JPS5896886A - アルカリ金属塩水溶液の電解方法 - Google Patents
アルカリ金属塩水溶液の電解方法Info
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- JPS5896886A JPS5896886A JP56194389A JP19438981A JPS5896886A JP S5896886 A JPS5896886 A JP S5896886A JP 56194389 A JP56194389 A JP 56194389A JP 19438981 A JP19438981 A JP 19438981A JP S5896886 A JPS5896886 A JP S5896886A
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- JP
- Japan
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- exchange membrane
- cation exchange
- anode
- electrolytic cell
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は陽イオン交換膜を用いる新規々アルカリ′金属
塩水溶液の電解方法に関するものである。更に詳しくは
、陽イオン交侠膜で陽極室と陰椿室とに区分された電解
札でアルカリ全極塩水溶液を電解して、苛性アルカリを
製造するに際して、該陽イオン交換膜は少くとも表面の
−ｉ’＋’ｉに電極活性を有しない多孔質層を設けた陽
イオン交換膜で、該陽イオン交換膜を陰極に冗７．−さ
せるとともに、陰極に弾力性を有する導電性部材を介し
て密着させることを特徴とするアルカリ金属塩水溶液の
電解方法に関するものである。
塩水溶液の電解方法に関するものである。更に詳しくは
、陽イオン交侠膜で陽極室と陰椿室とに区分された電解
札でアルカリ全極塩水溶液を電解して、苛性アルカリを
製造するに際して、該陽イオン交換膜は少くとも表面の
−ｉ’＋’ｉに電極活性を有しない多孔質層を設けた陽
イオン交換膜で、該陽イオン交換膜を陰極に冗７．−さ
せるとともに、陰極に弾力性を有する導電性部材を介し
て密着させることを特徴とするアルカリ金属塩水溶液の
電解方法に関するものである。
従来、アルカリ金属塩水溶液の電解方法には陰極に水銀
・？：用いる水銀性電解方法と水銀を用いかい隔膜法（
アスベスト隔膜法）とがある。
・？：用いる水銀性電解方法と水銀を用いかい隔膜法（
アスベスト隔膜法）とがある。
水銀法においては、陰極に水銀を用いるだめに裟品苛性
ンーダ及び水銀に接触した排水中に水銀が含有されるた
め、環境汚染の問題で世界的に非水銀法のプロセスが採
用される傾向にある。
ンーダ及び水銀に接触した排水中に水銀が含有されるた
め、環境汚染の問題で世界的に非水銀法のプロセスが採
用される傾向にある。
又、水銀法は′Ｉ３解’ｉ５１．力原単位が平均３．２
００ＫＷＨ／ ｔ −ＮａＯＨと電力効率が悪い。
００ＫＷＨ／ ｔ −ＮａＯＨと電力効率が悪い。
アスベスト隔膜法においては、水銀を使用しないので、
水銀による環境汚染の問題は起らないが、アスベストに
よる環境汚染の問題は残っている。又、電解電力原単位
は平均２５００ＫＷＨ／ ｔ −ＮａＯＨで重力効率は
高いが、生成される苛性ソーダの濃度が１０〜］２％と
低濃度であるため、５０％まで置網するのに約２．ｓｔ
／１−ＮａＯＨの蒸少が必要とされ、総合エネルギー効
率で見た場合水銀法より悪い。一方、近年開発され企業
化されたに、イオン交？ＡＭを隔ＩＰとしたイオン交換
膜法においては、水砦もアスベストも使用しないので、
環境汚染の問題は全くなく、生成される苛性ソーダの濃
度も２０〜４０チと普く、電解電力原単位は平均２，５
００ ＫＷＨ／１−ＮａＯＨで、５０％まで濃縮するの
に約ｏ４ｔ／１−ＮａＯＨの蒸気が必要とされるが、総
合エネルギー効率は一番良い。
水銀による環境汚染の問題は起らないが、アスベストに
よる環境汚染の問題は残っている。又、電解電力原単位
は平均２５００ＫＷＨ／ ｔ −ＮａＯＨで重力効率は
高いが、生成される苛性ソーダの濃度が１０〜］２％と
低濃度であるため、５０％まで置網するのに約２．ｓｔ
／１−ＮａＯＨの蒸少が必要とされ、総合エネルギー効
率で見た場合水銀法より悪い。一方、近年開発され企業
化されたに、イオン交？ＡＭを隔ＩＰとしたイオン交換
膜法においては、水砦もアスベストも使用しないので、
環境汚染の問題は全くなく、生成される苛性ソーダの濃
度も２０〜４０チと普く、電解電力原単位は平均２，５
００ ＫＷＨ／１−ＮａＯＨで、５０％まで濃縮するの
に約ｏ４ｔ／１−ＮａＯＨの蒸気が必要とされるが、総
合エネルギー効率は一番良い。
本発明者は、イオン交換膜法において、四に電解〜力を
低減するために種々検討、実験の給米、少くとも一方の
面にｖＮ極活性を有しない多孔質層を設けた陽イオン交
換膜を陽極と陰極との間に介在させた電解槽において、
陽イオン交換膜と陽極とを実質的に密着せしめ、陽イオ
ン交換膜と陰極との間に、弾力性を有する非金属導電体
を介在させて、陽イオン交換相４と５１トカ性を有する
非金属導電体と陰極とが密着するようにして、アルカリ
金属塩水溶液を電解することにより電解摺電圧を、電流
効率をそこなわずに低減し得ることを見い出しだ。
低減するために種々検討、実験の給米、少くとも一方の
面にｖＮ極活性を有しない多孔質層を設けた陽イオン交
換膜を陽極と陰極との間に介在させた電解槽において、
陽イオン交換膜と陽極とを実質的に密着せしめ、陽イオ
ン交換膜と陰極との間に、弾力性を有する非金属導電体
を介在させて、陽イオン交換相４と５１トカ性を有する
非金属導電体と陰極とが密着するようにして、アルカリ
金属塩水溶液を電解することにより電解摺電圧を、電流
効率をそこなわずに低減し得ることを見い出しだ。
即ち、陽イオン交換膜の少くとも一方の面に電極活性を
有しない多孔ｑｇ４層を設けた陽イオン交換膜で陽極室
と陰極室とに区分された電解槽にυいて、陽極は導電リ
ブ及び／又は室枠に固定されており、前記多孔仙層が一
方の面にのみ設けられている場合には陽イオン交換膜は
電極活性を有しない多孔質層を設けた面を陰極側となる
ように配置にし、陽イオン交換膜と陰極との間に弾力性
を有する非金属導電体、例えば、カーボン繊維をマット
状にしたものを挿入して締め付けることにより、陽極と
陽イオン交換膜と弾力性を有する非金属導電体と陰極と
が完全に密着圧接するようにする。このとき、陽イオン
交換膜が損傷を受けないような接触圧力に保持しなけれ
ばならない。接触圧力を、例えば、締め付は圧力を有効
電解向・、−で除した値で示せば、接触圧力にｉ′０．
Ｏ］Ｋり／−〜１．０にり／−とすることが望ましい。
有しない多孔ｑｇ４層を設けた陽イオン交換膜で陽極室
と陰極室とに区分された電解槽にυいて、陽極は導電リ
ブ及び／又は室枠に固定されており、前記多孔仙層が一
方の面にのみ設けられている場合には陽イオン交換膜は
電極活性を有しない多孔質層を設けた面を陰極側となる
ように配置にし、陽イオン交換膜と陰極との間に弾力性
を有する非金属導電体、例えば、カーボン繊維をマット
状にしたものを挿入して締め付けることにより、陽極と
陽イオン交換膜と弾力性を有する非金属導電体と陰極と
が完全に密着圧接するようにする。このとき、陽イオン
交換膜が損傷を受けないような接触圧力に保持しなけれ
ばならない。接触圧力を、例えば、締め付は圧力を有効
電解向・、−で除した値で示せば、接触圧力にｉ′０．
Ｏ］Ｋり／−〜１．０にり／−とすることが望ましい。
好ましくは０．０５に９７−〜０．６０に９／ｄとする
ことができる。また、陽イオン交換膜の千−供を防止す
る更に好ましい形態は、陰極と陰極導電リブ（又は隔壁
）との間に導電性金属スプリングを介在させることが好
ましい。かようにすることにより、この雪％、： 槽を
用いてアルカリφ７域塩水浴＃ケ筒％、、（すると、ト
、イオン交伊１と陰極の間にカーボンマーットのような
非金属導電体が存在するため、陰極と膜がほぼ均一な間
隔を保ち、陰極で発生したガスのうち、陰極裏面に抜け
きらないガスが、この非金属導電体の部分を抜けやすく
（即ち、カス滞留が起りに＜〈）かつまた、電解電流（
１）１部が該導電体を流れるため、全体として電解電圧
を若干低下せしめることが可能となる。寸だ、陽イオン
交換膜の表面に設けられている電極活性を有しない多孔
質層の大きな親水性との相乗効果により陽イオン交換膜
と陰極の間に滞留するカスが非常に少なくなることも本
発明の目的をより一層好ましく達成せしめる。
ことができる。また、陽イオン交換膜の千−供を防止す
る更に好ましい形態は、陰極と陰極導電リブ（又は隔壁
）との間に導電性金属スプリングを介在させることが好
ましい。かようにすることにより、この雪％、： 槽を
用いてアルカリφ７域塩水浴＃ケ筒％、、（すると、ト
、イオン交伊１と陰極の間にカーボンマーットのような
非金属導電体が存在するため、陰極と膜がほぼ均一な間
隔を保ち、陰極で発生したガスのうち、陰極裏面に抜け
きらないガスが、この非金属導電体の部分を抜けやすく
（即ち、カス滞留が起りに＜〈）かつまた、電解電流（
１）１部が該導電体を流れるため、全体として電解電圧
を若干低下せしめることが可能となる。寸だ、陽イオン
交換膜の表面に設けられている電極活性を有しない多孔
質層の大きな親水性との相乗効果により陽イオン交換膜
と陰極の間に滞留するカスが非常に少なくなることも本
発明の目的をより一層好ましく達成せしめる。
更に理解を深めるために、添付図面に゛より説明するが
、本発明はこの図面にテされる形態に限定されるもので
はない。
、本発明はこの図面にテされる形態に限定されるもので
はない。
鵠】図は、本発明に用いる電解槽の一形郭を示したもの
である。１は陽イオン交換膜で、少くとも一方の面に電
極活性を崩しない多孔質層を設けた陽イオン交換膜であ
る。陽イオン交換膜はカルボン酸基、スルホン酸基、ホ
スホン酸基をイオン交換基とするフッ素系陽イオン交換
膜を使用することができ、この陽イオン交換膜の表面に
設けられる電極活性を有しない多孔質層に用いられる材
質は、例えば、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタ
ル、バナジウム、マンガン、モリブテン、スズ、アンチ
モン、タングステン、ヒスマス、インジウム、コバルト
、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、クロム、鉄、
カリウム、ケルマニウム、セレン、イツトリウム、銀、
ランタン、セリウム、ノ・フニウム、鉛、トリウム、布
上類元素等の酸化物、窒化物、炭化物の学独、これらの
固溶体又は混合物等が使用される。このうち、開極側に
は、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バナジ
ウム、マンガン、モリブデン、スズ、アンチモン、タン
グステン、ビスマス等の酸化物、窒化物、炭化物の単独
、これら固溶体又は混百物が使用される。これらの材質
から多孔質層を形成するには、上記材料を粉末乃至粒子
状で使用し、好ましくはホリテトラフルオロエチレンな
どの含フツ素重合体の懸濁液で結合させて、適宜層状に
成形した後、イオン交換膜表面に圧力及び熱を作用させ
ることにより、結合させ、好ましくは埋込まれる。
である。１は陽イオン交換膜で、少くとも一方の面に電
極活性を崩しない多孔質層を設けた陽イオン交換膜であ
る。陽イオン交換膜はカルボン酸基、スルホン酸基、ホ
スホン酸基をイオン交換基とするフッ素系陽イオン交換
膜を使用することができ、この陽イオン交換膜の表面に
設けられる電極活性を有しない多孔質層に用いられる材
質は、例えば、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタ
ル、バナジウム、マンガン、モリブテン、スズ、アンチ
モン、タングステン、ヒスマス、インジウム、コバルト
、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、クロム、鉄、
カリウム、ケルマニウム、セレン、イツトリウム、銀、
ランタン、セリウム、ノ・フニウム、鉛、トリウム、布
上類元素等の酸化物、窒化物、炭化物の学独、これらの
固溶体又は混合物等が使用される。このうち、開極側に
は、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バナジ
ウム、マンガン、モリブデン、スズ、アンチモン、タン
グステン、ビスマス等の酸化物、窒化物、炭化物の単独
、これら固溶体又は混百物が使用される。これらの材質
から多孔質層を形成するには、上記材料を粉末乃至粒子
状で使用し、好ましくはホリテトラフルオロエチレンな
どの含フツ素重合体の懸濁液で結合させて、適宜層状に
成形した後、イオン交換膜表面に圧力及び熱を作用させ
ることにより、結合させ、好ましくは埋込まれる。
２は陽極で、例えば、チタン製の多孔板状、メツシュ状
、網状、ロット状の陽極で、その表面にルテニウム、白
金、イリジューム、ノくラジューム等の貴金属の内、１
種又は２Ｓ以上の合金、又はその酸化物ケコーティング
したものが用いられる。陽極２はチタン製導電リプ４に
電。
、網状、ロット状の陽極で、その表面にルテニウム、白
金、イリジューム、ノくラジューム等の貴金属の内、１
種又は２Ｓ以上の合金、又はその酸化物ケコーティング
したものが用いられる。陽極２はチタン製導電リプ４に
電。
気的、機械的に固定され、更にチタン製導電リプ４は陽
極室枠６に電気的、枯械的に固定されている。
極室枠６に電気的、枯械的に固定されている。
３は陰極で、鉄、ステンレス製の多孔板状、メツシュ状
、網状、ロッド状のものが使用され、ロダンニッケルを
メッキしたもの、又はラネーニッケルとニッケルを共電
着したものを使用することができる。陰極３は鉄又はス
テンレス製の導電リブ５に電気的、機械的に固定され、
更に鉄又はステンレス製導電リプ５は陰極室枠７に電気
的、Ｈ４的に固定されている。
、網状、ロッド状のものが使用され、ロダンニッケルを
メッキしたもの、又はラネーニッケルとニッケルを共電
着したものを使用することができる。陰極３は鉄又はス
テンレス製の導電リブ５に電気的、機械的に固定され、
更に鉄又はステンレス製導電リプ５は陰極室枠７に電気
的、Ｈ４的に固定されている。
８は陽イオン交換膜１と陰極３との間に挿入される弾力
性を有する非金属ψ電体であり、例えば７Ｊ−ボン繊維
のマット状体、布の積層体又はメツシュ状体を使用する
ことができる。
性を有する非金属ψ電体であり、例えば７Ｊ−ボン繊維
のマット状体、布の積層体又はメツシュ状体を使用する
ことができる。
９及び１０は電極室内の濃度分布を均一にするための開
孔部であり、１１及び１２は陽極液及び陰極液の供給ノ
ズルであり、１３及び１４は卜極液・ガス及び陰極液・
ガスの排出ノズルである。１５及び１６はガスケットで
あり、本発明の市・解槽はこれ等の各部材により構成さ
れ、陽極と隔イオン交換膜と弾性を有する非金属導電体
と陰極とがほぼ完全に密着し圧接される。
孔部であり、１１及び１２は陽極液及び陰極液の供給ノ
ズルであり、１３及び１４は卜極液・ガス及び陰極液・
ガスの排出ノズルである。１５及び１６はガスケットで
あり、本発明の市・解槽はこれ等の各部材により構成さ
れ、陽極と隔イオン交換膜と弾性を有する非金属導電体
と陰極とがほぼ完全に密着し圧接される。
第２図は、本発明に用いる霜１解檜のもう１つの形態を
示したものでりり、陰極３と陰極導電リブ５との間に鋼
製、ステンレス製、ニッケル製又はそれらの表面にニッ
ケルメッキを施しだスプリングを配置した電解槽である
。かくすることにより、陽イオン交換膜の損傷を完全に
防止することができる。
示したものでりり、陰極３と陰極導電リブ５との間に鋼
製、ステンレス製、ニッケル製又はそれらの表面にニッ
ケルメッキを施しだスプリングを配置した電解槽である
。かくすることにより、陽イオン交換膜の損傷を完全に
防止することができる。
本発明の電解槽の特徴を要約すると、陽イオン交換膜と
陰極との間に弾性を有する非金属導電体、例えば、カー
ボン繊維を介在させ、陽極と陽イオン交換膜と弾性を有
する非金属導電体と陰極とをほぼ完全に密着、圧接する
ことにより、陽イオン交換膜に損傷を与えることなく、
かつ電流効率をそこなわず、低い電抄、摺電圧で安定し
た運転が継続できることである。それはカーボン線維に
は、（１）電気伝導性ぞ優れている・（２）耐食性が優
れている、（８）犀擦係数カー低い、（４）発生した気
泡が抜けやすい、また（５）膜面を傷つけにくい等の特
徴が翁るためである０ 実施例１ 通電面が１０ｃｒｎＷ×１５ｃｒｎＨの第１図の電解情
を組み立てた。陽イオン交換膜にはカルシボン酸基電イ
オン交換基としがフッ累系樹脂の隣イオン交換膜を用い
、その両表面に酸化チタンをホリテトラフルオロエチレ
ンの岡濁液で結合させて、層状に成形処理したものを用
いた。
陰極との間に弾性を有する非金属導電体、例えば、カー
ボン繊維を介在させ、陽極と陽イオン交換膜と弾性を有
する非金属導電体と陰極とをほぼ完全に密着、圧接する
ことにより、陽イオン交換膜に損傷を与えることなく、
かつ電流効率をそこなわず、低い電抄、摺電圧で安定し
た運転が継続できることである。それはカーボン線維に
は、（１）電気伝導性ぞ優れている・（２）耐食性が優
れている、（８）犀擦係数カー低い、（４）発生した気
泡が抜けやすい、また（５）膜面を傷つけにくい等の特
徴が翁るためである０ 実施例１ 通電面が１０ｃｒｎＷ×１５ｃｒｎＨの第１図の電解情
を組み立てた。陽イオン交換膜にはカルシボン酸基電イ
オン交換基としがフッ累系樹脂の隣イオン交換膜を用い
、その両表面に酸化チタンをホリテトラフルオロエチレ
ンの岡濁液で結合させて、層状に成形処理したものを用
いた。
陽極には目開きの長手方向寸法（ＬＷ） １２．７讃、
短手方向寸法（ＳＷ）が６．３調で厚さ１５７−のチタ
ン製メツシュの光面に酸化ルテニウム全コーティングし
たものを使用し、陰極には目開きの長手°方向寸法（Ｌ
Ｗ） ２０ ｍ、短手方向寸法（６ｔＷ） ］ Ｏｍで
厚さが１，８簡のステンレス製メツシュを使用し、陰極
と陽イオン交換膜との間に弾力性を有する厚み約０．７
ｍｍの炭素繊維の布を挿入した。６７ｆ液３．５ Ｎ
Ｎａ（１！１、陰極液３５％ ＮａＯＨ、温度９０℃
２０Ａ／ｄｙｙ／で電解した結果、摺電圧３０３Ｖ、電
流効率９５チ、電力原単位２１３７ ＫＷＨ／ ｔ−Ｎ
ａＯＨであった。
短手方向寸法（ＳＷ）が６．３調で厚さ１５７−のチタ
ン製メツシュの光面に酸化ルテニウム全コーティングし
たものを使用し、陰極には目開きの長手°方向寸法（Ｌ
Ｗ） ２０ ｍ、短手方向寸法（６ｔＷ） ］ Ｏｍで
厚さが１，８簡のステンレス製メツシュを使用し、陰極
と陽イオン交換膜との間に弾力性を有する厚み約０．７
ｍｍの炭素繊維の布を挿入した。６７ｆ液３．５ Ｎ
Ｎａ（１！１、陰極液３５％ ＮａＯＨ、温度９０℃
２０Ａ／ｄｙｙ／で電解した結果、摺電圧３０３Ｖ、電
流効率９５チ、電力原単位２１３７ ＫＷＨ／ ｔ−Ｎ
ａＯＨであった。
第１図は本発明に用いられる電解槽の断面図である。第
２図は本発明に用いられる電解槽の他の例についての断
面図である。 １：電極活性を有しない多孔質層を設けた陽イオン交換
膜２：陽極 ３：陰極 ８：弾性を有する非金属導電体
２図は本発明に用いられる電解槽の他の例についての断
面図である。 １：電極活性を有しない多孔質層を設けた陽イオン交換
膜２：陽極 ３：陰極 ８：弾性を有する非金属導電体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 少くとも表面の一面に電接活性を有しない多
孔質層を設けた陽イオン交換膜で、実罹的に少くとも１
つの陽極を持つ陽極室と、実質的に少くとも１つの陰極
を持つ陰極室とに区分された塩化アルカリ塩水溶液のイ
オン交排膜法電穣トにおいて、該陽イオン交換膜と陽極
とを実質的に密かせしめ、該陽イオン交換膜と陰極との
間に弾力性を有する非金属導電体を介在させて該陽イオ
ン交換膜と弾力性を有すと非金に導電体と陰極とが密着
するようにしたことを特徴とするアルカリ金ド塩水溶液
の電解方法。 （２） 非金属導電体がカーボンを主体とすることを
特徴とする特許請求の範囲（１）記載・・の電解方法。 （８） 陽イオン交換膜と弾力性を有する非金属導電
体と陰極とを密着させる手段が陰極裏面に配置された導
電性の金属スプリングであることを特徴とする特許請求
の範囲（１） 、 （２ｊ及び（８）記載の電解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194389A JPS5896886A (ja) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | アルカリ金属塩水溶液の電解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194389A JPS5896886A (ja) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | アルカリ金属塩水溶液の電解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5896886A true JPS5896886A (ja) | 1983-06-09 |
Family
ID=16323779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56194389A Pending JPS5896886A (ja) | 1981-12-04 | 1981-12-04 | アルカリ金属塩水溶液の電解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5896886A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0124125A2 (en) * | 1983-05-02 | 1984-11-07 | De Nora Permelec S.P.A. | Electrolysis cell and method of generating halogen |
| JPS63100190A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-05-02 | Sasakura Eng Co Ltd | ガス発生用電解装置 |
| US10916789B2 (en) | 2016-03-21 | 2021-02-09 | Hydrolite Ltd | Alkaline exchange membrane fuel cells system having a bi-polar plate |
-
1981
- 1981-12-04 JP JP56194389A patent/JPS5896886A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0124125A2 (en) * | 1983-05-02 | 1984-11-07 | De Nora Permelec S.P.A. | Electrolysis cell and method of generating halogen |
| EP0124125A3 (en) * | 1983-05-02 | 1985-05-15 | Oronzio De Nora Impianti Elettrochimici S.P.A. | Electrolysis cell and method of generating halogen |
| JPS63100190A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-05-02 | Sasakura Eng Co Ltd | ガス発生用電解装置 |
| US10916789B2 (en) | 2016-03-21 | 2021-02-09 | Hydrolite Ltd | Alkaline exchange membrane fuel cells system having a bi-polar plate |
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