JP3054226B2 - 電解槽 - Google Patents

電解槽

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JP3054226B2
JP3054226B2 JP3130421A JP13042191A JP3054226B2 JP 3054226 B2 JP3054226 B2 JP 3054226B2 JP 3130421 A JP3130421 A JP 3130421A JP 13042191 A JP13042191 A JP 13042191A JP 3054226 B2 JP3054226 B2 JP 3054226B2
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メタルゲゼルシャフト・アクチエンゲゼルシャフト
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
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  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
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  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、次々と幾何学的に規
定される複数の双極セルから成り、各セルは隣接するセ
ルに面して配される共に、ばね弾性のある電極が取付け
られる２枚の金属製隔壁と、上記電極に併置されかつカ
ソード室およびアノード室にそれぞれ挿入されたスペー
サによって上記電極から所定の距離に保持される１枚の
非金属製ダイヤフラムとから成る電解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＥ−Ａ−３８１５２６６に記載された
上記の構造を持つ電解槽は、電流の短絡および腐食に対
して安全であり、またエネルギー消費も少ないと云われ
ている。
【０００３】しかしながらこの電解槽では、ダイヤフラ
ムと電極との間にはめ込まれるスペーサは、カソード室
およびアノード室内で互いに対向することなくずれた位
置に交互に配されている。したがって電解槽の構成部
品、例えば槽枠の厚みの加工精度が悪い場合とか、ある
いはカソード室とアノード室との間に圧力差がある場合
には、ダイヤフラムのスペーサと向き合う側とは反対の
側と、カソードもしくはアノードとの間の隙き間が狭く
なったり、場合によってはばね弾性のある電極が、ダイ
ヤフラムと接触するような事態を起す。
【０００４】ところでガス分離器、電解液循環用パイプ
ライン等の電解槽周辺装置には、従来から低価格材料
が、特に鋼材が使用されており、この鋼中に含まれる元
素、特に鉄、クロムその他がカソードに析出することが
ある。
【０００５】そしてこのカソードがダイヤフラムと接触
すると、鉄はダイヤフラムを突き抜けてアノードに達す
るまでに成長する。そうなると、そこで電流の短絡が起
こったり、あるいは、短絡が起こる以前に、通常は酸素
が発生しているアノード領域において水素が発生するこ
とになる。
【０００６】この後者の場合、酸素が不純物を含むこと
になり、爆発性ガス混合物が局地的に生ずることにな
る。その上、電極がダイヤフラムに接近すると、電極と
ダイヤフラムとの間のすき間が狭くなるので、電極で発
生したガス泡の上昇流が妨害される。
【０００７】かくして上昇流が遅くなると、すき間領域
内のガス泡量が増大するため、電気抵抗が増大し、従っ
て電流密度が減少する。また電極とダイヤフラムとのす
き間で発生したガス泡の脱出のためのガス排出口が充分
に設置されていない電極の場合には、もしそのような場
所で電極がダイヤフラムと接触すると電流がほとんど全
く流れないようなことになる。
【０００８】このようなことが起こると、ガス発生電極
表面が減少するので好ましくない。そうなると、残りの
ガス発生電極表面における電流密度が増大する。する
と、セル電圧は上昇し、エネルギー損失も共に増大す
る。セル温度は上昇し、腐食を誘発する加熱状態に達す
る。
【０００９】類似した欠点はＥＰ−Ａ−０１７００５１
に記載された電解槽にも存在する。なおこの電解槽にお
いてダイヤフラムは、層面から突き出た粗粒が表面に分
布して一体化された多細孔孔層にて構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、当初
に述べた構造の電解槽において、この電解槽の加工精度
に関してのあらゆる条件下で、および／またはカソード
室とアノード室間に比較的に大きな圧力差が存在する場
合のあらゆる条件下で、いかにしてばね弾性のある電極
と、ダイヤフラムとの間の距離を基本的に一定に保つか
ということにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、当初に述べ
た構造の電解槽において、各セルの上記カソード室およ
びアノード室にそれぞれ挿入されたスペーサを、互いに
対向させて配置すると共に、これらのスペーサを隣接す
るセルの同様のスペーサとも並ぶように配置して構成し
た。
【００１２】上記スペーサは電極に、特に電極に設けた
通孔または溝を介してこの電極に取り付けることができ
る。なお上記スペーサは、上記ダイヤフラムに固定する
か、またはダイヤフラム自体にスペーサの機能を付与す
るように形成してもよい。
【００１３】次に上記電極と上記ダイヤフラムとによっ
て形成される隙間は、それぞれ０．３ないし３．０ｍ
ｍ、特にそれぞれ０．５ないし３．０ｍｍの幅を有する
のがよい。
【００１４】次に平板な電極に結合されて、スペーサで
あると同時に導電体としても機能する上記隔壁は規則的
な断面を有し、特に屋根のごとき断面で次々と配列する
ことができる。また上記隔壁が平板である場合は、上記
電極にスペーサとして機能する形状を持たせることがで
きる。さらに上記隔壁および上記電極には共に平板を用
い、上記電極は上記隔壁に取付けたピン又は棒状の素子
の上に載置してもよい。
【００１５】次に上記電極は０．１ないし０．４ｍｍの
厚さを有し、上記ダイヤフラムは０．２ないし１ｍｍの
厚さを有するのがよい。
【００１６】次に実現しようとする作用効果ならびに長
期間の使用性能を付与する観点から、その表面に例えば
酸化ニッケルから成る多孔性セラミック材が焼付られる
と共に、支持組織としても機能する薄いニッケル網状体
にて上記ダイヤフラムを構成してもよい。なお上記ダイ
ヤフラムには耐食性プラスチックの薄片を使用すること
もできる。
【００１７】次に上記電極は、上記ダイヤフラムに対し
て対向配置されるべきその表面にカルボニルニッケルお
よびラニー合金の混合粉末を冷間圧延で結合させ、焼結
させかつ活性化させた層を有するニッケル担体層で構成
するのがよい。
【００１８】次に上記電極のそれぞれは、相互に平行に
配置された多数の帯状体から成り、隣り合う上記帯状体
間に形成されるスリットは、ガス泡を通過させるために
上記電極の高さの少なくとも１％の幅を有するようにす
るのがよい。なお、上記帯状体は、水平方向に延びてい
るのがよい。
【００１９】次に上記隔壁又は電極は、乳様突起状、波
型状、台形状、三角形状又は矩形状の断面を有するのが
よい。かくして上記電極と上記隔壁間の相互に近接する
多数の接触点または接触線の存在によって、ばね弾性の
ある電極が薄板であるにも拘らず、上記電極と上記隔壁
間の接触部を経由して流れる電流の分布は僅かな電圧降
下を起すにすぎない。従ってエネルギー損失を少なくす
ることができる。
【００２０】次に上記隔壁と上記電極とは、互いに押着
することにより両者の接触を図ることもできる。またこ
れらの隔壁と電極とを、点溶接又は連続溶接にて互いに
結合し、両者の接触を図ることもできる。
【００２１】次に付加的スペーサを上記電極または上記
ダイヤフラムに取付け、これらのスペーサの厚さを上記
ダイヤフラムと上記電極との間の距離よりも小さくする
とよい。なおこれらのスペーサの役割は、カソード室と
アノード室との間に極端に大きな圧力差が生じた場合、
ガス泡の上昇流にとって十分なスリットを、上記電極と
ダイヤフラムとの間に用意しておくことにある。かくし
て通常の電解槽操業の場合には、電極またはダイヤフラ
ムに結合させたこれらの付加的スペーサは、それぞれダ
イヤフラムまたは電極に接触しないから、両者の活性表
面積を減らないで済むことになる。
【００２２】なお上記カソード室および上記アノード室
の内部に配される上記スペーサと上記付加的スペーサと
は、有益な強い上昇渦流を妨げることがないよう、電解
液とガス泡との混合物の上昇流およびこれに後続する電
解液の流れに対して僅かな抵抗を持つような形に設計さ
れるのが望ましい。
【００２３】
【実施例】以下本発明の実施例につき図１を参照しなが
ら説明する。
【００２４】セル１は、一個の輪形枠体（図示省略）に
はめ込まれた台形断面を持つニッケルめっき鋼板製の隔
壁２、３を有する。なおこれらの隔壁２、３は、同時に
また隣のセル４、５の隔壁としても働く。
【００２５】上記台形状断面をした隔壁２、３の小さな
接触面６には、規則的な間隔で、小さな溝９が設けられ
ている。そして電極７、８は、この小さな接触面６の上
に載っている。
【００２６】セラミック製スペーサ１０、１１のシャフ
トは小さな溝９内にあり、アノード室１２およびカソー
ド室１３内のそれぞれのスペーサ１０、１１は、互いに
対向配置され、しかも隣りのセル４、５のスペーサとも
並んで配置されている。
【００２７】またアノード室１２のスペーサ１０と、カ
ソード室１３のスペーサ１１との間には、ダイヤフラム
１４が挟み込まれて、このダイヤフラム１４と電極７、
８との間には一定の距離が置かれている。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上述のような構成であるから、
電解槽の加工精度に関してのあらゆる条件下で、および
／またはカソード室とアノード室間に比較的大きな圧力
差が存在する場合のあらゆる条件下で、ばね弾性のある
電極とダイヤフラムとの間の距離を基本的に一定に保つ
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】双極セルの部分構造断面図
【符号の説明】
１ セル ２ 隔壁 ３ 隔壁 ４ セル ５ セル ６ 小さな接触面 ７ 電極 ８ 電極 ９ 小さな溝 １０ スペーサ １１ スペーサ １２ アノード室 １３ カソード室 １４ ダイヤフラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン・ボルヒャルト スイス国1872トロイシュトレンツ（番地 なし) (56)参考文献 特開 平１−316482（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】次々と幾何学的に規定される複数の双極セ
    ルから成り、各セルは隣接するセルに面して配されると
    共に、ばね弾性のある電極が取付けられる２枚の金属製
    隔壁と、上記電極に併置されかつカソード室およびアノ
    ード室にそれぞれ挿入されたスペーサによって上記電極
    から所定の距離に保持される１枚の非金属製ダイヤフラ
    ムとから成る電解槽において、 上記スペーサ１０、１１は直接的に互いに対向して配置
    されると共に、上記隣接するセル４、５のスペーサとも
    並んで配置されることを特徴とする電解槽。
  2. 【請求項２】規則的な断面を有する上記隔壁２、３は特
    に屋根のごとき断面で次々と配置される請求項１記載の
    電解槽。
  3. 【請求項３】上記隔壁２、３は平坦であり、特に屋根の
    ごとき断面で次々と配置される上記電極７、８は規則的
    な断面を有する請求項１記載の電解槽。
  4. 【請求項４】上記隔壁２、３および電極７、８は共に平
    坦で、上記電極は上記隔壁に取付けたピン又は棒状の素
    子上に載置される請求項１記載の電解槽。
  5. 【請求項５】上記スペーサ１０、１１は上記電極７、８
    に取付けられる請求項１、２、３又は４記載の電解槽。
  6. 【請求項６】上記電極７、８と、上記ダイヤフラム１４
    とにて形成される隙間１２、１３はそれぞれ０．３〜
    ３．０ｍｍ、特にそれぞれ０．５〜３．０ｍｍの幅を有
    する請求項１、２、３、４又は５記載の電解槽。
  7. 【請求項７】上記電極７、８は０．１〜０．４ｍｍの厚
    さを有し、上記ダイヤフラム１４は０．２〜１ｍｍの厚
    さを有する請求項１、２、３、４、５又は６記載の電解
    槽。
  8. 【請求項８】その表面に例えば酸化ニッケルから成る多
    孔性セラミックが焼付られると共に、支持組織として機
    能する薄いニッケル網状体で上記ダイヤフラム１４を構
    成した請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の電解
    槽。
  9. 【請求項９】上記ダイヤフラム１４は耐蝕性プラスチッ
    ク薄片から成る請求項１、２、３、４、５、６、７又は
    ８記載の電解槽。
  10. 【請求項１０】上記電極７、８はニッケル担体層と、上
    記ダイヤフラムに対して対向配置されるべきこのニッケ
    ル担体層の表面にカルボルニッケルおよびラニー合金の
    混合粉末を冷間圧延で結合させ、焼結させかつ活性化さ
    せて形成した層とから成る請求項１、２、３、４、５、
    ６、７、８又は９記載の電解槽。
  11. 【請求項１１】上記電極７、８のそれぞれは相互に平行
    に配置された多数の帯状体から成ると共に、隣り合う上
    記帯状体間に形成されるスリットは上記電極の高さの少
    くとも１％の幅を有する請求項１、２、３、４、５、
    ６、７、８、９又は１０記載の電解槽。
  12. 【請求項１２】上記帯状体は水平方向に延びる請求項１
    １記載の電解槽。
  13. 【請求項１３】上記隔壁２、３又は電極は乳様突起状、
    波形状、台形状、三角形状又は矩形状の断面を有する請
    求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１
    又は１２記載の電解槽。
  14. 【請求項１４】上記隔壁２、３と上記電極７、８とは点
    溶接又は連続溶接にて互いに結合される請求項１、２、
    ３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１
    ３記載の電解槽。
  15. 【請求項１５】上記隔壁２、３と上記電極７、８とは互
    いに押着される請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２又は１３記載の電解槽。
  16. 【請求項１６】付加的スペーサが上記電極７、８又はダ
    イヤフラム１４に取付けられると共に、これらのスペー
    サの厚さが上記ダイヤフラムと電極間の距離よりも小さ
    い請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、
    １１、１２、１３、１４又は１５記載の電解槽。
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