JPH08511061A - 電気化学電解槽用膜−電極構造物 - Google Patents
電気化学電解槽用膜−電極構造物Info
- Publication number
- JPH08511061A JPH08511061A JP6516952A JP51695294A JPH08511061A JP H08511061 A JPH08511061 A JP H08511061A JP 6516952 A JP6516952 A JP 6516952A JP 51695294 A JP51695294 A JP 51695294A JP H08511061 A JPH08511061 A JP H08511061A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- membrane
- layer
- electrode
- carbon atoms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
- C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
陰極層を有するイオン交換膜および陰極と膜との間の中間層を具備する電気化学電解槽で使用するための膜−電極構造物。中間層は、無機固体粒子5〜80重量%およびイオン伝導性高分子バインダー95〜20重量%からなる。
Description
【発明の詳細な説明】
電気化学電解槽用膜−電極構造物
技術分野
本発明は、イオン交換膜電解槽で使用するための改良膜−電極構造物に関する
。より詳細には、本発明は、クロル−アルカリ(chlor-alkali)電解槽の膜−電
極構造物用の中間層を使用して塩素中の水素の量を減少することに関する。
背景技術
アルカリ金属塩化物のいわゆる固体重合体電解質(SPE)型電解(フッ素化
重合体の陽イオン交換膜が膜の一方の表面上でガス−液体透過性触媒陽極と結合
されており且つ/または膜の他方の表面上でガス−液体透過性触媒陰極と結合さ
れている)によって電解を達成することが既知である。
電解質によって生ずる電気抵抗および電解で発生される水素ガスおよび塩素ガ
スのバブルによって生ずる電気抵抗が有効に減少できるので、この従来技術の電
解法は、より低い電解槽電圧での電解として顕著に有利である。このことは、他
の形状の電解槽での電解では達成することが困難であるとみなされてきた。
塩素中の高率の水素は、塩素液化法において問題を提起する。余分の工程は、
危険なガス混合物の調製を防止するために必要とされる。水素率を減少するのに
コスト上有効な方法が同定できないならば、水素問題は、大きな欠点である。
この従来技術の電解槽における陽極および/または陰極は、イオン交換膜の表
面上に結合して部分的に埋設している。ガスおよび電解液は、容易に透過して電
極から、膜と接触する電極層での電解によって生成するガスを除去する。即ち、
生成後に膜に接着するガスバブルがほとんどない。このような多孔性電極は、通
常、陽極または陰極として作用する粒子をバインダーと均一に混合することによ
って形成する薄い多孔性層から作る。電極に直接結合されたイオン交換膜を有す
る電解槽を使用する時には、電解槽における陽極は、陰極区画室から移行して戻
るヒドロキシルイオンと接触することが見出され、従って、陽極材料用塩素抵抗
とアルカリ抵抗との両方が、この従来法に必要とされ且つ高価な材料が使用され
なければならない。電極層をイオン交換膜に直接結合する時には、ガスは、電極
と膜との間の電極反応によって生成し且つイオン交換膜の或る変形現象は、膜の
特性を劣化させる。このような電解槽においては、イオン交換膜に結合されてい
る電極層への電気供給用集電装置は、電極層とぴったりと接触すべきである。堅
い接触が得られない時には、電解槽電圧は、増大することがある。それゆえ、従
来技術に係る集電装置を電極層と確実に接触するための電解槽構造物は、不利に
複雑である。
追加的に、陰極が膜に直接結合されているクロル−アルカリ電解槽においては
、膜を通しての水素の透過があり、水素は陽極液区画室に入り且つ塩素と混合す
る。次いで、高率の水素は、塩素で見出されて液化法で問題を生ずる。水素%を
減少するための従来の手段としては、(1)膜の陽極側での白金黒層の使用、(
2)膜と電極との間に電極層自体より電気活性が低い層(例えば、Ag)の使用
、(3)厚くした膜の使用、および(4)水素透過に対して低い透過速度を有す
る膜の使用が挙げられている。これらの方法は、高価であり且つ有効ではないこ
とが証明されている。
電解反応用膜として使用されるペルフルオロ膜は、通常、かなり低い水分を有
している。同じ量の水分を有する通常のイオン交換体と比較して、ペルフルオロ
膜の伝導率は、異常に高い。これは、ペルフルオロイオン膜に存在する相分離の
、ためである。相分離は、ナトリウムイオン拡散用ねじれ(tortuosity)を非常
に減少する。水素拡散路は、水性イオン領域および無定形フルオロカーボン領域
である。それゆえ、水素分子によって経験されるねじれも、通常の炭化水素イオ
ン
膜と比較して相偏析炭化水素膜の場合には低い。
フルオロカーボン膜の相偏析特性は、ナトリウムイオンに高い移行速度を与え
、このように、比較的低いイオン抵抗率も、高い水素拡散速度および塩素中の得
られる高率の水素の原因である。更に、水素の高透過速度は、水素分子とフルオ
ロカーボン鎖との間の疎水相互作用のためフルオロカーボン膜中の水素の高溶解
度によって一層高められる。それゆえ、水素拡散速度を減少しようとする時にナ
トリウム移行速度が減少されるであろうので、膜の厚さを増大するか膜の構造を
修正することにより水素透過速度を減少することは、余り有効ではないであろう
し;且つねじれ効果は相分離のため導入することが困難である。
遅延層(retardation layer)は、水素透過を遅延するための、電極層と膜と
の間の層と定義される。いかなる種類の層も、(1)電解水素発生に不活性であ
り且つ(2)浸水である(flooded)限り、水素透過を遅延するために或る効果
を有することができる。後者の要件は低い抵抗(即ち、より低い電圧および良好
な性能)にも重要である。これらのことを考慮して、不活性固体粒子(通常無機
)とバインダー(通常有機)とのブレンドの層は、その目的に最良に役立つであ
ろう。
バインダーのニーズは、明らかである:バインダーは(1)バリヤー層中の成
分を一緒に結合し且つまた(2)遅延層と電極層との間の必要な接着および遅延
層と膜との間のものを与えることができる。固体粒子の機能も、二重である:(
1)製作時に異なる層間の相互貫通が非常に限定されたものであるように物理的
強度をバリヤー層に与えること、および(2)バインダーで凝集体を形成するこ
と。
遅延層が水素透過を遅延する際に膜自体より良い理由は、(1)比較的小さい
電圧ペナルティーが払われなければならないように水酸化物イオンおよびナトリ
ウムイオンをより迅速な速度で移行することを可能にするからである。一方、膜
においては、ナトリウムイオン拡散は、スルホネートまたはカルボキシレート基
によって与えられるクーロン相互作用によって減速される。状況は、膜をクロル
−アルカリ膜と同様に強苛性溶液に浸漬する時に一層悪い。このことは、カルボ
キシル膜の場合に特に厳しい。ナトリウムイオンとカルボキシレート基と水酸化
物イオンとの間のイオン対形成は、膜脱水がこの条件下で生ずる時に非常に遅い
拡散速度の原因であると考えられる。水素の溶解度は、苛性溶液中では膜中より
はるかに低く、それゆえ水素の透過速度(拡散係数と溶解度との積)は、ナトリ
ウムおよび水酸化物イオンのものと比較して、より大きい倍率だけ減少できる。
無機粒子とバインダーとのブレンドを導入することにより且つ必要な形態の場合
には、苛性溶液の抵抗は、増大する。電解質で飽和された多孔性媒体の抵抗率Rp
対同じ電解液の体抵抗率Rbの比率は、普通、「化成抵抗率ファクター」と呼ば
れる。
F=Rp/Rb=X/O
この式は、Fと「電気ねじれ」XとO、多孔率との間の関係を記載する。Xは
、拡散種を経験した有効路長が不透過性ブロッキング物質の存在によって増大さ
れるという事実を考慮する水圧ねじれと異なる。一方、Xは、水圧ねじれに加え
て、絞りと呼ばれる毛管の先細-末広性のため特殊な効果も考慮する。
伝導率は、イオン種の拡散速度に比例するので、化成抵抗率ファクターも、下
記の式
F=Rp/Rb=Db/Dp
によって多孔性媒体中の拡散速度Dp、およびバルク電解質中の拡散速度Dbに関
連する。
発明の開示
本発明は、イオン交換膜と陰極との間に遅延層を具備する電気化学電解槽で使
用するための改良膜−電極構造物を提供する。遅延層は、無機固体粒子5〜80
重量%と融点230°F〜540°F(110〜232℃)を有する熱可塑性重
合体
バインダー95〜20重量%とのブレンドからなる。
前記のように、遅延層の機能は、水素拡散を妨害するために多孔率およびねじ
れを与えることである。即ち、5%〜90%の範囲内の多孔率を有する遅延層を
製造する時には、20%〜60%の範囲内、好ましくは30%〜50%の範囲内
の多孔率を有することが好ましい。有利には、ねじれ/多孔率比率は、2〜50
0の範囲内、好ましくは5〜100の範囲内、より好ましくは10〜50の範囲
内である。
無機固体粒子は、周期表の第IIIB族、第IVA族、第IVB族、第VB族、およ
び第VIB族の金属のホウ化物、炭化物および窒化物の1種以上からなる。好適な
物質の典型例としては、SiC、YC、VC、TiC、BC、TiB、HfB、
BV2、NbB2、MOB2、W2B、VN、Si3N4、ZrO2、NbN、BNお
よびTiBが挙げられる。好ましくは、炭化ケイ素が使用される。
本発明で使用するバインダーは、単独で使用できるか非イオン熱可塑性バイン
ダーとブレンドできる新規のイオン交換重合体からなる。これらの重合体は、下
記の単量体Iと単量体IIとの共重合体である。
単量体Iは、一般式
CF2=CZZ′ (I)
(式中、ZおよびZ′は独立に−H、−Cl、−F、または−CF3からなる群
から選ばれる)
で表わされる。
単量体IIは、一般式
Y−(CF2)a−(CFRf)b−(CFRf)c−O−[CF(CF2X)−C
F2−O]n−CF=CF2 (II)
(式中、
Yは−SO2Zであり;
Zは−I、−Br、−Cl、−F、−OR、または−NR1R2であり;
Rは炭素数1〜10の分枝または線状アルキル基またはアリール基であり;
R1およびR2は独立に−H、炭素数1〜10の分枝または線状アルキル基また
はアリール基からなる群から選ばれ;
aは0〜6であり;
bは0〜6であり;
cは0または1であり;
但し、a+b+cは0に等しくはなく;
Xは−Cl、−Br、−F、またはそれらの混合物(n>1である時)であり
;
nは0〜6であり;
RfおよびRfは独立に−F、−Cl、炭素数1〜10のペルフルオロアルキル
基および炭素数1〜10のフルオロクロロアルキル基からなる群から選ばれる)
で表わされる化合物から選ばれる1種以上の単量体からなる。
イオンバインダーは、テフロンであるフッ素化炭化水素などの非イオンバイン
ダーと混合できる。
発明を実施するための最良の形態
本発明によれば、電極の少なくとも1個、好ましくは陰極は、電解槽、特にク
ロル−アルカリ電解槽で使用するための遅延層を通してイオン交換膜に結合され
て水素の拡散を遅延する。
遅延層を調製するための組成物は、好ましくは、直径0.1〜10μ、好まし
くは1〜4μを有する粒子の凝集体の懸濁液の形である。懸濁液は、蒸発によっ
て容易に除去できる有機溶媒、例えば、ハロゲン化炭化水素、アルカノール、エ
ーテルなどで調製できる。フレオンが好ましい。
無機粒子は、全粒子の5〜80重量%を構成するようにバインダーの粒子と混
合する。より高率の無機粒子は、電極層の遅延層への不良な接着を生ずる。次い
で、無機粒子とバインダーとの混合物は、有機溶媒に懸濁し、イオン交換膜上に
適用する。懸濁液は、吹付け、はけ塗、スクリーン印刷などによって適用して無
機粒子を実質上遅延全体にわたって分布することができる。
有機溶媒を蒸発した後、組成物は、好ましくは、80〜220℃において0.
01〜150kg/cm2の圧力下でローラーまたはプレスによって熱プレスして、
層を膜に結合する。次いで、電極層は、同じ条件下でバリヤー層上で熱プレスで
きる。
遅延層は、厚さが0.3〜3.0ミル(0.0076〜0.0762mm)、好
ましくは0.4〜1.0ミル(0.0102〜0.0254mm)である。
多孔性非電極層が形成されている陽イオン交換膜は、カルボン酸基、スルホン
酸基、リン酸基、フェノール性ヒドロキシ基などの陽イオン交換基を有する重合
体から作ることができる。好適な重合体としては、テトラフルオロエチレン、ク
ロロトリフルオロエチレンなどのビニル単量体の共重合体、およびスルホン酸基
、カルボン酸基、リン酸基などのイオン交換基またはイオン交換基に転化できる
反応性基を有するペルフルオロビニル単量体の共重合体が挙げられる。また、ス
ルホン酸基などのイオン交換基が導入されているトリフルオロエチレンの重合体
またはスルホン酸基が導入されているスチレン−ジビニルベンゼンの重合体の膜
を使用することが可能である。
陽イオン交換膜は、好ましくは、下記の単位
(M) (CF2−CXX′)(Mモル%)
(式中、Xはフッ素、塩素または水素原子、または−CF3を表わし;X′はX
またはCF3(CH2)mを表わし;mは1〜5の整数を表わす)
を有する重合体から作る。
Yの典型例は、Aをフルオロカーボン基に結合する構造、例えば、(CF2)x
、−O(CF2)x、
(式中、x、yおよびzはそれぞれ1〜10の整数を表わし;ZおよびRfは−
FまたはC1〜C10ペルフルオロアルキル基を表わし;Aは−COOMまたはS
O3M、または加水分解または中和によって−COOMまたはSO3Mに転化でき
る官能基、例えば、−CN、−COF、−COOR1、−SO2Fおよび−CON
R2R3または−SO2NR2R3を表わし;Mは水素またはアルカリ金属原子を表
わし、R1はC1〜C10アルキル基を表わす)
を有する。
前記共重合体から作るイオン交換基含量0.5〜4.0ミリ当量/乾燥重合体
g、特に0.8〜2.0ミリ当量/乾燥重合体gを有する陽イオン交換膜を使用
することが好ましい。
単位(M)および(N)を有する共重合体の陽イオン交換膜においては、単位
(N)の比率は、好ましくは1〜40モル%、好ましくは3〜25モル%の範囲
内である。
本発明で使用する陽イオン交換膜は、1種類のみの重合体から作られたものに
は限定されない。陰極側で低いイオン交換容量を有し、例えば、陰極側でカルボ
ン酸基などの弱酸性イオン交換基を有し且つ陽極側でスルホン酸基などの強酸性
イオン交換基を有する2種類の重合体から作られた積層膜を使用することが可能
である。
本発明で使用する陽イオン交換膜は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポ
リオレフィン、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素化重合体
、およびエチレンとテトラフルオロエチレンとの共重合体をブレンドすることに
よって作ることができる。
本発明で使用する電極は、イオン交換膜に結合された多孔性非電極層の材料の
過電圧より低い過電圧を有する。このように、アルカリ金属塩化物の電解の場合
に、陽極は、陽極側で多孔性層の塩素過電圧より低い塩素過電圧を有し且つ陰極
は、陰極側でバリヤー層の水素過電圧より低い水素過電圧を有する。使用する電
極の材料は、膜に結合された遅延層の材料に依存する。
陽極は、通常、白金族金属または合金、それらの伝導性白金族金属酸化物また
は伝導性還元酸化物から作る。
陰極は、通常、白金族金属または合金、伝導性白金族金属酸化物または鉄族金
属または合金または銀である。
白金族金属は、Pt、Rh、Ru、Pd、Irである。陰極は、鉄、コバルト
、ニッケル、ラニーニッケル、安定化ラニーニッケル、ステンレス鋼、塩基でエ
ッチングすることによって処理されたステンレス鋼である。
本発明の遅延層の場合に使用するのに好ましい陰極材料は、AgおよびRuO2
である。
また、本発明のバインダーを構成する重合体は、望ましくは、或る所望の範囲
内、即ち、550〜1200の当量を有する。所望の範囲内の当量を有する重合
体を製造するために方法で重合体製造工程を調整することが可能である。当量は
、重合反応における反応体の相対濃度の関数である。
本発明のバインダーを構成する重合体は、望ましくは、或る所望の範囲内の溶
融粘度を有する。所望の範囲内の溶融粘度を有する重合体を製造するために方法
で重合体製造工程を調整することが可能である。溶融粘度は、開始剤の濃度およ
び反応温度に基づく。
次いで、前記方法の1つによって得られる重合体は、適当な塩基性溶液中で加
水分解して、非イオン熱可塑性形の重合体をイオン輸送性を有するであろうイオ
ン官能形に転化する。加水分解工程は、プロセスで特に重要である。その理由は
、加水分解工程で、非官能重合体フィルムが以下に示すように加熱され且つ反応
し、その際に、重合体が軟化され且つ制御された方法で水分で膨潤されるからで
ある。不完全な加水分解は、共有結合官能基(その可動イオンの欠如はバインダ
ー内に絶縁領域をもたらす)を残す。加水分解溶液の密度は、好ましくは、室温
で1.26〜1.28g/mlである。加水分解プロセスは、下記の式で示すよう
に重合体中の官能基1モル当たり2モルのNaOHを必要とする:
−CF2SO2Z+2NaOH→
−CF2SO3Na+NaZ+H2O
(式中、Zは−I、−Br、−Cl、−F、−OR、または−NR1R2であり;
Rは炭素数1〜10の分枝または線状アルキル基またはアリール基であり;
R1およびR2は独立に−H、炭素数1〜10の分枝または線状アルキル基また
はアリール基からなる群から選ばれ、好ましくは、フェニルまたは低級アルキル
置換フェニルである)。
加水分解のために、共重合体は、室温で加水分解浴に入れる(不活性メッシュ
物質は共重合体を液体中に保持し、フィルムの回りにバブルがトラップされない
ことを保証させる)。次いで、浴は、60℃〜90℃に加熱し、次いで、その温
度に最小4時間保持して、適切な水準への完全な加水分解および膨脹を保証する
。
加水分解加熱工程後、浴は、室温に冷却し、次いで、重合体は、浴から取り出
し、高純度脱イオン水ですすぎ、次いで、脱イオン水浴に入れて残留イオン物質
を浸出する。
製作後に浸出できる細孔形成剤は、遅延層を形成する際に使用してもよい。細
孔形成剤によって形成された細孔は、相互連結し且つ膜−電極界面から電極−陰
極液界面まで延長することが有利である。
本発明は、例示の目的でのみ与えられ且つ本発明を限定しようとはしない或る
例および参考によって更に例示する。例I バインダーの調製
本例は、当量794および250℃および4.25秒-1での低剪断溶融粘度5
0,000ポアズ(ダイン秒−cm-2)および100℃の吸水度50%を有するス
ルホンフルオロポリマーの調製を示す。
馬蹄形攪拌機、Hバッフル、白金抵抗温度装置および温度制御ジャケットを備
えた132リットルのガラス内張反応器にペルフルオロオクタン酸アンモニウム
527g、Na2HPO47H2O 398.4g、NaH2PO4H2O 328.8
gおよび(NH4)2S2O8 210.8gを装入した。次いで、反応器を電子圧
力読取りで測定して0.0気圧に排気し、次いで、不活性ガス(窒素)を加えて
、反応器を448kPaの圧力に昇圧した。このことを合計4回行い、次いで、
反応器をもう1回排気した。脱酸素脱イオン水99リットルを加え、攪拌機を始
動し、熱をジャケットに適用した。攪拌機を250回転/分(rpm)に設定し
、次いで、イソプロピルアルコールなどの停止剤15mlを加
えた後、2−フルオロスルホニルペルフルオロエチルビニルエーテル16.65
kgを加えた。温度が50℃に達した時に、1060kPaの圧力に達するまで、
テトラフルオロエチレン(TFE)ガスを17分かけて0.5〜0.567kg/
分の速度で反応器に供給した。合計18.18kgのTFEが反応器に加えられる
まで、供給を続けた。その時点で、供給を停止し、次いで、窒素を系の気相部分
に吹き込み、室温の水を反応器ジャケットに加えた。材料は、反応してラテック
スを調製する。ラテックスを残留単量体の分離/ストリッピング用の大きい容器
に移した。内容物を沈降させた後、ボトムダンプ弁を開いて分離相単量体を排液
させた。次いで、容器を加熱し、真空を適用して更に他の単量体成分を除去した
。その後、ブライン系が20℃のブラインを容器中の冷却コイルを通して循環し
てラテックスを凍結して、大きい重合体凝集体に凝固させる。凍結が完了した後
、ラテックスをわずかの加温下で(室温の水)解凍させ、ラテックスを遠心機に
移し、そこで濾過し、脱イオン水で繰り返して洗浄した。次いで、ラテックス重
合体ケークを回転円錐乾燥機中で真空(969Pa)下で110℃において一晩
中乾燥した。重合体の水分をカール・フィッシャー試薬によって試験し、140
ppmであることが見出された。単離された重合体を秤量し、23.18kgであ
ることが見出された。前記重合体の当量を測定したところ、794であった。
バインダーは、熱可塑性形またはイオン形のいずれかで調製できる。熱可塑性
形で調製するためには、乾燥された重合体を好適な溶媒に分散し、摩砕して微細
分散液とした。
イオン形で調製するためには、重合体を次いで約25重量%NaOH溶液中で
加水分解した。加水分解溶液の密度は、室温で1.26〜1.28g/mlであっ
た。加水分解プロセスは、下記の式
−CF2SO2F+2NaOH→
−CF2SO3Na+NaF+H2O
に示すように重合体中の官能基1モル当たり2モルのNaOHを消費した。
重合体を室温で加水分解浴に入れた(不活性メッシュ物質は重合体を液体中に
保持し、バブルがトラップされないことを保証させた)。次いで、浴を60℃〜
90℃に加熱し、次いで、その温度に最小4時間保持して、適切な水準への完全
な加水分解および膨脹を保証した。
加水分解加熱工程後、浴を室温に冷却し、次いで、重合体を浴から取り出し、
高純度脱イオン水ですすぎ、次いで、脱イオン水浴に入れて残留イオン物質を浸
出した。例2
粒子SiCおよび例1の共重合体の懸濁液をフレオン中で70:30の比率で
調製した。得られた層は、ねじれ/多孔率の比率5〜50を有していた。組成物
をダウの高性能スルホン酸/カルボン酸2層イオン交換膜上に吹き付けた。溶媒
を蒸発した後、組成物を475°F(246℃)および0.5〜100psiで
ホットプレスして、厚さが0.4ミル(0.0102mm)の層を形成した。次い
で、厚さが1ミル(0.0254mm)のAg/RuO2/バインダー(76%:
10%:8%)の電極層をバリヤー層の上部に吹き付けた。次いで、全ユニット
を400°F(204℃)に加熱し、0.5〜100psiで一緒にプレスした
。
次いで、電極/遅延層/膜を処理して、電解用の最終形を得た。それらのいず
れかが熱可塑性形であるならば、これは、膜および/またはバインダーを加水分
解するのに適当な溶液中での電解を包含することができる。
得られた構造物は、クロル−アルカリ電解槽用膜として使用できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 陰極層を有するイオン交換膜を有する電気化学電解槽で使用するための 膜−電極構造物であって、膜−電極構造物は前記膜と前記陰極層との間に遅延層 も有し、前記遅延層は無機固体粒子5〜80重量%と融点230°F〜540° F(110〜232℃)を有する熱可塑性イオン伝導性重合体バインダー20〜 95重量%とのブレンドであり、前記無機固体粒子は周期表の第IIIB族、第IV A族、第IVB族、第VB族、および第VIB族の金属のホウ化物、炭化物および窒 化物の少なくとも1種を有し、前記バインダーは一般式 CF2=CZZ′ (I) (式中、ZおよびZ′は独立に−H、−Cl、−F、または−CF3からなる群 から選ばれる) の単量体と一般式 Y−(CF2)a−(CFRf)b−(CFRf)c−O−[CF(CF2X)−C F2−O]n−CF=CF2 (II) (式中、Yは−SO2Zであり; Zは−I、−Br、−Cl、−F、−ORまたは−NR1R2であり; Rは炭素数1〜10の分枝または線状アルキル基またはアリール基であり; R1およびR2は独立に−H、炭素数1〜10の分枝または線状アルキル基また はアリール基からなる群から選ばれ; aは0〜6であり; bは0〜7であり; cは0または1であり; 但し、a+b+cは0に等しくはなく; Xは−Cl、−Br、−F、またはそれらの混合物(n>1である時)であ り;nは0〜6であり; RfおよびRfは独立に−F、−Cl、炭素数1〜10のペルフルオロアルキル 基および炭素数1〜10のフルオロクロロアルキル基からなる群から選ばれる) で表わされる化合物から選ばれる少なくとも1種の単量体との共重合体からなる ことを特徴とする膜−電極構造物。 2. 前記遅延層は厚さが0.3〜3ミル(0.0076〜0.0762mm) である、請求項1に記載の構造物。 3. 前記遅延層が多孔率5%〜90%およびねじれ/多孔率の比率2〜50 0を有する、請求項1に記載の構造物。 4. 前記無機粒子が炭化ケイ素である、請求項1に記載の構造物。 5. バインダーが非イオン熱可塑性高分子物質を包含する、請求項1に記載 の構造物。 6. 前記陰極が白金族金属酸化物および銀からなる、請求項1に記載の構造 物。 7. 電極−膜構造物を有する電気化学電解槽において、前記膜−電極構造物 は請求項1に記載の構造物からなることを特徴とする電気化学電解槽。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1993/000547 WO1994017222A1 (en) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | Membrane-electrode structure for electrochemical cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08511061A true JPH08511061A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=22236247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6516952A Pending JPH08511061A (ja) | 1993-01-21 | 1993-01-21 | 電気化学電解槽用膜−電極構造物 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0680524B1 (ja) |
JP (1) | JPH08511061A (ja) |
BR (1) | BR9307772A (ja) |
CA (1) | CA2154465C (ja) |
DE (1) | DE69306816T2 (ja) |
WO (1) | WO1994017222A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6180163B1 (en) | 1993-11-22 | 2001-01-30 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of making a membrane-electrode assembly |
US5798036A (en) * | 1993-11-22 | 1998-08-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Electrochemical conversion of anhydrous hydrogen halide to halogens gas using a membrane-electrode assembly or gas diffusion electrodes |
USRE37433E1 (en) | 1993-11-22 | 2001-11-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Electrochemical conversion of anhydrous hydrogen halide to halogen gas using a membrane-electrode assembly or gas diffusion electrodes |
EP2398937B1 (en) | 2009-02-17 | 2016-01-06 | McAlister Technologies, LLC | Electrolytic cell |
US9040012B2 (en) | 2009-02-17 | 2015-05-26 | Mcalister Technologies, Llc | System and method for renewable resource production, for example, hydrogen production by microbial electrolysis, fermentation, and/or photosynthesis |
US8075750B2 (en) | 2009-02-17 | 2011-12-13 | Mcalister Technologies, Llc | Electrolytic cell and method of use thereof |
NZ595216A (en) | 2009-02-17 | 2014-03-28 | Mcalister Technologies Llc | Apparatus and method for controlling nucleation during electrolysis |
US9127244B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-09-08 | Mcalister Technologies, Llc | Digester assembly for providing renewable resources and associated systems, apparatuses, and methods |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57174482A (en) * | 1981-03-24 | 1982-10-27 | Asahi Glass Co Ltd | Cation exchange membrane for electrolysis |
US4832805A (en) * | 1981-12-30 | 1989-05-23 | General Electric Company | Multi-layer structure for electrode membrane-assembly and electrolysis process using same |
US4992126A (en) * | 1986-08-08 | 1991-02-12 | The Dow Chemical Company | Method for making a current collector bonded to a solid polymer membrane |
-
1993
- 1993-01-21 JP JP6516952A patent/JPH08511061A/ja active Pending
- 1993-01-21 CA CA002154465A patent/CA2154465C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-21 BR BR9307772A patent/BR9307772A/pt not_active IP Right Cessation
- 1993-01-21 DE DE69306816T patent/DE69306816T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-21 WO PCT/US1993/000547 patent/WO1994017222A1/en active IP Right Grant
- 1993-01-21 EP EP93904565A patent/EP0680524B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2154465A1 (en) | 1994-08-04 |
DE69306816T2 (de) | 1997-04-03 |
CA2154465C (en) | 2004-01-06 |
WO1994017222A1 (en) | 1994-08-04 |
BR9307772A (pt) | 1995-10-31 |
DE69306816D1 (de) | 1997-01-30 |
EP0680524B1 (en) | 1996-12-18 |
EP0680524A1 (en) | 1995-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5336384A (en) | Membrane-electrode structure for electrochemical cells | |
EP0289869B1 (en) | Low equivalent weight sulfonic fluoropolymers | |
US20060073370A1 (en) | Compositions containing modified fullerenes | |
JP2000510510A (ja) | 一体多層式のイオン交換複合膜 | |
JP2014500392A (ja) | アイオノマー及びイオン伝導性組成物 | |
EP0726970B1 (en) | Membrane-electrode structure for electrochemical cells | |
WO1980002162A1 (en) | Process for producing hydrogen | |
CA1171026A (en) | Method of bonding electrode to cation exchange membrane | |
PL151292B1 (en) | Novel fluoropolymer solutions. | |
JPS5911674B2 (ja) | 電解方法および電解槽 | |
JPH08511061A (ja) | 電気化学電解槽用膜−電極構造物 | |
CA1206439A (en) | Ion exchange membrane of fluorinated polymer with porous non-electrode layer | |
JP4868949B2 (ja) | ガス拡散電極とその製造方法 | |
US3723273A (en) | Electrodialytic production of stannic oxide sol | |
JP5274084B2 (ja) | 固体高分子電解質濃縮溶液の製造方法、バインダー用組成物、固体高分子電解質膜及び固体高分子形燃料電池 | |
JPS5928581A (ja) | ガス拡散電極用材料 | |
WO2024050745A1 (en) | Electrochemical method for hydrogenating 2-alkylanthraquinone to 2- alkylanthracene-9, 10-diol | |
JPH0219848B2 (ja) | ||
EP0020940B1 (en) | Process for producing an alkali metal hydroxide by electrolysing an aqueous solution of an alkali metal chloride | |
JPS6223076B2 (ja) | ||
KR860000736B1 (ko) | 전극 조성물 및 그의 제조방법 | |
JPS63310985A (ja) | 水酸化アルカリの製造方法 | |
PL117739B1 (en) | Method of non-porous membrane manufacture | |
JPS5925180A (ja) | ガス拡散電極用材 | |
JPH0146529B2 (ja) |