JP2013144853A5 - - Google Patents

Description

この型のセルの陰極では、酸素の還元のほかに液相の苛性アルカリ溶液の生成も起こる。従って、該陰極は一方では酸素ガス流を供給され、他方では電極の細孔から効率的に取り出さねばならない苛性アルカリ生成物からなる溶液と接触している。工業規模のセルでは、ガス側と溶液側の間に確立された水頭(hydraulic head)は適切に補償されて、苛性アルカリ生成物によるフラッディングなしに電極構造がそれに耐えることができるように（又は反対に、溶液側に陰圧差がある場合、感知しうるほどの酸素損失を防止できるように）しなければならない。この問題を克服するためにこれまでにいくつかの解決策が提案されている。その最も効果的な解決策は、苛性アルカリ生成物を、ガス側とは反対側の陰極表面とイオン交換膜との間に介在させた適切な多孔質エレメントに浸透（パーコレート）させるというものである。これについては、例えば国際特許出願ＷＯ０１／５７２９０に開示されており、その全文を本明細書に援用する。このようにして、苛性アリカリ水頭の圧力は、電極の全高に沿って効率的に解放される。

本明細書中に引用した文献には、特にニッケル発泡体のような金属パーコレーターの使用が開示されている。しかしながら、金属イオンの苛性アルカリ溶液中への危険な放出に起因する侵食環境で起こる腐食現象を防止するために、耐食プラスチック材料、例えば過フッ素化材料をパーコレーターとして使用するのが好適である。これについては国際特許出願ＷＯ０３／０４２４３０に開示されており、その全文を本明細書に援用する。

しかしながら、後者の文献に提案されている解決策は、腐食と金属イオン汚染の問題を完全には解決していない。なぜならば、前述のように、同じガス拡散陰極は、標準的には金属骨格、通常銀又は銀メッキニッケル構造からなるためである。実際、先行技術の金属メッシュに代わる唯一の構造代替物は、炭素質の基体（例えばカーボンクロス）を使用することからなるが、これも苛性アルカリ溶液の腐食作用を受けやすい。苛性アルカリ溶液は、酸素流によって確立された電位レベルと相俟って、一定時間後にはそれらの機械的性質を損なうからである。ある程度溶解現象を受けることに加えて、先行技術の金属メッシュは、これらの技術の商業的成功を制限するコストという重要問題もある。それを示すものとして、より広く食塩電解用途に使用されているメッシュは総装填量約５００ｇ／ｍ^２の純銀からなり、一方銀メッキニッケルの場合は、耐食性に関して総体的に低品質の製品を提供するというだけでなく、生産コストの高さから、見込まれる経費節減が強く制限される。
発明の範囲
本発明の目的は、先行技術の限界を克服する電解セル用のガス拡散電極構造を提供することである。特に本発明の目的は、電解液浸透型電気化学セルに使用するのに適切な、そしてまた侵食性の電解液、特にアルカリ性の電解液と共に使用するのに適切な、先行技術の限界を克服する基体を含むガス拡散電極を提供することである。