JP2000282278A - 苛性室厚の薄い電解槽 - Google Patents
苛性室厚の薄い電解槽Info
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Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 苛性室の厚さをできるだけ薄くして、エネル
ギー損失の小さい、電圧低減の行えるガス拡散電極を用
いる電解槽を提供する。 【解決手段】 ガス拡散電極、イオン交換膜を有する電
解槽において、上下枠部に陰極エレメント５の上下に設
けた苛性チャンバー６、７の苛性液出入口８、９に合わ
せた苛性液通過用の孔を設けた厚みの薄いニッケル板
（１）１、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚みの薄
いニッケル（２）２と、上下枠部に孔を設けてない厚み
の薄いニッケル板（３）３をこの順序でイオン交換膜１
４に向かって配置して苛性枠室１５とすることにより、
苛性室１３を極めて薄い厚さに構成することを特徴とす
る電解槽。
ギー損失の小さい、電圧低減の行えるガス拡散電極を用
いる電解槽を提供する。 【解決手段】 ガス拡散電極、イオン交換膜を有する電
解槽において、上下枠部に陰極エレメント５の上下に設
けた苛性チャンバー６、７の苛性液出入口８、９に合わ
せた苛性液通過用の孔を設けた厚みの薄いニッケル板
（１）１、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚みの薄
いニッケル（２）２と、上下枠部に孔を設けてない厚み
の薄いニッケル板（３）３をこの順序でイオン交換膜１
４に向かって配置して苛性枠室１５とすることにより、
苛性室１３を極めて薄い厚さに構成することを特徴とす
る電解槽。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換膜法食
塩電解等に使用される酸素陰極を用いた電解槽に関し、
更に詳しくは、電解液流路となる苛性室の厚さが極めて
薄いガス拡散電極を用いる電解槽に関する。
塩電解等に使用される酸素陰極を用いた電解槽に関し、
更に詳しくは、電解液流路となる苛性室の厚さが極めて
薄いガス拡散電極を用いる電解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から陽極、イオン交換膜及びガス拡
散電極よりなる酸素陰極を用いる電解槽が、食塩電解や
亡硝電解に用いることが提案されてきた。多くのガス拡
散電極は、液体の反応物を電解反応させるための反応層
と気体は透過するが電解液は透過しないガス供給層から
構成される。反応層は触媒が担持された親水性カーボン
ブラック、疎水性カーボンブラック及びポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成され、これらの材料
から、それらの配合比率を変化させて、電解液が進入す
る親水部とガス供給される疎水部に成るように分散、自
己組織化されて製造されている。そして、製造後そのま
ま又は表面に親水性微粒子を付着させて表面のみを親水
化した後、セルに装着して使用していた。更に、イオン
交換膜とガス拡散電極の反応層との間に電解液流路の確
保のために、連続穴、気孔率大の構造体をイオン交換膜
とガス拡散電極の反応層との間に挟み込むことも行われ
ていた。
散電極よりなる酸素陰極を用いる電解槽が、食塩電解や
亡硝電解に用いることが提案されてきた。多くのガス拡
散電極は、液体の反応物を電解反応させるための反応層
と気体は透過するが電解液は透過しないガス供給層から
構成される。反応層は触媒が担持された親水性カーボン
ブラック、疎水性カーボンブラック及びポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成され、これらの材料
から、それらの配合比率を変化させて、電解液が進入す
る親水部とガス供給される疎水部に成るように分散、自
己組織化されて製造されている。そして、製造後そのま
ま又は表面に親水性微粒子を付着させて表面のみを親水
化した後、セルに装着して使用していた。更に、イオン
交換膜とガス拡散電極の反応層との間に電解液流路の確
保のために、連続穴、気孔率大の構造体をイオン交換膜
とガス拡散電極の反応層との間に挟み込むことも行われ
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】その結果、電解液の流
れは確保されたものの、電解液が入る陰極室である苛性
室の厚さが厚くなり、必然的に電気的に電気抵抗がおお
きくなり、使用電圧を高めなければならないという問題
点があった。本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、苛性室の厚さをできるだけ薄くし
て、エネルギー損失の小さい、電圧低減の行える酸素陰
極を用いる電解槽を提供することを目的とする。
れは確保されたものの、電解液が入る陰極室である苛性
室の厚さが厚くなり、必然的に電気的に電気抵抗がおお
きくなり、使用電圧を高めなければならないという問題
点があった。本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、苛性室の厚さをできるだけ薄くし
て、エネルギー損失の小さい、電圧低減の行える酸素陰
極を用いる電解槽を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記の
苛性室厚の薄い電解槽が提供されて、本発明の上記目的
が達成される。 （１）陽極、イオン交換膜及びガス拡散電極よりなる酸
素陰極を用いる電解槽において、上下枠部に陰極室フレ
ームの上下に設けた苛性チャンバーの苛性液出入口に合
わせた苛性液通過用の孔を設けた厚みの薄いニッケル枠
体、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚みの薄いニッ
ケル枠体と、上下枠部に孔を設けていない厚みの薄いニ
ッケル枠体とを、この順序でイオン交換膜に向かって配
置して苛性室枠とすることにより、苛性室を極めて薄い
厚さに構成することを特徴とする電解槽。 （２）前記各ニッケル枠体間をシール材により密着シー
ルし又はレーザー溶接により、前記各ニッケル枠体を一
体状とすることを特徴とする前記（１）記載の電解槽。
苛性室厚の薄い電解槽が提供されて、本発明の上記目的
が達成される。 （１）陽極、イオン交換膜及びガス拡散電極よりなる酸
素陰極を用いる電解槽において、上下枠部に陰極室フレ
ームの上下に設けた苛性チャンバーの苛性液出入口に合
わせた苛性液通過用の孔を設けた厚みの薄いニッケル枠
体、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚みの薄いニッ
ケル枠体と、上下枠部に孔を設けていない厚みの薄いニ
ッケル枠体とを、この順序でイオン交換膜に向かって配
置して苛性室枠とすることにより、苛性室を極めて薄い
厚さに構成することを特徴とする電解槽。 （２）前記各ニッケル枠体間をシール材により密着シー
ルし又はレーザー溶接により、前記各ニッケル枠体を一
体状とすることを特徴とする前記（１）記載の電解槽。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について単極式電解
槽に実施した形態を図面に基づいて説明するが、本発明
はこれに限定されず、複極式電解槽にも応用できる。図
１は、本発明の苛性室の厚さを極めて薄く形成した電解
槽の断面図であり、図２は苛性室枠を形成するニッケル
枠体の構造を説明する斜視図である。
槽に実施した形態を図面に基づいて説明するが、本発明
はこれに限定されず、複極式電解槽にも応用できる。図
１は、本発明の苛性室の厚さを極めて薄く形成した電解
槽の断面図であり、図２は苛性室枠を形成するニッケル
枠体の構造を説明する斜視図である。
【０００６】本発明においては、図１に示すように、ガ
ス拡散電極１１の陰極集電枠４をコンセント式又は溶接
式で陰極エレメント５の導電リブに取付けて、ガス拡散
電極１１、ガス室を形成するコルゲートメッシュ２０、
陰極集電枠４から構成され、ガスの出入口がある上下部
ガスチャンバー７、８を電解槽の陰極部の上下端に設置
している。一方、陰極エレメントの上下苛性チャンバー
６、７のフランジ面に苛性液の入出口の孔８、９が開設
されている。この苛性液の入出用の孔８、９に接して苛
性液通過用の孔１０、１２が前記陰極集電枠４に開設さ
れている。
ス拡散電極１１の陰極集電枠４をコンセント式又は溶接
式で陰極エレメント５の導電リブに取付けて、ガス拡散
電極１１、ガス室を形成するコルゲートメッシュ２０、
陰極集電枠４から構成され、ガスの出入口がある上下部
ガスチャンバー７、８を電解槽の陰極部の上下端に設置
している。一方、陰極エレメントの上下苛性チャンバー
６、７のフランジ面に苛性液の入出口の孔８、９が開設
されている。この苛性液の入出用の孔８、９に接して苛
性液通過用の孔１０、１２が前記陰極集電枠４に開設さ
れている。
【０００７】ガス拡散電極１１とイオン交換膜１４との
間に、苛性室１３を構成するために、上下枠部に苛性液
通過用の孔を開設した厚さの薄いニッケル板（３）３
と、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚さの薄いニッ
ケル板（２）２と、上下枠部に孔などの苛性液通過用の
手段を全く設けていない厚さの薄いニッケル板（１）１
をこの順序でイオン交換膜１４に向かって配置する。な
お、図１ではニッケル枠体としてニッケル板を使用して
いる。図２に、このニッケル板１、２、３の枠体構造と
上下枠部の苛性液通過用の複数の孔や櫛状のスリットを
設けた構造を説明するために斜視図として示す。イオン
交換膜側のニッケル板（１）１は厚さが０．５ｍｍ、中
央のニッケル板（２）２は厚さが１ｍｍ、陰極エレメン
ト側のニッケル板（３）３は厚さが０．５ｍｍで合計２
ｍｍにすぎなく、苛性室１３の厚さを極めて薄く形成で
きる。これらの板の各枠部の間をシール材で密着シール
するか、レーザー溶接して一体状として苛性室枠１５を
形成する。
間に、苛性室１３を構成するために、上下枠部に苛性液
通過用の孔を開設した厚さの薄いニッケル板（３）３
と、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚さの薄いニッ
ケル板（２）２と、上下枠部に孔などの苛性液通過用の
手段を全く設けていない厚さの薄いニッケル板（１）１
をこの順序でイオン交換膜１４に向かって配置する。な
お、図１ではニッケル枠体としてニッケル板を使用して
いる。図２に、このニッケル板１、２、３の枠体構造と
上下枠部の苛性液通過用の複数の孔や櫛状のスリットを
設けた構造を説明するために斜視図として示す。イオン
交換膜側のニッケル板（１）１は厚さが０．５ｍｍ、中
央のニッケル板（２）２は厚さが１ｍｍ、陰極エレメン
ト側のニッケル板（３）３は厚さが０．５ｍｍで合計２
ｍｍにすぎなく、苛性室１３の厚さを極めて薄く形成で
きる。これらの板の各枠部の間をシール材で密着シール
するか、レーザー溶接して一体状として苛性室枠１５を
形成する。
【０００８】これらのニッケル板間からの苛性ソーダ液
の漏れ防止のために、隣接する枠体同志をシールするた
めのシーリング材としては、耐アルカリ性のシーリング
材であれば特に制限されることなく使用でき、例えば、
合成ゴム、合成樹脂、特に変性シリコーン系、チオコー
ル系などの高性能シーリング材が好ましく使用できる。
の漏れ防止のために、隣接する枠体同志をシールするた
めのシーリング材としては、耐アルカリ性のシーリング
材であれば特に制限されることなく使用でき、例えば、
合成ゴム、合成樹脂、特に変性シリコーン系、チオコー
ル系などの高性能シーリング材が好ましく使用できる。
【０００９】また、前記苛性室枠１５の前後には、苛性
液の漏れ防止のためにガスケット１６、１７を付設す
る。この苛性ソーダ液の浸出防止のためのガスケット材
としては、耐アルカリ性のガスケット材であれば特に制
限されることなく使用でき、例えば、合成ゴム、プラス
チックなどが好ましく使用できる。
液の漏れ防止のためにガスケット１６、１７を付設す
る。この苛性ソーダ液の浸出防止のためのガスケット材
としては、耐アルカリ性のガスケット材であれば特に制
限されることなく使用でき、例えば、合成ゴム、プラス
チックなどが好ましく使用できる。
【００１０】更に、上下苛性チャンバー６、７のおのお
のに隣接して陰極集電枠４の面に沿って中央部側に上部
ガスチャンバー７、下部ガスチャンバー８の酸素出入口
１８、１９に接して陰極集電枠４に酸素ガスの出入口を
設けている。そして、酸素出入口１８、１９と陰極集電
枠４の酸素ガスの出入口の間にも前記苛性室枠１５の場
合と同様にガスケットを嵌挿する。このガスケットは、
苛性室枠１５の前後に付設したものと同質のガスケット
材であってもよく、更に一体に形成されたものであって
もよい。
のに隣接して陰極集電枠４の面に沿って中央部側に上部
ガスチャンバー７、下部ガスチャンバー８の酸素出入口
１８、１９に接して陰極集電枠４に酸素ガスの出入口を
設けている。そして、酸素出入口１８、１９と陰極集電
枠４の酸素ガスの出入口の間にも前記苛性室枠１５の場
合と同様にガスケットを嵌挿する。このガスケットは、
苛性室枠１５の前後に付設したものと同質のガスケット
材であってもよく、更に一体に形成されたものであって
もよい。
【００１１】本発明の電解槽においては、図１に示すよ
うに、苛性液（電解液）が下部から供給されて上昇する
形式である。すなわち、苛性液は、陰極エレメント５の
下部苛性チャンバー６の苛性液入口孔８から供給され、
陰極集電枠４、ガスケット１６の孔を通過し、苛性室枠
１５のニッケル枠体３の苛性液通過用の孔を通って中央
のニッケル枠体２に達し、そこに設けてあるスリットを
経て苛性室１３に流入し、苛性室１３を上昇し、苛性室
１３の上部の苛性室枠１５の中央部のニッケル枠体２の
スリットを経てガスケット１６の孔、陰極集電枠４の苛
性液通過用孔１２を通過し、苛性液出口９から上部苛性
チャンバー７に達し排出される。
うに、苛性液（電解液）が下部から供給されて上昇する
形式である。すなわち、苛性液は、陰極エレメント５の
下部苛性チャンバー６の苛性液入口孔８から供給され、
陰極集電枠４、ガスケット１６の孔を通過し、苛性室枠
１５のニッケル枠体３の苛性液通過用の孔を通って中央
のニッケル枠体２に達し、そこに設けてあるスリットを
経て苛性室１３に流入し、苛性室１３を上昇し、苛性室
１３の上部の苛性室枠１５の中央部のニッケル枠体２の
スリットを経てガスケット１６の孔、陰極集電枠４の苛
性液通過用孔１２を通過し、苛性液出口９から上部苛性
チャンバー７に達し排出される。
【００１２】本発明の電解槽においては、上記したよう
に、苛性室１３を形成するための苛性室枠１５を構成す
るニッケル枠体の板厚が合計２ｍｍしかなく、苛性室１
３の厚さを極めて薄く形成することができる。その結
果、電気抵抗が小さくなり、電解槽を稼働するための電
圧が低減できる。
に、苛性室１３を形成するための苛性室枠１５を構成す
るニッケル枠体の板厚が合計２ｍｍしかなく、苛性室１
３の厚さを極めて薄く形成することができる。その結
果、電気抵抗が小さくなり、電解槽を稼働するための電
圧が低減できる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、電解槽の苛性室厚を薄
くすることができ、かつ苛性室への液の供給を均一で円
滑に行うことができるため、稼働時の電圧低減ができ
る。また、下部苛性チャンバーの苛性液入口から苛性液
を供給して、苛性室内を苛性液を強制的に上昇させる形
式とするときには、極く薄い苛性室であっても特別の苛
性流流路を設けなくても、多数の櫛状スリットを経て苛
性室内へ均一に供給された苛性液は、苛性室内を均一に
分散しながら上昇し、均一な電解が可能となる。
くすることができ、かつ苛性室への液の供給を均一で円
滑に行うことができるため、稼働時の電圧低減ができ
る。また、下部苛性チャンバーの苛性液入口から苛性液
を供給して、苛性室内を苛性液を強制的に上昇させる形
式とするときには、極く薄い苛性室であっても特別の苛
性流流路を設けなくても、多数の櫛状スリットを経て苛
性室内へ均一に供給された苛性液は、苛性室内を均一に
分散しながら上昇し、均一な電解が可能となる。
【図１】本発明の苛性室厚の極めて薄いガス拡散電極を
使用する電解槽の一例を示す断面図を示す。
使用する電解槽の一例を示す断面図を示す。
【図２】苛性室枠を形成するニッケル枠体の構造を説明
する斜視図を示す。
する斜視図を示す。
１ ニッケル板 ２ ニッケル板 ３ ニッケル板 ４ 陰極集電枠 ５ 陰極エレメント ６ 下部苛性チャンバー ７ 上部苛性チャンバー ８ 苛性液入口孔 ９ 苛性液出口孔 １０，１２ 苛性液通過用孔 １１ ガス拡散電極 １３ 苛性室 １４ イオン交換膜 １５ 苛性室枠 １６，１７ ガスケット １８ 酸素入口 １９ 酸素出口 ２０ コルゲートメッシュ ２１ 上部ガスチャンバー ２２ 下部ガスチャンバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000105040 クロリンエンジニアズ株式会社 東京都江東区深川２丁目６番11号 富岡橋 ビル (72)発明者 坂田 昭博 東京都港区西新橋一丁目14番１号 東亞合 成株式会社内 (72)発明者 斉木 幸治 大阪府大阪市北区中之島三丁目２番４号 鐘淵化学工業株式会社内 (72)発明者 相川 洋明 東京都千代田区霞が関三丁目２番５号 三 井化学株式会社内 (72)発明者 片山 真二 岡山県玉野市東高崎24丁目６号 クロリン エンジニアズ株式会社内 (72)発明者 山口 健三 東京都中央区築地５丁目６番４号 コンセ プト エンジニアズ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K011 AA12 AA25 AA29 CA04 DA03 4K021 AB01 BA03 CA01 DB16 DB31 DB47 DB49 DB53 EA03
Claims (2)
- 【請求項１】 陽極、イオン交換膜及びガス拡散電極よ
りなる酸素陰極を用いる電解槽において、上下枠部に陰
極エレメントの上下に設けた苛性チャンバーの苛性液出
入口に合わせた苛性液通過用の孔を設けた厚みの薄いニ
ッケル枠体、上下枠部に櫛状のスリットを設けた厚みの
薄いニッケル枠体と、上下枠部に孔を設けていない厚み
の薄いニッケル枠体とを、この順序でイオン交換膜に向
かって配置して苛性室枠とすることにより、苛性室を極
めて薄い厚さに構成することを特徴とする電解槽。 - 【請求項２】 前記各ニッケル枠体間をシール材により
密着シールし又はレーザー溶接により、前記各ニッケル
枠体を一体状とすることを特徴とする請求項１記載の電
解槽。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093440A JP3041792B1 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 苛性室厚の薄い電解槽 |
| EP00911433A EP1092789B1 (en) | 1999-03-31 | 2000-03-28 | Electrolytic cell using gas diffusion electrode and power distribution method for the electrolytic cell |
| CNB008004536A CN1163634C (zh) | 1999-03-31 | 2000-03-28 | 使用气体扩散电极的电解槽及该电解槽的配电方法 |
| US09/701,418 US6383349B1 (en) | 1999-03-31 | 2000-03-28 | Electrolytic cell using gas diffusion electrode and power distribution method for the electrolytic cell |
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