JP3041792B1 - 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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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
使用する電解槽の一例を示す断面図を示す。
する斜視図を示す。
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。
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