CN106103805A - 电解装置及电极 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式，电解装置(10)的电解槽具备第1电极、隔膜及第2电极。第1电极(14)具有与隔膜对置的第1表面(17a)、位于第1表面的相反侧的第2表面(17b)、在第1表面上以第1图案形成的第1凹陷部(42)、及在第2表面及第1凹陷部分别开口的多个贯通孔。

Description

电解装置及电极
技术领域
本发明的实施方式涉及电解装置及电解装置中使用的电极。
背景技术
作为电解装置，已知有生成碱性离子水、臭氧水或次氯酸水等的电解水生成装置。作为该电解水生成装置，提出了具有3室型的电解槽(电解室)的装置。3室型的电解槽，其内部通过隔膜被划分为阳极室、中间室及阴极室这3室。在这种电解装置中，例如，在中间室中流通盐水，在左右的阴极室及阳极室中流通水，并用阴极及阳极将中间室的盐水电解，从而在阳极室中从所产生的氯气生成次氯酸水，并且在阴极室中生成氢氧化钠水。所生成的次氯酸水作为杀菌消毒水而利用，氢氧化钠水作为洗净水而利用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3500173号公报
专利文献2：日本公开专利公报2011－256431号
专利文献3：日本专利第4705190号公报
专利文献4：日本公开专利公报2006－176835号
专利文献5：日本公开专利公报2014－101549号
发明内容
发明解决的课题
然而，在这种3室型的电解槽中，阳极周围的反应是 是复杂的，并且，在该反应系统未良好地运行时会生成竞争的氧气，次氯酸的生成效率降低。另外，产生的氯气、次氯酸是强力的氧化剂，因此通过它们可能招致隔膜的劣化。
本发明要解决的课题为，提供抑制隔膜的劣化的、寿命长且高效率的电解装置及电解装置中使用的电极。
用于解决课题的手段
根据实施方式，电解装置具备电解槽，该电解槽具有：第1电极；与该第1电极对置的第2电极；及配置在上述第1电极与上述第2电极之间的至少一个隔膜。第1电极具有：与隔膜对置的第1表面；位于第1表面的相反侧的第2表面；在第1表面上以第1图案形成的第1凹陷部；以及分别在第2表面及第1凹陷部开口的多个贯通孔。
附图说明
图1是概略地表示第1实施方式的电解装置的框图。
图2是表示第1实施方式的电解装置的电解槽的分解立体图。
图3是上述电解槽的剖视图。
图4是将上述电解槽的第1电极及阳极盖放大表示的立体图。
图5是表示第1电极的第1表面侧的立体图。
图6是表示第1电极的第2表面侧的立体图。
图7是将第1电极的一部分放大表示的立体图。
图8是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图。
图9是沿着图8的线A－A的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图10是沿着图8的线B－B的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图11是将第1变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图12是从第1表面侧观察第1变形例的第1电极的第1电极的俯视图。
图13是沿着图12的线C－C的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图14是沿着图12的线D－D的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图15是将第2变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图16是从第1表面侧观察第2变形例的第1电极的第1电极的俯视图。
图17是沿着图16的线E－E的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图18是沿着图16的线F－F的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图19是将第3变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图20是从第1表面侧观察第3变形例的第1电极的第1电极的俯视图。
图21是沿着图20的线G－G的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图22是沿着图20的线H－H的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图23是将第4变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图24是将第5变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图25是将第6变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图26是将第7变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图27是从第1表面侧观察第7变形例的第1电极的第1电极的俯视图。
图28是沿着图27的线I－I的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
图29是将第8变形例的电解装置的第1电极的一部分放大表示的立体图。
图30是从第1表面侧观察第8变形例的第1电极的第1电极的俯视图。
图31是沿着图30的线J－J的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对各种实施方式进行说明。另外，对实施方式共通的构成附以同一符号，并对重复的说明予以省略。另外，各图是实施方式和用于促进实施方式的理解的示意图，其形状、尺寸、比等有与实际的装置不同的地方，它们能够参酌以下的说明和公知的技术适当进行设计变更。
(第1实施方式)
图1是概略地表示第1实施方式的电解装置的图。在本实施方式中，电解装置10作为电解水生成装置而构成。如图1所示，电解装置10具备所谓的3室型的电解槽11。电解槽11形成为扁平的矩形箱状，其内部被作为第1隔膜的阴离子交换膜16及作为第2隔膜的阳离子交换膜18隔开为中间室15a、位于中间室15a的两侧的阳极室15b及阴极室15c。在阳极室15b内设置有第1电极(阳极)14，与阴离子交换膜16对置。在阴极室15c内设置有第2电极(阴极)20，与阳离子交换膜18对置。
电解装置10具备：电解液供给部19，对电解槽11的中间室15a供给电解液例如饱和食盐水；水供给部21，对阳极室15b及阴极室15c供给被电解水例如水；以及电源23，对第1电极14及第2电极20分别施加正电压及负电压。
电解液供给部19具备：生成饱和食盐水的盐水箱25；从盐水箱25向中间室15a的下部引导饱和食盐水的供给配管19a；设置在供给配管19a中的送液泵29；以及将在中间室15a内流动的电解液从中间室15a的上部送至盐水箱25的排水配管19b。
水供给部21具备：供给水的未图示的供水源；从供水源向阳极室15b及阴极室15c的下部引导水的供水配管21a；将在阳极室15b流动的水从阳极室15b的上部排出的第1排水配管21b；将在阴极室15c流动的水从阴极室15c的上部排出的第2排水配管21c；以及设置在第2排水配管21c中的气液分离器27。
通过如上述那样构成的电解装置10，对实际将食盐水电解而生成酸性水(次氯酸水及盐酸)和碱性水(氢氧化钠)的动作进行说明。
如图1所示，使送液泵29工作，对电解槽11的中间室15a供给饱和食盐水，并且对阳极室15b及阴极室15c供给水。同时，从电源23将正电压及负电压分别施加给第1电极14及第2电极20。在流入到中间室15a的盐水中进行电离而得到的钠离子，被第2电极20拉近，在阳离子交换膜18通过后，向阴极室15c流入。然后，在阴极室15c中，通过第2电极20将水电气分解而得到氢气和氢氧化钠水溶液。这样生成的氢氧化钠水溶液及氢气从阴极室15c向第2排水配管21c流出，通过气液分离器27被分离为氢氧化钠水溶液和氢气。分离后的氢氧化钠水溶液(碱性水)在第2排水配管21c通过后排出。
另外，在中间室15a内的盐水中电离得到的氯离子，被第1电极14拉近，在阴离子交换膜16通过后向阳极室15b流入。然后，通过第1电极14氯离子对阳极提供电子而生成氯气。然后，氯气在阳极室15b内与水反应生成次氯酸和盐酸。这样生成的酸性水(次氯酸水及盐酸)从阳极室15b通过第1排水配管21b后被排出。
接着，更详细地说明电解槽11的构成。图2是电解槽的分解立体图，图3是电解槽的剖视图。
如图2及图3所示，电解槽11具有：作为隔壁发挥功能的矩形框状的中间框22；具有与中间框22几乎相等的外径尺寸且将中间框的一侧面覆盖的矩形板状的阳极盖(第1盖部件)24；具有与中间框22几乎相等的外径尺寸且将中间框的另一侧面覆盖的矩形板状的阴极盖(第2盖部件)26。
在中间框22与阳极盖24之间，配置阴离子交换膜16，作为将中间室15a和阳极室15b分隔的第1隔膜，在阳极室15b中与阴离子交换膜16接近地配置有第1电极(阳极)14。在中间框22与阴极盖26之间，配置阳离子交换膜18，作为将中间室15a和阴极室15c分隔的第2隔膜，在阴极室15c中与阳离子交换膜18接近地配置有第2电极(阴极)20。
在中间框22的下端，形成有与中间室15a连通的第1流入口34，在上端设置有与中间室15a连通的第1流出口36。在这些第1流入口34及第1流出口36分别连接供给配管19a及排水配管19b。
如图2至图4所示，在阳极盖24的内面突设有多个直线状的筋33，例如沿铅垂方向(第2方向Y)延伸。这些筋33互相平行并且隔开规定的间隔而设置。在这些筋33间，形成有分别沿铅垂方向延伸的流通槽32a。另外，在阳极盖24的内面，形成有将流通槽32a的端彼此连通的上下一对的横槽。通过这些流通槽32a及横槽和阴离子交换膜16，规定出阳极室15b。另外，流通槽32a及横槽形成流通水的流路。
在阳极盖24的下部形成有与流通槽32a的下端连通的第2流入口37，在阳极盖24的上部设置有与流通槽32a的上端连通的第2流出口38。在这些第2流入口37及第2流出口38分别连接供水配管21a及第1排水配管21b。
在阴极盖26的内面形成有分别沿铅垂方向(第2方向Y)延伸的多个筋35、多个流通槽32b及横槽。通过这些流通槽32b及横槽和阳离子交换膜18，规定阴极室15c。另外，流通槽32b及横槽形成流通水的流路。
在阴极盖26的下部形成与流通槽32b的下端连通的第3流入口39，在上部设置有与流通槽32b的上端连通的第3流出口41。在这些第3流入口39及第3流出口41分别连接供水配管21a及第2排水配管21c。
如图2及图3所示，在各构成部件间、即阳极盖24的周缘部与第1电极14的周缘部之间、第1电极14及阴离子交换膜16的周缘部与中间框22之间、中间框22与第2电极20及阳离子交换膜18的周缘部之间及第2电极20的周缘部与阴极盖26的周缘部之间，分别配置有用于防止漏水的框状的密封件40。
将各构成部件的周缘部贯通地插通多个固定螺栓50，例如从阳极盖24侧插通，其前端部从阴极盖26突出。在各固定螺栓50的前端部旋入螺母52。通过作为紧固部件的固定螺栓50及螺母52，各构成部件的周缘部彼此互相紧固，保持中间室15a、阳极室15b、阴极室15c的水密性。
如图2及图3所示，阴离子交换膜16及阳离子交换膜18分别具有与中间框22几乎相等的外径，并形成为膜厚为约100～200μm左右的薄的矩形平板状。阴离子交换膜16及阳离子交换膜18具有仅让特定的离子通过的特性。在阴离子交换膜16及阳离子交换膜18的周缘部，分别形成有插通固定螺栓50的多个贯通孔。
阴离子交换膜16与中间框22的一面侧对置而配置，其周缘部通过密封件40与中间框22密接。同样地，阳离子交换膜18与中间框22的另一面侧对置而配置，其周缘部通过密封件40与中间框22密接。另外，第1隔膜及第2隔膜不限于离子交换膜，也可以使用具有透水性的多孔质膜。
第1电极14及第2电极20由厚度1mm左右的金属制的平板形成，并形成为具有与中间框22的外径几乎相同的外径的矩形状。在第1电极14及第2电极20的中央部(有效区域)，形成有用于让液体通过的微细的贯通孔，在周缘部形成有用于插通固定螺栓50的多个贯通孔。第1电极14具有从其一侧缘突出的连接端子14b。同样地，第2电极20具有从其一侧缘突出的连接端子20b。
第1电极14与阴离子交换膜16对置而配置，并与阴离子交换膜16密接。第2电极20与阳离子交换膜18对置而配置，并与阳离子交换膜18密接。
接着，更详细地说明代表电极的第1电极(阳极)14的构成。
图4是将第1电极及阳极盖放大表示的立体图，图5是表示第1电极的第1表面侧的立体图，图6是表示第1电极的第2表面侧的立体图，图7是将第1电极的一部分放大表示的立体图，图8是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图，图9是沿着图8的线A－A的第1电极及阴离子交换膜的剖视图，图10是沿着图8的线B－B的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
如图4至图7所示，第1电极14例如具有在由矩形状的金属板构成的基材17上形成有许多凹部及贯通孔的多孔构造及网状构造。基材17具有第1表面17a及与第1表面17a几乎平行地对置的第2表面17b。第1表面17a与第2表面17b的间隔即板厚T形成为例如0.8mm。第1表面17a与第1隔膜16对置，第2表面17b与阳极盖24对置。作为基材17，能够使用钛等金属。
在基材17的第1表面17a，遍布整面形成有具有第1图案的第1凹陷部R1，另外，在基材17的第2表面17b，遍布整面形成有具有与第1图案不同的第2图案的第2凹陷部R2。
在本实施方式中，第1图案的第1凹陷部R1具有在基材17的第1表面17a形成的多个细的线状的第1凹部42，这些第1凹部42分别在第1表面17a开口。第2图案的第2凹陷部R2具有在基材17的第2表面17b形成的多个宽或者粗的线状的第2凹部44，这些第2凹部44分别在第2表面17b开口。这些第1凹部42及第2凹部44形成在基材17的除了周缘部以外的矩形状的有效区域整体。并且，多个第1凹部42与一个第2凹部44连通，分别构成贯通孔46。第1电极14的整个表面被氧化铱触媒覆盖。氧化铱触媒为，与竞争的氧气生成相比对于氯气生成的过电压较低，如果在阳极周围有一定程度的氯离子，则选择性地生成氯气。
如图4至图10所示，在本实施方式中，多个第1凹部42形成为细长的直线状，并沿第1方向X例如水平方向延伸。多个第1凹部42互相平行地排列设置。各第1凹部42形成为比后述的第2凹部44的开口宽度W3长。在本实施方式中，第1凹部42从第1表面17a的有效区域(第1表面的除了周缘部的矩形状的中央区域)的一端起到另一端为止连续地延伸。各第1凹部42的开口宽度W1例如是0.4mm，第1凹部42的排列方向Y的间距P1是0.5mm，第1凹部42的深度D1比基材17的板厚T的一半浅，例如形成为0.1～0.2mm。在本实施方式中，各第1凹部42形成为从底部侧向第1表面17a而宽度变宽，即，具有大致梯形的截面形状。规定第1凹部42的两侧面，相对于第1表面17a倾斜地延伸。由此，一部分第1凹部42以0.2mm的贯通宽度W2与多个第2凹部44连通。
在本实施方式中，在第2表面17b侧形成的多个第2凹部44形成为细长的直线状，并沿与第1方向X交叉的方向例如与第1方向X正交的第2方向Y延伸。多个第2凹部44互相平行地排列设置。各第2凹部44从第2表面17b的有效区域(第2表面的除了周缘部以外的矩形状的中央区域)的一端起到另一端为止连续地延伸。各第2凹部44的开口宽度W3形成为比第1凹部42的开口宽度W1充分大，例如为2.4mm，第2凹部44的排列方向X的间距P2是3mm，第2凹部44的深度D2比基材17的板厚T的一半深，例如形成为0.6～0.7mm。在本实施方式中，各第2凹部44形成为从底部侧向第2表面17b宽度变宽，具有大致梯形的截面形状。规定第2凹部44的两侧面相对于第2表面17b倾斜地延伸。由此，第2凹部44以1.2mm的贯通宽度W4与多个第1凹部42连通。
如上述那样构成的第1电极14，例如能够通过对基材17的第1表面17a及第2表面17b蚀刻并部分地削掉而形成具有第1图案的第1凹陷部R1及具有第2图案的第2凹陷部R2来制作。第1凹部42及第2凹部44的截面形状不限于梯形，也能够设为矩形状、半圆形状、椭圆形状、圆弧形状等各种形状。另外，第1凹部42与第2凹部44交叉的角度不限于直角，能够设为其他的任意的角度。
根据上述构造，第1电极14的第1凹部42和第2凹部44通过交叉部互相连通，形成许多贯通孔46。在与第1隔膜16对置的第1表面17a，通过第1凹部42在成为表面的80％的大部分形成有开口，并且连通开口的面积被较低地抑制为电极表面的面积的16％。另外，考虑从贯通孔46的气泡回收，水的流动设为贯通孔46的宽度方向(第2方向Y)。在这种从第1及第2表面17a、17b这两面对基材17进行蚀刻而得到的电极中，能够改变各个面上的开口率，能够发挥在通过起模加工等形成的两面相同的开口率的以往的电极中不能实现的功能。期望第1凹部42与第2凹部44连通而形成的贯通孔46相对于第1表面17a的整个面积的开口面积比率，为第1凹部42相对于第1表面17a的整个面积的开口面积比率的一半以下。
另外，在本实施方式中，第2电极(阴极)20构成为与第1电极14相同。
如图3及图4所示，第1电极14以第2凹部44的延伸方向Y与阳极盖24的流通槽(流路)32a的延伸方向几乎一致的朝向配置。第1电极14的第2表面17b与阳极盖24的内面对置，并与筋33的顶端面抵接。由此，对阳极室15b供给的水沿着流通槽32a及第1电极14的第2凹部44流动，即，沿与第1电极14的第1凹部42交叉的方向流动。
另外，如图3、图9及图10所示，第1电极14的第1表面17a与第1隔膜16对置，并与第1隔膜16密接。第1表面17a的有效区域的约80％上形成有第1凹部42，所以这些第1凹部42的部分与第1隔膜16相隔其深度0.1～0.2mm的量。如图10所示，主要的反应在稍微离开第1隔膜16的第1凹部42的底的区域发生，作为生成物的次氯酸从第1凹部42形成的少许的间隙经由贯通孔46被回收到阳极室。由此，能够使高的生成效率和隔膜劣化防止两立。
根据第1实施方式的电解装置10，通过使用具有上述的构成的第1电极14，与以往的通过冲压(冲孔加工)、嵌入裂缝后拉伸的(膨胀/板条加工)制法形成的电极的情况相比较，能够获得优异的作用效果。即，通过在第1电极14的与第1隔膜16对置的第1表面17a形成许多第1凹部42，能够在不设置间隔件等其他部件的条件下在第1电极14与第1隔膜16之间隔开少许的距离，其结果，能够改善生成效率和隔膜劣化这双方。
在以往的进行起模加工的电极中，基本上仅能够形成以相同的面积将第1及第2表面17a、17b贯通的贯通孔，因此使第1电极14与第1隔膜16密接时，主要的反应在与第1隔膜16对置的第1表面17a发生。该第1表面与第1隔膜密接，因此有隔膜16由于反应生成物而劣化的问题。另外，在第1表面与第1隔膜密接时，无法将通过此处的电解反应产生的生成物回收，而有效率劣化的问题。
在本实施方式中，在主要的反应场所即第1表面17a形成面积比率达80％的第1凹部42(第1凹陷部R1)，因此反应生成物在通过少许的间隙D1及贯通孔46后迅速地被回收到流通槽32a，能够抑制第1隔膜16的劣化。
第1凹部42的开口面积占有率较大是理想的，但在实用上，如果是第1表面17a的有效区域的60％以上，则能够充分获得上述的效果。另外，第1凹部42的排列间距P1较细对于从与第1隔膜16接触的部分回收生成物而言更有利，但实用上，如果是0.8mm以下的间距P1，则能够充分发挥效果。第1凹部42的深度D1较浅是理想的，但在实用上，如果是0.5mm以下，则能够发挥效果。另外，通过将第1电极14的形成第1表面17a的区域的最小宽度设为0.3mm以下，即从第1凹部42的排列间距P1减去第1凹部42的开口宽度W1后的值是0.3mm以下，则从与隔膜密接的第1表面17a容易回收在电解反应中生成的物质，能够发挥上述的效果。
第1电极14的第2凹部44的作用之一是，形成贯通孔46，该贯通孔46用于从高精细且较浅地形成的第1凹部42向阳极室15b侧回收生成物。另外，第2凹部44的另一个作用是，以低电阻回收在第1凹部42电解产生的电流。因此，第2凹部44设为与第1凹部42交叉的粗的线状的凹部。通过使第1凹部42与第2凹部44正交，第1凹部42与第2凹部44的交点部分连通，从贯通孔46将在第1凹部42产生的次氯酸等向阳极室15b侧取出。另外，相对于第1电极14的面积的贯通孔46的面积率低至16％。这是为了极力减小通过贯通孔46失去的第1凹部42区域。在贯通孔46的面积变大时，通过贯通孔46而扩散损失的氯离子变多。因此，希望贯通孔46的面积为电极面积的30％以内。
另外，在本实施方式中，第1凹部42及第2凹部44是线状的，其长度方向互相正交。因此，一个第1凹部42与多个第2凹部44连通而形成贯通孔46，同第1凹部42与第2凹部44一对一贯通的情况相比，第1凹部42的排水变好。即，不会成为死路而在一个第2凹部44设置有多个贯通孔46，从而成为反应生成物尤其是气泡容易穿过的构造。另外，使线状的第2凹部44以较粗的间距与第1凹部42正交，从而维持第1凹部42的开口面积比率高达80％的状态不变，将贯通孔46的面积比率减小到16％。由此，反应生成物不会使第1隔膜16，防止电解质从贯通孔46扩散而浓度下降。
第2凹部44设为数mm例如3mm的较粗的间距P2，从而使基材17的体积大大残留，能够将通过电解产生的电流供给至低电阻，并且维持电极本身的强度。在实用上，通过设为1mm以上的间距P2，能够设为充足的馈电电阻。
根据以上叙述，通过第1实施方式，能够提供抑制隔膜的劣化的、寿命长且高效率的电解装置及电极。
接着，对各种变形例的电解装置的电极进行说明。另外，以下说明的变形例中，对与前述的第1实施方式相同的部分，附以同一参照符号，并省略其详细的说明，而以与第1实施方式不同的部分为主进行详细地说明。
(第1变形例)
图11是将第1变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图，图12是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图，图13是沿着图12的线C－C的第1电极及阴离子交换膜的剖视图，图14是沿着图12的线D－D的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
如图11至图14所示，通过第1变形例，第1电极14的基本规格设为与图4至图10所示的第1实施方式的第1电极14相同的规格，但第2凹陷部R2的第2凹部44形成为：排列间距P2是3mm不变、开口宽度W3是1.6mm、且贯通宽度W4是0.4mm的较细的凹部。
通过上述构成，将贯通孔46的面积比率降低到5％左右，能够进一步抑制在第1隔膜16通过后的氯离子向流通槽32a扩散。由此，使第1电极14的第1表面17a的氯离子浓度提高而抑制氧气生成，使酸性水的生成效率提高。
(第2变形例)
图15是将第2变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图，图16是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图，图17是沿着图16的线E－E的第1电极及阴离子交换膜的剖视图，图18是沿着图16的线F－F的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
如图15至图18所示，通过第2变形例，构成在第1电极14的第2表面17b形成的第2凹陷部R2的多个第2凹部44，沿与第1方向X正交的第2方向Y分别延伸，但在第2方向上不是连续，而是分割成多个而形成。即，各列的第2凹部44包括在第2方向Y上隔开规定的间隔排列的多个第2凹部44。各第2凹部44的沿第2方向Y的长度形成为多个第1凹部42的宽度以上。另外，第1凹部42的长度与第2凹部44的宽度W3相比形成得较长。由此，第1凹部42与第2凹部44的交叉部互相连通，构成多个贯通孔46。多个第1凹部42相对于一个第2凹部44连通。
通过上述构成的第2变形例，将各行的第2凹部44分割为多个，在这些第2凹部间残留宽度宽的线状部。由此，在第1电极14的全部的面方向上机械的强度提高，并且关于第1电极的馈电电阻，也能够缓和各向异性。
另外，在前述的第1实施方式中，使第2凹部44与流通槽32a平行而构成，但也可以在第2凹部44与流通槽32a正交的方向上设置第1电极14。
(第3变形例)
图19是将第3变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图，图20是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图，图21是沿着图20的线G－G的第1电极及阴离子交换膜的剖视图，图22是沿着图20的线H－H的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
通过第3变形例，第1电极14具有形成于第1表面17a并构成第1凹陷部R1的许多第1凹部42。在第1电极14的第2表面17b形成的第2凹部通过贯通孔47形成。即，多个贯通孔47在基材17的第1表面17a及第2表面17b开口。贯通孔47例如形成为直径比第1凹部42的宽度W1大的圆形，即，贯通孔47的第2方向Y的开口长度形成为比第1凹部42的宽度W1长。多个第1凹部42相对于一个贯通孔47连通。
第1电极14的第1凹部42由于被要求高精细而通过蚀刻、光刻形成，但作为第2凹部的贯通孔47是低精细的，因此可以通过现存的冲压加工来形成。
(第4变形例)
图23是将第4变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图。通过第4变形例，形成在第1电极14的第1表面17a并构成第1凹陷部R1的多个第1凹部42，在第1方向X上不是连续而是分割为多个而形成。即，各行的第1凹部42包括在第1方向X上隔开规定的间隔排列的多个第1凹部42。各第1凹部42的长度形成为比第2凹部44的宽度W3长。由此，第1凹部42与第2凹部44的交叉部互相连通，构成多个贯通孔46。多个第1凹部42相对于一个第2凹部44连通。
通过上述构成的第4变形例，将各行的第1凹部42分割为多个，在这些第1凹部间残留线状部。由此，在第1电极14的全部的面方向上机械的强度提高，并且关于第1电极的馈电电阻，也能够缓和各向异性。
(第5变形例)
图24是将第5变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图。在第1电极14的第1表面17a形成的第1凹部42，不限于直线状，也可以是其他的形状。通过第5变形例，在第1电极14的第1表面17a形成的多个第1凹部42形成为，不是直线状，而是沿第1方向X延伸的、在多个部位屈曲的线状。
(第6变形例)
图25是将第5变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图。通过第5变形例，形成在第1电极14的第1表面17a并构成第1凹陷部R1的多个第1凹部42形成为，沿着第1方向X延伸的、在多个部位弯曲的线状或者波状
(第7变形例)
图26是将第7变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图，图27是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图，图28是沿着图27的线I－I的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
如图26至图28所示，通过第7变形例，在第1电极14的第1表面17a形成的第1凹陷部R1，除了具有多个第1凹部42以外还具有多个第3凹部45。通过在将相邻的第1凹部42间隔开的壁部的至少一部分设置切口，形成第3凹部45。多个第3凹部45在贯通孔46以外的区域分别在第1表面17a开口，分别将相邻的第1凹部42互相连通。在本变形例中，各第3凹部45遍及在第1方向X上相邻的2个贯通孔46间的区域的大部分而延伸。
根据上述构成的第7变形例，通过设置多个第3凹部，能够使与隔膜接触的第1表面17a的面积进一步降低。另外，电极的主要的反应区域是第1凹陷部R1的底面，通过设置第3凹部，能够使反应区域的面积扩展。
(第8变形例)
图29是将第8变形例的第1电极的一部分放大表示的立体图，图30是从第1表面侧观察第1电极的第1电极的俯视图，图31是沿着图30的线J－J的第1电极及阴离子交换膜的剖视图。
如图29至图30所示，通过第8变形例，第1电极14的基本构成与前述的第7变形例相同，但多个第3凹部45在第1方向X上相邻的2个贯通孔46间的区域上沿第1方向X间断地被设置于几个部位。即，以使将相邻的第1凹部42间隔开的壁部部分残留的方式形成多个第3凹部45。在本变形例中，在第1方向X上相邻的2个贯通孔46间的区域中，例如设置4个第3凹部45。另外，多个第3凹部45沿着第2方向Y排成一列而设置。
在上述构成的第8变形例中，通过将多个第3凹部间断地设置，即，使各第3凹部的长度或者宽度变小，从而能够使沿着第1凹陷部R1挠曲的隔膜的变形量降低，能够更精确地规定隔膜与电极的位置。
并且，通过第8变形例，如图31所示，第1电极14具备触媒层54，该触媒层54形成在第1凹陷部R1上，而不形成在第1表面17a上。即，在第1电极14上，仅在与隔膜接触的区域即第1表面17a上不形成触媒。由此，在与隔膜接触的第1表面不发生电解反应，能够延长隔膜的寿命。
另外，在第8变形例中，采用了多个第3凹部在第2方向Y上直线状排列设置的构成，但不限于此，也可以采用多个第3凹部在第1方向上互相错开排列例如锯齿状地排列设置的构成。
本发明并不原封不动限定于上述的实施方式及变形例，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内能够使构成要素变形并具体化。另外，通过上述实施方式及变形例所公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。并且，也可以将跨不同实施方式及变形例的构成要素适当组合。
例如，第1电极及第2电极不限定于矩形状，能够选择其他的各种形状。各构成部件的材料并不限定于前述的实施方式及变形例，能够适当选择其他的材料。前述的电极构造不仅限于第1电极，也可以应用于第2电极(阴极)。电解装置的电解槽不限定于3室型的电解槽，也能够应用于2室型或者1室型的电解槽、其他使用了电极的电解槽全部。电解质、生成物也并不限于盐、次氯酸，也可以扩展到各种电解质、生成物。

Claims (29)

1.一种电解装置，具备电解槽，
该电解槽具有：第1电极；与该第1电极对置的第2电极；及配置在上述第1电极与上述第2电极之间的至少一个隔膜，
上述第1电极具有：与上述隔膜对置的第1表面；位于上述隔膜的相反侧的第2表面；在上述第1表面以第1图案形成的第1凹陷部；及分别在上述第2表面及上述第1凹陷部开口的多个贯通孔。
2.根据权利要求1所述的电解装置，其中，
上述第1电极具有在上述第2表面以不同于上述第1图案的第2图案形成的第2凹陷部，上述第2凹陷部的多个部位与上述第1凹陷部连通而形成上述贯通孔。
3.根据权利要求2所述的电解装置，
上述第1凹陷部具备分别在上述第1表面开口并沿第1方向延伸的多个第1凹部，上述第2凹陷部具有分别在上述第2表面开口的多个第2凹部，该多个第2凹部分别在与上述第1方向交叉的第2方向上具有比上述第1凹部的宽度大的开口长度，
上述第1凹部的上述第1方向的长度形成为比上述第2凹部的上述第1方向的宽度长，多个上述第1凹部与一个第2凹部连通而分别形成贯通孔。
4.根据权利要求3所述的电解装置，
上述多个第1凹部在其宽度方向上以第1间距排列设置，上述第2凹部在其宽度方向上以第2间距排列设置，第2间距比第1间距大。
5.根据权利要求4所述的电解装置，
上述第1凹部的第1间距是0.8mm以下。
6.根据权利要求4或5所述的电解装置，
上述第2凹部的第2间距是1mm以上。
7.根据权利要求3所述的电解装置，
上述多个第1凹部为，在上述第1电极的第1表面开口的开口面积相对于上述第1表面的面积为60％以上。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的电解装置，
从上述第1凹部的排列间距P1减去上述第1凹部的开口宽度W1后的值为0.3mm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电解装置，
上述多个贯通孔的开口率为上述第1电极的第1表面的面积的30％以下。
10.根据权利要求3至8中任一项所述的电解装置，
上述第1凹部与上述第2凹部连通而形成的贯通孔相对于上述第1表面的整个面积的开口面积比率，为上述第1凹部相对于上述第1表面的整个面积的开口面积比率的一半以下。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的电解装置，
上述第1凹部的深度形成为比上述第1电极的厚度的一半浅。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的电解装置，
上述第2凹部的深度形成为比上述第1电极的厚度的一半深。
13.根据权利要求11或12所述的电解装置，
上述第1凹部的深度为0.5mm以内。
14.根据权利要求3至13中任一项所述的电解装置，
上述第2凹部沿着不同于上述第1方向的第2方向延伸。
15.根据权利要求14所述的电解装置，
多个上述第2凹部与一个上述第1凹部连通而分别形成贯通孔。
16.根据权利要求14所述的电解装置，
上述第1凹部从上述第1电极的有效区域的一端起到另一端为止沿着上述第1方向连续地延伸，上述第2凹部从上述第1电极的有效区域的一端起到另一端为止沿着上述第2方向连续地延伸。
17.根据权利要求16所述的电解装置，
上述第1凹部及上述第2凹部直线状地延伸。
18.根据权利要求17所述的电解装置，
上述第1凹部在上述第1方向上隔开间隙地被分割为多个。
19.根据权利要求17所述的电解装置，
上述第2凹部在上述第2方向上隔开间隙地被分割为多个。
20.根据权利要求3所述的电解装置，
上述第2凹部由贯通上述第1电极的贯通孔构成。
21.根据权利要求3至19中任一项所述的电解装置，
上述第1凹陷部包括多个第3凹部，该多个第3凹部在上述贯通孔以外的区域分别在上述第1表面开口，并分别将相邻的上述第1凹部互相连通。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的电解装置，
上述第1电极具备触媒层，该触媒层形成在上述第1凹陷部上，而不形成在上述第1表面上。
23.一种电极，使用于电解装置，
该电极具备：
与隔膜对置的第1表面；
位于上述第1表面的相反侧的第2表面；
在上述第1表面以第1图案形成的第1凹陷部；及
分别在上述第2表面及上述第1凹陷部开口的多个贯通孔。
24.根据权利要求23所述的电极，
具有在上述第2表面以不同于上述第1图案的第2图案形成的第2凹陷部，上述第2凹陷部的多个部位与上述第1凹陷部连通而形成上述贯通孔。
25.根据权利要求24所述的电极，
上述第1凹陷部具备分别在上述第1表面开口并沿第1方向延伸的多个第1凹部，上述第2凹陷部具有分别在上述第2表面开口的多个第2凹部，该多个第2凹部分别在与上述第1方向交叉的第2方向上具有比上述第1凹部的宽度大的开口长度，
上述第1凹部的上述第1方向的长度形成为比上述第2凹部的上述第1方向的宽度长，多个上述第1凹部与一个第2凹部连通而分别形成贯通孔。
26.根据权利要求23或24所述的电极，
上述多个第1凹部为，在上述第1表面开口的开口面积相对于上述第1表面的面积为60％以上。
27.根据权利要求24或25所述的电极，
上述第1凹部与上述第2凹部连通而形成的贯通孔的开口率为上述第1表面的面积的30％以下。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的电极，
上述第1凹陷部包括多个第3凹部，该多个第3凹部在上述贯通孔以外的区域分别在上述第1表面开口，并分别将相邻的上述第1凹部互相连通。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的电极，
具备触媒层，该触媒层形成在上述第1凹陷部上，而不形成在上述第1表面上。
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