CN111433391B - 碱性水电解用膜-电极-垫片复合体 - Google Patents

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Abstract

一种碱性水电解用膜‑电极‑垫片复合体，其具有：隔膜，其具有第1膜面和第2膜面；第1电极，其配置为与第1膜面重叠；及垫片，其具有电绝缘性，将隔膜和第1电极保持为一体，垫片具有：第1面，其与阳极侧框体相接；第2面，其与阴极侧框体相接；狭槽部，其朝向内周侧开口，收容隔膜的整周缘部以及第1电极的整周缘部；第1部分和第2部分，它们隔着狭槽部相对；及连接部，其设于狭槽部的外周侧，将第1部分和第2部分连接为一体，且将狭槽部的外周端密封，狭槽部中收容的隔膜的整周缘部以及第1电极的整周缘部被第1部分和第2部分夹持为一体。

Description

碱性水电解用膜-电极-垫片复合体
技术领域
本发明涉及一种碱性水电解用的电解槽所用的垫片，更详细地讲，涉及碱性水电解用的膜-电极-垫片复合体以及具有该复合体的碱性水电解槽。
背景技术
作为氢气和氧气的制造方法，公知有一种碱性水电解法。碱性水电解法通过将溶解有碱金属氢氧化物(例如NaOH、KOH等。)的碱性水溶液(碱性水)用作电解液，对水进行电解，从而从阴极产生氢气，从阳极产生氧气。作为碱性水电解用的电解槽，公知有一种这样的电解槽：包括被具有离子渗透性的隔膜划分开的阳极室和阴极室，在阳极室配置有阳极，在阴极室配置有阴极。而且，为了减少能量损失，提出有一种这样的电解槽(零间隙式电解槽)：具有零间隙构造，该零间隙构造即为阳极和阴极均以直接与隔膜相接触的方式被保持。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2013/191140号手册
专利文献2：日本特开2002-332586号公报
专利文献3：日本特许第4453973号公报
专利文献4：国际公开2014/178317号手册
专利文献5：日本特许第6093351号公报
专利文献6：日本特开2015-117417号公报
发明内容
发明要解决的问题
图1是示意性地说明现有的一实施方式的零间隙式电解槽900的局部剖视图。零间隙式电解槽900具有：极室单元910、910、…，其包括分隔出阳极室A和阴极室C的具有导电性的分隔壁911和凸缘部912；隔膜920，其具有离子渗透性，配置在相邻的极室单元910、910之间；垫片930、930，其配置在隔膜920与极室单元910的凸缘部912之间，且将隔膜920的周缘部夹入；阳极940，其被保持于从一极室单元的分隔壁911立起设置且具有导电性的肋部913、913、…；集电体950，其被保持于从另一极室单元的分隔壁911立起设置且具有导电性的肋部914、914、…；及阴极970，其较柔软，被保持于与该集电体950相接地配置且具有导电性的弹性体960。阴极970的周缘部和具有导电性的弹性体960的周缘部固定于集电体950的周缘部。零间隙式电解槽900中，通过具有导电性的弹性体960将较柔软的阴极970朝向隔膜920和阳极940推压，从而，使隔膜920被夹在相邻的阴极970和阳极940之间。其结果，隔膜920同阳极940和阴极970直接接触(即为零间隙)，因此，阳极940与阴极970之间的溶液电阻减少，因而，能量损失减少。
然而，如图1所示，在隔膜920的周缘部即隔膜920中的处于凸缘部912(或垫片930)附近的部分处，隔膜920同阳极940和阴极970未直接接触(即不为零间隙)，因此，该部分处的电极间的溶液电阻较大，其结果，导致工作电压增大。
本发明的课题在于，提供一种在隔膜的周缘部处也能够使隔膜和电极直接接触的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体。而且，提供一种具有该膜-电极-垫片复合体的碱性水电解槽。
用于解决问题的方案
本发明包括下述[1]～[14]的技术方案。
[1]一种碱性水电解用膜-电极-垫片复合体，其特征在于，
该碱性水电解用膜-电极-垫片复合体具有：
隔膜，其具有第1膜面和第2膜面；
第1电极，其配置为与所述隔膜的第1膜面重叠；及
垫片，其具有电绝缘性，将所述隔膜和所述第1电极保持为一体，
所述垫片具有：
第1面，其与阳极侧框体相接；
第2面，其与阴极侧框体相接；
狭槽部，其朝向内周侧开口，收容所述隔膜的整周缘部以及所述第1电极的整周缘部；
第1部分和第2部分，它们在与所述第1面和所述第2面交叉的方向上隔着所述狭槽部相对，该第1部分具有所述第1面，该第2部分具有所述第2面；及
连接部，其设于所述狭槽部的外周侧，将所述第1部分和所述第2部分连接为一体，且将所述狭槽部的外周端密封，
所述狭槽部中收容的所述隔膜的整周缘部以及所述第1电极的整周缘部被所述第1部分和所述第2部分夹持为一体。
[2]根据[1]所述的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体，其中，所述第1电极为具有挠性的第1多孔板。
[3]根据[1]或[2]所述的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体，其中，该碱性水电解用膜-电极-垫片复合体还具有第2电极，该第2电极配置为与所述隔膜的第2膜面重叠，
所述垫片将所述隔膜、所述第1电极和所述第2电极保持为一体，
所述狭槽部收容所述隔膜的整周缘部、所述第1电极的整周缘部以及所述第2电极的整周缘部，
所述狭槽部中收容的所述隔膜的整周缘部、所述第1电极的整周缘部以及所述第2电极的整周缘部被所述第1部分和所述第2部分夹持为一体。
[4]根据[3]所述的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体，其中，所述第2电极为刚体多孔板。
[5]根据[3]所述的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体，其中，所述第2电极为具有挠性的第2多孔板。
[6]一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；
[1]或[2]所述的膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持；及
第2电极，其未被保持于所述垫片，而是配置为与所述隔膜的第2膜面相接，
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阳极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阴极室，
所述第1电极为阳极，
所述第2电极为阴极。
[7]一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；
[1]或[2]所述的膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持；及
第2电极，其未被保持于所述垫片，而是配置为与所述隔膜的第2膜面相接，
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阴极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阳极室，
所述第1电极为阴极，
所述第2电极为阳极。
[8]一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；及
[3]～[5]中任一项所述的膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持；
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阳极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阴极室，
所述第1电极为阳极，
所述第2电极为阴极。
[9]一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；及
[3]～[5]中任一项所述的膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持；
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阴极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阳极室，
所述第1电极为阴极，
所述第2电极为阳极。
[10]根据[6]～[9]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，所述第1电极为具有挠性的第1多孔板，
所述第1电极被具有导电性的第1弹性体朝向所述第2电极推压。
[11]根据[10]所述的碱性水电解槽，其中，所述第2电极为刚体多孔板。
[12]根据[11]所述的碱性水电解槽，其中，所述第2电极被具有导电性的第2弹性体朝向所述第1电极推压。
[13]根据[10]所述的碱性水电解槽，其中，所述第2电极为具有挠性的第2多孔板，
所述第2电极被具有导电性的第2弹性体朝向所述第1电极推压。
[14]根据[10]所述的碱性水电解槽，其中，该碱性水电解槽还具有刚体集电体，该刚体集电体配置为与所述第2电极相接，且具有导电性，
所述刚体集电体以所述第2电极被夹在该刚体集电体与所述隔膜之间的方式配置，
所述第2电极为具有挠性的第2多孔板，
所述第2电极由所述刚体集电体支承。
发明的效果
采用本发明的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体，在隔膜的周缘部处也能够使隔膜和电极直接接触。因而，采用具有本发明的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体的碱性水电解槽，能够进一步减少工作电压，因此，能够进一步减少能量损失。
附图说明
图1是示意性地说明现有的一实施方式的零间隙式电解槽900的剖视图。
图2是示意性地说明本发明的一实施方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体100的图，图2的(A)是主视图，图2的(B)是右视图，图2的(C)是后视图，图2的(D)是图2的(A)的X-X剖视图，图2的(E)是图2的(D)的分解图。
图3是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体200的图，图3的(A)是主视图，图3的(B)是右视图，图3的(C)是后视图，图3的(D)是图3的(A)的X-X剖视图，图3的(E)是图3的(D)的分解图。
图4是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体300的图，图4的(A)是主视图，图4的(B)是右视图，图4的(C)是后视图，图4的(D)是图4的(A)的X-X剖视图，图4的(E)是图4的(D)的分解图。
图5是示意性地说明本发明的一实施方式的碱性水电解槽1000的剖视图。
图6是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽2000的剖视图。
图7是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽3000的剖视图。
图8是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽4000的剖视图。
图9是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽5000的剖视图。
图10是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽6000的剖视图。
图11是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽7000的剖视图。
图12是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽8000的剖视图。
图13是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽9000的剖视图。
图14是示意性地说明本发明的另一实施方式的碱性水电解槽10000的剖视图。
具体实施方式
根据下面说明的用于实施发明的方式，可明确本发明的上述作用和优点。下面，参照附图，说明本发明的实施方式。但本发明并不限定于这些方式。另外，附图未必反映的是准确的尺寸。而且，附图中有时会省略一部分附图标记。本说明书中，有关数值A和B，只要未特别说明，“A～B”这样的表达就意为“大于等于A且小于等于B”。在该表达中仅对数值B附带单位的情况下，该单位也被应用于数值A。而且，有关“或”和“或者”这些用词，只要未特别说明，就意为逻辑或。而且，有关要素E1和E2，“E1和/或E2”这样的表达意为“E1或者E2，或E1和E2的组合”，有关要素E1、…、EN(N为3以上的整数)，“E1、…、EN-1和/或EN”这样的表达意为“E1、…、EN-1或者EN，或E1、…、EN-1、EN的组合”。
1.碱性水电解用膜-电极-垫片复合体
图2是示意性地说明本发明的一实施方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体100(下面也称为“复合体100”。)的图。图2中，图2的(A)是复合体100的主视图，图2的(B)是复合体100的右视图，图2的(C)是复合体100的后视图，图2的(D)是图2的(A)的X-X剖视图，图2的(E)是图2的(D)的分解图。复合体100具有：隔膜10，其具有第1膜面11和第2膜面12；阴极(第1电极)20，其配置为与隔膜10的第1膜面11重叠；及垫片30，其具有电绝缘性，将隔膜10和阴极(第1电极)20保持为一体。垫片30具有：第1面31，其与阳极侧框体相接；第2面32，其与阴极侧框体相接；狭槽部33，其朝向内周侧开口，收容隔膜10的整周缘部以及阴极(第1电极)20的整周缘部；第1部分34和第2部分35，它们在与第1面31和第2面32交叉的方向(图2的(D)和(E)中的纸面上下方向。)上隔着狭槽部33相对，该第1部分34具有第1面31，该第2部分35具有第2面32；及连接部36，其设于狭槽部33的外周侧，将第1部分34和第2部分35连接为一体，且将狭槽部33的外周端密封。复合体100中，狭槽部33中收容的隔膜10的整周缘部以及阴极(第1电极)20的整周缘部被第1部分34和第2部分35夹持为一体。而且，如图2的(A)、(C)和(D)所示，阴极(第1电极)20相对于隔膜10而言配置在与垫片30的第2面32所在侧相同的那侧。图2的(A)的Y-Y剖视图与图2的(A)的X-X剖视图相同，即与图2的(D)相同。
作为隔膜10，能够无特殊限制地使用碱性水电解用的零间隙式电解槽所用的公知的离子渗透性隔膜。理想的是，隔膜10的透气性较低，电导率较小，强度较高。作为隔膜10的例子，能够列举出由石棉和/或改性石棉制成的多孔质膜、使用聚砜聚合物做成的多孔质隔膜、使用聚苯硫醚纤维做成的布料、氟系多孔质膜、使用含无机材料和有机材料这两者的混合材料做成的多孔质膜等多孔质隔膜。而且，除了上述这些多孔质隔膜以外，还能够将氟系离子交换膜等离子交换膜用作隔膜10。
作为阴极(第1电极)20，能够无特殊限制地使用碱性水电解用的零间隙式电解槽所用的公知的产氢用的阴极。阴极20通常具有导电性基材和包覆该基材的表面的催化剂层。作为阴极20中的导电性基材，能够优选采用例如镍、镍合金、不锈钢、软钢、镍合金或通过在不锈钢或者软钢的表面实施镀镍所做成的材料。作为阴极20中的催化剂层，能够优选采用贵金属氧化物、镍、钴、钼或者锰，或上述这些物质的氧化物，或由贵金属氧化物制成的覆层。阴极20也可以是例如具有挠性的多孔板，还可以是例如刚体多孔板。作为为刚体多孔板的阴极20，能够使用包括具有刚性的导电性基材(例如膨胀合金等。)和上述催化剂层的多孔板。而且，作为为具有挠性的多孔板的阴极20，能够使用包括具有挠性的导电性基材(例如用金属线织成的(或编成的)金属网、较薄的冲压金属等。)和上述催化剂层的多孔板。为具有挠性的多孔板的阴极20的一个孔的面积优选为0.05～2.0mm2，更优选为0.1～0.5mm2。为具有挠性的多孔板的阴极20的开孔率相对于通电面的面积而言优选为20％以上，更优选为20～50％。为具有挠性的多孔板的阴极20的弯曲柔软度优选为0.05mm/g以上，更优选为0.1～0.8mm/g。另外，本说明书中，弯曲柔软度是指这样的值：以纵10mm×横10mm的正方形形状的试样处于水平的方式将该试样的一边固定，对该被固定的一边所对着的另一边施加朝下的一定载重，此时的该另一边(试样顶端)的挠曲幅度(mm)除以载重(g)得到的值即为弯曲柔软度。即，弯曲柔软度是表示同弯曲刚性相反的性质的参数。弯曲柔软度能够通过多孔板的材质和厚度进行调整，在为金属网的情况下，能够通过构成金属网的金属线的织法(或编法)等进行调整。
如图2的(A)和(C)所示，垫片30具有与阳极侧框体和阴极侧框体的形状相对应的形状。而且，如图2的(B)、(D)和(E)所示，垫片30的第1面31和第2面32为较平坦的面。垫片30优选由具有耐碱性的弹性体形成。作为垫片30的材料的例子，能够列举出天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、丁二烯橡胶(BR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、硅橡胶(SR)、乙丙橡胶(EPT)、乙丙二烯橡胶(EPDM)、氟橡胶(FR)、异丁烯-异戊二烯橡胶(IIR)、聚氨酯橡胶(UR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等弹性体。而且，在使用不具有耐碱性的垫片材料的情况下，也可以是，通过包覆等，在该垫片材料的表面设置具有耐碱性的材料层。
制造复合体100的方法不受特殊限制。例如，利用具有第1面31的阳极侧垫片构件和具有第2面32的阴极侧垫片构件夹着隔膜10和阴极20的周缘部，之后，通过熔接或粘接等，将阳极侧垫片构件的周缘部和阴极侧垫片构件的周缘部接合在一起，使它们成为一体，从而能够获得在具有狭槽部33和连接部36的垫片30的狭槽部33保持有隔膜10和阴极20的周缘部的复合体100(参照图2的(D)和(E)。)。而且，也可以是，例如，在分别准备好隔膜10、阴极20和垫片30之后，使垫片30适当地变形，并将隔膜10和阴极20的周缘部插入于垫片30的狭槽部33。
碱性水电解用膜-电极-垫片复合体100中，垫片30的狭槽部33中收容的隔膜10的整周缘部以及阴极20的整周缘部被垫片30的第1部分34和第2部分35夹持为一体，因此，能够至少使隔膜10和阴极20在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触。因而，通过将复合体100用于零间隙式碱性水电解槽，能够进一步减少工作电压，能够进一步减少能量损失。而且，现有的零间隙式电解槽中，各电极固定于电解元件(阳极侧框体或阴极侧框体)，为了电极的固定，需要熔接、销固定等处理。相对于此，采用复合体100，阴极20与隔膜10和垫片30构成为一体，因此，无需将阴极20固定于阴极侧框体。因而，通过将复合体100用于零间隙式碱性水电解槽，能够使电解槽的组装变容易。而且，隔膜10的周缘部被收容于垫片30的狭槽部33时，垫片30在狭槽部33的外周侧具有将狭槽部33的外周端密封的连接部36，因此，能够防止因毛细管现象导致电解液、气体从隔膜10的端部泄漏到电解槽的外部。
本发明的上述说明中，举了具有隔膜10、阴极20和垫片30的方式的复合体100为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如具有阳极来代替阴极20的方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体。
图3是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体200(下面也称为“复合体200”。)的图。图3中，图3的(A)是复合体200的主视图，图3的(B)是复合体200的右视图，图3的(C)是复合体200的后视图，图3的(D)是图3的(A)的X-X剖视图，图3的(E)是图3的(D)的分解图。图3中，针对已经在图2中表示过的要素标注与图2相同的附图标记，并省略说明。复合体200具有：隔膜10，其具有第1膜面11和第2膜面12；阳极(第1电极)40，其配置为与隔膜10的第1膜面11重叠；及垫片30，其具有电绝缘性，将隔膜10和阳极(第1电极)40保持为一体。垫片30具有：第1面31，其与阳极侧框体相接；第2面32，其与阴极侧框体相接；狭槽部33，其朝向内周侧开口，收容隔膜10的整周缘部以及阳极(第1电极)40的整周缘部；第1部分34和第2部分35，它们在与第1面31和第2面32交叉的方向上隔着狭槽部33相对，该第1部分34具有第1面31，该第2部分35具有第2面32；及连接部36，其设于狭槽部33的外周侧，将第1部分34和第2部分35连接为一体，且将狭槽部33的外周端密封。复合体200中，狭槽部33中收容的隔膜10的整周缘部以及阳极(第1电极)40的整周缘部被第1部分34和第2部分35夹持为一体。而且，如图3的(A)、(C)和(D)所示，阳极(第1电极)40相对于隔膜10而言配置在与垫片30的第1面31所在侧相同的那侧。图3的(A)的Y-Y剖视图与图3的(A)的X-X剖视图相同，即与图3的(D)相同。
复合体200中的隔膜10和垫片30与复合体100中的隔膜10和垫片30相同。作为阳极(第1电极)40，能够无特殊限制地使用碱性水电解用的零间隙式电解槽所用的公知的产氧用的阳极。阳极40通常具有导电性基材和包覆该基材的表面的催化剂层。催化剂层优选为多孔质。作为阳极40中的导电性基材，能够使用例如镍铁、钒、钼、铜、银、锰、铂系元素、石墨或者铬，或上述这些物质的组合。阳极40中，能够优选使用由镍制成的导电性基材。催化剂层含镍元素。催化剂层优选含氧化镍、金属镍或者氢氧化镍，或上述这些物质的组合，也可以含镍和一种以上的其他金属的合金。催化剂层特别优选由金属镍构成。另外，催化剂层也可以还含有铬、钼、钴、钽、锆、铝、锌、铂系元素或者稀土类元素，或上述这些物质的组合。也可以是，在催化剂层的表面还含有作为追加催化剂的铑、钯、铱或者钌，或上述这些物质的组合。阳极40也可以是例如具有挠性的多孔板，还可以是例如刚体多孔板。作为为刚体多孔板的阳极40，能够使用包括具有刚性的导电性基材(例如膨胀合金等。)和上述催化剂层的多孔板。而且，作为为具有挠性的多孔板的阳极40，能够使用包括具有挠性的导电性基材(例如用金属线织成的(或编成的)金属网、较薄的冲压金属等。)和上述催化剂层的多孔板。为具有挠性的多孔板的阳极40的一个孔的面积优选为0.05～2.0mm2，更优选为0.1～0.5mm2。为具有挠性的多孔板的阳极40的开孔率相对于通电面的面积而言优选为20％以上，更优选为20～50％。为具有挠性的多孔板的阳极40的弯曲柔软度优选为0.05mm/g以上，更优选为0.1～0.8mm/g。
制造复合体200的方法不受特殊限制。例如，利用具有第1面31的阳极侧垫片构件和具有第2面32的阴极侧垫片构件夹着隔膜10和阳极40的周缘部，之后，通过熔接或粘接等，将阳极侧垫片构件的周缘部和阴极侧垫片构件的周缘部接合在一起，使它们成为一体，从而能够获得在具有狭槽部33和连接部36的垫片30的狭槽部33保持有隔膜10和阳极40的周缘部的复合体200(参照图3的(D)和(E)。)。而且，也可以是，例如，在分别准备好隔膜10、阳极40和垫片30之后，使垫片30适当地变形，并将隔膜10和阳极40的周缘部插入于垫片30的狭槽部33。
碱性水电解用膜-电极-垫片复合体200中，垫片30的狭槽部33中收容的隔膜10的整周缘部以及阳极40的整周缘部被垫片30的第1部分34和第2部分35夹持为一体，因此，能够至少使隔膜10和阳极40在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触。因而，通过将复合体200用于零间隙式碱性水电解槽，能够进一步减少工作电压，能够进一步减少能量损失。而且，现有的零间隙式电解槽中，各电极固定于电解元件(阳极侧框体或阴极侧框体)，为了电极的固定，需要熔接、销固定等处理。相对于此，采用复合体200，阳极40与隔膜10和垫片30构成为一体，因此，无需将阳极40固定于阳极侧框体。因而，通过将复合体200用于零间隙式碱性水电解槽，能够使电解槽的组装变容易。而且，隔膜10的周缘部被收容于垫片30的狭槽部33时，垫片30在狭槽部33的外周侧具有将狭槽部33的外周端密封的连接部36，因此，能够防止因毛细管现象导致电解液、气体从隔膜10的端部泄漏到电解槽的外部。
本发明的上述说明中，举了具有隔膜10、阴极20和垫片30的方式的复合体100以及具有隔膜10、阳极40和垫片30的方式的复合体200为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如具有阴极和阳极这两者的方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体。
图4是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体300(下面也称为“复合体300”。)的图。图4中，图4的(A)是复合体300的主视图，图4的(B)是复合体300的右视图，图4的(C)是复合体300的后视图，图4的(D)是图4的(A)的X-X剖视图，图4的(E)是图4的(D)的分解图。图4中，针对已经在图2～图3中表示过的要素标注与图2～图3相同的附图标记，并省略说明。复合体300具有：隔膜10，其具有第1膜面11和第2膜面12；阳极(第1电极)40，其配置为与隔膜10的第1膜面11重叠；阴极(第2电极)20，其配置为与隔膜10的第2膜面12重叠；及垫片30，其具有电绝缘性，将隔膜10、阳极(第1电极)40和阴极(第2电极)20保持为一体。垫片30具有：第1面31，其与阳极侧框体相接；第2面32，其与阴极侧框体相接；狭槽部33，其朝向内周侧开口，收容隔膜10的整周缘部、阳极(第1电极)40的整周缘部以及阴极(第2电极)20的整周缘部；第1部分34和第2部分35，它们在与第1面31和第2面32交叉的方向(图4的(D)和(E)中的纸面上下方向。)上隔着狭槽部33相对，该第1部分34具有第1面31，该第2部分35具有第2面32；及连接部36，其设于狭槽部33的外周侧，将第1部分34和第2部分35连接为一体，且将狭槽部33的外周端密封。复合体300中，狭槽部33中收容的隔膜10的整周缘部、阳极(第1电极)40的整周缘部以及阴极(第2电极)20的整周缘部被第1部分34和第2部分35夹持为一体。而且，如图4的(A)、(C)和(D)所示，阳极(第1电极)40相对于隔膜10而言配置在与垫片30的第1面31所在侧相同的那侧，阴极(第2电极)20相对于隔膜10而言配置在与垫片30的第2面32所在侧相同的那侧。图4的(A)的Y-Y剖视图与图4的(A)的X-X剖视图相同，即与图4的(D)相同。
复合体300中的隔膜10、阳极40、阴极20和垫片30分别与复合体100和复合体200中的隔膜10、阳极40、阴极20和垫片30相同。
制造复合体300的方法不受特殊限制。例如，利用具有第1面31的阳极侧垫片构件和具有第2面32的阴极侧垫片构件夹着阳极40、隔膜10和阴极20的周缘部，之后，通过熔接或粘接等，将阳极侧垫片构件的周缘部和阴极侧垫片构件的周缘部接合在一起，使它们成为一体，从而能够获得在具有狭槽部33和连接部36的垫片30的狭槽部33保持有阳极40、隔膜10和阴极20的周缘部的复合体300(参照图4的(D)和(E)。)。而且，也可以是，例如，在分别准备好隔膜10、阳极40、阴极20和垫片30之后，使垫片30适当地变形，并将隔膜10、阳极40和阴极20的周缘部插入于垫片30的狭槽部33。
碱性水电解用膜-电极-垫片复合体300中，垫片30的狭槽部33中收容的隔膜10的整周缘部、阳极40的整周缘部以及阴极20的整周缘部被垫片30的第1部分34和第2部分35夹持为一体，因此，能够使阳极40和隔膜10在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触，并且能够使隔膜10和阴极20在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触。因而，通过将复合体300用于零间隙式碱性水电解槽，能够进一步减少工作电压，能够进一步减少能量损失。而且，现有的零间隙式电解槽中，各电极固定于电解元件(阳极侧框体或阴极侧框体)，为了电极的固定，需要熔接、销固定等处理。相对于此，采用复合体300，阳极40和阴极20同隔膜10和垫片30构成为一体，因此，无需将阳极40固定于阳极侧框体，且也无需将阴极20固定于阴极侧框体。因而，通过将复合体300用于零间隙式碱性水电解槽，能够使电解槽的组装变容易。而且，隔膜10的周缘部被收容于垫片30的狭槽部33时，垫片30在狭槽部33的外周侧具有将狭槽部33的外周端密封的连接部36，因此，能够防止因毛细管现象导致电解液、气体从隔膜10的端部泄漏到电解槽的外部。
本发明的上述说明中，举了具有呈四边形形状的垫片30的方式的复合体100、复合体200和复合体300为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成为具有呈环状或除了四边形以外的多边形形状(例如六边形或八边形等。)的垫片的方式的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体。隔膜、阴极和阳极的形状与垫片的形状相匹配地来确定。
2.碱性水电解槽
图5是示意性地说明本发明的一实施方式的碱性水电解槽1000(下面也称为“电解槽1000”。)的剖视图。电解槽1000为具有上面说明过的膜-电极-垫片复合体100(参照图2。)的碱性水电解槽。如图5所示，电解槽1000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；复合体100，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持；及阳极(第2电极)41，其未被保持于垫片30，而是配置为与隔膜10的第2膜面12相接。电解槽1000中，复合体100配置为：隔膜10的第1膜面11面朝阴极室C，隔膜10的第2膜面12面朝阳极室A。电解槽1000中，阴极(第1电极)20为具有挠性的多孔板(第1多孔板)，阳极(第2电极)41为刚体多孔板(第2多孔板)。电解槽1000还具有以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、61、…(下面也称为“导电性肋部61”。)，阳极41被保持于导电性肋部61。电解槽1000还具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、62、…(下面也称为“导电性肋部62”。)、被保持于导电性肋部62的集电体72以及被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第1弹性体)82，阴极20被弹性体82朝向阳极41推压。
作为阳极侧框体51和阴极侧框体52，只要分别能够划定阳极室A和阴极室C，就能够无特殊限制地使用碱性水电解槽所用的公知的框体。阳极侧框体51具有：具有导电性的背面分隔壁51a；及与背面分隔壁51a的整周缘部液密性地相结合的凸缘部51b。同样地，阴极侧框体52也具有：具有导电性的背面分隔壁52a；及与背面分隔壁52a的整周缘部液密性地相结合的凸缘部52b。背面分隔壁51a、52a将相邻的单位电解槽划分开，并且将这些相邻的单位电解槽串联地电连接起来。凸缘部51b同背面分隔壁51a、隔膜10和垫片30一起划定阳极室，凸缘部52b同背面分隔壁52a、隔膜10和垫片30一起划定阴极室。凸缘部51b、52b具有与复合体100的垫片30相对应的形状。即，在利用阳极侧框体51和阴极侧框体52夹持复合体100的垫片30时，阳极侧框体51的凸缘部51b与垫片30的第1面31无间隙地接触，阴极侧框体52的凸缘部52b与垫片30的第2面32无间隙地接触。另外，虽然图5中未图示，但是，凸缘部51b具有：阳极液供给流路，其向阳极室A供给阳极液；及阳极液回收流路，其从阳极室A回收阳极液以及在阳极产生的气体。而且，凸缘部52b具有：阴极液供给流路，其向阴极室C供给阴极液；及阴极液回收流路，其从阴极室C回收阴极液以及在阴极产生的气体。作为背面分隔壁51a、52a的材质，能够无特殊限制地使用具有耐碱性的刚性导电性材料，作为上述这样的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属材料。作为凸缘部51b、52b的材质，能够无特殊限制地使用具有耐碱性的刚性材料，作为上述这样的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属材料；及增强塑料等非金属材料。阳极侧框体51的背面分隔壁51a和凸缘部51b既可以通过熔接、粘接等接合在一起，也可以利用同一材料一体地形成。同样地，阴极侧框体52的背面分隔壁52a和凸缘部52b既可以通过熔接、粘接等接合在一起，也可以利用同一材料一体地形成。而且，图5中仅图示了单个的单位电解槽(电解槽1000)，也可以是，阳极侧框体51的凸缘部51b还向相对于背面分隔壁51a而言的相反侧(图5中的纸面右侧)延伸，并同背面分隔壁51a一起划定相邻的单位电解槽的阴极室，而且也可以是，阴极侧框体52的凸缘部52b还向相对于背面分隔壁52a而言的相反侧(图5中的纸面左侧)延伸，并同背面分隔壁52a一起划定相邻的单位电解槽的阳极室。
作为导电性肋部61和导电性肋部62，能够无特殊限制地使用碱性水电解槽所用的公知的导电性肋部。电解槽1000中，导电性肋部61从阳极侧框体51的背面分隔壁51a立起设置，导电性肋部62从阴极侧框体的背面分隔壁52a立起设置。只要导电性肋部61能够将阳极41相对于阳极侧框体51固定并保持，导电性肋部61的形状、数量和配置就不受特殊限制。而且，只要导电性肋部62能够将集电体72相对于阴极侧框体52固定并保持，导电性肋部的62的形状、数量和配置就也不受特殊限制。作为导电性肋部61和导电性肋部62的材质，能够无特殊限制地使用具有耐碱性的刚性导电性材料，作为上述这样的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属等材料。
作为集电体72，能够无特殊限制地使用碱性水电解槽所用的公知的集电体，能够优选采用例如由具有耐碱性的刚性导电性材料制成的膨胀合金、冲压金属等。作为集电体72的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属等。在将集电体72保持于导电性肋部62时，能够无特殊限制地采用熔接、销固定等公知的方法。
作为弹性体82，能够无特殊限制地使用碱性水电解槽所用的公知的导电性弹性体，能够优选采用例如由具有耐碱性的导电性材料制成的金属线集合体所构成的弹性垫、螺旋弹簧、板簧等。作为弹性体82的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属等。在将弹性体82保持于集电体72时，能够无特殊限制地采用熔接、销固定、螺栓固定等公知的方法。
作为阳极41，能够无特殊限制地使用同上面与复合体200(图3)相关联地说明过的阳极40同样的作为碱性水电解用阳极的刚体多孔板。在将阳极41保持于肋部61时，能够无特殊限制地采用熔接、销固定、螺栓固定等公知的方法。
电解槽1000具有碱性水电解用膜-电极-垫片复合体100，因此，能够至少使隔膜10和阴极20在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触。因而，采用电解槽1000，与现有的零间隙式电解槽相比，能够进一步减少工作电压，能够进一步减少能量损失。而且，阴极20同隔膜10和垫片30一起构成为一体，因此，无需将阴极20固定于阴极侧框体52。因而，采用电解槽1000，能够使电解槽的组装变容易。而且，隔膜10的周缘部被收容于垫片30的狭槽部33时，垫片30在狭槽部33的外周侧具有将狭槽部33的外周端密封的连接部36，因此，能够防止因毛细管现象导致电解液、气体从隔膜10的端部泄漏到电解槽的外部。
本发明的上述说明中，举了具有复合体100的方式的碱性水电解槽1000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如具有上面说明过的复合体200(图3)的方式的碱性水电解槽。图6是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽2000(下面也称为“电解槽2000”。)的剖视图。图6中，针对已经在图2～图5中表示过的要素标注与图2～图5中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图6所示，电解槽2000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；复合体200，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持；及阴极(第2电极)21，其未被保持于垫片30，而是配置为与隔膜10的第2膜面12相接。电解槽2000中，复合体200配置为：隔膜10的第1膜面11面朝阳极室A，隔膜10的第2膜面12面朝阴极室C。电解槽1000中，阳极(第1电极)40为具有挠性的多孔板(第1多孔板)，阴极(第2电极)21为刚体多孔板(第2多孔板)。电解槽2000还具有以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62，阴极21被保持于导电性肋部62。电解槽2000还具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71以及被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第1弹性体)81，阳极40被弹性体81朝向阴极21推压。
作为集电体71，能够无特殊限制地使用碱性水电解槽所用的公知的集电体，能够优选采用例如由具有耐碱性的刚性导电性材料制成的膨胀合金、冲压金属、网状体等。作为集电体71的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属等。在将集电体71保持于导电性肋部61时，能够无特殊限制地采用熔接、销固定等公知的方法。
作为弹性体81，能够无特殊限制地使用碱性水电解槽所用的公知的导电性弹性体，能够优选采用例如由具有耐碱性的导电性材料制成的金属线集合体所构成的弹性垫、螺旋弹簧、板簧等。作为集电体81的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属等。在将弹性体81保持于集电体71时，能够无特殊限制地采用熔接、销固定等公知的方法。
作为阴极21，能够无特殊限制地使用同上面与复合体100(图2)相关联地说明过的阴极20同样的作为碱性水电解用阴极的刚体多孔板。在将阴极21保持于肋部62时，能够无特殊限制地采用熔接、销固定、螺栓固定等公知的方法。
电解槽2000具有碱性水电解用膜-电极-垫片复合体200，因此，能够至少使隔膜10和阳极40在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触。因而，采用电解槽2000，与现有的零间隙式电解槽相比，能够进一步减少工作电压，能够进一步减少能量损失。而且，阳极40同隔膜10和垫片30一起构成为一体，因此，无需将阳极40固定于阳极侧框体51。因而，采用电解槽2000，能够使电解槽的组装变容易。而且，隔膜10的周缘部被收容于垫片30的狭槽部33时，垫片30在狭槽部33的外周侧具有将狭槽部33的外周端密封的连接部36，因此，能够防止因毛细管现象导致电解液、气体从隔膜10的端部泄漏到电解槽的外部。
本发明的上述说明中，举了为刚体多孔板的第2电极41由导电性肋部61保持的方式的碱性水电解槽1000以及为刚体多孔板的第2电极21由导电性肋部62保持的方式的碱性水电解槽2000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如为刚体多孔板的第2电极被具有导电性的第2弹性体朝向第1电极推压的方式的碱性水电解槽。图7是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽3000(下面也称为“电解槽3000”。)的剖视图。图7中，针对与已经在图2～图6中表示过的要素相同的要素标注与图2～图6中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图7所示，电解槽3000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；复合体100，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持；及阳极(第2电极)41，其未被保持于垫片30，而是配置为与隔膜10的第2膜面12相接。电解槽3000中，复合体100配置为：隔膜10的第1膜面11面朝阴极室C，隔膜10的第2膜面12面朝阳极室A。电解槽3000中，阴极(第1电极)20为具有挠性的多孔板(第1多孔板)。阳极(第2电极)41既可以是刚体多孔板，也可以是具有挠性的多孔板(第2多孔板)，但优选为刚体多孔板。电解槽3000具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、被保持于导电性肋部62的集电体72以及被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第1弹性体)82，阴极20被弹性体82朝向阳极41推压。电解槽3000还具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71以及被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第2弹性体)81，阳极41被弹性体81朝向阴极20推压。
采用电解槽3000，与复合体100构成为一体的第1电极20被第1弹性体82朝向阳极41(朝向隔膜10)推压，不仅如此，而且，未与复合体100构成为一体的第2电极41也被第2弹性体81朝向阴极20(即，朝向隔膜10)推压。因而，无需将与复合体100构成为一体的第1电极20固定于框体52，不仅如此，而且，也无需将未与复合体100构成为一体的第2电极41固定于框体51。因而，采用电解槽3000，能够使电解槽的组装更容易。而且，隔膜10从阳极侧和阴极侧这两侧受到弹性体的压力，因此，容易减少第2电极41的周缘部附近处的隔膜10的变形。也能够同样地获得上面针对电解槽1000说明过的效果。
本发明的上述说明中，举了未与复合体100构成为一体的第2电极为刚体多孔板的方式的碱性水电解槽1000、碱性水电解槽2000和碱性水电解槽3000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成为例如未与碱性水电解用膜-电极-垫片复合体构成为一体的第2电极为具有挠性的多孔板的方式的碱性水电解槽。图8是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽4000(下面也称为“电解槽4000”。)的剖视图。图8中，针对已经在图2～图7中表示过的要素标注与图2～图7中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图8所示，电解槽4000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；复合体100，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持；及阳极(第2电极)42，其未被保持于垫片30，而是配置为与隔膜10的第2膜面12相接。电解槽4000中，复合体100配置为：隔膜10的第1膜面11面朝阴极室C，隔膜10的第2膜面12面朝阳极室A。电解槽4000中，阴极(第1电极)20为具有挠性的多孔板(第1多孔板)，阳极(第2电极)42为具有挠性的多孔板(第2多孔板)。电解槽4000具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、被保持于导电性肋部62的集电体72以及被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第1弹性体)82，阴极20被弹性体82朝向阳极42推压。电解槽4000还具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71、被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第2弹性体)81以及配置在弹性体81与阳极42之间且具有导电性的刚体集电体91，阳极42被弹性体81经由刚体集电体91朝向阴极20推压。即，电解槽4000中，刚体集电体91以第2电极(阳极)42被夹在刚体集电体91与隔膜10之间的方式配置，第2电极(阳极)42由刚体集电体91支承。
作为刚体集电体91，能够使用具有导电性的刚性集电体，能够优选采用例如由具有耐碱性的刚性导电性材料制成的膨胀合金、冲压金属等。作为刚性集电体91的材料的例子，能够列举出镍、铁等单体金属；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不锈钢；及通过对上述这些物质实施镀镍所做成的金属等。刚体集电体91既可以被保持于弹性体81，也可以未被保持于弹性体81。在将刚体集电体91保持于弹性体81的情况下，能够无特殊限制地采用熔接、销固定、螺栓固定等公知的方法。
采用电解槽4000，与复合体100构成为一体的第1电极20被第1弹性体82朝向阳极42(即，朝向隔膜10)推压，不仅如此，而且，未与复合体100构成为一体的第2电极42也被第2弹性体81经由刚性集电体91朝向阴极20(即，朝向隔膜10)推压。因而，无需将与复合体100构成为一体的第1电极20固定于框体52，不仅如此，而且，也无需将未与复合体100构成为一体的第2电极42固定于框体51。因而，采用电解槽4000，能够使电解槽的组装更容易。而且，由于弹性体81经由刚性集电体91推压第2电极42(即，第2电极42被刚性集电体91从背后支承)，因此，即使在未与复合体构成为一体的第2电极具有挠性的情况下，也能够使朝向隔膜10推压两个电极时的压力在两个电极的整个面的范围内都更加均匀，因而，能够使电流密度更加均匀。而且，隔膜10从阳极侧和阴极侧这两侧受到弹性体的压力，因此，容易减少垫片30附近处的隔膜10的变形。也能够同样地获得上面针对电解槽1000说明过的效果。
本发明的上述说明中，举了具有隔膜10和阴极20同垫片30一起构成为一体的复合体100(图2)或隔膜10和阳极40同垫片30一起构成为一体的复合体200(图3)的碱性水电解槽1000、碱性水电解槽2000、碱性水电解槽3000和碱性水电解槽4000(图5～图8)为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如具有隔膜10、阴极20和阳极40同垫片30一起构成为一体的复合体300(图4)的方式的碱性水电解槽。图9是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽5000(下面也称为“电解槽5000”。)的剖视图。图9中，针对已经在图2～图8中表示过的要素标注与图2～图8中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图9所示，电解槽5000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；及复合体300，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持。电解槽5000中，复合体300配置为：阳极40面朝阳极室A，阴极20面朝阴极室C。电解槽5000中，阴极(第1电极)20为具有挠性的多孔板(第1多孔板)。阳极(第2电极)40既可以是具有挠性的多孔板(第2多孔板)，也可以是刚体多孔板。电解槽5000具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、被保持于导电性肋部62的集电体72以及被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第1弹性体)82，阴极20被弹性体82朝向阳极40推压。电解槽5000还具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61以及被保持于导电性肋部61的集电体71，阳极40被集电体71从背后支承。
电解槽5000具有碱性水电解用膜-电极-垫片复合体300，因此，能够使隔膜10和阴极20在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触，并且，能够使隔膜10和阳极40在整个面的范围内(即，也包括周缘部)都直接接触。因而，采用电解槽5000，与现有的零间隙式电解槽相比，能够进一步减少工作电压，能够进一步减少能量损失。而且，阳极40和阴极20同隔膜10和垫片30一起构成为一体，因此，无需将阳极40固定于阳极侧框体51，也无需将阴极20固定于阴极侧框体52。因而，采用电解槽5000，能够使电解槽的组装变容易。而且，隔膜10的周缘部被收容于垫片30的狭槽部33时，垫片30在狭槽部33的外周侧具有将狭槽部33的外周端密封的连接部36，因此，能够防止因毛细管现象导致电解液、气体从隔膜10的端部泄漏到电解槽的外部。
本发明的上述说明中，举了具有被支承于导电性肋部61的集电体71且阳极40被集电体71从背后支承的方式的碱性水电解槽5000为例，但本发明不限定于该方式。例如，在阳极40为刚体多孔电极的情况下，也能够做成不具有集电体71而是由导电性肋部61从阳极40的背后直接支承该阳极40的方式的碱性水电解槽。
本发明的上述说明中，举了阴极20为具有挠性的多孔板且被弹性体82朝向阳极40推压，且阳极40被导电性肋部61和集电体71从背后支承的方式的碱性水电解槽5000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如阳极为具有挠性的多孔板且被弹性体朝向阴极推压，且阴极被导电性肋部和集电体从背后支承的方式的碱性水电解槽。图10是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽6000(下面也称为“电解槽6000”。)的剖视图。图10中，针对已经在图2～图9中表示过的要素标注与图2～图9中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图10所示，电解槽6000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；及复合体300，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持。电解槽6000中，复合体300配置为：阳极40面朝阳极室A，阴极20面朝阴极室C。电解槽6000中，阳极(第1电极)40为具有挠性的多孔板(第1多孔板)。阴极(第2电极)20既可以是具有挠性的多孔板(第2多孔板)，也可以是刚体多孔板。电解槽6000具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71以及被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第1弹性体)81，阳极40被弹性体81朝向阴极20推压。电解槽6000还具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62以及被保持于导电性肋部62的集电体72，阴极20被集电体72从背后支承。采用上述这样的方式的碱性水电解槽6000，也能够获得与上面说明过的电解槽5000同样的效果。
本发明的上述说明中，举了具有被支承于导电性肋部62的集电体72且阴极20被集电体72从背后支承的方式的碱性水电解槽6000为例，但本发明不限定于该方式。例如，在阴极20为刚体多孔电极的情况下，也能够做成不具有集电体72而是由导电性肋部62从阴极20的背后直接支承该阴极20的方式的碱性水电解槽。
本发明的上述说明中，举了为具有挠性的多孔板的第1电极被具有导电性的第1弹性体朝向第2电极推压，且第2电极被导电性肋部从背后支承的方式的碱性水电解槽5000和碱性水电解槽6000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如为具有挠性的多孔板的第1电极被具有导电性的第1弹性体朝向第2电极推压，且第2电极被具有导电性的第2弹性体朝向第1电极推压的方式的碱性水电解槽。图11是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽7000(下面也称为“碱性水电解槽7000”。)的剖视图。图11中，针对已经在图2～图10中表示过的要素标注与图2～图10中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图11所示，电解槽7000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；及复合体300，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持。电解槽7000中，复合体300配置为：阳极40面朝阳极室A，阴极20面朝阴极室C。电解槽7000中，阴极(第1电极)20和阳极(第2电极)40中的至少一者为具有挠性的多孔板。也可以是，阴极(第1电极)20和阳极(第2电极)40这两者都为具有挠性的多孔板，但优选的是，阴极(第1电极)20和阳极(第2电极)40中的一者为具有挠性的多孔板，另一者为刚体多孔板。电解槽7000具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、被保持于导电性肋部62的集电体72以及被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第1弹性体)82，阴极20被弹性体82朝向阳极40推压。电解槽7000还具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71以及被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第2弹性体)81，阳极40被弹性体81朝向阴极20推压。
采用上述这样的方式的碱性水电解槽7000，也能够获得与上面说明过的电解槽5000同样的效果。而且，隔膜10从阳极侧和阴极侧这两侧受到弹性体的压力，因此，容易减少垫片30附近处的隔膜10的变形。
图12是示意性地说明又一实施方式的碱性水电解槽8000(下面也称为“电解槽8000”。)的剖视图。图12中，针对已经在图2～图11中表示过的要素标注与图2～图11中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图12所示，电解槽8000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；及复合体300，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持。电解槽8000中，复合体300配置为：阳极40面朝阳极室A，阴极20面朝阴极室C。电解槽8000中，阴极(第1电极)20为具有挠性的多孔板(第1多孔板)。阳极(第2电极)40既可以是具有刚性的多孔板，也可以是具有挠性的多孔板(第2多孔板)，但优选为具有挠性的多孔板。电解槽8000具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、被保持于导电性肋部62的集电体72以及被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第1弹性体)82，阴极20被弹性体82朝向阳极40推压。电解槽8000还具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71、被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第2弹性体)81以及配置在弹性体81与阳极40之间且具有导电性的刚体集电体91，阳极40被弹性体81经由刚体集电体91朝向阴极20推压。即，电解槽8000中，刚体集电体91以第2电极(阳极)40被夹在刚体集电体91与隔膜10之间的方式配置，第2电极(阳极)40由刚体集电体91支承。
采用电解槽8000，弹性体81经由刚性集电体91推压阳极40(即，阳极40被刚性集电体91从背后支承)，因此，即使在阳极40和阴极20这两者都具有挠性的情况下，也能够使朝向隔膜10推压两个电极时的压力在两个电极的整个面的范围内都更加均匀，因而，能够使电流密度更加均匀。也能够同样地获得上面针对电解槽7000说明过的效果。
本发明的上述说明中，举了导电性弹性体81经由刚性集电体91将阳极40朝向阴极20推压的方式的碱性水电解槽8000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如导电性弹性体经由刚性集电体将阴极朝向阳极推压的方式的碱性水电解槽。图13是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽9000(下面也称为“电解槽9000”。)的剖视图。图13中，针对已经在图2～图12中表示过的要素标注与图2～图12中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图13所示，电解槽9000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；及复合体300，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持。电解槽9000中，复合体300配置为：阳极40面朝阳极室A，阴极20面朝阴极室C。电解槽9000中，阳极(第1电极)40为具有挠性的多孔板(第1多孔板)。阴极(第2电极)20既可以是具有刚性的多孔板，也可以是具有挠性的多孔板(第2多孔板)，但优选为具有挠性的多孔板。电解槽9000具有：以从阳极侧框体51的内壁突出的方式设置的导电性肋部61、被保持于导电性肋部61的集电体71以及被保持于集电体71且具有导电性的弹性体(第1弹性体)81，阳极40被弹性体81朝向阴极20推压。电解槽9000还具有：以从阴极侧框体52的内壁突出的方式设置的导电性肋部62、被保持于导电性肋部62的集电体72、被保持于集电体72且具有导电性的弹性体(第2弹性体)82以及配置在弹性体82与阴极20之间且具有导电性的刚体集电体91，阴极20被弹性体82经由刚体集电体91朝向阳极40推压。即，电解槽9000中，刚体集电体91以第2电极(阴极)20被夹在刚体集电体91与隔膜10之间的方式配置，第2电极(阴极)20由刚体集电体91支承。
采用上述这样的方式的碱性水电解槽9000，也能够获得与上面说明过的电解槽8000同样的效果。即，采用电解槽9000，弹性体82经由刚性集电体91推压阴极20(即，阴极20被刚性集电体91从背后支承)，因此，即使在阳极40和阴极20这两者都具有挠性的情况下，也能够使朝向隔膜10推压两个电极时的压力在两个电极的整个面的范围内都更加均匀，因而，能够使电流密度更加均匀。也能够同样地获得上面针对电解槽7000说明过的效果。
本发明的上述说明中，举了在阳极室具有导电性肋部61且在阴极室具有导电性肋部62的方式的碱性水电解槽1000～碱性水电解槽9000为例，但本发明不限定于该方式。也能够做成例如阳极室和阴极室中的一者不具有导电性肋部或两者都不具有导电性肋部的方式的碱性水电解槽。图14是示意性地说明上述那样的、另一实施方式的碱性水电解槽10000(下面也称为“电解槽10000”。)的剖视图。图14中，针对已经在图2～图13中表示过的要素标记与图2～图13中的附图标记相同的附图标记，并省略说明。如图14所示，电解槽10000具有：阳极侧框体51，其具有导电性，划定阳极室A；阴极侧框体52，其具有导电性，划定阴极室C；及复合体300，其以阳极侧框体51与第1面31相接且阴极侧框体52与第2面32相接的方式被阳极侧框体51和阴极侧框体52所夹持。电解槽10000中，复合体300配置为：阳极40面朝阳极室A，阴极20面朝阴极室C。电解槽10000中，阴极(第1电极)20和阳极(第2电极)40中的至少一者为具有挠性的多孔板。也可以是，阴极(第1电极)20和阳极(第2电极)40这两者都为具有挠性的多孔板，但优选的是，阴极(第1电极)20和阳极(第2电极)40中的一者为具有挠性的多孔板，另一者为刚体多孔板。电解槽10000具有弹性体(第1弹性体)82，该弹性体82配置在阴极侧框体52的具有导电性的背面分隔壁52a与阴极20之间，且配置为与背面分隔壁52a和阴极20直接相接，该弹性体82具有导电性，阴极20被弹性体82朝向阳极40推压。电解槽10000还具有弹性体(第2弹性体)81，该弹性体81配置在阳极侧框体51的具有导电性的背面分隔壁51a与阳极40之间，且配置为与背面分隔壁51a和阳极40直接相接，该弹性体81具有导电性，阳极40被弹性体81朝向阴极20推压。
采用上述这样的方式的碱性水电解槽10000，也能够获得与上面说明过的电解槽7000同样的效果。而且，电解槽10000中，阳极室A和阴极室C都不具有导电性肋部，因此，能够减小每个单位电解槽的厚度，因而，能够实现电解槽小型化，能够提高单位占地面积的气体产量。而且，由于阳极室和阴极室中的一者不具有导电性肋部或两者都不具有导电性肋部，因此，能够削减构成电解槽的材料和制造电解槽所需的工时。
实施例
下面，基于实施例和比较例，更详细地说明本发明。但本发明不限定于这些实施例。
实施例
使用具有本发明所包含的碱性水电解用膜-电极-垫片复合体300(图4)的碱性水电解槽5000(图9)，在通电面积为0.5dm2，电解液温度为80℃，KOH浓度为25质量％，电流密度为60A/dm2的条件下进行碱性水的电解，并测量所需电压。
比较例
使用具有垫片和电极未构成为一体的现有构造(参照图1)的零间隙式电解槽，来代替实施例所用的碱性水电解槽，除此之外，在与实施例1相同的条件下进行碱性水的电解，并测量所需电压。
评价结果
采用实施例所用的碱性水电解槽，相对于比较例所用的现有的零间隙式电解槽而言，尽管通电面积和电流值都相同，但是，实施例所用的碱性水电解槽减少了1.5％的电解所需电压。这表示：通过增加呈零间隙(电极与隔膜之间直接接触)的面积，能够使电流更加均匀地在整个通电面流动。而且，比较例的电解槽从电解开始经过一天之后，在垫片周围确认到因电解液泄漏导致的结晶析出，相对于此，实施例所用的碱性水电解槽即使持续电解两周，也未观察到因电解液泄漏导致的结晶析出。
附图标记说明
10、(具有离子渗透性的)隔膜；11、第1膜面；12、第2膜面；20、21、阴极；30、垫片；31、第1面；32、第2面；33、狭槽；34、第1部分；35、第2部分；36、连接部；40、41、42、阳极；100、200、300、碱性水电解用膜-电极-垫片复合体；51、阳极侧框体；52、阴极侧框体；51a、52a、(具有导电性的)背面分隔壁；51b、52b、凸缘部；61、62、导电性肋部；71、72、集电体；81、82、具有导电性的弹性体；91、刚性集电体；900、现有的零间隙式电解槽；910、极室单元；911、具有导电性的分隔壁；912、凸缘部；913、914、具有导电性的肋部；920、具有离子渗透性的隔膜；930、垫片；940、阳极；950、集电体；960、具有导电性的弹性体；970、阴极；1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、碱性水电解槽；A、阳极室；C、阴极室。

Claims (17)

1.一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；
膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持，
该膜-电极-垫片复合体具有隔膜、第1电极及垫片，
该隔膜具有第1膜面和第2膜面，
该第1电极配置为与所述隔膜的第1膜面重叠，
该垫片具有电绝缘性，将所述隔膜和所述第1电极保持为一体，
所述垫片具有第1面、第2面、狭槽部、第1部分和第2部分以及连接部，
该第1面与阳极侧框体相接，
该第2面与阴极侧框体相接，
该狭槽部朝向内周侧开口，收容所述隔膜的整周缘部以及所述第1电极的整周缘部，
该第1部分和第2部分在与所述第1面和所述第2面交叉的方向上隔着所述狭槽部相对，该第1部分具有所述第1面，该第2部分具有所述第2面，
该连接部设于所述狭槽部的外周侧，将所述第1部分和所述第2部分连接为一体，且将所述狭槽部的外周端密封，
所述狭槽部中收容的所述隔膜的整周缘部以及所述第1电极的整周缘部被所述第1部分和所述第2部分夹持为一体；及
第2电极，其未被保持于所述垫片，而是配置为与所述隔膜的第2膜面相接，
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阳极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阴极室，
所述第1电极为产氧用的阳极，
所述第2电极为产氢用的阴极。
2.根据权利要求1所述的碱性水电解槽，其中，
所述第1电极为具有挠性的第1多孔板。
3.一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；
膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持，
该膜-电极-垫片复合体具有隔膜、第1电极及垫片，
该隔膜具有第1膜面和第2膜面，
该第1电极配置为与所述隔膜的第1膜面重叠，
该垫片具有电绝缘性，将所述隔膜和所述第1电极保持为一体，
所述垫片具有第1面、第2面、狭槽部、第1部分和第2部分以及连接部，
该第1面与阳极侧框体相接，
该第2面与阴极侧框体相接，
该狭槽部朝向内周侧开口，收容所述隔膜的整周缘部以及所述第1电极的整周缘部，
该第1部分和第2部分在与所述第1面和所述第2面交叉的方向上隔着所述狭槽部相对，该第1部分具有所述第1面，该第2部分具有所述第2面，
该连接部设于所述狭槽部的外周侧，将所述第1部分和所述第2部分连接为一体，且将所述狭槽部的外周端密封，
所述狭槽部中收容的所述隔膜的整周缘部以及所述第1电极的整周缘部被所述第1部分和所述第2部分夹持为一体；及
第2电极，其未被保持于所述垫片，而是配置为与所述隔膜的第2膜面相接，
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阴极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阳极室，
所述第1电极为产氢用的阴极，
所述第2电极为产氧用的阳极。
4.根据权利要求3所述的碱性水电解槽，其中，
所述第1电极为具有挠性的第1多孔板。
5.一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；及
膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持，
该膜-电极-垫片复合体具有：
隔膜，其具有第1膜面和第2膜面；
第1电极，其配置为与所述隔膜的第1膜面重叠；
第2电极，其配置为与所述隔膜的第2膜面重叠；及
垫片，其具有电绝缘性，将所述隔膜、所述第1电极和所述第2电极保持为一体，
所述垫片具有：
第1面，其与阳极侧框体相接；
第2面，其与阴极侧框体相接；
狭槽部，其朝向内周侧开口，收容所述隔膜的整周缘部、所述第1电极的整周缘部以及所述第2电极的整周缘部；
第1部分和第2部分，它们在与所述第1面和所述第2面交叉的方向上隔着所述狭槽部相对，该第1部分具有所述第1面，该第2部分具有所述第2面；及
连接部，其设于所述狭槽部的外周侧，将所述第1部分和所述第2部分连接为一体，且将所述狭槽部的外周端密封，
所述狭槽部中收容的所述隔膜的整周缘部、所述第1电极的整周缘部以及所述第2电极的整周缘部被所述第1部分和所述第2部分夹持为一体，
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阳极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阴极室，
所述第1电极为产氧用的阳极，
所述第2电极为产氢用的阴极。
6.根据权利要求5所述的碱性水电解槽，其中，
所述第1电极为具有挠性的第1多孔板。
7.根据权利要求5或6所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极为刚体多孔板。
8.根据权利要求5或6所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极为具有挠性的第2多孔板。
9.一种碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽具有：
阳极侧框体，其划定阳极室；
阴极侧框体，其划定阴极室；及
膜-电极-垫片复合体，其被所述阳极侧框体和所述阴极侧框体所夹持，
该膜-电极-垫片复合体具有：
隔膜，其具有第1膜面和第2膜面；
第1电极，其配置为与所述隔膜的第1膜面重叠；
第2电极，其配置为与所述隔膜的第2膜面重叠；及
垫片，其具有电绝缘性，将所述隔膜、所述第1电极和所述第2电极保持为一体，
所述垫片具有：
第1面，其与阳极侧框体相接；
第2面，其与阴极侧框体相接；
狭槽部，其朝向内周侧开口，收容所述隔膜的整周缘部、所述第1电极的整周缘部以及所述第2电极的整周缘部；
第1部分和第2部分，它们在与所述第1面和所述第2面交叉的方向上隔着所述狭槽部相对，该第1部分具有所述第1面，该第2部分具有所述第2面；及
连接部，其设于所述狭槽部的外周侧，将所述第1部分和所述第2部分连接为一体，且将所述狭槽部的外周端密封，
所述狭槽部中收容的所述隔膜的整周缘部、所述第1电极的整周缘部以及所述第2电极的整周缘部被所述第1部分和所述第2部分夹持为一体，
所述膜-电极-垫片复合体配置为：所述隔膜的第1膜面面朝所述阴极室，所述隔膜的第2膜面面朝所述阳极室，
所述第1电极为产氢用的阴极，
所述第2电极为产氧用的阳极。
10.根据权利要求9所述的碱性水电解槽，其中，
所述第1电极为具有挠性的第1多孔板。
11.根据权利要求9或10所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极为刚体多孔板。
12.根据权利要求9或10所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极为具有挠性的第2多孔板。
13.根据权利要求1、3、5或9所述的碱性水电解槽，其中，
所述第1电极为具有挠性的第1多孔板，
所述第1电极被具有导电性的第1弹性体朝向所述第2电极推压。
14.根据权利要求13所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极为刚体多孔板。
15.根据权利要求14所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极被具有导电性的第2弹性体朝向所述第1电极推压。
16.根据权利要求13所述的碱性水电解槽，其中，
所述第2电极为具有挠性的第2多孔板，
所述第2电极被具有导电性的第2弹性体朝向所述第1电极推压。
17.根据权利要求13所述的碱性水电解槽，其中，
该碱性水电解槽还具有刚体集电体，该刚体集电体配置为与所述第2电极相接，且具有导电性，
所述刚体集电体以所述第2电极被夹在该刚体集电体与所述隔膜之间的方式配置，
所述第2电极为具有挠性的第2多孔板，
所述第2电极由所述刚体集电体支承。
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