JPH10185858A - 電解合成用カラム型セル - Google Patents

電解合成用カラム型セル

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JPH10185858A
JPH10185858A JP34699596A JP34699596A JPH10185858A JP H10185858 A JPH10185858 A JP H10185858A JP 34699596 A JP34699596 A JP 34699596A JP 34699596 A JP34699596 A JP 34699596A JP H10185858 A JPH10185858 A JP H10185858A
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JP
Japan
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pipe
type cell
column
working electrode
electrode
Prior art date
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Application number
JP34699596A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Sueoka
徹郎 末岡
Tomiya Matsumoto
富也 松本
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Hokuto Denko Corp
Original Assignee
Hokuto Denko Corp
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解合成セル内での電解液の温度を厳密にコ
ントロールして、予測された化学物質を効率よく合成す
ることができる電解合成用カラム型セルを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 電解液の導入孔11と排出孔12が開口
形成され、内部の液溜15内に電解液16が所定量流入
された反応槽1と、表面に微細な孔が無数に貫通され、
内部に作用電極が密に充填され多孔質隔膜管2と、この
多孔質隔膜管2の周囲に必要回数巻着された対極電極と
を備えてなるカラム型セルにおいて、上記多孔質隔膜管
2の周囲に耐触性のパイプ24を巻着して対極電極とし
たことにより、該パイプ24により多孔質隔膜管の冷却
管もしくは加熱管としての機能と、対極電極としての機
能を持たせた電解合成用カラム型セルを提供する。該カ
ラム型セルに、作用電極の温度を測定するセンサ27を
挿入配置してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化還元の電気分解
法により新しい材料を創製するフロー式電解合成装置に
用いる電解セルの構造に関し、特に反応時の電解液の温
度を任意に制御できるようにした電解合成用カラム型セ
ルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近時、液体中に存在する化学物質を電気
的な電解反応を用いた酸化還元反応により別の化学物質
に合成することにより、新しい物質を創製する電解合成
技術が化学工業における新技術として確立されつつあ
る。この電解合成とは液体中に作用電極と対極電極を入
れて、両電極間に必要とする電圧を印加して電解合成を
行う手段であるが、より精密な電解合成を行うには作用
電極と対極電極の他に、更に参照電極を接続した3電極
方式を用いて、ポテンショスタット電源により作用電極
と電解液間に印加される電圧を一定の電位に制御する方
法が採られている。
【0003】このような精密電解合成を効率的に行うた
めの装置例として、隔膜として多孔質ガラス管を採用
し、この多孔質ガラス管内に糸状に形成された作用電極
を長さ方向に密に充填したカラム型電解合成セルが用い
られる。
【0004】本発明者らは先に特願平8−168088
号により電解合成用カラム型セルを提案したが、この提
案の基本的構成を図2に基づいて説明する。即ち、ボッ
クス形の反応槽1内を水平方向に貫通して配置された多
孔質ガラス管2を隔膜とし、この多孔質ガラス管2内
に、作用電極として糸状に形成されたカーボン繊維3を
長さ方向に密に充填し、多孔質ガラス管2の両端部をO
リング4,5を介して加圧固定板6,7に固定する。
【0005】一方の加圧固定板6に、カーボン電極8が
固着された側板9をネジ10により固定する。この側板
9には予め液体の導入孔11が開口され、他方の加圧固
定板7には液体の排出孔12が開口されている。加圧固
定板6はネジ13により反応槽1に固定してあり、他方
の加圧固定板7はネジ14により反応槽1に固定してあ
る。
【0006】上記カーボン電極8が作用電極であるカー
ボン繊維3内に挿入接続され、該カーボン電極8から作
用電極端子8aが側板9内を貫通して外部に導出されて
いる。反応槽1内には液溜15が形成されており、この
液溜15内に電解液又はそれを導入するためのキャリア
液が流入されて対極液16として貯留されている。
【0007】上記多孔質ガラス管2の表面には微細な
孔,例えば孔径が約40Åの孔が無数に貫通されてお
り、該多孔質ガラス管2の周囲には対極電極として白金
線17が必要回数だけ巻着されている。この白金線17
の一方から蓋部材1aを貫通して対極電極端子18が導
出されている。
【0008】更に蓋部材1aを貫通して対極液16中に
参照電極19を挿入されている。上記液溜15内の対極
液16に多孔質ガラス管2と白金線17とが浸漬した状
態に配置されている。
【0009】このように構成されたカラム型電解合成セ
ルには、図3に示したように送液ポンプ20により電解
液16が前記導入孔11から流入され、電気化学検出器
用ポテンショスタット21により作用電極端子8aと対
極電極端子18に直流電圧が印加されて、作用電極であ
るカーボン繊維3の表面近傍の電解液を酸化・還元する
ことによって電解合成が行われる。参照電極19は作用
電極表面と対極液16との間の電解電位を規制するため
の機能があり、精密な電位が要求されない場合には参照
電極19は不使用の場合もある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このような電解合成用
カラム型セルによる反応作用を効率よく行うためには、
反応時の電解液の温度をコントロールする必要がある。
特に電解合成は前記したように作用電極表面の電気化学
的反応を利用することが動作原理であるため、電解液の
温度管理が極めて重要である。しかし図2に示したカラ
ム型セルの構成では、反応過程での厳密な温度管理がな
されていないため、効率よく反応を進行させることが困
難であるという課題がある。
【0011】即ち、電解液16の温度は当初設定された
温度で導入孔11から多孔質ガラス管内に流入し、反応
が進行する構成であり、従って酸化還元反応自体による
温度上昇を来さない程度の低い電流値で反応させる必要
がある。この結果、合成反応速度が遅くなり、所望する
短時間で合成反応を完了させることができないという問
題が残存している。
【0012】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、電解合成セル内での電解液の温度を厳密にコントロ
ールして、効率よく予測された化学物質を精度高く合成
することができる電解合成用カラム型セルを提供するこ
とを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、電解液の導入孔と排出孔が開口形成さ
れ、内部の液溜内に電解液が所定量流入された反応槽
と、表面に微細な孔が無数に貫通され、内部に糸状,繊
維状,粒子状,メッシュ状又はリボン状に加工された作
用電極が密に充填されて前記反応槽の導入孔と排出孔間
に配置された多孔質隔膜管と、この多孔質隔膜管の周囲
に必要回数巻着された対極電極とを備えてなる電解合成
用カラム型セルにおいて、上記多孔質隔膜管の周囲に耐
触性のパイプを巻着して対極電極としたことにより、該
パイプにより多孔質隔膜管の冷却管もしくは加熱管とし
ての機能と、対極電極としての機能を持たせたことを特
徴とする電解合成用カラム型セルを提供する。
【0014】上記カラム型セルに、作用電極の温度もし
くはパイプ近傍の温度を測定する熱電対温度計用のセン
サを外部から挿入配置してある。前記多孔質隔膜管とし
てバイコールガラス管を用いるとともに、作用電極材料
としてカーボン繊維を用いている。
【0015】本実施例による電解合成用カラム型セルに
よれば、電解液が液導入孔から多孔質隔膜管内に送り込
まれて作用電極としてのカーボン繊維内を通過する際
に、この作用電極から電解液へ印加される電位により電
解合成が行われる。この時、作用電極と対極電極との間
に設けた参照電極より作用電極と電解液間の電位が一定
になるように該参照電極とポテンショスタットが使用さ
れることにより、精密な電解合成を行うことができる。
【0016】かかる動作時に、本実施例ではパイプによ
り電気化学的な反応が生じている作用電極の近傍を直接
冷却もしくは加熱することにより、当該反応部分の温度
が最適に調整される。例えばパイプ内を通す冷却又は加
熱用の液体として氷結又は沸騰しない液体を用いて、こ
の液体を予め冷却してからパイプに流し込み、熱電対温
度計によって作用電極の温度を測定しながら液体の流量
を制御することで必要部分の温度をコントロールするこ
とができる。これにより電気化学的反応速度が高めら
れ、短時間で電解反応を用いた化学物質の合成が行われ
るという作用がもたらされる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明にかか
るカラム型電解合成セルの具体的な実施例を、前記従来
の構成部分と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述
する。
【0018】図1に示した本実施例の構成において、1
はボックス形の反応槽であり、2は該反応槽1内を水平
方向に貫通して配置された隔膜管としての多孔質ガラス
管である。この多孔質ガラス管2内には、作用電極とし
て糸状に形成されたカーボン繊維3が長さ方向に密に充
填されており、この多孔質ガラス管2の両端部は、液洩
れを防ぐためのOリング4,5を介して加圧固定板6,
7に固定されている。1aは蓋部材である。
【0019】多孔質ガラス管2として、例えばバイコー
ルガラス管が用いられ、作用電極として糸状のカーボン
繊維3に代えて、繊維状,粒子状,メッシュ状又はリボ
ン状に加工された作用電極を用いても良い。
【0020】一方の加圧固定板6には、カーボン電極8
が突設された側板9がネジ10及び液洩れ防止用のOリ
ング23を用いて固定されている。この側板9には液体
の導入孔11が開口され、他方の加圧固定板7には液体
の排出孔12が開口されている。13は加圧固定板6を
反応槽1に固定するためのネジであり、14は他方の加
圧固定板7を反応槽1に固定するためのネジである。
【0021】上記カーボン電極8としてグラッシーカー
ボン等の硬い材質が用いられ、このカーボン電極8が作
用電極であるカーボン繊維3内に挿入接続されている。
該カーボン電極8からは作用電極端子8aが側板9内を
貫通して外部に導出されている。
【0022】上記多孔質ガラス管2の表面には微細な
孔,例えば孔径が約40Åの孔が無数に貫通されてお
り、この多孔質ガラス管2の周囲には、対極電極として
耐触性の強いステンレス製のパイプ24が必要回数だけ
巻着されている。このパイプ24が多孔質ガラス管2の
冷却管もしくは加熱管としての機能と、対極電極として
の機能を兼用している。該パイプ24の両端は対極電極
端子として蓋部材1aに開口された孔25,26を通し
て外部に導出されている。
【0023】ボックス状の反応槽1内には液溜15が形
成されており、更に蓋部材1aを貫通して電解液16中
に参照電極19が挿入されている。この液溜15内には
電解液16が所定量流入されていて、多孔質ガラス管2
とパイプ24とが電解液16内に浸漬した状態に配置さ
れている。
【0024】27は熱電対温度計用のセンサであり、本
実施例の場合、センサ27は液排出口12から作用電極
としてのカーボン繊維3内に直接挿入されている。
【0025】上記したように、図2に示した従来例の対
極電極として使用している白金線17に代えて、ステン
レス製のパイプ24を採用するとともに作用電極として
のカーボン繊維3内に熱電対温度計用のセンサ27を挿
入したことが本実施例の構成上の特徴となっている。
【0026】かかる本実施例の電解合成セルを用いた測
定系の作用を以下に説明する。先ず図外の液送ポンプに
より電解液が一定速度で送液されて、液導入孔11から
反応槽1内に送り込まれ、多孔質ガラス管2内の長さ方
向に密に充填されたカーボン繊維3内を通過する。この
時に図外のポテンショスタットにより作用電極端子8a
と対極電極端子としてのパイプ24に電位が印加されて
電解合成が行われる。この時、作用電極としてのカーボ
ン繊維3と電解液の間に一定の電位が印加されるように
参照電極19が接続されて、精密な電解合成を行うこと
ができる。カーボン繊維3内を通過した電解液は、加圧
固定板7に開口された排出孔12から流出される。
【0027】本実施例ではステンレス製のパイプ24に
より、電気化学的な反応が生じているカーボン繊維3の
近傍を直接冷却もしくは加熱することが可能となり、且
つ当該反応部分の温度を最適に調整することができる。
例えばパイプ24内を通す冷却又は加熱用の液体とし
て、氷結又は沸騰しない液体、例えば不凍液等を選択
し、この液体を別の冷却器によって予め−100℃程度
に冷却してからパイプ24に流し込み、センサ27に接
続された熱電対温度計によって作用電極の温度を測定し
ながら液体の流量を制御することで必要部分の温度をコ
ントロールすることができる。作用電極の加熱が必要な
場合は液体を予め加熱しておけばよい。
【0028】従って本実施例によれば、作用電極として
のカーボン繊維3表面の反応部分を冷却もしくは加熱し
て最適の温度に調整できるため、電気化学的反応速度を
高めることが可能となり、短時間で電解反応を用いた酸
化還元反応による化学物質の合成を行うことができる。
この電解合成の原理は、前記図3で説明した通りであ
る。
【0029】尚、本実施例では温度測定用のセンサ27
を作用電極内部に挿入した例を示したが、この温度測定
用のセンサ27を参照電極19と同じように蓋部材1a
を貫通して上方から挿入し、パイプ24近傍の温度を測
定するようにしてもよい。又、本実施例で隔膜として用
いたバイコールガラス管等の多孔質ガラス管2はこれに
限定されるものではなく、微細な貫通孔を有するセラミ
ックス、ホーローあるいは鋳物管に代替してもよい。
【0030】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば対極電極と兼用したパイプによって電気化学的な反
応が生じている作用電極の近傍を直接冷却もしくは加熱
することができるので、反応部分の温度を最適に調整し
て電気化学的反応速度を高めるとともに短時間で電解反
応を用いた化学物質の合成を行うことができる。
【0031】特に電解合成は作用電極表面の電気化学的
反応を利用しているため、電解液の温度管理を厳密に行
うことが重要であり、従来のように酸化還元反応自体に
よる温度上昇を来さない低い電流値で反応を進行させる
必要がなく、合成反応速度を高めるとともに合成反応の
完了を促進し、参照電極の使用とも相俟って、効率よく
予測された化学物質を合成することができる電解合成用
カラム型セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な実施例の基本構造を示す要部
断面図。
【図2】従来の電解合成用カラム型セルの構造例を説明
する要部断面図。
【図3】電解合成用カラム型セルの使用時の動作態様を
示す概要図。
【符号の説明】
1…反応槽 1a…蓋部材 2…多孔質ガラス管 3…(作用電極としての)カーボン繊維 6,7…加圧固定板 8…カーボン電極 8a…作用電極端子 9…側板 11…(液体の)導入孔 12…(液体の)排出孔 15…液溜 16…電解液 19…参照電極 24…パイプ 27…(熱電対温度計用の)センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解液の導入孔と排出孔が開口形成さ
    れ、内部の液溜内に電解液が所定量流入された反応槽
    と、表面に微細な孔が無数に貫通され、内部に糸状,繊
    維状,粒子状,メッシュ状又はリボン状に加工された作
    用電極が密に充填されて前記反応槽の導入孔と排出孔間
    に配置された多孔質隔膜管と、この多孔質隔膜管の周囲
    に必要回数巻着された対極電極とを備えてなる電解合成
    用カラム型セルにおいて、 上記多孔質隔膜管の周囲に耐触性のパイプを巻着して対
    極電極としたことにより、該パイプにより多孔質隔膜管
    の冷却管もしくは加熱管としての機能と、対極電極とし
    ての機能を持たせたことを特徴とする電解合成用カラム
    型セル。
  2. 【請求項2】 上記カラム型セルに、作用電極の温度も
    しくはパイプ近傍の温度を測定する熱電対温度計用のセ
    ンサを外部から挿入配置したことを特徴とする請求項1
    記載の電解合成用カラム型セル。
  3. 【請求項3】 前記多孔質隔膜管としてバイコールガラ
    ス管を用いるとともに、作用電極材料としてカーボン繊
    維を用いた請求項1又は2記載の電解合成用カラム型セ
    ル。
JP34699596A 1996-12-26 1996-12-26 電解合成用カラム型セル Pending JPH10185858A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104568729A (zh) * 2014-12-26 2015-04-29 大连理工大学 适用于考虑应力梯度影响的腐蚀电解池装置
CN111610236A (zh) * 2020-06-24 2020-09-01 南通安思卓新能源有限公司 一种便于拆卸的测试用水电解槽

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