CN111032919B - 电解池及电解池用电极板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电解池，该电解池的表面的膜的消耗度不会产生偏差，而且，电极的背面也被有效地使用，因此，电极的性价比也较高，另外，由于溶液的流动均匀，因此，能够防止因直通等导致电解效率降低，此外，也能够解决为了防止次亚氯酸钠水溶液的分解而进行稀释时所导致的电流密度的降低。一种电解池(1)，具有多个具有大致圆形的电极部(3)的电极板(2)、和支承电极板(2)的多个电极板支承体(3)，在电极板支承体(5)上，以具有与电极部(3)大致相同的形状的剖面的圆筒形状设有沿水平方向具有中心轴的通孔(6)，电极板(2)和电极板支承体(5)交错地以电极板(2)被夹持于电极板支承体(5)的方式横置，由此，电极板支承体(5)的通孔(6)和从两侧夹着电极板支承体(5)的电极板(2)构成电解室(7)，在通孔(6)的侧壁下部具有原料供给孔(9)，在通孔(6)的侧壁上部具有产品排出孔(10)。

Description

电解池及电解池用电极板

技术领域

本发明涉及一种电解池及电解池用电极板。

背景技术

近年来，作为电解水生成装置的电解池，开发了各种产品。专利文献1中公开了一种电解水生成装置，该电解水生成装置具备阴极、相对阴极隔着规定距离相对配置的阳极、设于阴极和阳极之间的隔膜、及设于阴极和隔膜之间且使原水从入口向出口流通的阴极流道，该电解水生成装置在阴极和阳极之间施加电压以生成电解水。在该装置中，以分别与阳极和隔膜相接方式在阳极和隔膜之间设有用于使原水流通的透水性部件，使流经阴极流道的原水的一部分通过隔膜，进一步通过透水性部件，从而将所述原水的一部分与在阳极表面所生成的氢离子一同排出至系统外部，由此，即使将电解电压控制地较低且减少排水量，也能够高效地提供形成所需pH值的电解水。

另外，专利文献2中公开了一种电解水生成装置的电解槽，该电解水生成装置的电解槽具备经由离子渗透性的隔膜相对配置的一对电解室、和夹着隔膜设于电解室的一对电极，而且还具备电极与隔膜密合而形成的膜-电极结构体、设于电解室的内壁面且以前端部与膜-电极结构体压接的突出部、以及沿电解室的内壁而形成的集流体。在该装置中，集流体由通过沉积或镀覆所形成的导电性金属部件层构成，在电解室和隔膜之间具备导电性的金属密封件作为连接部件，而且，电解室在与膜-电极结构体的两侧彼此相对的位置具备突出部，电极由包含导电性粉体的多孔体构成，由此，能够向膜-电极结构体的电极可靠地供应充分的电力。

另外，专利文献3公开了一种电解槽及电解水生成装置，该电解槽具备经由离子渗透性的隔膜而相对配置的一对电解室、原水供给单元、隔着隔膜设于各电解室的一对电极、及排出电解水的电解水排出单元，隔膜为阴离子渗透膜，电极形成为密合于阴离子渗透膜的两个表面从而与阴离子渗透膜形成一体，且使阴离子渗透膜的一部分露出。在该装置中，仅供给至阴极侧的电解室的原水包含电解质，而且，电极为由导电性粉体所形成的多孔体或形成为网状或梳状，通过将包含导电性粉体的导电性浆料涂布于阴离子渗透膜的表面并加热或加压，从而形成电极，由此，电极为小型且电解效率优异，能够降低酸性电解水中的阴离子浓度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-75730号公报

专利文献2：日本特开2006-152318号公报

专利文献3：日本特开2005-144240号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在现有的所有电解池中，在氢气的排出不畅的情况下，均存在电极板表面露出，电流密度降低的问题。为了促进作为气泡而在电极表面所生成的氢气排出，利用搅拌器等进行搅拌较为有效，但即使在使用该方法的情况下，也难以使水流与作为平面的电极表面均匀地相抵，导致取代率不固定，因此，不同电极部位的表面的膜的消耗度产生偏差的可能性较高。即使在表面的膜缺失了一部分的情况下，也不得不替换整个电极，即，即使有的部位具有充分的膜厚，也无法使用，因此，存在电极寿命损失较大，电极的性价比低的问题。

另外，虽然电极的背面的电流密度小，几乎不能有效使用，但为了保持耐腐蚀性，仍需要进行涂布。因此，存在电极的每单位面积的电流密度降低，进而导致电极的性价比降低的问题。

另外，在现有的电解池中，即使在连续送液并进行电解的情况下，也存在如下问题：溶液的可能难以均匀流动，进而由于直通等因素导致电解效率、即转换效率降低。

此外，所生成的次亚氯酸钠水溶液在室温下的分解速度快(24小时为10％)，实用时无法保存，因此，需要立刻稀释至不会分解的浓度(1000ppm以下)或者在5℃以下的低温下保存，但在立即稀释至不会分解的浓度的情况下，也存在电流密度降低的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种电解池及用于该电解池的电解池用电极板，其中，氢气的排出顺畅，且水流与作为平面的电极表面均匀相抵，因此表面的膜的消耗度不会产生偏差，而且，电极的背面也被有效地使用，因此，电极的性价比也较高，另外，由于溶液的流动均匀，因此，能够防止因直通等导致电解效率降低，此外，也能够解决为了防止次亚氯酸钠水溶液的分解而进行稀释时所导致的电流密度的降低。

用于解决问题的技术方案

本发明人等为了解决所述课题潜心研究，结果发现，通过将电解池及电解池用电极板制成特定的结构，能够解决所述课题，从而完成了本发明。

即，本发明的电解池具有多个具有大致圆形的电极部的电极板、和支承该电极板的多个电极板支承体，

在所述电极板支承体上，以具有与所述电极部大致相同形状的剖面的圆筒形状设有沿水平方向具有中心轴的通孔，

所述电极板和所述电极板支承体交错地以所述电极板被夹持于所述电极板支承体的方式横置，由此，由所述电极板支承体的所述通孔和从两侧夹着该通孔的所述电极板构成电解室，

在所述通孔的侧壁下部具有原料供给孔，在所述通孔的侧壁上部具有产品排出孔。

另外，在本发明的电解池中，优选所述通孔的所述侧壁上部至少具备两个产品排出孔，优选所述电解池用于生成次亚氯酸。

另外，本发明的电解池用电极板用于本发明的电解池，所述电解池用电极板为大致圆板形。

发明效果

根据本发明的电解池及用于其的电解池用电极板，氢气的排出顺畅，且水流与作为平面的电极表面均匀相抵，因此表面的膜的消耗度不会产生偏差，而且，电极的背面也被有效地使用，因此，能够提高电极的性价比。另外，由于溶液的流动均匀，因此，能够防止因直通等导致电解效率降低，此外，也能够解决为了防止次亚氯酸钠水溶液的分解而进行稀释时所导致的电流密度的降低。

附图说明

图1是表示本发明的一种实施方式的电解池的组装方法的说明图。

图2是表示图1所示的电解池的组装状态的立体图。

图3是表示图1所示的电解池的电解室的宽度方向中央的工作状态的正面剖视图。

图4是表示沿图3中的A-A′线的剖面上的电解池的工作状态的局部剖视图。

图5是表示本发明的一种实施方式的电解池的工作状态的说明示意图。

具体实施方式

下面，对本发明的具体的实施方式进行详细说明。

图1所示的本发明的一种实施方式的电解池1具有多个具有大致圆形的电极部3的电极板2、和支承电极板2的多个电极板支承体5。在电极板支承体5上，以具有与电极部3大致相同的剖面的圆筒形状在深度方向上设有沿水平方向具有对称轴的通孔6，电极板2和电极板支承体5交错地以电极板2被夹持于电极板支承体5的方式横置。由电极板支承体5的通孔6和从两侧夹着通孔6的电极板2构成电解室。在通孔6的侧壁下部设有原料供给孔9，在通孔6的侧壁上部设有产品排出孔10。

交错横置电极板2及电极板支承体5的个数能够根据对电解池1所要求的电解能力或设置区域的面积等来任意选择。

电极板2由电极部3和端子部4构成，阳极电极板2a和阴极电极板2b交替设置，且使阳极电极板2a的端子部4的朝向与阴极电极板2b的端子部4朝向形成相反方向。电极板2中能够使用通常用于电解池的电极板的材质，例如，使用表面进行膜处理后的钛或碳。另外，能够通过使电极部3和端子部4一体成型而消除电极板2的接触电阻。

电极支承体5优选为耐化学性的材质。特别优选为透明且工作状态容易监视的树脂即丙烯酸树脂。

在本发明的电解池1中，作为电解室的基本构件的电极板2及电极支承板5中未使用特殊的材料，且结构也不复杂，因此，能够将制作或维护所需的成本控制地较低。

在本发明的电解池1中，如图3所示，电解液从原料供给头部8经由与通孔6的侧壁下部相连通的原料供给孔9而导入圆筒形的电解室7内。使原料供给孔9的直径小于电解室7的宽度(电极板支承体5的深度方向的宽度)，且使原料供给孔9和电解室7的连接点如图3及4所示那样位于电解室7的宽度方向上的中央部，由此，抑制电极部3表面附近的流速升高，同时，在电解室7的宽度方向中央产生沿电解室7的内壁具有流速的纵向的旋流。此时，流速控制在不会在电解室内产生湍流的范围内。由此，在本发明的电解池1中，电流密度不会局部升高或降低，从而能够得到均匀的电流密度，能够使电极部3消耗均匀并延长寿命。此外，为了进一步促进在电解室7内产生纵向的旋流，优选在通孔6的侧壁下部至少具备两个原料供给孔9。

另外，包含氢气的生成物经由与通孔6的侧壁上部连接的产品排出孔10被排出至产品头部11。氢气伴随着电解室7内所产生的纵向旋流被排出，因此，电解室7内所生成的氢气不会滞留在电解质7内，能够防止电极部3表面露出或随着表面的露出而产生的电流密度降低。此外，为了进一步促进电解室7内所生成的氢气排出，优选在通孔6的侧壁上部至少具备两个产品排出孔10。另外，基于相同的理由，优选产品排出孔10朝着排出的方向向上设置。

综上所述，根据本发明的电解池1，能够防止电解室7内所生成的氢气导致电极部3表面露出或伴随着表面露出而产生的电流密度降低，同时能够得到均匀的电流密度，电流密度不会局部升高或降低。因此，电极部3的消耗变均匀，能够延长寿命，电极板2的性价比提高。而且，通过在将电极板2夹持于电极板支承体5时使用O型圈12，不仅能够将制作及维护所需的成本控制地较低，还能够无需镀覆而对最容易缺失的电极部3端部的表面的膜进行保护，从而能够更进一步提高电极板2的性价比。

另外，在本发明的电解池1中，一张电极板2由相邻的电解室7彼此共享，因此，电极部3的背面也有效利用。由此，电极部3的每单位面积的电流密度升高，电极板2的性价比进一步升高。相邻的电解室7彼此共享一张电极板2也有利于通过电极板2的集成化而实现电解池1的小型化。

另外，如上所述，通过在电解室7的宽度方向中央产生纵向旋流，也防止电解液的直通或者滞留。因此，溶液的流动变均匀，电解质7内的电解效率、即转换效率稳定并升高，不仅如此，还会防止过度的电解以及由此导致的温度升高，从而有助于防止所生成的次亚氯酸钠水溶液的分解、及氯的氧化。

如上所述，为了防止所生成的次亚氯酸钠水溶液分解，立即稀释至不会分解的浓度也是有效的，但根据本发明的电解池1，能够使电极板2彼此的距离最小，由此，也能够解决此时的电流密度的降低。

图5中示出了表示本发明的一种实施方式的电解池的工作状态的说明示意图。如上所述，电解液从原料供给头部8经由与通孔6的侧壁相连通的原料供给孔9导入圆筒形的电解室7内用于电解，包含氢气的生成物经由与通孔6的侧壁连接的产品排出孔10排出至产品头部11。另外，一张阳极电极板2a分别与相邻的阴极电极板2b1及2b2形成电路，因此，其被电解室7a和7b共享。

在此，通过将与相同的阳极电极板2a形成电路的阴极电极板2b1及2b2和直流电源13相连接的各电路上的电流确认部位14来确认电流值，由此能够监视工作状态及各电极板2的电极部3的消耗程度。

此外，即使在相邻的电解室7彼此共享一张电极板2的本发明的电解池1中，对于设于电解池1的两端的阳极电极板2c和阴极电极板2d，也难以在工作中期间有效利用背面。但是，在阳极电极板2c和阴极电极板2d的表面被消耗时，能够通过反过来使用背面来提高各电极板2的性价比。

本发明的电解池1能够用于全部的电解，但优选用于制造电解水，特别优选用于制造次亚氯酸。

如上所述，根据本发明的电解池1，通过顺畅地排出氢气、及通过均匀的电流密度来延长电极部3的寿命、以及有效利用电极部3的背面，能够提高电极板2的性价比、及通过电极板2的集成实现小型化。另外，根据本发明的电解池1，也能够防止电解液的直通及滞留，因此电解效率即转换效率稳定并升高，不仅如此，也能够谋求所生成的次亚氯酸钠水溶液的质量稳定化。

在本发明的电解池1中，电极板2和电极板支承体5交错地以电极板2被夹持于电极板支承体5的方式横置，因此，由电极板支承体5的通孔6和从两侧夹着通孔6的电极板2构成电解室7，但同样地使用电极板2和电极板支承体5，同时，在图1中，在2b的电极的位置设置例如陶瓷制造的隔膜或离子交换膜，在夹持其的2a的电极的位置设置阳极电极板2a和阴极电极板2b，并将它们反复横置，通过制成这样的构成，能够应用于隔膜法或离子交换法的电解池。但是，在该情况下，原料及产品在阳极电解室、阴极电解室中不同，因此，例如，需要变更为下述结构，即，将原料供给头部8及产品排出头部11分别分开设为用于阳极电解室、用于阴极电解室。

符号说明

1电解池

2电极板

2a、2c阳极电极板

2b、2b1、2b2、2d阴极电极板

3电极部

4端子部

5电极板支承体

6通孔

7、7a、7b电解室

8原料供给头部

9原料供给孔

10产品排出孔

11产品排出头部

12O型圈

13直流电源

14电流确认部位

Claims (3)

1.一种电解池，具有多个具有圆形的电极部的电极板、和支承该电极板的多个电极板支承体，其特征在于，

在所述电极板支承体上，以具有与所述电极部相同形状的剖面的圆筒形状在深度方向上设有沿水平方向具有中心轴的通孔，

所述电极板和所述电极板支承体交错地以所述电极板被夹持于所述电极板支承体的方式横置，由此，由所述电极板支承体的所述通孔和从两侧夹着该通孔的所述电极板构成电解室，

为了产生沿所述电解室的内壁具有流速的纵向的旋流，在所述通孔的侧壁下部具有原料供给孔，在所述通孔的侧壁上部具有产品排出孔。

2.如权利要求1所述的电解池，其中，

所述通孔的所述侧壁上部至少具备两个所述产品排出孔。

3.如权利要求1所述2所述的电解池，其中，

所述电解池用于生成次亚氯酸。

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