JP3360100B2 - フィルタプレス型配列電解槽 - Google Patents

フィルタプレス型配列電解槽

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JP3360100B2 JP18684194A JP18684194A JP3360100B2 JP 3360100 B2 JP3360100 B2 JP 3360100B2 JP 18684194 A JP18684194 A JP 18684194A JP 18684194 A JP18684194 A JP 18684194A JP 3360100 B2 JP3360100 B2 JP 3360100B2
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    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60Constructional parts of cells
    • C25B9/65Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフィルタプレス型配列電
解槽に関し、さらに詳しくは多段配列された個々の電解
槽がそれぞれ陽極液室と陰極液室とこれら液室の間に配
置された隔膜とを有すると共に不透過性の隔壁を形成す
るバイポーラ極板によって隣接電解槽から隔離されてい
る形式のフィルタプレス型配列電解槽に関するものであ
る。
【0002】この種の電解槽においては、電解室内でバ
イポーラ極板と陽極及び陰極の各電極面との間に導電的
な接続が実現されなければならない。陽極を取り囲む電
解質は陽極液と呼ばれ、陰極を取り囲む電解質は陰極液
と呼ばれる。
【0003】電気分解は、化合物の水溶液から特定の成
分を電気化学的に獲得する方法である。特に、水の電気
分解及びそれに結び付いた水素の獲得は、将来の水素エ
ネルギー管理の重要な課題である。そのため、適用事例
に応じて様々な構造の電解槽が検討され、例えば、液体
電極又は回転電極を備えた電解槽が知られている。多く
の場合、採算性の故に複数の個別槽が1つのユニットに
まとめられる。
【0004】フィルタプレス型の配列構造の電解槽は、
配列全体のなかで互いに固定される個々の要素を繰り返
し配列した層状の個別槽の多段配列を特徴としている。
そのため、槽ブロック内では、製造に起因する公差にも
拘らず、各槽間の十分な電気的接触が保証されなければ
ならない。この要求に答えるため、従来は剛性構造要素
と弾性構造要素を槽内で交互に配置することが行われて
いる。また、ウルマンの工業化学百科事典(Ullmanns E
nzyklopaedie der Technischen Chemie )第24巻「“水
素”、槽構造の章」278 頁には、槽隔壁をハニカム状の
型押形状に構成することが開示されている。この場合、
好適には平坦であるべき槽隔壁の両面に型押しによる小
節状***部が生じてしまい、槽隔壁の外面を観察する
と、窪みと***部が規則的間隔で交互に存在している。
【0005】ヨーロッパ特許公開第 0 297 315号公報に
は、サーメット層と、このサーメット層の片面又は両面
に形成された多孔質金属層とからなる電極面(単または
複数)付き隔膜としての複合体を製造するための方法が
開示されている。この電極面と隔膜との複合ユニットは
簡略名として(E)DE複合層と呼ばれ、隔膜はチタン
酸カルシウムを原料とする酸化物セラミックによって、
また電極面は多孔質ニッケルによって構成され、この場
合の使用原料は酸化ニッケルである。すなわち、係る原
料から溶媒又は結合剤を用いて例えば3層フィルムを作
り、次いでこのフィルムを約1200℃の還元性雰囲気中で
焼結する。このようにして表面が多孔質ニッケル電極と
なった厚さ1mm未満の隔膜積層体が得られる。このよう
な隔膜積層体は「ゼロ間隔」を実現し、40重量%のKO
H中で温度150 ℃に至るまで安定している。このEDE
複合層は延性が小さいが、電解槽内では両面からの電気
的接触と機械的な安定化が必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の要求を満たす電解槽を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明による電解槽は、それぞれ陽極液室と陰
極液室とこれら液室の間に配置された隔膜とを有する複
数の個別電解槽が多段配列され、隣接する個別電解槽同
士がバイポーラ極板からなる不透過性の隔壁によって互
いに隔離されているフィルタプレス型配列電解槽におい
て、一対のバイポーラ極板の間に画定された各個別電解
槽では陽極液室と陰極液室が前記隔膜の表面に金属電極
面を積層した複合層によって互いに分離されており、陽
極液室内には前記複合層の表面に平らに接する多孔板及
び該多孔板と一方のバイポーラ極板との対面間隙に位置
する波形網が配置され、前記一方のバイポーラ極板は前
記波形網及び多孔板と共に接合によって平坦な剛性支持
構体を形成し、前記一方のバイポーラ極板と波形網と多
孔板は同じ材料からなり、更に陰極液室内には前記複合
層の陰極側表面と他方のバイポーラ極板との間に軟質導
電要素が配置され、該軟質導電要素によって前記複合層
が前記多孔板に押圧されていることを特徴とするもので
ある。
【0008】
【作用】本発明による電解槽は、(E)DE複合層の電
気的接触と機械的安定化とを比較的簡単に達成可能であ
る。酸素による酸化作用を考慮して、陽極側における電
気的接触箇所は焼結又は溶接により接合しなければなら
ない。さもないと、酸化物生成によって接触抵抗が過度
に高くなることが予測されるからである。この場合、接
合するとバイポーラ極板と波形網と多孔板とからなる一
体の平坦な支持構体が形成され、これは充分な剛性を示
す。尚、本明細書では、(E)DE複合層という用語
は、隔膜(D)の両面に電極面(E)を備えたEDE積
層体および隔膜の片面にのみ電極面を備えたDE積層体
を包含する意味で使用している。
【0009】セラミックとニッケルとでは熱膨張率が異
なることから、(E)DE複合層が波形網と直接に焼結
又は溶接されるような大型の電解槽では、冷却後に槽ブ
ロック内に許容範囲を超える機械的応力を生じるような
立体的湾曲が生じる恐れがあるが、本発明による電解槽
の構造では、波形網と(E)DE複合層との間に配置さ
れた多孔板によってそのような変形が防止される。即
ち、多孔板は波形網とのみ焼結又は溶接によって接合さ
れ、(E)DE複合層とは焼結又は溶接による接合がさ
れず、単に接するだけである。このようにして、(E)
DE複合層と、バイポーラ極板、波形網及び多孔板から
なる剛性支持構体との熱膨張率の違いがあっても、槽ブ
ロックの内部で許容範囲を超えるような立体的湾曲は生
じることがない。また陰極側に配置された軟質導電要素
によって、(E)DE複合層を多孔板にしっかり押圧す
ることが達成される。
【0010】本発明のひとつの態様によれば、バイポー
ラ極板と波形網と多孔板は純ニッケルからなり、軟質導
電要素はニッケル金網からなることを特徴としている。
【0011】特に、バイポーラ極板、波形網及び多孔板
のために純ニッケルを使用し、また軟質導電要素のため
にニッケル金網を使用することは、比較的少ないコスト
で実現できるので実用上特に好ましいことが判明した。
【0012】本発明を更に展開して、前記複合層として
単に隔膜と陰極側の電極面とで構成したDE複合層を用
いてもよい。
【0013】本発明のこの構成では、陽極側で複合層に
平らに当接する多孔板が陽極の役目を果たす。
【0014】
【実施例】本発明によるフィルタプレス型配列電解槽の
実施例を図1と共に説明する。図1は配列を構成する個
別の電解槽を示し、個々の電解槽は、それぞれ2つのバ
イポーラ極板1によって画定されている。EDE複合層
2の陽極側には純ニッケルからなる多孔板3が並置され
ている。EDE複合層2の機械的安定化は波形網4によ
って果たされる。陰極側の軟質ニッケル金網5によって
EDE複合層2が多孔板3に対して平らに押圧されてい
る。
【0015】EDE複合層2は、両側の電極面で隔膜を
サンドイッチした積層構造のものであり、図1では左側
電極面陽極面、右側の電極面陰極面である。従っ
て、このEDE複合層2は、陽極側のバイポーラ極板1
との間に陽極液室を形成し、陰極側のバイポーラ極板と
の間に陰極液室を形成し、両液室の間を隔膜で分離して
いる。
【0016】EDE複合層2の陽極側に配置された一方
のバイポーラ極板1は前記陽極液室内に配置された波形
網4と前記複合層(EDE)の陽極面上に平らに押圧さ
れる多孔板3と共に焼結又は溶接によって接合され、こ
れらで平坦な剛性支持構体を形成している。各バイポー
ラ極板1と波形網4と多孔板3は何れも純ニッケルから
なっている。
【0017】EDE複合層2の陰極面と右側のバイポー
ラ極板1との間に形成される陰極液室内には弾性をもつ
軟質ニッケル金網5が介装されており、これら陰極液室
内の各部材間は電気的な接続状態が得られるかぎり特に
接合する必要はない。この金網5の弾性反発力によりE
DE複合層2が多孔板3に押圧され、両者間の電気的接
触が与えられている。この場合、押圧の反力は、図示し
ない隣接電解槽で支持されることは述べるまでもない。
【0018】尚、本実施例では複合層2として両側に
極面を備えたEDE積層構造体を用いた場合を示した
が、陽極液室側に存在する多孔板3を陽極に利用するこ
ともできるので、この場合には複合層2としては陰極側
のみに電極面を備えたDE積層構造体を用いれば良い。
【0019】以上に述べたような構成の個別電解槽が多
段配列されることによりフィルタプレス型配列電解槽が
構成され、この場合、個々の電解槽は、不透過性の隔壁
を形成する両側のバイポーラ極板によって隣接電解槽か
ら隔離されることになる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、(E)DE複合層の電
気的接触と機械的安定化とを比較的簡単に達成可能であ
る。即ち、陽極液室内でバイポーラ極板と波形網と多孔
板との一体接合構造の平坦な剛性支持構体が構成されて
いるので、電解中の酸酸化作用による接触抵抗の増加の
影響が少なくなり、また波形網と(E)DE複合層との
間に配置された多孔板が波形網とのみ接合され、(E)
DE複合層とは接触しているだけであるから、(E)D
E複合層と、前記剛性支持構体との熱膨張率の違いがあ
っても、個別電解槽ブロックの内部で許容範囲を超える
ような立体的湾曲を生じることがなく、しかも陰極側に
配置された軟質導電要素によって(E)DE複合層を多
孔板にしっかり押圧して充分な電気的接続を果たすこと
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるフィルタプレス型配列
電解槽の個別電解層の構造を模式的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1:バイポーラ極板 2:EDE複合層 3:多孔板 4:波形網 5:軟質ニッケル金網(軟質導電要素)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−17277(JP,A) 特開 昭57−203783(JP,A) 特開 平6−41777(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25B 1/00 - 15/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ陽極液室と陰極液室とこれら液
    室の間に配置された隔膜とを有する複数の個別電解槽が
    多段配列され、隣接する個別電解槽同士がバイポーラ極
    板からなる不透過性の隔壁によって互いに隔離されてい
    るフィルタプレス型配列電解槽において、一対のバイポ
    ーラ極板の間に画定された各個別電解槽では陽極液室と
    陰極液室が前記隔膜に電極面を積層した複合層によって
    互いに分離されており、陽極液室内には前記複合層の表
    面に平らに接する多孔板及び該多孔板と一方のバイポー
    ラ極板との対面間隙に位置する波形網が配置され、前記
    一方のバイポーラ極板は前記波形網及び多孔板と共に
    合によって平坦な剛性支持構体を形成し、前記一方のバ
    イポーラ極板と波形網と多孔板は同じ材料からなり、
    に陰極液室内には前記複合層の陰極側表面と他方のバイ
    ポーラ極板との間に軟質導電要素が配置され、該軟質導
    電要素によって前記複合層が前記多孔板に押圧されてい
    ることを特徴とするフィルタプレス型配列電解槽。
  2. 【請求項2】 バイポーラ極板と波形網と多孔板が純ニ
    ッケルからなり、軟質導電要素がニッケル金網からなる
    ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタプレス型配
    列電解槽。
  3. 【請求項3】 前記複合層が単に隔膜と陰極側の電極面
    とからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のフ
    ィルタプレス型配列電解槽。
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