CN110520555A

CN110520555A - 氢氧化钠和/或氯的制造方法、以及二室法型食盐水电解槽

Info

Publication number: CN110520555A
Application number: CN201880022309.7A
Authority: CN
Inventors: 白川忠义; 井筒智典; 刑部次功; 广田大助
Original assignee: Toagosei Co Ltd; Kaneka Corp
Current assignee: Toagosei Co Ltd; Kaneka Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JPWO2018180726A1; WO2018180726A1; JP7061997B2; EP3608444A4; US20200024758A1; EP3608444A1; CN110520555B

Abstract

本发明提供一种在氧阴极法的二室法中无需额外的能量、且在向阴极室供给水分的同时抑制电解槽的过热而制造氢氧化钠和/或氯的方法。本发明为一种氢氧化钠和/或氯的制造方法，其特征在于，是使用具有1个以上单元电池的二室法型食盐水电解槽对食盐水进行电解而制造氢氧化钠和/或氯的方法，所述单元电池以夹着离子交换膜的方式具备内置有阳极的阳极室和内置有气体扩散阴极的阴极室，上述单元电池进一步具有生成用于向上述阴极室供给的经加湿的含氧气体的加湿室，该加湿室与该单元电池内的上述阳极室或阴极室、或者与邻接的单元电池的阳极室或阴极室可热交换地邻接，利用来自阳极室或阴极室的热来产生水蒸气，从而将上述含氧气体加湿。

Description

氢氧化钠和/或氯的制造方法、以及二室法型食盐水电解槽

技术领域

本发明涉及氢氧化钠和/或氯的制造方法、以及二室法型食盐水电解槽。

背景技术

氢氧化钠和氯作为产业原材料非常重要，以往一直通过使用离子交换膜电解食盐水的方法、即阴极使用金属电极并根据下述式(1)的反应电解食盐水的方法进行制造。

2NaCl+2H₂O→Cl₂+2NaOH+H₂ (1)

但是，由于基于上述式(1)的食盐水的电解需要较大的电力，因此近年来期待大幅节能，对在使用气体扩散电极的阴极中还原氧的方法(以下，称为氧阴极法)进行了研究。在阳极的反应与以往的方法同样为氯离子的氧化反应，在氧阴极法中，整体上发生下述式(2)的反应。

2NaCl+1/2O₂+H₂O→Cl₂+2NaOH (2)

在氧阴极法中，一直采用将电解槽划分成阳极室、阴极液室、阴极气体室这3室的3室法，但例如专利文献1所记载，最近，正在研究使阳极、离子交换膜、气体扩散电极相互密合、实质上没有阴极液室，将电解槽划分为阳极室和阴极气体室这2室的二室法。如上述反应式所示，在食盐水的电解反应中需要水分，同时为了避免生成的氢氧化钠过浓还需要存在水分。在3室法中，在阴极室存在进行氢氧化钠水溶液的循环的液室，由此供给充足的水分。另一方面，在二室法中，由于在阴极室中没有液室，因此水分的供给仅为从阳极室侧通过离子交换膜供给的电渗透水，仅仅这样并不充分，需要利用某种方法向阴极供给水分。在上述专利文献1中记载了经由气体室供给不足量的水分，具体而言，预先准备加热到90℃的水，将其从氧气的流入口导入。另外，在专利文献2中还公开了向阴极隔室供给湿润的含氧气体，具体而言，记载了通过在加热到80℃的水中对氧进行鼓泡来准备赋予湿度后的含氧气体，将其导入到阴极隔室。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-3188号公报

专利文献2：日本特开平11-152591号公报

发明内容

但是，在上述专利文献1和2所记载的水分的供给方法中需要用于将水加热到80℃或90℃的能量。应予说明，在专利文献1中电解槽的温度过高的情况下，使阳极液在外部的热交换器中循环，使用冷却水等来降低阳极液的温度，还需要用于准备冷却水的能量。

因此，本发明的目的在于提供一种能够在氧阴极法的二室法中除电解反应所需的能量以外无需额外的能量、在向阴极室供给水分的同时抑制电解槽的过热、高效地制造氢氧化钠和/或氯的方法。

本发明如下。

[1]一种氢氧化钠和/或氯的制造方法，是使用具有1个以上单元电池(単位セル)的二室法型食盐水电解槽，向阳极室供给食盐水，向阴极室供给经加湿的含氧气体对食盐水进行电解来制造氢氧化钠和/或氯的方法，所述单元电池以夹着离子交换膜的方式具备内置于阳极的阳极室和内置有气体扩散阴极的阴极室，

上述单元电池进一步具有生成用于向上述阴极室供给的经加湿的含氧气体的加湿室，

该加湿室与该单元电池内的上述阳极室或阴极室、或者与邻接的单元电池的阳极室或阴极室可热交换地邻接，利用来自阳极室或阴极室的热来产生水蒸气，从而将上述含氧气体加湿。

[2]根据[1]所述的制造方法，其中，上述加湿室与上述阴极室邻接，在加湿室中生成的经加湿的含氧气体通过设置于加湿室与阴极室之间的隔壁的开口部从加湿室向阴极室供给。

[3]根据[2]所述的制造方法，其中，设置于上述加湿室与阴极室之间的隔壁的开口部为单一开口部。

[4]根据[2]所述的制造方法，其中，设置于上述加湿室与阴极室之间的隔壁的开口部为多个开口部。

[5]根据[1]所述的制造方法，其中，在上述加湿室中生成的经加湿的含氧气体通过设置于加湿室和阴极室的外侧的流路从加湿室向阴极室供给。

[6]根据[5]所述的制造方法，其中，设置于上述加湿室和阴极室的外侧的流路为单一流路。

[7]根据[5]所述的制造方法，其中，设置于上述加湿室和阴极室的外侧的流路为多个流路。

[8]根据[1]～[7]中任一项所述的制造方法，其中，在上述电解槽中连接有多个单元电池，多个单元电池以重复阳极室、阴极室、加湿室的顺序的方式排列。

[9]一种二室法型食盐水电解槽，具有1个以上的单元电池，该单元电池以夹着离子交换膜的方式具有阳极室和阴极室，

上述阳极室内置阳极，具备原料食盐水的供给口、电解后食盐水的排出口和氯排出口，上述阴极室内置气体扩散阴极，具备经加湿的含氧气体的供给部和电解反应物的排出口，

上述单元电池进一步具有生成用于向上述阴极室供给的含氧气体的加湿室，

该加湿室与上述单元电池内的上述阳极室或阴极室、或者与邻接的单元电池的阳极室或阴极室可热交换地邻接，并且具备含氧气体供给口。

[10]根据[9]所述的电解槽，在上述电解槽中连接有多个单元电池，多个单元电池以重复阳极室、阴极室、加湿室的顺序的方式排列。

根据本发明，由于加湿室与阳极室或阴极室可热交换地邻接，因此能够利用阳极室或阴极室的热将含氧气体加湿，同时能够防止电解槽过热。

附图说明

图1是表示单元电池的一个例子的截面示意图。

图2是表示用于供给经加湿的含氧气体的开口部的形状的一个例子的截面示意图。

图3是表示具备供给经加湿的含氧气体的连通配管的单元电池的一个例子的截面示意图。

图4是表示单极型电解槽的一个例子的截面示意图。

图5是表示复极型电解槽的一个例子的截面示意图。

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的二室法型食盐水电解槽和使用该电解槽的氢氧化钠和/或氯的制造方法进行说明，但本发明并不限定于下述附图，可以在可适合上述和后述的主旨的范围进行设计变更。

图1是表示本发明的电解槽中的单元电池的一个例子的图。单元电池1以夹着离子交换膜2的方式具有阳极室3和阴极室4。该阳极室3以与上述离子交换膜2的阳极室侧面密合的方式具备阳极3a，另外，阳极室3在其下部具备原料食盐水的供给口3b，在其上部具备电解后食盐水和氯的排出口3c。另一方面，在阴极室4中依次具备与上述离子交换膜2的阴极室侧面密合的液体保持层4b、气体扩散阴极4a、根据需要的气体扩散阴极支承体4c和缓冲件4d。

而且，在本发明的单元电池1中具备通过隔壁6与阴极室4隔开的加湿室5，该加湿室5能够与上述阴极室4进行热交换。另外，图示例的隔壁6具有如图2中的(a)所示的平面形状，隔壁6的上部具有整体成为开口部7的形状。因此，经加湿的含氧气体能够从加湿室5向阴极室4供给。应予说明，上述阴极室4还具备用于使加湿室的水面高度恒定的均压管路4e。但是，本发明中，只要能够利用其它机构来执行同样的功能，均压管路4e就不是必需的。

应予说明，加湿室中的水可以与外部流通，也可以不与外部流通。与外部流通时，可以另外设置从外部向加湿室通水并排出温水的管路(未图示)。从外部通水时，该水的流量、温度可以以加湿室内的水的温度满足规定条件(例如80℃以上)的方式适当设定，但如后所述，从能量效率的方面考虑，优选不从外部通水或者即便通水时也仅利用电解反应的热设成规定温度。

上述单元电池1中，从原料食盐水的供给口3b向阳极室3供给原料食盐水，且从含氧气体供给口5a将含氧气体鼓泡到储存于加湿室5的水中，生成经加湿的含氧气体(氧浓度例如为90％以上、优选93％以上)，一边将其向阴极室4供给一边进行通电，由此在阳极3a中生成氯，在气体扩散阴极4a中生成氢氧化钠。而且食盐水的电解反应进行而在阴极产生的热传递到加湿室5，从而能够使储存于加湿室5的水升温，促进加湿室中的水的气化。如果继续将含氧气体利用鼓泡等向加湿室5供给，能够生成包含与在加湿室的水的温度下饱和的量几乎相等的量的水蒸气的含氧气体。因此，即便除电解反应所需的能量以外不利用额外的外部能量，也能够提高含氧气体的加湿效率。另外，如上述专利文献1公开的那样将包含高浓度的水蒸气的含氧气体从设置于电解槽的外部的加湿器向各单元电池供给时，在供给中途的配管等水分冷凝而无法供给足够量的水蒸气，此外，特别是在具有多个单元电池的电解槽中，存在水分的冷凝程度在各单元电池中不同的可能性，各单元电池的水分供给量有可能出现偏差，但本发明中由于各单元电池都具有加湿室，因此能够将足够的水分量没有偏差地向各单元电池供给。另外，由于将阴极室的热传递到加湿室，因此在无需用于冷却的额外的能量而能够防止单元电池的过热、即电解槽的过热。

在上述的图1的例子中，加湿室5与单元电池1内的阴极室4邻接，但也可以不与单元电池1内的阳极室3邻接(这样，以下将按照加湿室5、阳极室3、阴极室4的顺序具有各室的单元电池称为B型单元电池。另外，以下将按照阳极室3、阴极室4、加湿室5的顺序具有各室的单元电池称为A型单元电池)。在该样的B型单元电池的情况下，也由于阳极室3的电解反应为放热反应，所以能够通过利用该热对加湿室5进行加热来提高水蒸气产生效率。另外，如后所述，有时排列使用多个B型单元电池，在这样的情况下，有时加湿室5与相邻的单元电池的阴极室4相邻。该情况下，能够利用相邻的单元电池的阴极室4中的放热反应来提高加湿室5中的水蒸气产生效率。

应予说明，在阳极室3中生成的氯从排出口3c与电解后食盐水一同排出。另外，在阴极室4中生成的氢氧化钠因来自阳极室3的电渗透水和被送到阴极室的含氧气体中的水分而成为32.0～34.0％左右的浓度的氢氧化钠水溶液，在自重作用下向阴极室下方流动，从电解反应物的排出口4g与含氧气体的废气一同排出。如上所述，本发明中能够将足够量的水分向阴极供给，因此不会使氢氧化钠水溶液的浓度变得过浓，能够防止气体扩散阴极4a、离子交换膜2的损伤。

单元电池1中的隔壁6只要能够通过隔壁6的上部从加湿室5向阴极室4流通经加湿的含氧气体，就可以具有各种形状的开口部7。例如，如图2中的(b)所示，在隔壁6的上部可以具有多个开口部。设置于隔壁6的上部的开口部可以如图2中的(a)所示地遍及隔壁6的上部整面，也可以像图2中的(b)那样为上部面的一部分。另外，开口部的个数也没有特别限定，可以为1个也可以为多个，开口部的形状也没有特别限定。

此外，隔壁6只要能够从加湿室5向阴极室4流通经加湿的含氧气体，也可以不具有开口部7。例如，也可以如图3所示地通过连通配管8这样的外部流路向阴极室4供给经加湿的含氧气体。应予说明，图3中的单元电池1除了具有连通配管8来代替图1中的开口部7以外，与图1中示出的单元电池相同。

应予说明，使用上述的B型单元电池时，经加湿的含氧气体的从加湿室5向阴极室4的供给能够通过将加湿室5和阴极室4用如上所述的连通配管8进行连接而实现。另外，排列多个B型单元电池的情况下，可以在加湿室5和相邻的单元电池的阴极室4之间形成开口部7，或者用连通配管8进行连接，由此能够从加湿室5向相邻的单元电池的阴极室4供给含氧气体。

在如上所述的单元电池(包括A型单元电池、B型单元电池这两者。以下相同)中，阳极3a只要是可作为食盐水电解用途使用的不溶性阳极，就没有特别限定，例如可以使用在由钛等金属构成的金属拉网(Expanded metal)、密目网(fine mesh)等网状结构的基体上被覆有包括氧化钌、氧化钛、氧化铱或铂族金属的氧化物等金属氧化物的阳极。

离子交换膜2只要能够作为食盐水电解用途使用，就没有特别限定，例如可举出以羧酸和/或磺酸为离子交换基团的全氟化碳型的阳离子交换膜。

作为气体扩散阴极4a，只要可用于基于氧阴极法的食盐水电解的气体扩散阴极，就没有特别限定，例如可以使用以金属制的网状材料、碳布和/或疏水性树脂等为基材、在基材的一个面担载有亲水性的催化剂的反应层、在另一面接合有防水性的气体扩散层的三层结构的片状的电极等。作为催化剂，可举出银、铂、金、金属氧化物、碳等。气体扩散阴极可以使液体透过，也可以不使液体透过。

在阴极室4中，只要在离子交换膜2与气体扩散阴极4a之间不存在液体，就无法使电流流过。只要离子交换膜2与气体扩散阴极4a密合，就能够因毛细管现象而在两者之间保持液体，但为了更可靠地保持液体，优选在离子交换膜2与气体扩散阴极4a之间存在液体保持层4b。能够利用液体保持层4b将氢氧化钠水溶液等液体均匀地保持于离子交换膜2与气体扩散阴极4a之间，能够防止电流密度的上升和电压的上升。液体保持层出于保持由电解反应生成的氢氧化钠水溶液(浓度为三十几％，温度为80～90℃左右)的必要性，要求亲水性和耐腐蚀性。因此，优选使用由碳纤维等碳原料、树脂构成的多孔结构体。

二室法具有的优点在于由于阳极、离子交换膜和阴极相互接触，极间电阻较小，因此能够降低电解电压，为了使气体扩散阴极4a(根据需要隔着液体保持层4b)与离子交换膜2密合，优选以压缩状态收容缓冲件4d使缓冲件产生反作用力，利用该反作用力使气体扩散阴极4a与离子交换膜2密合。在二室法中，以离子交换膜为边界，食盐水的液压作用于阳极室，气压作用于阴极室。缓冲件的反作用力以匹配该液压与气压的差压的方式设计，但由于食盐水的深度越深液压越大，因此使缓冲件的反作用力为与阴极室上部相比下部变大，从而能够实现施加于离子交换膜、阳极的压力的均衡化。作为这样的缓冲件4d，可以使用线圈材料或经波纹加工的垫材。由于线圈在径向具有弹性，在该方向产生反作用力，因此可以将线圈轴与阴极气体室背板平行地配置而使用，只要通过调整线圈材料的线径、线圈系统、构造密度而使缓冲件的反作用力为下部大于上部即可。另外，经波纹加工的垫材可以使用对将金属线针织所得的除雾器丝网进行波纹加工而得的垫材，只要通过调整线的线径、被捆的线根数、垫材的层叠张数而使缓冲件的反作用力为下部大于上部即可。

可以根据需要使气体扩散阴极支承体4c介于缓冲件4d与气体扩散阴极4a之间。气体扩散阴极支承体4c能够接收缓冲件4d的反作用力使其均匀化而传递到气体扩散阴极4a、液体保持层4b以及离子交换膜2。作为气体扩散阴极支承体4c，可以使用金属丝网等网材。

缓冲件4d和气体扩散阴极支承体4c均收容于阴极室内，由于阴极室在高温下为存在高浓度氧和高浓度氢氧化钠水溶液的高腐蚀环境，因此优选使用Ni或Ni含量为20重量％以上的Ni合金、进而对其进行镀银而得的材料。

作为构成阳极室3的壁面的材料，优选使用Ti或Ti含量为20重量％以上的Ti合金。另外，作为构成阴极室4、加湿室5的壁面的材料，优选使用Ni或Ni含量为20重量％以上的Ni合金、进而对其进行镀银而得的材料。

本发明中，可以排列多个上述的单元电池(A型单元电池或B型单元电池，优选A型单元电池)而构成电解槽。排列多个单元电池时，可以为将各单元电池并联地进行电连接而得的单极型电解槽，也可以为将各单元电池串联地进行电连接而得的复极型电解槽，但优选复极型电解槽。以下，以排列有具有上述的开口部7作为用于使含氧气体在加湿室5与阴极室4之间流通的机构的A型的单一电池的情况为例，对单极型电解槽和复极型电解槽进行说明，以下的例子也适用于使用连通配管8的例子、排列有B型单一电池的情况。

图4是表示排列有3个具有开口部7的A型单元电池1的单极型电解槽的一个例子的截面示意图。在图4的单极型电解槽10中，将按照上述阳极室3、阴极室4、加湿室5的顺序排列的A型单元电池以正序(阳极室3、阴极室4、加湿室5的顺序)、逆序(加湿室5、阴极室4、阳极室3的顺序)、像正序、逆序那样使单元电池内的各室的排列顺序交替反转的方式并列多个(图示例中为3个)。各单元电池的阳极分别并联地连接于外部电源，阴极也分别并联地连接于外部电源。9为用于调整加湿室的水面高度的储水槽。在这样的例子中，也能够使阴极室4的热向加湿室5传递，高效地将含氧气体加湿。应予说明，在如上所述使单元电池内的各室的排列顺序交替反转而排列的例子中，存在一个单元电池(1)的加湿室5与相邻的单元电池(2)的加湿室5邻接的情况。在这样的情况下，两个单元电池(1)和(2)可以共享1个加湿室5。

图5是表示排列4个具有开口部7的A型的单元电池构成的复极型电解槽的一个例子的截面示意图。在图5的复极型电解槽20中，以重复阳极室3、阴极室4、加湿室5的顺序的方式排列多个(图示例中为4个)具有阳极室3和内部具有加湿室5的阴极室4的单元电池1，一个单元电池(1)中的阳极3a可以与相邻的单元电池(2)中的阴极4a进行电导通(未图示)，通过一端的阴极4a和另一端的阳极3a分别与外部电源连接，从而各单元电池串联地连接起来。另外，各单元电池的原料食盐水的供给口3b彼此、电解后食盐水和氯的排出口3c彼此、含氧气体供给口5a彼此、水供给口5b彼此、电解反应物的排出口4g彼此、均压管路4e彼此分别用配管连接，水供给口5b和均压管路4e连接于储水槽9。该复极型电解槽20的各单元电池中的电解反应的机理与上述的单元电池相同，但由于排列单元电池，因此一个加湿室5不仅与同一单元电池中的阴极室4邻接，而且还与相邻的单元电池中的阳极室3邻接。因此，加湿室5能够利用由阳极室3的电解反应所产生的热和由阴极室4的电解反应所产生的热这两者来进行加湿，能够进一步提高加湿时的热效率。另外，为了将阳极室3的热转移到加湿室5，也可以兼具阳极室3的冷却。

应予说明，将B型单元电池(按照加湿室、阳极室、阴极室的顺序排列的单元电池)如图5的例子那样不改换各室的顺序地排列多个而构成复极型电解槽的情况下，加湿室5也被夹持于阳极室3与阴极室4。在这样的情况下，也能够将来自阳极室3的热和来自阴极室4的热用于加湿室5中的加湿。

本申请基于2017年3月30日申请的日本专利申请第2017-068057号主张优先权的权益。并将2017年3月30日申请的日本专利申请第2017-068057号的说明书的全部内容援引于本申请用于参考。

实施例

以下，举出实施例对本发明进行更具体的说明。本发明不因以下实施例而受到限制，当然也可以在可适合上述、后述的主旨的范围内适当地加入变更而实施，它们均包含于本发明的技术范围。

实施例1

如图5所示以依次重复阳极室、阴极室、加湿室的方式排列5张图1中示出结构的单元电池(其中，不具有气体扩散阴极支承体)，串联地电连接，组装复极型的二室法型食盐水电解槽。阳极使用PERMELEC ELECTRODE株式会社制DSE(将Pt族金属或其氧化物作为主成分被覆于金属基体的不溶性金属)，阴极使用PERMELEC ELECTRODE株式会社制气液透过型碳-银电极(GDE2013)，离子交换膜使用旭化成化学株式会社制4403D，液体保持层使用厚度0.45mm的碳纤维织物，缓冲件使用实施了镀银的螺旋状镍线。

将浓度218g/L且温度53.8℃的食盐水以183L/m²/h的比例向阴极室供给，预先在加湿室中储存水，将温度25℃、浓度93.0％、所需理论量的1.5倍摩尔的含氧气体(相当于后述的表1中示出的“供给到电解槽的含氧气体”)鼓泡到加湿室的水中进行供给。由于加湿室的温度为84.0℃，因此在供给到阴极室的时刻，经加湿的含氧气体的温度约为84.0℃。以电流密度5.65kA/m²进行电解，测定经过10天时的各种值。

比较例1

在单元电池内不具有加湿室，除此以外的阳极、阴极、离子交换膜等的材质、或阴极室、阳极室等的大小与实施例1相同，以重复阳极室、阴极室的顺序的方式排列5张如上的单元电池，串联地电连接而组装成复极型的以往类型的二室法型食盐水电解槽(未图示)。

将浓度219g/L且温度51.4℃的食盐水以183L/m²/h的比例向阳极室供给。各单元电池的阴极室与设置于电解槽的外部的1台加湿器连接，在上述加湿器中，将浓度93.0％、所需理论量的1.5倍摩尔的含氧气体在加湿器的水中(25℃)鼓泡，生成25℃的经加湿的含氧气体，该经加湿的含氧气体直接以相同温度向阴极室供给。以电流密度5.65kA/m²进行电解，测定经过10天时的各种值。应予说明，比较例1与实施例1不同，在单元电池内不具有加湿室，从外部加湿机供给经加湿的含氧气体，因此在后述的表1中示出的“供给到电解槽的含氧气体”和“供给到阴极室的含氧气体”表示相同的含义(以下的比较例2～4也相同)。

比较例2

使比较例1中的外部加湿器的水的温度为84℃，将以84℃生成的经加湿的含氧气体直接向阴极室供给(对加湿器的热输入约为5.2MJ/m²/h)，除此以外，与比较例1同样地测定经过10天时的各种值。

比较例3

在与比较例2相同的构成中，进一步对将加湿器与各单元电池的阴极室连接的配管的周围进行保温强化而避免经加湿的含氧气体的温度下降，测定经过10天时的各种值。应予说明，对加湿器的热输入与比较例2相同，约为5.2MJ/m²/h。

实施例2

对将与实施例1相同的电解槽运行300天后的各种值进行测定。

比较例4

对将与比较例1相同的电解槽运行300天后的各种值进行测定。

将实施例和比较例的测定结果示于表1、表2。表2示出所生成的氢氧化钠水溶液的浓度，对于电流效率，示出5个单元电池的平均值，同时示出各单元电池的值与平均值之差。

可知在实施例1中，利用电解反应的反应热使加湿室的温度与阳极室的温度等同，生成的氢氧化钠水溶液的浓度为32.2％，并不过浓，因此能够供给足够量的水蒸气(表1)。另外，可知对于生成的氢氧化钠水溶液的浓度和电流效率，5个单元电池彼此的偏差被抑制得较小，因此向各单元电池的阴极室的供给水蒸气量的偏差较小(表2)。另外，在使实施例1长期运行的实施例2中，即便经过300天也表现出96.3％这样良好的电流效率，除此以外，其它值也得到了与实施例1几乎等同的良好的结果。另外，由于在实施例2中能够供给足够量的水蒸气，因此能够将生成的氢氧化钠浓度维持得较低，抑制气体扩散阴极的损伤，因此从电解槽运行开始经过300天后的气体扩散阴极的电压的变化以5个单元电池的平均值计较小，为45mV。应予说明，各单元电池中的气体扩散阴极的电压的变化分别为78mV、15mV、45mV、33mV、54mV。

另一方面，可知在从外部加湿器供给经加湿的含氧气体的比较例1中，由于外部加湿器的温度为25.0℃，因此气体中的水蒸气压较低，生成的氢氧化钠水溶液的浓度较高，为34.6％，因而水蒸气的供给量不充分(表1)。

比较例2是为了提高含氧气体中的水蒸气压而将外部加湿器的温度变更为84℃的例子，需要用于使外部加湿器中的水温上升的能量。生成的氢氧化钠水溶液的浓度的平均值为32.2％，平均能够实现足够量的水蒸气的供给，但如表2所示，氢氧化钠浓度和电流效率都是各单元电池间的偏差较大。认为这是由于在从外部加湿器向各单元电池的阴极室导入经加湿的含氧气体的中途水分冷凝，其冷凝程度在各单元电池中不同。另外，从电解槽的外部供给高温的含氧气体，为了防止电解槽的过热，需要使向阳极的供给食盐水为低温(实施例1中的供给食盐水的温度为53.8℃，这是食盐电解工厂中的一般温度范围，与此相对，比较例2的供给食盐水的温度为47.0℃)，需要用于冷却供给食盐水的额外的能量。

比较例3是对从比较例2中的外部加湿器伸出的配管进行保温强化的例子，与比较例2同样需要用于外部加湿器中的加热的能量。在比较例3中，配管内的水的冷凝得到抑制，结果，虽然生成的氢氧化钠浓度和电流效率的各电池间的偏差得到抑制，但与比较例2同样需要用于冷却供给食盐水的额外的能量。

比较例4是在与比较例1相同的条件下使电解槽运行300天的例子，从电解槽运行开始经过300天后的气体扩散阴极的电压的变化以5个单元电池的平均值计为108mV，与实施例2相比为非常高的值，另外，电流效率与实施例2相比也较低，为96.0％。认为这是由于与比较例1同样在比较例4中生成的氢氧化钠水溶液浓度为34.6％，比实施例1、实施例2的氢氧化钠水溶液浓度32.2％还高2％以上，因此气体扩散阴极受到损伤。应予说明，各单元电池中的气体扩散阴极的电压的变化分别为123mV、66mV、114mV、108mV、129mV。

符号说明

1 单元电池

2 离子交换膜

3 阳极室

3a 阳极

4 阴极室

4a 气体扩散阴极

5 加湿室

6 隔壁

7 开口部

8 连通配管

10 单极型电解槽

20 复极型电解槽

Claims

1.一种氢氧化钠和/或氯的制造方法，其特征在于，是使用具有1个以上的单元电池的二室法型食盐水电解槽，向阳极室供给食盐水，向阴极室供给经加湿的含氧气体，对食盐水进行电解而制造氢氧化钠和/或氯的方法，所述单元电池以夹着离子交换膜的方式具备内置有阳极的阳极室和内置有气体扩散阴极的阴极室，

所述单元电池进一步具有生成用于向所述阴极室供给的经加湿的含氧气体的加湿室，

该加湿室与该单元电池内的所述阳极室或阴极室、或者与邻接的单元电池的阳极室或阴极室可热交换地邻接，利用来自阳极室或阴极室的热来产生水蒸气，从而将所述含氧气体加湿。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述加湿室与所述阴极室邻接，在加湿室中生成的经加湿的含氧气体通过设置于加湿室与阴极室之间的隔壁的开口部从加湿室向阴极室供给。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，设置于所述加湿室与阴极室之间的隔壁的开口部为单一开口部。

4.根据权利要求2所述的制造方法，其中，设置于所述加湿室与阴极室之间的隔壁的开口部为多个开口部。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述加湿室中生成的经加湿的含氧气体通过设置于加湿室和阴极室的外侧的流路从加湿室向阴极室供给。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，设置于所述加湿室和阴极室的外侧的流路为单一流路。

7.根据权利要求5所述的制造方法，其中，设置于所述加湿室和阴极室的外侧的流路为多个流路。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的制造方法，其中，在所述电解槽中连接有多个单元电池，多个单元电池以重复阳极室、阴极室、加湿室的顺序的方式排列。

9.一种二室法型食盐水电解槽，具有1个以上单元电池，所述单元电池以夹着离子交换膜的方式具有阳极室和阴极室，

所述阳极室内置阳极，具备原料食盐水的供给口、电解后食盐水的排出口和氯排出口，所述阴极室内置气体扩散阴极，具备经加湿的含氧气体的供给部和电解反应物的排出口，

所述单元电池进一步具有生成用于向所述阴极室供给的含氧气体的加湿室，

该加湿室与所述单元电池内的所述阳极室或阴极室、或者与邻接的单元电池的阳极室或阴极室可热交换地邻接，并且具备含氧气体供给口。

10.根据权利要求9所述的电解槽，其中，在所述电解槽中连接有多个单元电池，多个单元电池以重复阳极室、阴极室、加湿室的顺序的方式排列。