CN203256349U - 电解单元及电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供电解单元及电解槽，在电解停止时排出电解液的时候，电解液难以残留于电解单元内。电解单元（1）具备：阳极室（10）；阴极室（20）；在阳极室（10）和阴极室（20）之间配置的隔离壁（30）；向阳极室（10）供给电解液的阳极侧电解液供给部（104）；以及向阴极室（20）供给电解液的阴极侧电解液供给部（204），阳极侧电解液供给部（104）具有阳极侧电解液入口部（1043）、阳极侧电解液出口部（1041）和阳极侧连接部（1042），阳极侧连接部（1042）为管状，在外周壁的阳极室内区域形成有孔。

Description

电解单元及电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解单元及电解槽。

背景技术

碱金属盐电解（以下称作“电解”。）是一种对食盐水等碱金属氯化物水溶液进行电解来制造高浓度的碱金属氢氧化物、氢、氯等的方法。作为该方法，可举出水银法、隔膜法，但近年来，主要采用电力效率良好的离子交换膜法。在离子交换膜法中，使用了隔着离子交换膜排列多个具备阳极和阴极的电解单元而成的电解槽。电解单元具有如下结构：安装有阴极的阴极室框与安装有阳极的阳极室框隔着隔离壁（背面板）背对背地进行配置。向阳极供给碱金属氯化物水溶液、向阴极供给碱金属氢氧化物或水并进行电解，由此在阳极生成氯气，在阴极中生成碱金属氢氧化物和氢气。

作为电解单元，在专利文献1中公开了如下结构：为了在电解槽内的横向范围均匀地供给电解液，将分散管（分配器）设置于电解单元内。

专利文献1：国际公开2001/016398号小册子

一般地，在进行离子交换膜或电解槽附属部件（衬垫等）的更换、进而进行电极的更新、电解单元设备的检查等作业时，停止电解。电解停止后，需要从电解单元的阳极室和阴极室排出电解液。在排出电解液时，需要从电解单元内无残留地将电解液排出，以使作业者不会粘到电解液。

通常，在电解单元的下部设置有用于向阳极室和阴极室供给电解液的管。但是，在从电解单元排出电解液的情况下，存在在比管靠下方的内部空间残留有电解液的问题。若电解液有残留，当停止电解而打开电解单元时，积存在电解单元内的下方空间中的电解液会泄漏，从而粘到作业者。

另外，在更换离子交换膜的情况下，打开电解单元并排出电解液后，利用纯水清洗电解单元内部，将残留的电解液排出。但是，由于电解液的比重比纯水重，因此电解液仍然积存在电解单元内的下方，还存在即使进行水洗也不能充分排出电解液的问题。

而且，若在电解单元内的下方积存有电解液的状态下进行长时间保存，则还存在电解液会凝固而阻塞管孔等的问题。

实用新型内容

本实用新型正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种电解单元，其在电解停止时排出电解液的时候，电解液难以残留于电解单元内。

本申请的发明人为了解决上述课题而反复进行了深刻研究，结果发现了如下电解单元，完成了本实用新型，所述电解单元具备：阳极室；阴极室；在所述阳极室和所述阴极室之间配置的隔离壁；向所述阳极室供给电解液的阳极侧电解液供给部；以及向所述阴极室供给电解液的阴极侧电解液供给部，所述阳极侧电解液供给部具有：配置于阳极室外的阳极侧电解液入口部；配置于所述阳极室内的阳极侧电解液出口部；以及连接所述阳极侧电解液入口部和所述阳极侧电解液出口部的阳极侧连接部，所述阳极侧连接部为管状，在外周壁的阳极室内区域形成有孔，在所述电解单元中，当电解停止时将电解液排出的时候，电解液难以残留于电解单元内。

即，本实用新型如下。

[1]

一种电解单元，所述电解单元具备：

阳极室；

阴极室；

在所述阳极室和所述阴极室之间配置的隔离壁；

向所述阳极室供给电解液的阳极侧电解液供给部；以及

向所述阴极室供给电解液的阴极侧电解液供给部，

所述阳极侧电解液供给部具有：

配置于所述阳极室外的阳极侧电解液入口部；

配置于所述阳极室内的阳极侧电解液出口部；以及

连接所述阳极侧电解液入口部和所述阳极侧电解液出口部的阳极侧连接部，

所述阳极侧连接部为管状，在外周壁的阳极室内区域形成有孔。

[2]根据[1]所述的电解单元，

所述阳极侧连接部的中央内径比该阳极侧连接部的与所述阳极侧电解液入口部连接的连接部位的内径小。

[3]根据[1]或[2]所述的电解单元，

所述阳极侧连接部的中央内径比该阳极侧连接部的与所述阳极侧电解液出口部连接的连接部位的内径小。

[4]根据[1]至[3]中任意一项所述的电解单元，

所述孔的内径比所述阳极侧连接部的中央内径小。

[5]根据[1]至[4]中任意一项所述的电解单元，

所述阴极侧电解液供给部具有：

配置于所述阴极室外的阴极侧电解液入口部；

配置于所述阴极室内的阴极侧电解液出口部；以及

连接所述阴极侧电解液入口部和所述阴极侧电解液出口部的阴极侧连接部，

所述阴极侧连接部为管状，在外周壁的阴极室内区域形成有孔。

[6]根据[1]至[5]中任意一项所述的电解单元，

所述阳极侧连接部和/或所述阴极侧连接部具有文丘里部。

[7]根据[1]至[6]中任意一项所述的电解单元，

所述阳极室由利用分隔板划分而成的多个单位阳极室构成，

所述阳极侧电解液出口部从所述阳极侧连接部分路，以便将所述电解液分配至各个所述单位阳极室。

[8]一种电解槽，所述电解槽具备：

串联配置的多个[1]至[7]中任意一项所述的电解单元；以及

在相邻的所述电解单元之间配置的离子交换膜。

根据本实用新型，能够提供一种电解单元，在电解停止时排出电解液的时候，电解液难以残留于电解单元内。

附图说明

图1是本实施方式的电解单元的一例的侧剖视图。

图2是该实施方式的电解单元的正面剖视图。

图3是该实施方式的电解单元内的阳极侧电解液供给部附近的局部放大图。

图4是该实施方式的电解单元中的连接部的局部示意图。

图5是本实施方式的电解槽的组装过程中的示意图。

图6是在实施例1和2中使用的连接管的主视图。

图7是在实施例1和2中使用的连接管的侧视图。

图8是在比较例1中使用的连接管的主视图。

图9是示出在本实施例中进行的盐水浓度测定的测定部位的主视图。

图10是实施例1和2的电解单元的侧视图。

标号说明

1、2：电解单元；4：电解槽；7：按压器；8：电解液供给管；9：电解液排出管；10：阳极室；10a：分隔部（肋）；10b：单位阳极室；20：阴极室；30：隔离壁；40：阳极侧衬垫；50：阴极侧衬垫；102：阳极；104：阳极侧电解液供给部；106：阳极侧气液分离部；108：导流板；202：阴极；204：阴极侧电解液供给部；206：阴极侧气液分离部；208：集电板；1041：阳极侧电解液出口部（分散管）；1042：阳极侧连接部（连接管）；1043：阳极侧电解液入口部（入口喷嘴）；1044：孔；1045：开口部；2041：阴极侧电解液出口部（分散管）；2042：阴极侧连接部（连接管）；2043：阴极侧电解液入口部（入口喷嘴）；2044：孔。

具体实施方式

以下，根据需要参照附图来详细说明用于实施本实用新型的方式（以下简称为“本实施方式”）。以下的本实施方式只是用于说明本实用新型的例示，不是要将本实用新型限定于以下内容。附图示出了实施方式的一个例子，其方式不应限定并解释于此，本实用新型可以在其主旨范围内适当地加以变形而进行实施。另外，在附图中，对相同要素标注相同的标号，并省略重复的说明。此外，在没有特别说明的情况下，上下左右等的位置关系是基于附图所示的位置关系，附图的尺寸比例不限于图示的比例。并且，在本说明书中，带有“大致”的用语在本领域技术人员的技术常识的范围内也表示去掉该“大致”后的用语的含义，还包含去掉“大致”后的自身的含义。

本实施方式的电解单元具备：阳极室；阴极室；在阳极室和阴极室之间配置的隔离壁；向阳极室供给电解液的阳极侧电解液供给部；以及向阴极室供给电解液的阴极侧电解液供给部，阳极侧电解液供给部具有：配置于阳极室外的阳极侧电解液入口部；配置于阳极室内的阳极侧电解液出口部；以及连接阳极侧电解液入口部和阳极侧电解液出口部的阳极侧连接部，阳极侧连接部为管状，在外周壁的阳极室内区域形成有孔。本实施方式的电解单元的一个特征为，在向阳极室内供给电解液的电解液供给部中，连接阳极侧电解液入口和阳极侧电解液出口的阳极侧连接部的形状。

图1表示本实施方式的电解单元的一例的侧剖视图，图2表示该实施方式的电解单元的主视图。电解单元1具备：阳极室10；阴极室20；在阳极室10和阴极室20之间配置的隔离壁30；向阳极室10供给电解液的阳极侧电解液供给部104；以及向阴极室20供给电解液的阴极侧电解液供给部204。而且，阳极侧电解液供给部104具有：向阳极室10内导入电解液的阳极侧电解液入口部（入口喷嘴）1043；配置于阳极室内的阳极侧电解液出口部（分散管）1041；以及连接阳极侧电解液入口部1043和阳极侧电解液出口部1041的阳极侧连接部（连接管）1042。阳极侧连接部1042为管状，在外周壁的阳极室内区域形成有孔1044。在阳极侧电解液出口部（分散管）1041的外周壁以朝向上方的方式形成有开口部1045。

在电解中，电解液从系统外被供给至阳极侧电解液入口部1043，并经由阳极侧连接部1042，从阳极侧电解液出口部1041的开口部1045导入到电解单元内。在电解停止时，电解液不仅能够从阳极侧电解液出口部1041的开口部1045排出至系统外，也能够从孔1044排出至系统外。

而且，阴极侧电解液供给部204具有：阴极侧电解液入口部2043，其配置于阴极室20的内壁内部，用于将电解液导入阴极室内；向阴极室内供给电解液的阴极侧电解液出口部2041；以及连接阴极侧电解液出口部2041和阴极侧电解液入口部2043的阴极侧连接部2042。阴极侧连接部2042为管状，在外周壁的阴极室内区域形成有孔2044。

在电解中，电解液从系统外被供给至阴极侧电解液入口部2043，并经由阴极侧连接部2042，从阴极侧电解液出口部2041的开口部（未图示，与阳极侧的开口部1045对应）导入到电解单元内。在电解停止时，电解液不仅能够从阴极侧电解液出口部2041排出至系统外，也能够从孔2044排出至系统外。

以下，对各个部件更详细地进行说明。

（阳极室）

阳极室10由构成电解单元1的框体、隔离壁30以及阳极102构成。如图2所示，阳极室10也可以由利用分隔部（肋）10a划分而成的多个单位阳极室10b构成。

（阳极）

作为阳极102，可以使用在钛基材的表面覆盖以钌、铱为成分的氧化物而得到的、所谓的DSA等金属电极。

（导流板）

根据需要，优选的是，阳极室10还具备导流板108，所述导流板108配置于阳极侧电解液供给部104的上方，且配置成与隔离壁30大致平行。导流板108是控制阳极室10内的电解液的流动的分隔板。通过设置导流板108，使电解液在阳极室10内部循环，从而能够使电解液的浓度更均匀。为了促进内部循环，优选的是导流板108配置于阳极102和隔离壁30之间。从该观点出发，优选的是导流板108沿着阳极室10的宽度方向（相当于图1中与纸面垂直的方向，相当于图2中纸面的左右方向。）配置。在由导流板108分隔出的阳极102附近的空间中，在电解进展时，电解液浓度下降，并产生氯气等生成气体。由此存在产生气液的比重差的情况，但通过配置导流板108，促进了阳极室10中电解液的内部循环，从而能够使阳极室10的电解液的浓度分布更均匀。

（阳极侧气液分离部）

优选的是阳极室10还具备阳极侧气液分离部106，所述阳极侧气液分离部106配置于阳极侧电解液供给部104的上方，用于从混入有气体的电解液中分离出气体。阳极侧气液分离部106对电解液和电解中产生的氯气等生成气体进行分离。电解时，当在电解单元1中产生的生成气体和电解液成为气液混相时，存在由于电解单元1内部的压力变化而产生振动的情况。通过利用阳极侧气液分离部106分离生成气体和电解液，能够抑制振动。作为阳极侧气液分离部106，例如可以举出具备用于消除气泡的消泡板的结构。气液混相流通过消泡板时气泡破裂，由此能够分离生成气体和电解液。作为消泡板，例如可以使用金属板网（expanded metal）、冲压出圆形或方形等的孔的冲孔金属板、金属网、丝网、发泡金属等。

（阳极侧电解液供给部）

阳极侧电解液供给部104具有：配置于阳极室10外的阳极侧电解液入口部1043；配置于阳极室10内的阳极侧电解液出口部1041；以及连接阳极侧电解液入口部1043和阳极侧电解液出口部1041的阳极侧连接部1042。

（阳极侧电解液入口部）

以下，利用图3对阳极侧电解液供给部详细地进行说明。图3是本实施方式的阳极侧电解液供给部附近的局部放大图。阳极侧电解液入口部1043配置于阳极室10外，用于从阳极室10外向阳极室10内供给电解液。从相对于电解液的耐腐蚀性的观点出发，阳极侧电解液入口部1043的材料可以使用钛或氟树脂等。作为阳极侧电解液入口部1043，例如可以使用喷嘴（入口喷嘴）。

（阳极侧电解液出口部）

阳极侧电解液出口部1041沿电解单元1的宽度方向配置，用于遍及电解单元1内的宽度方向分散地供给电解液。作为阳极侧电解液出口部1041，优选具有多个开口部1045。优选的是开口部1045配置于阳极侧电解液出口部1041的上表面。由此，开口部1045的电解液的流动和循环变得更顺畅，因此能够使电解单元内的液体浓度更加均匀化。

阳极室10由利用沿着阳极室10的宽度方向排列的分隔部（肋）10a划分而成的多个单位阳极室10b构成，在该情况下，优选的是阳极侧电解液出口部1041从阳极侧连接部1042分路，以便能够向各单位阳极室10b分配电解液。在该情况下，作为阳极侧电解液出口部1041，可以使用分路的分散管。

而且，优选的是，阳极侧电解液出口部1041在每个单位阳极室10b形成有开口部1045。而且，优选的是，单位阳极室10b中的一个以上的单位阳极室10b形成有多个开口部1045。通过这样的结构，也能够促进电解液在各单位阳极室10b之间的移动，因此，能够向各单位阳极室10b均匀地供给电解液。另外，为了进一步促进单位阳极室10b之间的电解液的移动，也可以在分隔部（肋）10a设置开口部（未图示）。

此外，如图2所示，在阳极室10由多个单位阳极室10b构成的情况下，优选的是，在远离阳极侧电解液入口部1043的位置配置的单位阳极室10b的开口部1045的开口面积比靠近电解单元1的中央配置的单位阳极室10b的开口部1045的开口面积大。这里所谓的开口面积是对开口部1045进行垂直投影而求得的面积。

在远离阳极侧电解液入口部1043的位置配置的单位阳极室10b中，具有从阳极侧电解液入口部1043移送来的电解液的流速减小的倾向，因此该单位阳极室10b的横向的电解液的流动变弱，电解液在该单位阳极室10b内的纵向容易上升。因此，在电解单元1的中央附近，电解液供给量增加，被供给的电解液的浓度高，因此电解液的浓度比较容易上升，从而在电解单元1的横向上电解液的浓度变得不均匀。

因此，通过以满足上述关系的方式控制单位阳极室10b的开口部1045的开口面积，由此能够促进在远离阳极侧电解液入口部1043的单位阳极室10b的横向的电解液的流动。由此，能够使电解单元1内的电解液的浓度分布更均匀。

另外，优选的是，在靠近阳极侧电解液入口部1043的位置配置的单位阳极室10b的开口部1045的开口面积比靠近电解单元1的中央配置的单位阳极室10b的开口部1045的开口面积大。由此，能够使电解单元1内的电解液的浓度分布更均匀。

具体来讲，更优选的是，相对于阳极室10的宽度全长L，在位于距阳极室10的一端的距离为0.13×L的位置的各单位阳极室10b中，其单位阳极室中开口部1045的开口面积的总和Sa是其他单位阳极室10b中开口部1045的开口面积的总和Sb的1.5倍～3倍（1.5Sb≤Sa≤3Sb）。

而且，更优选的是，在位于阳极室10的一端起第四位置的两个单位阳极室10b配置的阳极侧电解液出口部1041的开口部1045的开口面积的总和，是其他的单位阳极室10b的开口部1045的开口面积的总和的1.5倍～3倍。

另外，特别优选的是，阳极侧电解液出口部1041的各开口部1045的截面积全部相同，且位于距阳极室10的一端的距离为0.13×L的位置的各单位阳极室10b的开口部1045的数量是其他各单位阳极室10b所具有的开口部的数量的2倍～3倍。

（阳极侧连接部）

阳极侧连接部1042以跨越阳极室10内外的方式进行配置，连接阳极侧电解液入口部1043和阳极侧电解液出口部1041。阳极侧连接部1042为管状，在阳极侧连接部1042的外周壁形成有孔1044。孔1044形成于在阳极室10的内部配置的外周壁（参照图3）。由此，能够防止电解液在电解单元1内残留。电解停止时，电解液不仅能够从阳极侧电解液出口部1041的开口部1045（参照图3的箭头A）排出至电解单元1外，也能够从阳极侧连接部1042的孔1044（参照图3的箭头B）排出至电解单元1外。其结果为，能够高效地在短时间内将电解液从电解单元1排出。

而且，所谓阳极侧连接部1042的外周壁的阳极室内区域是位于阳极侧连接部1042的外周壁内且位于阳极室10内的外周壁的区域。在图3中，是位于阳极侧连接部1042的外周壁内、阳极室10内、即比电解单元1的底面靠上侧的外周壁的区域。而且，对于后述的阴极室内区域也是同样的。

进而，优选的是阳极侧连接部1042的孔1044位于与阳极室10的底面高度相同的位置。由此，能够进一步无残留地将电解液排出至电解单元1外。作为阳极侧连接部1042，可以使用具备上述孔1044的连接管等。

优选的是，阳极侧连接部1042的中央内径（管中央的内径）比阳极侧连接部1042的与阳极侧电解液入口部1043连接的连接部位的内径小。另外，优选的是，阳极侧连接部1042的中央内径比阳极侧连接部1042的与阳极侧电解液出口部1041连接的连接部位的内径小。进而，优选的是，阳极侧连接部1042的孔1044的内径比阳极侧连接部1042的中央内径小。通过形成为这样的结构，在向电解单元内供给电解液时，能够增加在阳极侧连接部1042的孔1044附近供给的电解液的流速，并且，在阳极侧连接部1042的孔1044中变成比阳极室10内低的压力。由此，能够将液体无泄漏地从阳极侧连接部1042的孔1044供给至阳极室10，从而能够高效地向阳极室10供给电解液。另一方面，在排出电解液时，电解液也能够从阳极侧连接部1042的孔1044排出至电解单元外。

优选的是阳极侧连接部1042具有文丘里部，例如可以采用文丘里管。而且，更优选的是，孔1044设于文丘里部的节流部分。这里，所谓的文丘里部是具有应用了文丘里效应的管结构的部位，是具有供电解液通过的区域的一部分变窄的结构的部位。利用图4具体地进行说明。图4是阳极侧连接部1042的局部示意图。与阳极侧电解液入口部1043连接的连接部位的以内径为基准的截面积（以下，称为“内截面积”。）S₂、与阳极侧电解液出口部1041连接的连接部位的内截面积S₃、以及阳极侧连接部1042的节流部分的内截面积S₁的关系为，S₁比S₂和S₃小（S₂＞S₁，且S₃＞S₁）。通过对节流部分的电解液的流动进行节流，能够使节流部分的电解液的流速增加。例如，当电解液的流量恒定且电解液为非压缩性流体时，节流部分的流速成为通过节流部分之前的流速的S₂／S₁倍。而且，电解液通过节流部分时节流部分的压力降低，利用其负压能够从孔1044吸出电解液。由此，能够均匀且短时间地供给电解液。为了进一步发挥文丘里效应，优选的是阳极侧连接部1042的节流部分的内径形成为管内径的40%～80%，更优选的是形成为管内径的50%～70%。作为具体示例，当管内径为10mm时，节流部分的内径优选为4mm～8mm，更优选为5mm～7mm。

例如，想要在电解液供给时防止从孔1044泄漏液体的情况下，进一步增加阳极侧连接部1042的流速即可，为此，增大文丘里部的节流即可。另一方面，在期望进一步增大电解液的流量的情况下，减小文丘里部的节流即可。

优选的是孔1044的内径S₄比文丘里部的节流部分的内径S₁小（S₄＜S₁）。由此，能够有效地防止在供给电解液时液体从孔1044泄漏，并且，能够进一步增加阳极侧连接部1042的流速。

作为阳极侧连接部1042的材料，不特别限定，但从相对于电解液的耐腐蚀性的观点出发，优选钛、氟树脂等。

<阴极室>

接着，对阴极室进行说明。在没有特别说明的情况下，阴极侧的结构可以与上述阳极侧的结构相同。阴极室20由构成电解单元1的框体、隔离壁30和阴极202构成。与阳极室10同样，阴极室20也由利用分隔部（肋）划分而成的多个单位阴极室构成。

（阴极）

作为阴极202，可以使用在镍基材的表面涂敷了镍、氧化镍、镍与锡的合金、活性炭和氧化物、氧化钌、铂等而成的阴极等。作为其制造方法，可以列举出合金镀敷、分散/复合镀敷、热分解、喷涂及它们的组合等。

为了提高阴极202的集电效果，优选的是沿着阴极室20的侧面配置集电板208。作为集电板208，可采用公知的集电板，优选由导电性高的金属构成。

（阴极侧气液分离部）

而且，也可以在阴极室20设置阴极侧气液分离部206。优选的是，阴极侧气液分离部206配置在阴极侧电解液供给部204的上方。阴极侧气液分离部206可以是与阳极侧气液分离部106相同的结构。

（阴极侧电解液供给部）

优选的是，阴极侧电解液供给部204与阳极侧电解液供给部104同样地具有：配置于阴极室20外的阴极侧电解液入口部2043；配置于阴极室20内的阴极侧电解液出口部2041；以及连接阴极侧电解液入口部2043和阴极侧电解液出口部2041的阴极侧连接部2042。优选的是，阴极侧电解液入口部2043、阴极侧电解液出口部2041以及阴极侧连接部2042分别为与阳极侧电解液入口部1043、阳极侧电解液出口部1041以及阳极侧连接部1042相同的结构。

作为阴极侧连接部2042的材料，不特别限定，但从相对于电解液的耐腐蚀性的观点出发，优选是镍、SUS、氟树脂等。

（隔离壁）

隔离壁30配置在阳极室10与阴极室20之间。隔离壁30有时也称作分离器，用于对阳极室10和阴极室20进行划分，隔离壁30可以使用公知的隔离壁作为电解用的分离器，例如，可举出在阴极侧焊接由镍形成的板、在阳极侧焊接由钛形成的板而成的隔离壁等。

<其他结构>

（衬垫）

优选的是，本实施方式的电解单元1具备：阳极侧衬垫40，其配置于构成阳极室10的框体表面；以及阴极侧衬垫50，其配置于构成阴极室20的框体表面。

<电解槽>

隔着离子交换膜串联连接多个本实施方式的电解单元1，从而能够形成多极式电解槽。图5是示出组装该实施方式的电解槽的过程中的状态的概略立体图。在本实施方式中，能够形成至少具备串联配置的多个电解单元1、和在相邻的电解单元1之间配置的离子交换膜（未图示）的多极式电解槽4（以下，有时仅称为“电解槽”。）。电解槽4是隔着离子交换膜（未图示）串联配置多个电解单元1并通过按压器7连结而组装成的（参照图5）。而且，在连结的电解单元1的两端配置有只具有阳极室的电解单元（阳极终端单元）和只具有阴极室的电解单元（阴极终端单元）。而且，在连结的电解单元1连接有电解液供给管8和电解液排出管9，所述电解液供给管8连接于电解单元1的阳极和阴极的电解液供给部，所述电解液排出管9用于移送从电解单元1排出的电解液。从电解液供给管8经由软管将电解液供给至各电解单元1的电解液入口。另外，在电解停止时，在将电解液从电解单元内排出的时候，从各电解单元1的电解液入口经由软管将电解液排出至电解液供给管。在这样组装成的电解槽4中，配置于其两端的电解单元1中的一个连接于阳极端子，另一个连接于阴极端子。

在电解槽4中使用的离子交换膜不特别限定，可以使用公知的离子交换膜。例如，在通过氯化碱等的电解来制造氯和碱的情况下，从耐热性和耐药品性等优异的方面考虑，优选的是含氟离子交换膜。作为含氟离子交换膜，可举出具有使电解时产生的阳离子选择性透过的功能、且包括具有离子交换基的含氟聚合物的离子交换膜等。此处所说的具有离子交换基的含氟聚合物，是指具有离子交换基、或者具有能够水解成为离子交换基的离子交换基前驱体的含氟聚合物。例如可举出如下这样的聚合物等：由氟化烃的主链构成，具有能够通过水解等转换为离子交换基的官能团作为侧基链，且能够进行熔融加工。

【实施例】

通过以下的实施例对本实用新型进行更具体的说明，但本实用新型不受以下实施例的任何限定。

<电解液的残留评价>

[实施例1]

对电解槽的电解液的泄漏的有无进行讨论。进行电解槽中阳极室侧的区域的电解液的残留评价。对于电解槽的结构如下所述。此外，以下，在没有特别说明的情况下，阴极室侧的各部件的配置与阳极室侧的各部件的配置相同。

如图10所示，准备了这样的电解单元2：横宽为2400mm、高度为1200mm、阳极室深度为35.5mm、阴极室深度为24.5mm。电解单元2具有利用分隔部（肋）10a分隔阳极室而成的26个单位阳极室10b和同样地利用分隔部（未图示）分隔阴极室而成的26个单位阴极室。阳极是在进行了钢板网（expanded mesh）加工后的钛板表面上覆盖以钌、铱、钛为成分的氧化膜而制作的。

在阴极室内，在镍制的集电板上使用将氧化镍喷涂至进行了钢板网加工后的镍板而形成的阴极。

在阳极室的内壁内部，沿电解单元2的宽度方向配置阳极侧电解液出口部（分散管）1041，在阳极室外配置从阳极室外向阳极室内供给电解液的阳极侧电解液入口部（入口喷嘴）1043，并配置有连接分散管1041和入口喷嘴1043的阳极侧连接部（连接管）1042。作为阳极侧的连接管，使用如图6和图7所示的形状的连接管。图6表示在实施例1和2中使用的连接管的主视图，图7表示在实施例1和2中使用的连接管的侧视图。如图3所示，设于连接管1042的外周的孔1044配置成位于与阳极室的底面相同的高度。

另外，在阴极室中也同样地配置有分散管（未图示）、阴极侧电解液入口部（入口喷嘴）2043、阴极侧连接部（连接管；未图示）。在阴极侧也与阳极侧同样地，设于连接管的外周壁的孔配置成位于与阴极室的底面相同的高度。

阳极侧的分散管1041为外径25.4mm、厚度0.7mm、内径24mm的钛制的管，配置于从电解单元2的阳极室的下端至分散管的中心的距离为62.7mm的位置。在分散管1041中，在如图10所示的序号1～26的各单位阳极室中，在分散管1041的上表面各设置一处直径为1.5mm的开口部。在序号3和23的单位阳极室中，还在另一处设置直径1.5mm的开口部，设置了合计28个开口部。而且，在序号3和23以外的单位阳极室，各开口部配置于单位阳极室的中心附近。在序号3和23的阳极室中，以如下方式进行配置：两个开口部间距离为31mm，从开口部至肋的距离分别为32mm。

阴极侧的分散管为直径12mm（内径）的镍制的管，设置于从电解单元2的阴极室的下端至分散管的中心的距离为48.5mm的位置。阴极侧的分散管也与阳极侧同样地设有开口部。

在阳极室和阴极室，分别将气液分离部设置于电解单元2内的上部。在阳极室中，进一步以导流板的下端到达分散管的上方550mm处的方式设置长度500mm的导流板。

而且，图10的电解单元2除了在将阳极侧和阴极侧的连接管的孔配置成位于与阳极室和阴极室的底面大致相同高度的位置这一点以外，其他与图1的电解单元1为相同的结构。

串联排列9个该电解单元2，在两端配置有仅具有阳极室的电解单元（阳极终端单元）和仅具有阴极室的电解单元（阴极终端单元），在阳极终端单元配置有阳极端子，在阴极终端单元配置有阴极端子。在各电解单元1的周缘部利用粘接剂粘贴有阳极侧衬垫40和阴极侧衬垫50，在各电解单元1之间，以夹着食盐电解用的含氟离子交换膜（旭化成化学株式会社制造，商品名“ACIPLEX（注册商标）F6801”；以下，有时称为“离子交换膜”。）、并使离子交换膜和阴极的距离为1.7mm方式进行按压，从而组装成如图5所示的电解槽4。

而且，向电解槽4的电解单元2的阳极室供给盐水作为电解液并使盐水充满阳极室内后，将盐水排出。然后，打开电解槽，目测评价在阳极室内是否残留盐水。其结果为，在阳极室内几乎未残留电解液，从而确认了在电解停止时将电解液排出的时候电解液很难残留于电解单元内。

另外，在电解液供给时，能够以高流速有效地供给电解液。

[比较例1]

作为阳极侧的连接管，除了使用图8所示的形状的连接管之外，在与实施例1相同的条件下进行电解液的残留评价。图8是在比较例1中使用的连接管的主视图。其结果为，在打开电解槽时电解液从阳极室泄漏，从而通过目视确认了电解液残留于阳极室内。

（电解液的浓度分布测定（实施例2））

接着，使用在实施例1中使用的电解单元2（图10），测定运转时的浓度分布。

对电解液的浓度分布的测定方法进行说明。向电解槽的各电解单元的阳极室供给300g/L的盐水作为阳极液，从排出喷嘴附近向阴极室供给稀氢氧化钠以使氢氧化钠浓度成为32质量%，在电解温度90℃、阳极室侧气压（表压）40kPa、阴极室侧气压（表压）44kPa、电流密度6kA/m²的条件下进行一个月的电解。并且，在供给的盐水中添加盐酸进行电解，使得阳极液的排出喷嘴附近的盐水的pH成为2。

测定图9所示的部位的盐水浓度，并基于其平均值评价电解单元内的盐水浓度分布。图9是示出在本实施例中进行的盐水浓度测定的测定部位的侧视图。在阳极室内的阳极附近，在9个部位插入喷嘴，在电解中缓慢地对电解液进行采样，测定了各测定点处的盐水浓度。接着，求出6kA/m²的电流密度下的、该9个部位处的盐水浓度的最大值与最小值之差作为单元内浓度分布差。在阳极室框内，把以下位置作为采样位置进行了测定（参照图9的圆点）。

上部3个部位：在从阳极室周缘部的上部起位于内侧150mm的高度处，沿着电解单元的宽度方向，在正中1个部位、以及在左右方向上分别距中央968mm的位置处的2个部位，进行了测定。

中央3个部位：在阳极室的中心点的1个部位、以及在左右方向上分别距中心点968mm的位置处的2个部位，进行了测定。

下部3个部位：在从阳极室周缘部的下部起位于内侧150mm的高度处，沿着电解单元的宽度方向，在正中1个部位、以及在左右方向上分别距中央968mm的位置处的2个部位，进行了测定。其结果为，单元内浓度分布差（最大值和最小值的差）为0.27N（＝4.08N－3.81N）。测定盐水浓度分布的结果如表1所示。

【表1】

	左侧	中央	右侧
				上部	3.83	3.81	3.81
中央部	3.98	3.91	3.92
				下部	4.08	3.99	4.00

（N）

[电解液的浓度分布测定（实施例3）]

在图10所示的序号2～25的各单位阳极室10b中，除了将分散管变更为设置各一处直径1.5mm的孔的分散管之外，其他与实施例2同样地进行了实验。而且，各开口部设于单位阳极室10b中的中心附近。其结果为，单元内浓度分布差为0.40N（＝3.98N－3.58N）。测定盐水浓度分布的结果在表2中示出。

【表2】

	左侧	中央	右侧
				上部	3.76	3.85	3.58
中央部	3.86	3.92	3.69
				下部	3.96	3.98	3.75

（N）

由此，无论在实施例2和3中，都确认到电解液的浓度分布差较小，从而在电解时能够均匀地供给电解液。

特别是在实施例2中，确认到单元内浓度分布差较小，特别是在中央部的浓度分布差变小。另外，在实施例2中，确认了在相当于电解单元的横向的中央的部位（中央部的中央）处盐水浓度高，并且相对于电解单元的左右端侧，中央的盐水的供给量增加，电解单元的横向的浓度变得更均匀。

产业上的可利用性

本实用新型的电解单元适合应用于以用于生产氯和碱金属氢氧化物的离子交换膜法碱电解的领域为代表的广泛的领域中。

Claims (8)

1.一种电解单元，其特征在于，所述电解单元具备：

阳极室；

阴极室；

在所述阳极室和所述阴极室之间配置的隔离壁；

向所述阳极室供给电解液的阳极侧电解液供给部；以及

向所述阴极室供给电解液的阴极侧电解液供给部，

所述阳极侧电解液供给部具有：

配置于所述阳极室外的阳极侧电解液入口部；

配置于所述阳极室内的阳极侧电解液出口部；以及

连接所述阳极侧电解液入口部和所述阳极侧电解液出口部的阳极侧连接部，

所述阳极侧连接部为管状，其在外周壁的阳极室内区域形成有孔。

2.根据权利要求1所述的电解单元，其特征在于，

所述阳极侧连接部的中央内径比该阳极侧连接部的与所述阳极侧电解液入口部连接的连接部位的内径小。

3.根据权利要求1所述的电解单元，其特征在于，

所述阳极侧连接部的中央内径比该阳极侧连接部的与所述阳极侧电解液出口部连接的连接部位的内径小。

4.根据权利要求1所述的电解单元，其特征在于，

所述孔的内径比所述阳极侧连接部的中央内径小。

5.根据权利要求1所述的电解单元，其特征在于，

所述阴极侧电解液供给部具有：

配置于所述阴极室外的阴极侧电解液入口部；

配置于所述阴极室内的阴极侧电解液出口部；以及

连接所述阴极侧电解液入口部和所述阴极侧电解液出口部的阴极侧连接部，

所述阴极侧连接部为管状，其在外周壁的阴极室内区域形成有孔。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电解单元，其特征在于，

所述阳极侧连接部和/或所述阴极侧连接部具有文丘里部。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的电解单元，其特征在于，

所述阳极室由利用分隔板划分而成的多个单位阳极室构成，

所述阳极侧电解液出口部从所述阳极侧连接部分路，以便将所述电解液分配至各个所述单位阳极室。

8.一种电解槽，其特征在于，

所述电解槽具备：

串联配置的多个权利要求1至5中任意一项所述的电解单元；以及

在相邻的所述电解单元之间配置的离子交换膜。

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