与第3贯通孔之间的第3距离比第2距离长，
上述催化剂层在上述第1贯通孔与上述第2贯通孔之间的第1区域中的第1厚度比上述第1贯通孔与上述第3贯通孔之间的第2区域中的第2厚度大。
附图说明
图1是概略地表示实施方式所述的电解装置的一个例子的图。
图2是表示实施方式所述的具有角部为圆形的菱形的贯通孔的电极的一个例子的图。
图3是表示实施方式所述的具有端部为圆形的长方形的贯通孔的电极的一个例子的图。
图4是表示实施方式所述的具有椭圆形的贯通孔的电极的一个例子的图。
图5是概略地表示实施方式所述的电解装置的另一个例子的图。
图6A是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。
图6B是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。
图6C是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。
图6D是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。
图6E是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。
图6F是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。
图7是表示实施方式中使用的电极和隔膜的构成的一个例子的示意图。
图8是概略地表示实施方式所述的电极装置的另一个例子的图。
具体实施方式
实施方式所述的电解用电极包含电极基材、和设置于电极基材上的催化剂层。
电极基材包含第1表面、与第1表面相对的第2表面、及从第1表面贯通至第2表面的多个贯通孔。
此外，电极基材包含在第1表面开口的多个第1凹部、和在第2表面开口并且开口面积比第1凹部宽的多个第2凹部。
贯通孔的至少一部分将第1凹部与上述第2凹部连通，第1凹部的数量比上述第2凹部多。
在第1实施方式所述的电解用电极中，多个贯通孔包含第1贯通孔、与第1贯通孔空开最短的第1距离而相邻的第2贯通孔、和与第1贯通孔空开比第1距离长的第2距离而相邻的第3贯通孔。第2贯通孔与第3贯通孔之间的第3距离比第2距离长。
在第2实施方式所述的电解用电极中，多个第1凹部包含彼此相邻的3个凹部例如第3凹部、第4凹部、及第5凹部，多个第2凹部包含彼此相邻的2个凹部例如第6凹部及与上述第6凹部相邻的第7凹部。此外，多个贯通孔包含将第3凹部与第6凹部连通的第1贯通孔、将第4凹部与第6凹部连通的第2贯通孔、和将第5凹部与上述第7凹部连通的第3贯通孔。
在第3实施方式所述的电解用电极中，多个第1凹部包含第3凹部及与第3凹部相邻的第4凹部，多个第2凹部包含第5凹部及与第5凹部相邻的第6凹部，多个贯通孔包含将第3凹部与第5凹部连通的第1贯通孔、将第4凹部与第5凹部连通的第2贯通孔、和将第3凹部与第6凹部连通的第3贯通孔。
在第1到第3实施方式所述的电解用电极中，设置于电极基材的第1表面上、第1贯通孔与第2贯通孔之间的第1区域中的第1厚度比第1贯通孔与第3贯通孔之间的第2区域中的第2厚度大。
实施方式所述的电极单元是将上述电解用电极作为第1电极使用的电极单元，具有含有第1表面和第2表面的第1电极、与第1电极的第1表面相对地配置的第2电极、设置于第1电极的第1表面的多孔质隔膜、设置于多孔质隔膜与第2电极之间的电解液保持结构。
此外，实施方式所述的电解装置是应用了上述电解用电极和使用了该电极的电极单元的电解装置的一个例子。该电解装置具有电解槽、及插入电解槽中的电极单元、通过电极单元而分隔的第1电极室及第2电极室。可以搭载对电极单元施加电压的机构例如用于对电极施加电压的电源、及控制装置等。
第1电极室例如为阳极室，第2电极室例如为阴极室，可以进一步设置向电解槽中导入包含氯化物离子的电解质溶液的管线、从阳极室取出酸性电解水的管线、及从阴极室取出碱性电解水的管线。
若使用实施方式所述的电解用电极，则由于电流容易集中的短距离的贯通孔间的区域中的催化剂层的厚度大于比其长的距离的贯通孔间的区域的催化剂层的厚度，所以催化剂层的消耗被均匀化，能够延长电解用电极的催化剂寿命。
其中，所谓贯通孔间的距离是指从贯通孔的一端至贯通孔的一端为止最短的距离。
此外，所谓相邻是在表示2个贯通孔间的距离的线段上连别的贯通孔的一部分也不存在。
以下，参照附图，对实施方式更详细地进行说明。
另外，对实施方式中共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图为实施方式和促进其理解的示意图，其形状和尺寸、比等有与实际的装置不同的地方，但它们可以参考以下的说明和公知的技术而适当进行设计变更。例如在图中电极在平面上被描绘，但也可以对照电极单元的形状而弯曲，还可以成为圆筒状。
图1是概略地表示第1实施方式所述的电解装置的一个例子的图。
电解装置10具备3室型的电解槽11和电极单元12。电解槽11形成为扁平的矩形箱状，其内部通过间隔壁14和电极单元12被分隔成阳极室16和阴极室18和形成于电极间的中间室19这3室。
电极单元12具有位于阳极室16内的第1电极20、位于阴极室18内且具有规定的多个贯通孔的第2电极(对置电极)22，在第1电极20的第1表面21a上形成催化剂层28，在其上具有隔膜24。在第2电极22的第1表面23a上可以具有其它的隔膜27。第1电极20和第2电极22空开间隙而彼此平行地相对，在这些隔膜24、27间形成有保持电解液的中间室(电解液室)19。在中间室19内，也可以设置保持电解液的保持体25。第1电极20和第2电极22也可以通过具有绝缘性的多个桥60而彼此连接。
电解装置10具备用于对电极单元12的第1和第2电极20、22施加电压的电源30、和控制该电源的控制装置36。还可以具备电流计32、电压计34。
如图示的那样，第1电极20例如具有在由矩形状的金属板形成的基材21中形成有许多贯通孔的多孔结构。基材21具有第1表面21a和与第1表面21a大致平行地相对的第2表面21b。第1表面21a与第2表面21b的间隔、即板厚形成为T1。第1表面21a与隔膜24相对，第2表面21b与阳极室16相对。也可以在表面21a形成未图示的阳极氧化膜。
多个第1凹部40形成于基材21的第1表面21a，且在第1表面21a开口。此外，多个第2凹部42形成于第2表面21b，且在第2表面21b开口。成为隔膜24侧的第1凹部40的开口直径R1比第2凹部42的开口直径R2小，此外，关于凹部的数量，第1孔部40多于第2孔部42地形成。第1孔部40的深度为T2，第2孔部42的深度为T3，以T2+T3＝T1形成。此外，在实施方式中，例如以T2<T3形成。图中形成有第1凹部40与第2凹部42连接而成的贯通孔，但也可以有未连接的凹部、一部分连接的凹部。基材21优选为同一基材。在使不同的基材层叠的情况下，次氯酸容易滞留在基材接触面，生成效率下降。此外电流容易集中在接合处，容易引起催化剂劣化。
成为隔膜24侧的第1凹部40的开口直径R1比第2凹部42的开口直径R2小，关于凹部的数量，第1凹部40多于第2凹部42地形成，因此，对隔膜的由凹部的端部引起的应力得到缓和，隔膜的寿命增大。此外，由于能够减少第2凹部的数量，所以能够降低电阻，对于代替布线、机械保持也变得有利。
实施方式所述的电解装置10中使用的第1电极20及第2电极22中的至少一者具有规定的多个贯通孔。
图2中示出表示能够作为图1的第1电极20使用的电极的一个例子的示意图。
图2是从第2表面21b看第1电极20的图。
图中，多个贯通孔是第1凹部40与第2凹部42连接而成的贯通孔。
多个贯通孔包含第1贯通孔51、与第1贯通孔51空开第1距离D1而相邻的第2贯通孔52、和与第1贯通孔51空开比第1距离D1长的第2距离D2而相邻的第3贯通孔53。相对于第1贯通孔51，第2贯通孔52和第3贯通孔53各自沿不同的方向配置。第2贯通孔52与第3贯通孔53之间的第3距离D3比第2距离D2长。
催化剂层28设置于电极基材的与第2表面21b相对的第1表面21a上。
多个贯通孔的彼此相邻的贯通孔间的距离中的第1距离D1最短，第2距离D2比距离D1大时，若设第1贯通孔51与第2贯通孔52之间的第1区域C1中的催化剂层的最大厚度为第1厚度H1，设第1贯通孔51与第3贯通孔53之间的第2区域C2中的催化剂层的最大厚度为第2厚度H2，则第1厚度H1比第2厚度H2大。
在多个贯通孔中，相邻的贯通孔间的距离可以设定为0.1mm以上且2.5mm以下。
若低于0.1mm，则存在氯化物离子没有充分滞留而效率下降的倾向，若超过2.5mm，则存在生成的次氯酸难以被排出的倾向。
在电解中，电流容易集中在相邻的贯通孔间的距离最短的区域。因此，最短的贯通孔间的催化剂最容易被消耗。若相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域中的催化剂层的最大厚度比相邻的距离长的贯通孔间的第2区域中的催化剂层的最大厚度大，则催化剂层的消耗被均匀化，结果是催化剂寿命延长，能够延长电极寿命、电极单元寿命、电解装置寿命。
第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率优选为1.2倍以上且7倍以下。更优选为1.5倍以上且5倍以下，进一步优选为2倍以上且4倍以下。若比率过大，则最短的贯通孔间的催化剂量过于变多，成本变高、或者应力集中而容易引起剥离。催化剂层的绝对的厚度优选为0.5μm以上且20μm以下。低于0.5μm时，存在催化剂层容易变得不均匀而寿命变短的倾向。若大于20μm，则存在用于制作催化剂层的工艺变长而成本变高的倾向。催化剂层的绝对的厚度进一步优选为1μm以上且10μm以下，进一步还优选为2μm以上且4μm以下。催化剂层的厚度可以通过截面SEM来测定。
距离2优选为距离1的1.5倍以上。若小于1.5倍，则存在氯化物离子难以滞留而效率下降、并且变得难以增厚第1区域的催化剂层的倾向。此外存在电阻变大而电压上升的倾向。优选为4倍以上。进一步优选为5倍以上。但是，若大于10倍，则存在次氯酸变得难以排出的倾向。
设置于第1电极20上的规定的多个贯通孔例如为角部为圆形的菱形。开口可以使用光学显微镜来测定。这种情况下，第1凹部40的形状也与贯通孔同样地为角部为圆形的菱形。凹部截面可以制成内部变窄的锥形或曲线状。
此外，在多孔结构的第1电极20中，通过以第1表面侧的开口变宽的锥面或弯曲面形成贯通孔，从而贯通孔的开口与多孔质隔膜24的接触角变成钝角，也能够降低向多孔质隔膜24的应力集中。由此，贯通孔的开口变得比第1表面21a上的第1凹部40的开口小。
第1凹部也可以制作于第1表面的整面。这种情况下，存在不与第2表面贯通的第1凹部。不贯通的第1凹部由于氯化物离子的保持优异，所以在氯化物离子浓度低那样的条件例如保持于中间室19中的氯化物的浓度低、或者中间室19的压力比阳极室16的压力低的情况下对于提高次氯酸的生成效率或降低驱动电压是有效的。
作为第2凹部42的形状，可以使用多个第1凹部40进入的菱形。
或者，可以使用多个第1凹部40进入的其他形状。锥形或曲线的顶点为圆形者能够防止电流集中。
如图2中所示的那样，多个第1凹部40具有彼此大致相同的大小，但是，将从构成贯通孔的第1凹部40的开口的中心通过的最小的开口直径形成于电极基板上。在这些多个贯通孔中，可以使位于电极基板的中心部的贯通孔的开口率与位于电极基板的周缘部的贯通孔的开口率不同。若位于中心部的贯通孔的开口率比周边部小则中心部的电阻变小，相对于中心部的电流供给变得容易。另一方面，若位于中心部的贯通孔的开口率比周边部大，则气体变得容易泄漏。优选哪一种由电极的大小或运转条件或与其他部件的关系决定，但是可以进行选择。
图3示意性示出表示使用了本实施方式所述的电极的电极单元的一个例子的分解立体图。2个电极220、222为相同的结构。
多个贯通孔的彼此相邻的贯通孔间的距离中，相邻的距离1最短的第1及第2贯通孔间的区域C4的催化剂层的最大厚度比相邻的距离2大于距离1的贯通孔间的区域C5的催化剂层的最大厚度大。此外，第2及第3贯通孔间的区域C6的距离3比距离2大。
如图示的那样，6根第1凹部63各自为从除密封部224以外的电极223的右端到达至左端为止那样的长方形，第1凹部63具有不与第2表面221b、223b连通的凹部和与第2表面221b、223b连通的开口部(贯通孔)61。在第1凹孔部63中各空开间隔地配置有3个贯通孔61的第1凹部的深度与第2凹部62相比较浅。64为电压施加口，厚的梁65朝向电压施加方向。
3根第2凹部62各自为从除密封部以外的电极221的上端到达至下端为止那样的长方形。6根第1凹部中各自配置的6个贯通孔与1个第2凹部62连通。第1表面221a中的第1凹部61的数密度与第2表面221b中的第2凹部62的数密度相比充分大。如图3中容易获知的那样，虽然较少地显示了开口部的数量，但开口部的个数可更多。
实施方式中作为贯通孔的形状，可以是任意的形状，但优选为端部为圆形的长方形、或椭圆或角部为圆形的菱形。图3中表示了电极的一部分。在这样的形状的情况下，由于端部为圆形，所以难以引起相对于多孔质隔膜的应力集中。此外若能够使开口间隔变密，则能够提高开口率。
在图3的电极形状的情况下，由于第1凹部63，从而生成的次氯酸容易移动，因此变得容易从贯通孔向外部流出。若次氯酸不流出，则产生氯气或向隔膜侧扩散而效率变低。这在氯化物离子的浓度高时容易发生，在中间室19的氯化物浓度高、或者中间室19的压力比阳极室16高的情况下容易发生。因此，图3那样的电极结构在中间室19的氯化物浓度高、或者中间室19的压力比阳极室16高的情况下特别有效。
贯通孔的开口面积可以设定为0.01mm2至4mm2为止。若小于0.01mm2，则气体或次氯酸等反应产物向外部的排出变得困难，变得容易引起部件的劣化等。若大于4mm2，则存在电阻变大、电极反应的效率下降的倾向。优选为0.1mm2到1.5mm2。更优选为0.2mm2到1mm2。
第2凹部的开口面积可以设定为1～1600mm2。优选为4mm2到900mm2，更优选为9mm2到400mm2。也可以是像长方形或椭圆那样沿一个方向延长且从除密封部以外的电极的一端连接至另一端那样的凹部。
第2凹部42的开口可以使用正方形、长方形、菱形、圆、椭圆等各种形状。第2凹部42的开口直径大者能使次氯酸和气体的漏过变得更加良好，但是由于电阻变大，所以不能过大。作为第2凹部62的开口，如图示的那样，也可以是像长方形或椭圆那样沿一个方向延长并从除密封部以外的电极的一端连接至另一端那样的凹部。
此外第1凹部63的开口也可以使用正方形、长方形、菱形、圆、椭圆等各种形状。如图示的那样，也可以是像长方形或椭圆那样沿一个方向延长并从除密封部以外的电极的一端连接至另一端那样的开口。
第1凹部和第2凹部的从一端连接至另一端那样的2个凹部可以正交，也可以平行。若正交则气体扩散容易进行。若变得平行则容易积存氯化物离子。所谓正交是以87度到93度的角度交叉，所谓平行是交叉角为3度以内。
此外图3中在电压施加口64的方向上排列有开口61。由此，由于电极厚度大且电阻小的梁65沿电压施加方向排列，所以电力供给变得容易，能够减小驱动电压。
图4示意性示出表示使用了实施方式所述的电极的电极单元的另一个例子的分解立体图。
2个电极220’和222’形成相同的结构。
此外图4中在电压施加口64’的方向上排列有开口61’。由此，由于电极厚度大且电阻小的梁65’沿电压施加方向排列，所以电力供给变得容易，能够减小驱动电压。
多个贯通孔的彼此相邻的贯通孔间的距离中，相邻的距离1最短的第1及第2贯通孔间的区域C7中的催化剂层的最大厚度比相邻的距离2长的第1及第3贯通孔间的区域C8中的催化剂层的最大厚度大。此外，第2及第3贯通孔间的区域C9的距离3比距离2大。
如图示的那样，在电极221’及电极223’中，构成贯通孔的第1凹部61’具有椭圆形状。此外，从除密封部以外的电极的一端连接至另一端那样的2个凹部即第1凹部62’与上述第2凹部63平行。
第1凹部62’与第2凹部63相比面积大，第1凹部62’中的贯通孔61’的排列为第2凹部63中的贯通孔61’的排列的2列量。
图4中示意性表示电极结构，但实际上第1凹部、第2凹部、贯通孔的数量非常多。
在多孔结构的第1电极220’中，通过以第1表面侧的开口变宽的锥面或弯曲面形成贯通孔，从而贯通孔的开口与多孔质隔膜24的接触角变成钝角，也能够降低向多孔质隔膜24的应力集中。
另外，第1凹部62’只要是至少一部分将第2凹部63连通即可，可以包含不是贯通孔61’的第1凹部。不连通的第1凹部具有增大电极面积的效果、促进物质的滞留或扩散的效果。
贯通孔的除第1表面的催化剂层后的边缘的曲率半径优选为0.01mm以上。由此，能够缓和边缘部的电流集中，同时能够均匀地形成催化剂层。优选为0.05mm到1mm，更优选为0.1mm到0.5mm。
图5是概略地表示实施方式所述的电解装置的另一个例子的图。
如图5中所示的那样，除了图1的构成以外，还可以在阳极室16、阴极室18中设置液体的流路。此外，根据情况，也可以在电极单元12与阳极室16或阴极室18之间设置多孔质的间隔物。此外，也可以进一步设置向电解槽11导入包含氯化物离子的电解质的管线L1、盐水池107、向电解槽供给水的管线L2和L3、从电解槽取出酸性电解水的管线L4、及从电解槽取出碱性电解水的管线L5。此外，也可以设置用于循环包含氯化物离子的电解质的管线L7，还可以设置用于排出的管线。此外，也可以进一步设置软水器109和用于由酸性电解水池106对软水器109供给吸附剂再生用的酸性电解水的管线L6。软水机也可以仅用于对阴极侧供给的水。进而，也可以设置用于储存碱性电解水的罐。此外，也可以设置用于将酸性的液体与碱性的液体混合而使其接近中性的罐。
以下对上述构成的第1电极20和多孔质隔膜24的制造方法的一个例子进行说明。
图6A到图6F中示出表示实施方式所述的电极单元的制造方法的一个例子的图。
第1电极20例如可以通过使用了掩模的蚀刻法来制作。
如图6A及图6B中所示的那样，准备1片平坦的基材21。
在基材21的第1表面21a和第2表面21b上涂布抗蚀膜50a、50b。
如图6C中所示的那样，使用未图示的光学掩模将抗蚀膜50a、50b进行曝光，分别制作蚀刻用的掩模52a、52b。开口面积、开口率通过光学掩模来规定。
如图6D中所示的那样，通过介由这些掩模52a、52b，对基材21的第1表面21a和第2表面21b利用溶液进行湿式蚀刻，从而形成多个第1凹部40和多个第2凹部42。之后，通过除去掩模52a、52b，得到第1电极20。第1凹部40及第2凹部42的平面形状可以通过光学掩模和蚀刻条件来控制。通过设计掩模，电极内的开口率、开口面积、开口形状等可以自由地控制。
第1和第2凹部40、42的锥形或弯曲面的形状可以通过基材21的材质、蚀刻条件来控制。当设第1凹部40的深度为T2，设第2凹部42的深度为T3时，按照成为T2<T3的方式形成第1和第2凹部。另外，在蚀刻中，可以对基材21的两面同时进行蚀刻，或者，也可以各单面进行蚀刻。蚀刻的种类并不限于湿式蚀刻，也可以使用干式蚀刻等。此外，并不限于蚀刻，也可以通过扩张法、冲孔法、或利用激光或精密切削等的加工来制造第1电极20，但最优选蚀刻法。
作为实施方式中使用的第1电极20的基材21，可以使用钛、铬、铝或其合金等阀金属、导电性金属。其中优选钛。
在第1电极20的至少第1表面21a形成电解催化剂(催化剂层)28。作为阳极催化剂，优选使用铂等贵金属催化剂或氧化铱等氧化物催化剂，最优选含有氧化铱的氧化物催化剂。从提高催化剂与基材的密合性的方面出发，优选在制作阳极催化剂之前对电极通过阳极氧化制作微小的氧化膜的凹凸。此外，从提高催化剂与基材的密合性的方面出发，也优选在表面形成薄的氧化钽层。
关于形成于第1表面21a上的催化剂层，多个贯通孔的彼此相邻的贯通孔间的距离中，相邻的距离最短的贯通孔间的区域C1中的催化剂层的最大厚度比相邻的距离长的贯通孔间的区域C2中的催化剂层的最大厚度大。电极基材容易被含有催化剂前体的液体湿润，该催化剂厚度的结构可以通过反复进行将该液体涂布于第1表面21a并干燥、烧结的工序来制作。由于本实施方式的贯通孔的开口面积小、或贯通孔的宽度小，所以通过涂布最初包含贯通孔的第1表面整体被含有催化剂前体的液体覆盖。在将其干燥的过程中覆盖贯通孔的该液体集中在与贯通孔相接的电极部，但由于更多地集中在最短的贯通孔间，所以能够使催化剂层的最大厚度比长的贯通孔间的催化剂层的最大厚度大。厚度的比率可以通过使用的含有催化剂前体的液体的浓度、液体的种类、干燥条件来控制。浓度高、表面张力大时厚度的比率较容易变大。此外缓慢地进行干燥时比率较容易变大。作为催化剂的前体，优选含有铱的醇盐的醇，更优选含有丙醇铱的丙醇溶液、含有丁醇铱的丁醇溶液。从催化剂寿命的方面出发，优选使催化剂层中含有氧化钽。从基材变得容易被含有催化剂前体的醇溶液湿润的方面出发，也优选对电极通过阳极氧化制作微小的氧化膜的凹凸、在表面形成氧化钽层。
可以进一步包含设置于第1电极与第1隔膜之间的包含电解催化剂的第1催化剂层、及设置于与第1催化剂层相反侧的第1电极的表面且每单位面积的量与第1催化剂层不同的第2催化剂层。
也可以按照电解催化剂的每单位面积的平均量在第1电极的两面不同的方式形成。由此能够抑制副反应等。
阳电极的多孔质膜侧的表面(第1表面)优选除凹部以外大致平坦。平坦部的表面粗糙度优选为0.01μm到3μm。若小于0.01μm，则存在电极的实质的表面积减少的倾向，若大于3μm，则存在相对于隔膜的应力变得容易集中在电极的凸部的倾向。更优选为0.02μm到2μm，进一步优选为0.03μm到1μm。
隔膜24例如形成为与第1电极20大致相等的尺寸的矩形状，与第1表面21a的整面相对。隔膜27形成为与第2电极22大致相等的尺寸的矩形状，与第1表面23a的整面相对。
作为隔膜24、27，可以使用具有许多1μm以下的孔的膜。例如可以使用具有第1孔径的第1多孔质层与具有与第1孔径不同的第2孔径的第2多孔质层的层叠体。此外作为隔膜中使用的膜，可以使用具有离子选择性的膜例如烃系聚合物的离子透过性膜或氟系聚合物的离子透过膜。
隔膜中优选包含无机氧化物。特别是对于阳电极侧的隔膜而言，优选在pH为2到6为止的区域中ζ-电位为正的无机氧化物。由此，能够化学稳定地在弱酸性区域中增大隔膜的对于阴离子的输送性能。
作为无机氧化物，例如可以使用氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化锡、锆石、氧化铜、氧化铁和它们的混合氧化物。优选作为化学稳定性良好的无机氧化物，可以使用氧化锆、氧化钛、氧化铝、锆石。其中，作为耐弯曲性良好的无机氧化物，进一步优选氧化锆、和即使为中性ζ-电位也容易变成正的氧化铝。无机氧化物可以包含氢氧化物或醇盐、氧卤化物、水合物。若经由金属卤化物或金属醇盐的水解来制作无机氧化物，根据后处理的温度，有时变成它们的混合物。
隔膜中的无机氧化物的存在比率根据部位可以不同。例如可以在孔的周围或表面增多无机氧化物的存在比率。
无机氧化物可以使用锆石那样的复合氧化物或不同的无机氧化物的混合物。此外，隔膜也可以进一步包含不同的2种以上的氧化物，各氧化物的存在比率根据隔膜的位置而不同。例如可以在表面存在含有弯曲强度大的氧化锆的区域，在内部存在含有正的电位的绝对值大的氧化钛的区域。
作为隔膜的表面的ζ-电位，在pH4时可以大于-30mV。若小于-30mV，则存在即使对隔膜施加电压氯离子也难以进入的倾向。进而，隔膜的表面的ζ-电位可以大于-15mV。
实施方式中，可以在阴电极上的阳电极侧配置隔膜。
设置于阴电极上的多孔质隔膜可以含有在pH为8到10的区域中ζ-电位为负的无机氧化物。由此，在弱碱区域的阴极附近能够增大阳离子的输送性能。作为这样的无机氧化物，可以使用在碱性区域中ζ-电位容易变成负的无机氧化物，作为这样的无机氧化物，例如可以使用氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化钨、锆石、氧化硅、及沸石。作为无机氧化物，可以使用上述氧化物的混合物。此外，隔膜中的无机氧化物的存在比率可以根据部位而不同。例如可以在表面存在含有弯曲强度大的氧化锆的区域，在内部存在含有负的电位的pH范围广的氧化硅的区域。
无机氧化物的隔膜24可通过涂布纳米粒子而形成膜、或者通过以溶胶-凝胶来制作，从而具有面内和立体上也不规则的孔。这种情况下，隔膜24对于弯曲等也变强。隔膜24中，除了无机氧化物以外，还可以含有聚合物。聚合物对膜赋予柔软性。作为这样的聚合物，可以使用在化学稳定的主链上取代有卤素原子的聚合物，例如可列举出聚偏氯乙烯、聚偏氟乙烯、特氟龙(注册商标)等。其中，特氟龙由于化学稳定性和热稳定性而优选。作为其他的聚合物，例如可列举出聚乙烯、聚丙烯等烃聚合物。其中聚乙烯由于化学稳定性和低成本而优选，更优选高密度聚乙烯。此外可以使用聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚等所谓的工程塑料。
关于隔膜24的孔径，第1电极20侧的开口直径与第2电极22侧的开口直径可以不同。通过进一步增大孔的第2电极22侧的开口直径，能够使离子的移动变得更容易，同时进一步降低因第1电极20的贯通孔40而产生的应力集中。这是由于，电极22侧的开口较大时由扩散引起的离子移动变得容易。即使电极20侧的孔径小，阴离子也比较容易被电极吸引。相反若电极20侧的孔径大，则存在生成的氯等变得容易向多孔质隔膜侧扩散的倾向。
隔膜的表面的孔径可以通过使用高分辨率的扫描型电子显微镜(SEM)来测定。此外内部的孔可以通过截面SEM观察来测定。
图7中示出表示实施方式中使用的电极和隔膜的构成的一个例子的示意图。
如图示的那样，隔膜24具有覆盖第1电极20的第1表面21a部分的第1区域24a、和覆盖与第2孔部42连通的多个第1凹部40的开口的第2区域24b。在21a部分中产生的氯等气体难以被排出。因此，电极单元12容易劣化。因此，在隔膜24中，通过除掉第1区域的表面孔、即无孔地形成、或者使第1区域24a中的表面孔的直径比第2区域中的孔的直径小，能够抑制与第1区域24a相接的区域中的电解反应并防止电极单元12的劣化。为了无孔地形成、或减小孔的直径，可以在第1电极的第1表面21a通过丝网印刷等另外形成薄的无孔膜或孔径小的隔膜。但是，由于电极的反应面积变少，所以能够在气体容易泄漏的部分的电极区域中引起充分的反应。此外，通过将第1电极20的与隔膜24相反侧的第2表面21b以不使液体透过的电绝缘性膜覆盖，能够降低副反应。另外图7中还示出不是贯通孔的第1凹部40。作为隔膜24，可以使用将孔径不同的多个多孔质膜层叠而成的多层膜。这种情况下，通过使位于第2电极22侧的隔膜的孔径比位于第1电极20侧的隔膜的孔径大，能够使离子的移动变得更容易，同时降低因电极的贯通孔而引起的应力集中。
通过以在如上述那样构成的第1电极20与第2电极22之间夹持着隔膜24的状态，将它们进行加压，从而第1电极20、隔膜24、第2电极22相接，得到电极单元12。
如图1中所示的那样，电极单元12配设在电解槽11内，安装于间隔壁14上。通过间隔壁14和电极单元12，将电解槽11内分隔成阳极室16和阴极室18。由此，电极单元12按照构成部件的配置方向例如变成水平方向的方式配设在电解槽11内。电极单元12的第1电极20面向阳极室16而配置，第2电极22面向阴极室18而配置。
在电解装置10中，电源30的两极与第1电极20和第2电极22电连接。电源30在利用控制装置36的控制下，对第1和第2电极20、22施加电压。电压计34与第1电极20和第2电极22电连接，检测对电极单元12施加的电压。其检测信息被供给至控制装置36。电流计32与电极单元12的电压施加电路连接，检测流过电极单元12的电流。其检测信息被供给至控制装置36。控制装置36按照存储于存储器中的程序，根据检测信息，控制利用电源30对电极单元12施加或负载的电压。电解装置10以对阳极室16和阴极室18供给反应对象物质的状态，对第1电极20与第2电极22之间施加或负载电压，进行用于电解的电化学反应。
作为在第1电极20的表面形成有催化剂28的第1表面21a上形成隔膜24的一个例子，首先，如图6E中所示的那样，将含有无机氧化物粒子和/或无机氧化物前体的溶液涂布于第1表面21a上而制作前处理膜24c。接着，如图6F中所示的那样，将前处理膜24c进行烧结而制作具有多孔的多孔质隔膜24。
作为制作含有无机氧化物前体的溶液的方法，例如可以使金属的醇盐溶解到醇中，为了制作多孔质结构而加入甘油等高沸点的溶剂，或者混合在烧结时容易氧化而变成二氧化碳气体的脂肪酸等有机物，制作溶液。此外，为了将电极的多孔覆盖，溶液可以添加少量的水而使金属醇盐部分地水解而使粘度上升。
作为形成多孔质隔膜24的方法，可以在别的多孔质膜上涂布含有无机氧化物粒子和/或无机氧化物前体的溶液。或者，可以在第1电极20的第1表面21a上预先形成具有大孔的多孔质膜，将其表面和孔用无机氧化物粒子和/或无机氧化物前体覆盖。或者，可以通过上述方法在保持电解液的保持体25上形成具有无机氧化物的隔膜。此外，可以将它们组合。
作为涂布含有无机氧化物粒子和/或无机氧化物前体的溶液的方法，可以使用刷毛涂布或喷雾、浸渍等。在将前处理膜24c进行烧结而制作多孔的工序中，烧结温度可以设定为100～600℃左右。
通过以上的构成和制造方法等能够提供能够长期地维持高效率的电解性能的长寿命的电极单元和使用了该电极单元的电解装置。
以下，示出实施例，对实施方式进行具体说明。
实施例
(实施例1)
作为第1电极的基材21，准备板厚T1为0.5mm的平坦的钛板。
通过将该钛板与图6A到图6D中所示的工序同样地进行蚀刻，制作第1实施方式的第1电极20。电极的水流方向的长度为15cm且宽度为10cm。
如图3中所示的那样，第1电极220及第2电极222中，包含面积小的第1凹部63的区域的厚度(第1凹部的深度)为0.1mm，包含面积大的第2凹部62的区域的厚度(第2凹部的深度)为0.4mm。第1凹部63为从除电极的密封部以外的一端连接至另一端的长方形，第2凹部62也为从除电极的密封部以外的一端连接至另一端的长方形，与第一凹部63正交。贯通孔61为图3中所示那样的端部为圆形的长方形，开口的宽度平均为0.22mm，开口的长度平均为2.5mm，开口短者的间距平均为0.5mm，开口长者的间距平均为5mm。
将该经蚀刻的电极基材221在10wt％草酸水溶液中以1小时80℃进行处理。进而，在1M硫酸铵与0.5M氟化铵的混合水溶液中以2小时10V进行阳极氧化。接着，将在氯化铱和氯化钽中分别按照金属量成为0.25M的方式加入1-丁醇而调制的溶液涂布于电极基材221的第1表面221a后，进行干燥、烧成而制成未图示的催化剂层。这种情况下，干燥以80℃进行10分钟，烧成以450℃进行10分钟。制作2片将这种涂布、干燥、烧成反复进行了5次的电极基材，得到第1电极(阳极)220。该电极的图3中所示的第1区域C4中的贯通孔间的距离平均为0.28mm，第2区域C5中的贯通孔间的距离平均为2.5mm。第1距离与第2距离的比平均为1：8.9。第3区域C6中的贯通孔间的距离平均为2.6mm。
在作为隔膜的厚度为100μm的玻璃布上涂布粒径为100nm的氧化钛微粒和聚偏氟乙烯粒子的水分散混合液并进行干燥。进而，浸渍于三异丙醇铝的5％异丙醇溶液中，提拉到大气中。在大气中以120℃进行1小时干燥，制成具有多孔质结构的隔膜。该隔膜表面的pH4下的ζ-电位为15mV。
除了溅射铂作为催化剂层来代替制成含有氧化铱的催化剂层28以外，与第1电极21同样地操作，形成第2电极(对置电极、阴极)22。
在其上对作为隔膜27的厚度为30μm的聚乙烯多孔质膜浸渍到四异丙醇锆的5％异丙醇溶液中，提拉到大气中。接着，在大气中以90℃进行1小时干燥，制成具有多孔质结构的隔膜。
该隔膜表面的pH8下的ζ-电位为-30mV。
作为保持电解液的保持体25，使用厚度为5mm的多孔质聚苯乙烯。将这些第1电极20、隔膜24、多孔质聚苯乙烯25、隔膜27、第2电极22使用有机硅密封材料和螺钉重叠而固定，制成电极单元12。将该电极单元12载置在电解槽11内，通过间隔壁14和电极单元12，分隔成阳极室16和阴极室18和设置有配置于电极间的多孔质聚苯乙烯25的中间室19这3室。
电解槽11的阳极室16和阴极室18分别由形成有直线流路的氯乙烯制的容器形成。设置控制装置36、电源30、电压计34、电流计32。将用于由给水源106向阳极室16和阴极室18供给水的配管和泵与电解槽11连接，确保给水管线104、105。进而，可以设置从阳极室16取出次氯酸水的管线L4和从阴极室18取出碱性水的管线L5。将用于对电极单元12的保持体(多孔质聚苯乙烯)25循环供给饱和食盐水的饱和食盐水罐107和配管、泵与电极单元连接，确保向电解槽导入包含氯化物离子的电解质的管线L1和回收剩余的电解质的管线108。由此，得到具有与图5同样的构成的电解装置。
使用电解装置10，以流量2L/分钟、电压5.7V、电流10A进行电解，在第1电极(阳极)20侧生成次氯酸水，在第2电极(阴极)22侧生成氢和氢氧化钠水。次氯酸的生成效率为73±2％。其中，次氯酸的生成效率通过测定处理水的有效氯浓度并由投入电荷量求出的。
接着，取下电极以截面SEM对10个贯通孔进行下述的测定。
多个贯通孔中，相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域中的催化剂层的最大厚度为4～5μm，相邻的距离最长的贯通孔间的第2区域中的催化剂层的最大厚度为2.2～3.5μm，第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率为1.3～2.2倍。
使用通过相同的方法制作的第1电极来制作电解装置。次氯酸的生成效率相同。若将该装置运转2000小时则电压的上升为10％。
将所得到的结果示于下述表1中。
(比较例1)
代替在氯化铱和氯化钽中分别按照金属量成为0.25M的方式加入1-丁醇而调制的溶液，使用在氯化铱和氯化钽中分别按照金属量成为0.05M的方式加入1-丁醇而调制的溶液，并且代替将溶液的涂布、干燥、及烧成重复5次，将溶液的涂布、干燥、及烧成重复25次，除此以外与实施例1同样地制作第1电极及第2电极。
初期特性与实施例1同样。取下电极拍摄截面SEM，对10个贯通孔进行测定。
相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域中的催化剂层的最大厚度为2.0～2.5μm，相邻的距离最长的贯通孔间的第2区域中的催化剂层的最大厚度为2.0～2.5μm，第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率为0.9～1.1倍。
将所得到的结果示于下述表1中。
次氯酸的生成效率与实施例1同样。若将该装置运转2000小时则电压的上升为25％，与实施例1相比上升率大。
(实施例2～14比较例2～4)
以下，改变掩模而以图3的电极形状将第1区域C4中的第1距离与第2区域C5中的第2距离的比如下述表1中所示的那样变更，使催化剂的前体溶液的浓度、涂布次数发生各种变化而制作电极。另外，在任一例子中，第3区域C6中的第3距离均比第2距离长。
与实施例1同样地测定图3中相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域C4中的催化剂层的最大厚度、相邻的距离长的贯通孔间的第2区域C5中的催化剂层的最大厚度、及运转2000小时后的电压上升率，将所得到的结果示于下述表1中。
将上述测定的结果、及第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率示于下述表1中。
实施例2到8中使用具有大致相同的开口结构的电极并变更催化剂层的厚度。初期的电解效率为70～75％。
实施例9到14中催化剂的厚度同样地使开口结构发生变化。实施例9、10中初期的电解效率为72～74％，但实施例11为68％，实施例12为66％，实施例13为67％，实施例14为64％，初期效率略微下降。因此，初期驱动电压略微高，电压上升率也略微高。
比较例2中，与比较例1相比，增多溶液的涂布、干燥及烧成的重复次数。
比较例3、4中，涂布溶液后从下面将滤纸贴在电极上，除去贯通孔部的溶液后使其干燥。
表1
(实施例15)
作为第1电极的基材21，准备板厚T1为0.5mm的平坦的钛板。
通过将该钛板与图6A到图6D中所示的工序同样地进行蚀刻，制作实施方式的第1电极20。电极的水流方向的长度为15cm且宽度为10cm。
第1电极20中的包含面积小的第1凹部40的区域的厚度(第1凹部的深度)为0.1mm，包含面积大的第2凹部42的区域的厚度(第2凹部的深度)为0.4mm。第1凹孔部40与图2中所示的电极同样地为角部为圆形的菱形(外插的菱形的顶点的角度为60°和120°)。贯通孔也为角部为圆形的菱形，开口面积为0.08mm2～0.10mm2。第2凹部42也为菱形，菱形的一边为约3.6mm。
除了使用上述的第1电极及第2电极以外，与实施例1同样地制成电极单元和电解装置。
图2中所示的第1距离与第2距离的比的平均为1：5.0。
使用该电解装置，以流量2L/分钟、电压6.2V、电流10A进行电解，在第1电极(阳极)20侧生成次氯酸水，在第2电极(阴极)22侧生成氢和氢氧化钠水。次氯酸的生成效率为75±2％。从该装置取下第一电极以截面SEM测定10个贯通孔。相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域中的催化剂层的最大厚度为5～7μm，相邻的距离最长的贯通孔间的第2区域中的催化剂层的最大厚度为2～3μm，第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率为2～3倍。
使用通过相同方法制作的第1电极同样地制作电解装置。次氯酸的生成效率大致相同。若将该装置运转2000小时则电压上升9％。
(比较例5)
代替在氯化铱和氯化钽中分别按照金属量成为0.25M的方式加入1-丁醇而调制的溶液，使用在氯化铱和氯化钽中分别按照金属量成为0.05M的方式加入1-丁醇而调制的溶液，并且代替将溶液的涂布、干燥、及烧成重复5次，将溶液的涂布、干燥、及烧成重复25次，除此以外与实施例15同样地制作第1电极。
初期特性与实施例15同样。取下电极测定截面SEM，对10个贯通孔进行测定。相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域中的催化剂层的最大厚度为2.0～2.6μm，相邻的距离最长的贯通孔间的第2区域中的催化剂层的最大厚度为2.0～2.5μm，第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率为0.9～1.1倍。
进而，使用通过与第1电极相同的方法制作的第2电极来制作电解装置。次氯酸的生成效率与实施例15同样。若将该装置运转2000小时则电压的上升为30％，上升率大。
(实施例16)
作为第1电极的基材221’，准备板厚T1为0.5mm的平坦的钛板。
将该钛板进行蚀刻，但通过从两面的蚀刻和冲孔，形成具有图4中所示的图案的第1凹部、第2凹部、及贯通孔，除此以外与实施例1同样地制作第3实施方式的第1电极220’。电极的水流方向的长度为15cm且宽度为10cm。
第1凹部63为从除电极的密封部以外的一端连接至另一端的长方形，第2凹部62’也为从电极的密封部以外的一端连接至另一端的长方形，从除密封部以外的电极的一端连接至另一端那样的2个凹部即第1凹部62’与第2凹部63平行。
第1电极的贯通孔如图4中所示的那样为椭圆。长方形的槽通过蚀刻而制作，椭圆的贯通孔61’通过冲孔而制作。贯通孔的面积为0.53mm2～0.55mm2。
第1凹部62’与第2凹部63相比面积大，第1凹部62’中的贯通孔61’的排列为第2凹部63中的贯通孔61’的排列的2列量。
第2电极222’可以与第1电极220’同样地形成。
使用第1电极220’和第2电极222’来代替第1电极20和第2电极22，除此以外与实施例1同样地制成电极单元和电解装置。
使用该电解装置，以流量2L/分钟、电压6.0V、电流10A进行电解，在第1电极(阳极)侧生成次氯酸水，在第2电极(阴极)侧生成氢和氢氧化钠水。次氯酸的生成效率为63±3％。从该装置取下第一电极而测定截面SEM。相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域C7中的催化剂层的最大厚度为3～4μm，相邻的距离长的贯通孔间的第2区域C8中的催化剂层的最大厚度为2～3μm，第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率为1.3～1.5倍。图4中所示的第1距离与第2距离的比的平均为1：4.3。第3区域C9中的第3距离比第2距离大。
使用通过相同方法制作的第1电极同样地制作电解装置。次氯酸的生成效率大致相同。若将该装置运转2000小时则电压上升12％。
(实施例17)
图8是概略地表示实施方式所述的电解装置的另一个例子的图。
如图8中所示的那样，在该电解装置310中，除了使用具有阴极室318及按照包围阴极室318的方式配置的阳极室316、没有流路及配管、通过自然对流形成水流的间歇型的电解槽311来代替电解槽11以外，具有与图1同样的构成。阳极室316和阴极室318的容量分别为2L、0.1L，使用与实施例15同样地制作的电极。但是电极的尺寸为4×3cm。
以电压7V、电流2A进行5分钟电解，在第1电极(阳极)侧生成次氯酸水，在第2电极(阴极)侧生成氢和氢氧化钠水。次氯酸的生成效率为80±2％。从该装置取下第一电极以截面SEM测定10个的贯通孔。相邻的距离最短的贯通孔间的第1区域中的催化剂层的最大厚度为5～7μm，相邻的距离长的贯通孔间的第2区域中的催化剂层的最大厚度为2～3μm，第1区域中的催化剂层的最大厚度相对于第2区域中的催化剂层的最大厚度的倍率为2～3倍。
使用通过相同方法制作的第1电极同样地制作电解装置。次氯酸的生成效率大致相同。若将该装置断续地运转2000小时，则电压上升12％。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其他的各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含在发明的范围和主旨中，同时包含在权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。
符号的说明
10…电解装置、11…电解槽、12…电极单元、14…间隔壁、16…阳极室、18…阴极室、19…中间室、20…第1电极、21、23…基材、22…第2电极、21a、23a…第1表面、21b、23b…第2表面、24、27…隔膜、25…保持体、26、26a、26b…隔膜、28…催化剂层、30…电源、32…电流计、34…电压计、40、44、61、63…贯通孔(第1凹部)、42、46、62…第2凹部、50…抗蚀膜、60…桥、64…电压施加口、65…梁。

Claims (21)

1.一种电解用电极，其包含：
具有第1表面、与所述第1表面相对的第2表面、及从所述第1表面贯通至所述第2表面的多个贯通孔的电极基材、
在所述第1表面开口的多个第1凹部、
在所述第2表面开口并且开口面积比所述第1凹部宽的多个第2凹部、和
设置于所述第1表面上的催化剂层，
所述贯通孔的至少一部分将所述第1凹部与所述第2凹部连通，
所述第1凹部的数量比所述第2凹部多，
所述多个贯通孔至少包含：
第1贯通孔、
与第1贯通孔空开最短的第1距离而相邻的第2贯通孔、和
与所述第1贯通孔空开比所述第1距离长的第2距离而相邻的第3贯通孔，第2贯通孔与第3贯通孔之间的第3距离比第2距离长，所述催化剂层在所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的第1区域中的第1厚度比所述第1贯通孔与所述第3贯通孔之间的第2区域中的第2厚度大。
2.一种电解用电极，其包含：
具有第1表面、与所述第1表面相对的第2表面、及从所述第1表面贯通至所述第2表面的多个贯通孔的电极基材、
在所述第1表面开口的多个第1凹部、
在所述第2表面开口并且开口面积比所述第1凹部宽的多个第2凹部、和
设置于所述第1表面上的催化剂层，
所述多个第1凹部包含彼此相邻的第3凹部、第4凹部、及第5凹部，
所述多个第2凹部包含第6凹部及与所述第6凹部相邻的第7凹部，
所述多个贯通孔包含：
将第3凹部与所述6凹部连通的第1贯通孔、
将所述第4凹部与所述第6凹部连通的第2贯通孔、和
将所述第5凹部与所述第7凹部连通的第3贯通孔，
所述催化剂层在所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的第1区域中的第1厚度比所述第1贯通孔与所述第3贯通孔之间的第2区域中的第2厚度大。
3.一种电解用电极，其包含：
具有第1表面、与所述第1表面相对的第2表面、及从所述第1表面贯通至所述第2表面的多个贯通孔的电极基材、
在所述第1表面开口的多个第1凹部、
在所述第2表面开口并且开口面积比所述第1凹部宽的多个第2凹部、和
设置于所述第1表面上的催化剂层，
所述多个第1凹部包含第3凹部及与所述第3凹部相邻的第4凹部，
所述多个第2凹部包含第5凹部及与所述第5凹部相邻的第6凹部，
所述多个贯通孔包含：
将所述第3凹部与所述第5凹部连通的第1贯通孔、
将所述第4凹部与所述第5凹部连通的第2贯通孔、和
将所述第3凹部与所述第6凹部连通的第3贯通孔，
所述催化剂层在所述第1贯通孔与所述第2贯通孔之间的第1区域中的第1厚度比所述第1贯通孔与所述第3贯通孔之间第2区域中的第2厚度大。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的电解用电极，其中，所述第1厚度为所述第2厚度的1.5倍以上。
5.根据权利要求1或3所述的电解用电极，其中，所述第2距离为第1距离的1.5倍以上且10倍以下。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的电解用电极，其中，所述催化剂层包含氧化铱和氧化钽。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的电解用电极，其中，所述贯通孔具有端部为圆形的长方形、椭圆、或角部为圆形的菱形。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的电解用电极，其中，所述第2凹部的开口具有1～1600mm2的面积。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的电解用电极，其中，所述第1凹部包含具有所述第1表面侧变宽的锥面状或弯曲面状的周壁。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的电解用电极，其中，所述第2凹部从除密封部以外的所述电极基材的一端连接至另一端。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的电解用电极，其中，所述第1凹部从除密封部以外的所述电极基材的一端连接至另一端。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的电解用电极，其中，所述第1凹部与所述第2凹部正交。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的电解用电极，其中，所述第1凹部与所述第2凹部平行。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的电解用电极，其中，在所述多个贯通孔中，相邻的贯通孔间的距离为0.1mm以上且2.5mm以下。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的电解用电极，其中，所述多个贯通孔中，位于所述电极基材的中心部的贯通孔的开口率与位于所述电极基材的周缘部的贯通孔的开口率不同。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的电解用电极，其中，所述第1表面被阳极氧化。
17.根据权利要求1到16中任一项所述的电解用电极，其中，所述贯通孔串联地排列，将贯通孔的列隔开的厚的梁或宽幅的梁的方向为电极的电压施加口的方向。
18.一种电极单元，其具备：
由权利要求1到17中任一项所述的电解用电极构成的第1电极、
配置在所述第1表面上的隔膜、
设置于所述第1电极的所述第1表面侧的第2电极、及
设置于所述隔膜与所述第2电极之间的电解液保持结构。
19.根据权利要求18所述的电极单元，其进一步具备设置于所述第1电极的所述第1表面与所述第2电极之间、且使离子和液体中的至少一者透过的多孔质膜，所述多孔质膜被夹持在所述第1电极的第1表面与所述隔膜之间。
20.一种电解装置，其包含电解槽、及插入所述电解槽中的权利要求18或19所述的电极单元、通过所述电极单元分隔而成的第1电极室及第2电极室。
21.根据权利要求20所述的电解装置，其中，所述第1电极室为阳极室，所述第2电极室为阴极室，所述电解装置进一步具备向所述电解槽导入包含氯化物离子的电解质溶液的管线、从所述阳极室取出酸性电解水的管线、及从所述阴极室取出碱性电解水的管线。
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