DE112021002015T5 - Alkalisches-wasser-elektrolyse-behälter - Google Patents

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Abstract

Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter, welcher aufweist: einen Anode-Seite-Rahmenkörper, der eine Anodenkammer definiert, einen Kathode-Seite-Rahmenkörper, der eine Kathodenkammer definiert, eine ionendurchlässige Trennmembran, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper angeordnet ist und welche die Anodenkammer und die Kathodenkammer trennt, eine Dichtung, welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper sandwichartig umgeben ist, um dazwischen gehalten zu sein, und welche den Umfang der Trennmembran hält, eine Anode, welche in der Anodenkammer angeordnet ist, ohne von der Dichtung gehalten zu sein, eine Kathode, welche in der Kathodenkammer angeordnet ist, ohne von der Dichtung gehalten zu sein, und einen elektrisch leitfähigen ersten elastischen Körper, welcher in der Anodenkammer angeordnet ist, wobei die Anode eine flexible erste poröse Platte ist und die Anode zwischen der Trennmembran und dem ersten elastischen Körper angeordnet ist und von dem ersten elastischen Körper zur Kathode hin gedrückt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrolyse-Behälter für Alkalisches-Wasser-Elektrolyse.
  • Hintergrundtechnik
  • Das Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Verfahren ist als ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas bekannt. Beim Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Verfahren wird Wasserstoffgas an einer Kathode erzeugt und Sauerstoffgas wird an einer Anode erzeugt, indem Wasser mit einer basischen Lösung (alkalisches Wasser) als eine Elektrolytlösung elektrolysiert wird: in der basischen Lösung löst sich ein Alkalimetallhydroxid (wie zum Beispiel NaOH und KOH). Ein Elektrolyse-Behälter, welcher eine Anodenkammer und eine Kathodenkammer aufweist, ist als ein Elektrolyse-Behälter für Alkalisches-Wasser-Elektrolyse bekannt: in der Anodenkammer ist eine Anode angeordnet, in der Kathodenkammer ist eine Kathode angeordnet, und die Anodenkammer und die Kathodenkammer sind mittels einer ionendurchlässigen Trennmembran getrennt. Ferner wird zum Reduzieren eines Energieverlusts ein Elektrolyse-Behälter vorgeschlagen, welcher eine Null-Spalt-Konfiguration (Null-Spalt-Elektrolyse-Behälter) hat und welcher eine Anode und eine Kathode aufweist, welche in direktem Kontakt mit einer Trennmembran gehalten sind/werden.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP 2001-262387 A
    • Patentliteratur 2: JP 2013-104090 A
    • Patentliteratur 3: JP 2013-108150 A
    • Patentliteratur 4: WO 2018/139616 A1
    • Patentliteratur 5: JP 2015-117407 A
    • Patentliteratur 6: WO 2013/191140 A1
    • Patentliteratur 7: JP 4453973 B2
    • Patentliteratur 8: JP 6093351 B2
    • Patentliteratur 9: JP 2015-117417 A
    • Patentliteratur 10: WO 2019/111832 A1
  • Erläuterung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • 1 ist eine Querschnittsteilansicht, die einen konventionelle Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 900 gemäß einer Ausführungsform schematisch darstellt. Der Null-Spalt-Elektrolyse-Behälter 900 weist auf: Elektrodenkammer-Einheiten 910, 910, ..., die jeweils eine elektrisch leitfähige Trennwand 911, die eine Anodenkammer A und eine Kathodenkammer C trennt, und einen Flanschteil 912 aufweisen. Jeweils zwei aneinandergrenzende Elektrodenkammer-Einheiten 910, 910 weisen eine dazwischen angeordnete ionendurchlässige Trennmembran 920, Dichtungen 930, 930, die zwischen der Trennmembran 920 und den Flanschteilen 912 der Elektrodenkammer-Einheiten 910 angeordnet sind und zwischen denen der Umfang der Trennmembran 920 sandwichartig angeordnet ist, eine starre Anode 940, die von elektrisch leitfähigen Rippen 913, 913, ..., die von der Trennwand 911 einer der Elektrodenkammer-Einheiten her vorstehen, gehalten ist/wird, und eine flexible Kathode 970, die von einem Stromsammler 950 gehalten ist/wird, der von elektrisch leitfähigen Rippen 914, 914, ... gehalten ist/wird, die von der Trennwand 911 der anderen Elektrodenkammer-Einheit her vorstehen, und einen elektrisch leitfähigen elastischen Körper 960, der in Kontakt mit dem Stromsammler 950 angeordnet ist, auf. Der Umfang der Kathode 970 und der Umfang des elektrisch leitfähigen elastischen Körpers 960 sind um Umfang des Stromsammlers 950 befestigt. In dem Null-Spalt-Elektrolyse-Behälter 900 drückt in jeweils zwei aneinandergrenzenden Elektrodenkammer-Einheiten 910, 910 der elektrisch leitfähige elastische Körper 960 die flexible Kathode 970 zu der Trennmembran 920 und der Anode 940 hin; dadurch ist/wird die Trennmembran 920 zwischen der aneinandergrenzenden Kathode 970 und Anode 940 sandwichartig angeordnet. Als ein Ergebnis ist die Trennmembran 920 in direktem Kontakt mit der Anode 940 und der Kathode 970 (das heißt es gibt einen Null-Spalt), was den Lösungswiderstand zwischen der Anode 940 und der Kathode 970 reduziert und daher einen Energieverlust reduziert.
  • In dem konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 900 drücken die elektrisch leitfähigen elastischen Körper 960 die flexiblen Kathoden 970 zu den Trennmembranen 920 und den starren Anoden 940 hin, sind/werden die starren Anoden 940 mit den elektrisch leitfähigen Rippen 913 verschweißt und sind/werden die elektrisch leitfähigen Rippen 913 mit den Trennwänden 911 verschweißt. Diese Struktur kann im Vorgang von Alkalisches-Wasser-Elektrolyse als sinnvoll angesehen werden, bei der es häufig der Fall ist, dass der Druck auf der Kathodenkammer-Seite, auf der Wasserstoffgas erzeugt ist/wird, höher gehalten ist/wird als der auf der Anodenkammer-Seite, auf der Sauerstoffgas erzeugt ist/wird. Das heißt, im Allgemeinen wird eine preiswerte poröse Membran als die ionendurchlässige Trennmembran 920 in einem Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter anstelle einer teuren Ionenaustausch-Membran verwendet, die in einem Elektrolyse-Behälter für Alkalimetallsalze verwendet ist/wird. Die poröse Trennmembran 920 hat, im Gegensatz zu einer Ionenaustausch-Membran, auch in einem gewissen Grad eine Gasdurchlässigkeit. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, Elektrolyse durchzuführen, wobei der Druck in der Kathodenkammer, in der Wasserstoffgas erzeugt ist/wird, höher gehalten ist/wird als der in der Anodenkammer, in der Sauerstoffgas erzeugt ist/wird, in Hinblick auf ein Verbessern der Reinheit des von/aus der Kathodenkammer gesammelten Wasserstoffgases. Wenn der Druck in der Kathodenkammer höher ist als der in der Anodenkammer, wird die Trennmembran 920 mittels des Differenzdrucks zwischen den beiden Elektrodenkammern zur Anode 940 hin gedrückt. In einer solchen Struktur, in welcher der elektrisch leitfähige elastische Körper 960 die flexible Kathode 970 zur starren Anode 940 hin drückt, wie im Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 900, ist die Richtung, in welche der elektrisch leitfähige elastische Körper 960 die Kathode 970 drückt, die gleiche wie die(jenige) der Kraft, mittels welcher der Differenzdruck zwischen den beiden Elektrodenkammern die Trennmembran 920 drückt. Daher ermöglicht eine solche Struktur, dass ein Null-Spalt-Zustand stabil beibehalten ist/wird, selbst wenn die Elastizität des elektrisch leitfähigen elastischen Körpers 960 gering ist. Dies kann auch in Hinblick auf eine Verlängerung der Intervalle für die Erneuerung des elastischen Körpers 960 und in Hinblick auf ein Reduzieren einer Abnutzung der Trennmembran 920, die von einer Druckschwankung während des Betriebs verursacht ist/wird, als vorteilhaft angesehen sein/werden.
  • Jedoch ist/wird Sauerstoffgas an der Anode 940 im Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter erzeugt, das in Kombination mit der Tatsache, dass Elektronen von/aus der Anode 940 abfließen/herausfließen, die Anode 940 unter eine oxidative Bedingung setzt. Die Anode 940 weist im Allgemeinen ein elektrisch leitfähiges Basismaterial und einen Katalysator, der an/auf der Fläche dieses Basismaterials aufgebracht ist, auf. Katalysatoren und elektrisch leitfähige Basismaterialien neigen dazu, an der Anode 940, die, wie oben beschrieben, unter eine oxidative Bedingung gesetzt wird, zu ionisieren oder zu oxidieren, was es einfach macht, dass der Katalysator von der Fläche der Elektrode abfällt. Als ein Ergebnis neigt die Anode 940 dazu, ihre Lebensdauer früher zu erreichen als die Kathode 970. Die Anode 940, die ihre Lebensdauer erreicht hat, muss durch eine neue Anode ersetzt werden. Zum Ersetzen/Austauschen der Anode 940 im Elektrolyse-Behälter 900 ist es notwendig, (1) die Anode 940 von den elektrisch leitfähigen Rippen 913 mechanisch (zum Beispiel durch Schmelzschneiden) zu trennen, (2) die elektrisch leitfähigen Rippen 913 einzustellen/anzupassen und herzustellen, dass die elektrisch leitfähigen Rippen 913 an ihren Enden die gleiche Höhe haben (zum Beispiel durch Schleifen), und danach (3) die neue Anode 940 an die elektrisch leitfähigen Rippen 913 zu schweißen. Es ist schwierig, die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 940 an einem Ort/einer Stelle durchzuführen, an dem der Elektrolyse-Behälter angeordnet ist und betrieben wird, da spezielle Einrichtungen für solche Austauscharbeiten erforderlich sind. Daher wird die Elektrodenkammer-Einheit 910, die die Anode 940 aufweist, die ihre Lebensdauer erreicht hat, zu einer Fabrik geschickt, in der die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 940 durchgeführt werden kann, und nachdem die Arbeit des Austauschens der Anode 940 in dieser Fabrik durchgeführt worden ist, wird die Elektrodenkammer-Einheit 910, nachdem die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 940 beendet worden ist, von der Fabrik an den Ort zurückgeschickt, an dem der Elektrolyse-Behälter angeordnet ist und betrieben wird, wie sie ist oder in einem Zustand, in dem der elastische Körper 960 und die Kathode 970 ferner daran befestigt sind. Aus diese Weise ist die Arbeit des Erneuerns einer Anode für einen konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter sehr kostspielig.
  • Auf diese Weise ist/wird eine starre Anode im Allgemeinen durch Schweißen oder dergleichen an einer elektrisch leitfähigen Rippe befestigt. Daher erfordert der Ersatz/Austausch von Anoden einigen Aufwand und Kosten. Der Elektrolyse-Behälter kann im Hinblick auf ein einfaches Anbringen und Abnehmen von Anoden keine elektrisch leitfähige Rippe aufweisen. Die elektrisch leitfähige Rippe spielt jedoch nicht nur eine Rolle für das elektrische Verbinden einer Elektrode und der Trennwand, sondern auch eine weitere wichtige Rolle für das Sichern eines Raums dafür, dass ein Elektrolyt und ein Gas in eine Elektrodenkammer fließen. Insbesondere kann in einem Null-Spalt-Elektrolyse-Behälter das an einer Elektrode erzeugte Gas nicht zur Trennmembran-Seite der Elektrode hin entweichen und entweicht daher zur Trennwandseite-Seite der Elektrode hin. Das Bereitstellen eines großen Raums in einem Maß, das es dem an einer Elektrode erzeugten Gas ermöglicht, auf der Rückseite (das heißt auf der Trennwand-Seite) der Elektrode (und, falls es einen gibt, eines elektrisch leitfähigen elastischen Körpers) zu entweichen, kann eine Zeitspanne verkürzen, in der sich das an der Elektrode erzeugte Gas in der Nähe der Elektrode aufhält, was daher den Widerstand des Gases verringern und die Elektrolyse-Spannung reduzieren kann. Daher ist es wichtig, die Anodenkammer mit einer elektrisch leitfähigen Rippe zu versehen, auch in Hinblick auf ein Reduzieren eines Energieverlustes.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter bereitzustellen, der einen einfachen Ersatz/Austausch von Anoden ermöglicht, insbesondere wenn eine elektrisch leitfähige Rippe in der Anodenkammer bereitgestellt ist.
  • Lösung für Aufgabe
  • Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Ausführungsformen [1] bis [9].
  • [1] Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter, welcher aufweist:
    • einen Anode-Seite-Rahmenkörper, der eine Anodenkammer definiert,
    • einen Kathode-Seite-Rahmenkörper, der eine Kathodenkammer definiert,
    • eine ionendurchlässige Trennmembran, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper angeordnet ist und welche die Anodenkammer und die Kathodenkammer trennt,
    • eine Dichtung, welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper sandwichartig umgeben ist, um dazwischen gehalten zu sein/werden, und welche einen Umfang der Trennmembran hält,
    • eine Anode, welche in der Anodenkammer angeordnet ist, ohne von der Dichtung gehalten zu sein/werden,
    • eine Kathode, welche in der Kathodenkammer angeordnet ist, ohne von der Dichtung gehalten zu sein/werden, und
    • einen elektrisch leitfähigen ersten elastischen Körper, welcher in der Anodenkammer angeordnet ist,
    • wobei die Anode eine flexible erste poröse Platte ist und
    • die Anode zwischen der Trennmembran und dem ersten elastischen Körper angeordnet ist und von dem ersten elastischen Körper zur Kathode hin gedrückt ist/wird.
  • [2] Elektrolyse-Behälter gemäß [1],
    wobei die Anodenkammer aufweist:
    • mindestens eine erste elektrisch leitfähige Rippe, die von einer Innenwand des Anode-Seite-Rahmenkörpers her vorsteht, und
    • einen elektrisch leitfähigen ersten Stromsammler, der von der elektrisch leitfähigen Rippe gehalten ist/wird,
    • wobei der erste Stromsammler den ersten elastischen Körper hält.
  • [3] Elektrolyse-Behälter gemäß [1] oder [2], welcher ferner aufweist:
    • einen elektrisch leitfähigen ersten starren Stromsammler, welcher in Kontakt mit der Anode angeordnet ist,
    • wobei der erste starre Stromsammler zwischen der Anode und dem ersten elastischen Körper angeordnet ist,
    • wobei der erste starre Stromsammler die Anode hält.
  • [4] Elektrolyse-Behälter gemäß irgendeinem von [1] bis [3],
    • wobei die Kathode eine starre poröse Platte ist.
  • [5] Elektrolyse-Behälter gemäß [4],
    • wobei die Kathodenkammer aufweist:
      • mindestens eine zweite elektrisch leitfähige Rippe, welche von einer Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers her vorsteht,
      • wobei die zweite elektrisch leitfähige Rippe die Kathode hält.
  • [6] Elektrolyse-Behälter gemäß irgendeinem von [1] bis [3], welcher ferner aufweist:
    • einen elektrisch leitfähigen zweiten elastischen Körper, welcher in der Kathodenkammer angeordnet ist,
    • wobei die Kathode eine flexible zweite poröse Platte ist und
    • die Kathode zwischen der Trennmembran und dem zweiten elastischen Körper angeordnet ist und von dem zweiten elastischen Körper zur Anode hin gedrückt ist/wird.
  • [7] Elektrolyse-Behälter gemäß [6],
    • wobei die Kathodenkammer aufweist:
      • mindestens eine zweite elektrisch leitfähige Rippe, welche von einer Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers her vorsteht, und
      • einen elektrisch leitfähigen zweiten Stromsammler, welcher von der zweiten elektrisch leitfähigen Rippe gehalten ist/wird,
      • wobei der zweite Stromsammler den zweiten elastischen Körper hält.
  • [8] Elektrolyse-Behälter gemäß [6] oder [7], welcher ferner aufweist:
    • einen elektrisch leitfähigen zweiten starren Stromsammler, welcher in Kontakt mit der Kathode angeordnet ist,
    • wobei der zweite starre Stromsammler zwischen der Kathode und dem zweiten elastischen Körper angeordnet ist,
    • wobei der zweite starre Stromsammler die Kathode hält.
  • [9] Verfahren für einen Austausch einer Elektrode eines Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälters, wobei die Elektrode die Anode des Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälters, wie er in irgendeinem von [1] bis [8] definiert ist, ist, wobei das Verfahren aufweist:
    • Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers von der Dichtung,
    • Trennen der Trennmembran von der Anode,
    • Herausnehmen der Anode aus der Anodenkammer und
    • Zusammenbauen des Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälters mit einer neuen Anode anstatt der aus der Anodenkammer herausgenommenen Anode.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß dem Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter der vorliegenden Erfindung ist/wird die Null-Spalt-Konfiguration realisiert, indem die flexible Anode mittels des elektrisch leitfähigen elastischen Körper zur Kathode hin gedrückt ist/wird. Daher ermöglicht der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung einen einfachen Austausch der Anode, insbesondere wenn die elektrisch leitfähige Rippe in der Anodenkammer bereitgestellt ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 900 gemäß einer Ausführungsform schematisch darstellt,
    • 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt,
    • 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt,
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 300 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt,
    • 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 400 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt, und
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 500 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die Abmessungen in den Zeichnungen stellen nicht immer exakte Abmessungen dar. Manche Bezugszeichen können in den Zeichnungen weggelassen sein. In der vorliegenden Beschreibung soll der Ausdruck „A bis B“, der Zahlenwerte A und B betrifft, „nicht kleiner als A und nicht größer als B“ bedeuten, sofern nichts anderes angegeben ist. Falls in einem solchen Ausdruck nur dem Zahlenwert B eine Einheit hinzugefügt ist, soll diese Einheit auch auf den Zahlenwert A angewendet sein/werden. Ein Wort „oder“ soll eine logische Summe bedeuten, sofern nichts anderes angegeben ist. Der Ausdruck „E1 und/oder E2“, der die Elemente E1 und E2 betrifft, soll „E1 oder E2 oder die Kombination davon“ bedeuten und der Ausdruck „E1, ..., EN-1, und/oder EN“, der die Elemente E1, ..., EN (N ist eine ganze Zahl von 3 oder mehr) betrifft, soll „E1, ..., EN-1 oder EN oder irgendeine Kombination davon“ bedeuten.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 100 gemäß einer Ausführungsform (kann im Folgenden als „Elektrolyse-Behälter 100“ bezeichnet sein) schematisch darstellt. Wie in 2 gezeigt, weist der Elektrolyse-Behälter 100 auf: einen elektrisch leitfähigen Anode-Seite-Rahmenkörper 51, der eine Anodenkammer A definiert, einen elektrisch leitfähigen Kathode-Seite-Rahmenkörper 52, der eine Kathodenkammer C definiert, eine ionendurchlässige Trennmembran 10, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 angeordnet ist und welche die Anodenkammer A und die Kathodenkammer C trennt, Dichtungen 30, 30 (können im Folgenden einfach als „Dichtungen 30“ bezeichnet sein), welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 sandwichartig umgeben sind, um dazwischen gehalten zu sein/werden, und welche den Umfang der Trennmembran 10 halten, eine Anode 40, welche in der Anodenkammer A angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden, und eine Kathode 21, welche in der Kathodenkammer C angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden. In dem Elektrolyse-Behälter 100 ist die Anode 40 eine flexible poröse Platte (erste poröse Platte) und die Kathode 21 ist eine starre poröse Platte (zweite poröse Platte). Der Elektrolyse-Behälter 100 weist auch auf: mindestens eine elektrisch leitfähige Rippe(n) (erste elektrisch leitfähige Rippen) 61, 61, ... (können im Folgenden als „elektrisch leitfähige Rippen 61“ bezeichnet sein), die von der Innenwand des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 her vorsteht/vorstehen, einen Stromsammler (erster Stromsammler) 71, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 61 gehalten ist/wird, und einen elektrisch leitfähigen elastischen Körper (erster elastischer Körper) 81, der von dem Stromsammler 71 gehalten ist/wird. Die Anode 40 ist/wird von dem elastischen Körper 81 zur Kathode 21 hin gedrückt. Der Elektrolyse-Behälter 100 weist ferner auf:
    • mindestens eine elektrisch leitfähige Rippe(n) (zweite elektrisch leitfähige Rippen) 62, 62, ... (können im Folgenden als „elektrisch leitfähige Rippen 62“ bezeichnet sein), die von der Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 her vorsteht/vorstehen. Die Kathode 21 ist/wird von den elektrisch leitfähigen Rippen 62 gehalten.
  • Als der Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und als der Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 können beliebige bekannte Rahmenkörper, die für einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter verwendet sind/werden, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden, solange dadurch die AnodenkammerA und die Kathodenkammer C jeweils definiert sein/werden können. Der Anode-Seite-Rahmenkörper 51 hat eine elektrisch leitfähige Trennwand 51 a und einen Flanschteil 51b, der sich mit dem gesamten Umfang der Trennwand 51a wasserdicht zusammenfügt/verbindet. Ebenso hat der Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 eine elektrisch leitfähige Trennwand 52a und einen Flanschteil 52b, der sich mit dem gesamten Umfang der Trennwand 52a wasserdicht zusammenfügt/verbindet. Die Trennwände 51a und 52a trennen in zugeordneter Weise aneinandergrenzende Elektrolyse-Zellen und verbinden diese elektrisch in Reihe. Der Flanschteil 51b definiert zusammen mit der Trennwand 51a, der Trennmembran 10 und einer der Dichtungen 30 die Anodenkammer A. Der Flanschteil 52b definiert zusammen mit der Trennwand 52a, der Trennmembran 10 und der anderen Dichtung 30 die Kathodenkammer C. Die Flanschteile 51 b und 52b haben Formen, welche mit den Dichtungen 30 korrespondieren. Das heißt, wenn die Dichtungen 30 zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 sandwichartig angeordnet sind und von diesen gehalten sind/werden, sind der Flanschteil 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 und der Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 in zugeordneter Weise in Kontakt mit den Dichtungen 30, 30, ohne irgendeinen Spalt. Der Flanschteil 51b ist mit einem Anolyt-Zufuhr-Flusspfad, der angepasst ist, um der Anodenkammer A einen Anolyt zuzuführen, und mit einem Anolyt-Sammel-Flusspfad, der angepasst ist, um von/aus der Anodenkammer Aden Anolyt und an der Anode erzeugtes Gas zu sammeln, versehen, die in 2 nicht gezeigt sind. Der Flanschteil 52b ist mit einem Katholyt-Zufuhr-Flusspfad, der angepasst ist, um der Kathodenkammer C einen Katholyt zuzuführen, und mit einem Katholyt-Sammel-Flusspfad, der angepasst ist, um von/aus der Kathodenkammer C den Katholyt und an der Kathode erzeugtes Gas zu sammeln, versehen. Als das Material der Trennwände 51a und 52a kann ein beliebiges alkalibeständiges starres elektrisch leitfähiges Material ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Beispiele eines solchen Materials weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, und metallische Werkstoffe, die durch Vernickeln von irgendeinem von diesen gewonnen sind/werden, auf. Als das Material der Flanschteile 51b und 52b kann ein beliebiges alkalibeständiges starres Material ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Beispiele eines solches Material weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, metallische Werkstoffe, die durch Vernickeln von irgendeinem von diesen gewonnen sind/werden, und nicht-metallische Materialien, wie zum Beispiel verstärkte Kunststoffe, auf. Die Trennwand 51a und der Flanschteil 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 können durch Schweißen, Kleben oder dergleichen miteinander zusammengefügt/verbunden sein/werden und können aus dem gleichen Material in einen Körper geformt sein/werden. Ebenso können die Trennwand 52a und der Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 durch Schweißen, Kleben oder dergleichen miteinander zusammengefügt/verbunden sein/werden und können aus dem gleichen Material in einen Körper geformt sein/werden. 2 zeigt nur eine einzige Elektrolyse-Zelle (Elektrolyse-Behälter 100). Der Flanschteil 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 kann sich jedoch auch auf die entgegengesetzte Seite der Trennwand 51a (rechte Seite der Platte in 2) erstrecken, um zusammen mit der Trennwand 51a die Kathodenkammer der benachbarten Elektrolyse-Zelle zu definieren, und der Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 kann sich auch zur entgegengesetzten Seite der Trennwand 52a (linke Seite des Blatts in 2) erstrecken, um zusammen mit der Trennwand 52a die Anodenkammer der benachbarten Elektrolyse-Zelle zu definieren.
  • Als die Trennmembran 10 kann eine beliebige bekannte ionendurchlässige Trennmembran, die für einen Null-Spalt-Elektrolyse-Behälter für Alkalisches-Wasser-Elektrolyse verwendet ist/wird, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Wünschenswerterweise hat die Trennmembran 10 eine geringe Gasdurchlässigkeit, eine geringe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Festigkeit. Beispiele der Trennmembran 10 weisen poröse Trennmembranen, wie zum Beispiel eine poröse Membran, die aus Asbest und/oder modifiziertem Asbest gebildet ist, eine poröse Trennmembran unter Verwendung eines polysulfonbasierten Polymers, ein Tuch unter Verwendung einer Polyphenylensulfidfaser, eine fluorierte poröse Membran und eine poröse Membran unter Verwendung eines Hybridmaterials, das sowohl anorganische als auch organische Materialien aufweist, auf. Neben diesen porösen Trennmembranen kann eine lonenaustausch-Membran, wie zum Beispiel eine fluorierte lonenaustausch-Membran, als die Trennmembran 10 verwendet sein/werden.
  • Beliebige elektrisch isolierende Dichtungen, die für einen Elektrolyse-Behälter für Alkalisches-Wasser-Elektrolyse verwendet sein/werden können, können als die Dichtungen 30 ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. 2 zeigt einen Querschnitt der Dichtungen 30. Jede der Dichtungen 30 hat eine flache Form. Der Umfang der Trennmembran 10 ist zwischen den Dichtungen 30 sandwichartig angeordnet und ist/wird von diesen gehalten, und gleichzeitig sind die Dichtungen 30 zwischen dem Flanschteil 51 b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 und dem Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 sandwichartig angeordnet und sind/werden von diesen gehalten. Die Dichtungen 30 sind vorzugsweise aus einem alkalibeständigen Elastomer gebildet. Beispiele des Materials der Dichtungen 30 weisen Elastomere, wie zum Beispiel Naturgummi (NR), Styrol-Butadien-Gummi (SBR), Polychloropren (CR), Butadien-Gummi (BR), Acrylnitril-Butadien-Gummi (NBR), Silikongummi (SR), Ethylen-Propylen-Gummi (EPT), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Gummi (EPDM), Fluorgummi (FR), Isobutylen-Isopren-Gummi (IIR), Urethangummi (UR) und chlorsulfonierten Polyethylengummi (CSM), auf. Wenn ein Dichtungsmaterial verwendet ist/wird, das nicht alkalibeständig ist, kann eine Schicht eines alkalibeständigen Materials durch Beschichten oder dergleichen auf der Fläche des Dichtungsmaterials bereitgestellt sein/werden.
  • Als die ersten elektrisch leitfähigen Rippen 61 und die zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 können beliebige bekannte elektrisch leitfähige Rippen, die für einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter verwendet sind/werden, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. In dem Elektrolyse-Behälter 100 stehen die ersten elektrisch leitfähigen Rippen 61 von der Trennwand 51a des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 her vor und die zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 stehen von der Trennwand 52a des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 hervor. Die Form, die Anzahl und die Anordnung der ersten elektrisch leitfähigen Rippen 61 sind nicht besonders eingeschränkt, solange der erste Stromsammler 71 mittels der ersten elektrisch leitfähigen Rippen 61 am Anode-Seite-Rahmenkörper 51 befestigt und in Bezug auf diesen gehalten sein/werden kann. Die Form, die Anzahl und die Anordnung der zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 sind auch nicht besonders eingeschränkt, solange die Kathode 21 mittels der zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 an dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 befestigt und in Bezug auf diesen gehalten sein/werden kann. Als das Material der ersten elektrisch leitfähigen Rippen 61 und der zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 kann ein beliebiges alkalibeständiges starres elektrisch leitfähiges Material ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Beispiele eines solches Materials weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, sowie Metalle, die durch Vernickeln von irgendeinem von diesen, gewonnen sind/werden, auf.
  • Als der Stromsammler (erster Stromsammler) 71 kann ein beliebiger bekannter Stromsammler, der für einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter verwendet ist/wird, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Zum Beispiel kann ein Streckmetall, ein Stanzmetall oder ein Netz, das aus einem alkalibeständigen starren elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist/wird, vorzugsweise verwendet sein/werden. Beispiele des Materials des Stromsammlers 71 weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, und Metalle, die durch Vernickeln von irgendeinem von ihnen gewonnen sind/werden, auf. Zum Halten des Stromsammlers 71 mittels der elektrisch leitfähigen Rippen 61 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen und Verstiften, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • Als der elastische Körper (erster elastischer Körper) 81 kann ein beliebiger bekannter elektrisch leitfähiger elastischer Körper, der für einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter verwendet ist/wird, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Zum Beispiel kann eine elastische Matte, eine Schraubenfeder, eine Blattfeder oder dergleichen, die aus einem Aggregat eines Metalldrahtes eines alkalibeständigen elektrisch leitfähigen Materials herstellt ist/wird, vorzugsweise verwendet sein/werden. Beispiele des Materials des elastischen Körpers 81 weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, und Metalle, die durch Vernickeln von irgendeinem von diesen gewonnen sind/werden, auf. Zum Halten des elastischen Körpers 81 mittels des Stromsammlers 71 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen und Verstiften, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • Die Anode 40 ist eine Anode zum Erzeugen von Sauerstoff. Im Allgemeinen weist die Anode 40 ein elektrisch leitfähiges Basismaterial und eine Katalysatorschicht, welche die Fläche des Basismaterials bedeckt, auf. Die Katalysatorschicht ist vorzugsweise porös. Als das elektrisch leitfähige Basismaterial der Anode 40 können zum Beispiel Ferronickel, Vanadium, Molybdän, Kupfer, Silber, Mangan, ein Platingruppenmetall, Graphit oder Chrom oder eine beliebige Kombination davon verwendet sein/werden. In der Anode 40 kann ein elektrisch leitfähiges Basismaterial, das aus Nickel gebildet ist/wird, vorzugsweise verwendet sein/werden. Die Katalysatorschicht weist Nickel als ein Element auf. Die Katalysatorschicht weist vorzugsweise Nickeloxid, metallisches Nickel oder Nickelhydroxid oder eine beliebige Kombination davon auf und kann eine Legierung aus Nickel und mindestens einem anderen Metall aufweisen. Die Katalysatorschicht ist/wird besonders bevorzugt aus metallischem Nickel gebildet. Die Katalysatorschicht kann ferner Chrom, Molybdän, Kobalt, Tantal, Zirkonium, Aluminium, Zink, ein Platingruppenmetall oder ein Seltenerdmetall oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. Rhodium, Palladium, Iridium oder Ruthenium oder eine beliebige Kombination davon können auf der Fläche der Katalysatorschicht als ein zusätzlicher Katalysator aufgenommen sein/werden.
  • Die Anode 40 ist eine flexible poröse Platte (erste poröse Platte). Als Anode 40 einer flexiblen porösen Platte kann eine poröse Platte verwendet sein/werden, die ein flexibles elektrisch leitfähiges Basismaterial (wie zum Beispiel ein mit einem Metalldraht gewebtes (oder gestricktes) Drahtnetz und ein dünnes Stanzmetall) und die oben beschriebene Katalysatorschicht aufweist. Die Öffnungsfläche einer Pore der Anode 40 einer flexiblen porösen Platte beträgt bevorzugt 0,05 bis 2,0 mm2 und bevorzugter 0,1 bis 0,5 mm2. Das Verhältnis der Porenöffnungsfläche zur Fläche eines stromführenden Querschnitts der Anode 40 einer flexiblen porösen Platte beträgt bevorzugt nicht weniger als 20% und bevorzugter 20 bis 50%. Die Biegeflexibilität der Anode 40 einer flexiblen porösen Platte beträgt bevorzugt nicht weniger als 0,05 mm/g und bevorzugter 0,1 bis 0,8 mm/g. Die Biegeflexibilität in der vorliegenden Beschreibung ist ein Wert, der durch Division einer Auslenkung (mm) einer Probe von 10 mm im Quadrat an einer Seite (Ende der Probe) durch eine bestimmte Last (g) erhalten wird, wenn eine andere Seite der Probe, die entgegengesetzt zu der einen Seite ist, horizontal fixiert ist und die Last nach unten auf die eine Seite aufgebracht ist/wird. Das heißt, die Biegeflexibilität ist ein Parameter, der Eigenschaften zeigt, die umgekehrt zur Biegesteifigkeit sind. Zum Beispiel kann die Biegeflexibilität durch das Material und die Dicke der porösen Platte und durch die Art des Webens (oder Strickens) eines Metalldrahtes, der ein Drahtnetz bildet, wenn das Drahtnetz verwendet ist/wird, eingestellt sein/werden.
  • Der Umfang der Anode 40 ist/wird von dem Stromsammler 71, dem elastischen Körper 81 und/oder dem Flanschteil 51b des Anoden-Seite-Rahmenkörpers 51 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Anode 40 mittels des Stromsammlers 71, des elastischen Körpers 81 und/oder des Flanschteils 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den Stromsammler 71 (das heißt Hängen der Anode 40 an den Umfang des Stromsammlers 71 an einem Talteil der Anode 40, der durch Eindrehen des Umfangs der Anode 40 gebildet ist/wird), ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • Die Kathode 21 ist eine Kathode zum Erzeugen von Wasserstoff. Im Allgemeinen weist die Kathode 21 ein elektrisch leitfähiges Basismaterial und eine Katalysatorschicht, die die Fläche des Basismaterials bedeckt, auf. Als das elektrisch leitfähige Basismaterial der Kathode 21 kann zum Beispiel Nickel, eine Nickellegierung, rostfreier Stahl, Weichstahl, eine Nickellegierung, vernickelter rostfreier Stahl oder vernickelter Weichstahl bevorzugt verwendet sein/werden. Als die Katalysatorschicht der Kathode 21 kann eine Beschichtung, die aus einem Edelmetalloxid, Nickel, Kobalt, Molybdän oder Mangan oder einem Oxid oder einem Edelmetalloxid davon gebildet ist/wird, bevorzugt verwendet sein/werden.
  • Die Kathode 21 ist eine starre poröse Platte. Als die Kathode 21 einer starren porösen Platte kann eine poröse Platte verwendet sein/werden, die ein starres elektrisch leitfähiges Basismaterial (wie zum Beispiel ein Streckmetall) und die oben beschriebene Katalysatorschicht aufweist. Zum Halten der Kathode 21 mittels der elektrisch leitfähigen Rippen 62 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften und Verschrauben, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 100 ist die Anode 40 zwischen der Trennmembran 10 und dem ersten elastischen Körper 81 angeordnet und ist/wird von dem ersten elastischen Körper 81 zur Kathode 21 hin gedrückt; dadurch ist/wird die Null-Spalt-Konfiguration realisiert. In dem Elektrolyse-Behälter 100 weist die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 40, die ihre Lebensdauer erreicht hat, durch eine neue Anode 40 auf: (1) Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 von der Dichtung 30, (2) Trennen der Trennmembran 10 von der Anode 40, (3) Herausnehmen der Anode 40 aus der Anodenkammer A und (4) Zusammenbauen des Elektrolyse-Behälters 100 mit der neuen Anode 40 anstelle der herausgenommenen Anode 40. Im Elektrolyse-Behälter 100 ist es einfach, die Anode 40 in (3) herauszunehmen und in (4) mit der neuen Anode 40 zusammenzubauen. Da die Position der Anode 40 mittels des ersten elastischen Körpers 81 im zusammengebauten Elektrolyse-Behälter 100 automatisch eingestellt ist/wird, sind komplizierte Arbeiten wie in einem konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter (wie zum Beispiel die Arbeit des Einstellens/Anpassens der elektrisch leitfähigen Rippen 913 und des Herstellens, dass die elektrisch leitfähigen Rippen 913 die gleiche Höhe an ihren Enden haben, durch Schleifen oder dergleichen (siehe 1)) zum Zusammenbauen mit der neuen Anode 40 nicht erforderlich. Daher ermöglicht der Elektrolyse-Behälter 100 einen einfachen Ersatz/Austausch der Anode 40.
  • Der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 100, der die Kathode 21 einer starren porösen Platte, die von den elektrisch leitfähigen Rippen 62 gehalten ist/wird, aufweist, wurde oben betreffend die vorliegende Erfindung als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter eine Kathode einer starren porösen Platte aufweisen, die von einem elektrisch leitfähigen zweiten elastischen Körper zur Anode hin gedrückt ist/wird. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 200 gemäß einer solchen anderen Ausführungsform (kann im Folgenden als „Elektrolyse-Element 200“ bezeichnet sein) schematisch darstellt. In 3 sind den bereits in 2 gezeigten Elementen die gleichen Bezugszeichen wie in 2 gegeben, und die Beschreibung davon kann weggelassen sein. Wie in 3 dargestellt ist, weist der Elektrolyse-Behälter 200 auf: den elektrisch leitfähigen Anode-Seite-Rahmenkörper 51, der die AnodenkammerA definiert, den elektrisch leitfähigen Kathode-Seite-Rahmenkörper 52, der die Kathodenkammer C definiert, die ionendurchlässige Trennmembran 10, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 angeordnet ist und welche die Anodenkammer A und die Kathodenkammer C trennt, die Dichtungen 30, 30, welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 sandwichartig umgeben sind, um dazwischen gehalten zu sein/werden, und welche den Umfang der Trennmembran 10 halten, die Anode 40, welche in der Anodenkammer A angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden, und eine Kathode 20, welche in der Kathodenkammer C angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden. In dem Elektrolyse-Behälter 200 ist die Anode 40 eine flexible erste poröse Platte und die Kathode 20 ist eine flexible zweite poröse Platte. Der Elektrolyse-Behälter 200 weist auch auf: die besagte mindestens eine elektrisch leitfähige(n) Rippe(n) (erste elektrisch leitfähige Rippen) 61, die von der Innenwand des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 her vorsteht/vorstehen, den Stromsammler (erster Stromsammler) 71, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 61 gehalten ist/wird, und den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (erster elastischer Körper) 81, der von dem Stromsammler 71 gehalten ist/wird. Die Anode 40 ist/wird von dem elastischen Körper 81 zur Kathode 20 hin gedrückt. Der Elektrolyse-Behälter 200 weist auch auf: die elektrisch leitfähigen Rippen (zweite elektrisch leitfähige Rippen) 62, die von der Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 her vorstehen, einen Stromsammler (zweiter Stromsammler) 72, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 62 gehalten ist/wird, und einen elektrisch leitfähigen elastischen Körper (zweiter elastischer Körper) 82, der von dem Stromsammler 72 gehalten ist/wird. Die Kathode 20 ist/wird von dem elastischen Körper 82 zur Anode 40 hin gedrückt.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 200 können die gleichen elektrisch leitfähigen Rippen wie die zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62, die oben betreffend den Elektrolyse-Behälter 100 (2) beschrieben sind, als die zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 verwendet sein/werden. Im Elektrolyse-Behälter 200 stehen die zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 von der Trennwand 52a des Kathode-Seite-Rahmenkörpers her vor. Die Form, die Anzahl und die Anordnung der zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 sind nicht besonders eingeschränkt, solange der zweite Stromsammler 72 mittels der zweiten elektrisch leitfähigen Rippen 62 am Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 befestigt sein und in Bezug auf diesen gehalten sein/werden kann.
  • Im Elektrolyse-Behälter 200 ist/wird der Umfang der Anode 40 von dem Stromsammler 71, dem elastischen Körper 81 und/oder dem Flanschteil 51 b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Anode 40 mittels des Stromsammlers 71, des elastischen Körpers 81 und/oder des Flanschteils 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den Stromsammler 71 (das heißt Hängen der Anode 40 an den Umfang des Stromsammlers 71 an einem Talteil der Anode 40, der durch Eindrehen des Umfangs der Anode 40 gebildet ist/wird), ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • Die Kathode 20 unterscheidet sich von der Kathode 21 (siehe 2) dadurch, dass sie eine flexible poröse Platte (zweite poröse Platte) ist. Als die Kathode 20 einer flexiblen porösen Platte kann eine poröse Platte verwendet sein/werden, die ein flexibles elektrisch leitfähiges Basismaterial (wie zum Beispiel ein Drahtnetz, das mit einem Metalldraht gewebt (oder gestrickt) ist, und ein dünnes Stanzmetall) und die oben beschriebene Katalysatorschicht aufweist. Die Öffnungsfläche einer Pore der Kathode 20 einer flexiblen porösen Platte beträgt bevorzugt 0,05 bis 2,0 mm2 und bevorzugter 0,1 bis 0,5 mm2. Das Verhältnis der Porenöffnungsfläche zur Fläche eines stromführenden Querschnitts der Kathode 20 einer flexiblen porösen Platte beträgt bevorzugt nicht weniger als 20% und bevorzugter 20 bis 50%. Die Biegeflexibilität der Kathode 20 einer flexiblen porösen Platte beträgt bevorzugt nicht weniger als 0,05 mm/g und bevorzugter 0,1 bis 0,8 mm/g.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 200 ist/wird der Umfang der Kathode 20 von dem Stromsammler 72, dem elastischen Körper 82 und/oder dem Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Kathode 20 mittels des Stromsammlers 72, des elastischen Körpers 82 und/oder des Flanschteils 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den Stromsammler 72 (das heißt Hängen der Kathode 20 an den Umfang des Stromsammlers 72 an einem Talteil der Kathode 20, der durch Eindrehen des Umfangs der Kathode 20 gebildet ist/wird), ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • Als der Stromsammler (zweiter Stromsammler) 72 kann ein beliebiger bekannter Stromsammler, der für einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter verwendet ist/wird, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Zum Beispiel kann ein Streckmetall oder Stanzmetall, das aus einem alkalibeständigen starren elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist/wird, vorzugsweise verwendet sein/werden. Beispiele des Materials des Stromsammlers 72 weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, sowie Metalle, die durch Vernickeln von irgendeinem von diesen gewonnen sind/werden, auf. Zum Halten des Stromsammlers 72 mittels der elektrisch leitfähigen Rippen 62 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen und Verstiften, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • Als der elastische Körper (zweiter elastischer Körper) 82 kann ein beliebiger bekannter elektrisch leitfähiger elastischer Körper, der für einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter verwendet ist/wird, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden. Zum Beispiel kann eine elastische Matte, eine Spiralfeder, eine Blattfeder oder dergleichen, die aus einem Aggregat eines Metalldrahtes eines alkalibeständigen elektrisch leitfähigen Materials hergestellt ist/wird, vorzugsweise verwendet sein/werden. Beispiele des Materials des elastischen Körpers 82 weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, und Metalle, die durch Vernickeln irgendeines von diesen gewonnen sind/werden, auf. Zum Halten des elastischen Körpers 82 mittels des Stromsammlers 72 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften und Verschrauben, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 200 ist die Anode 40 zwischen der Trennmembran 10 und dem ersten elastischen Körper 81 angeordnet und ist/wird von dem ersten elastischen Körper 81 zur Kathode 20 hin gedrückt, und die Kathode 20 ist zwischen der Trennmembran 10 und dem zweiten elastischen Körper 82 angeordnet und ist/wird von dem zweiten elastischen Körper 82 zur Anode 40 hin gedrückt; dadurch ist/wird die Null-Spalt-Konfiguration realisiert. Im Elektrolyse-Behälter 200 weist die Arbeit des Ersetzens der Anode 40, die ihre Lebensdauer erreicht hat, durch die neue Anode 40 auf: (1) Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 von der Dichtung 30, (2) Trennen der Trennmembran 10 von der Anode 40, (3) Herausnehmen der Anode 40 aus der Anodenkammer A und (4) Zusammenbauen des Elektrolyse-Behälters 200 mit der neuen Anode 40 anstelle der herausgenommenen Anode 40. Im Elektrolyse-Behälter 200 ist es einfach, die Anode 40 in (3) herauszunehmen und in (4) mit der neuen Anode 40 zusammenzubauen. Da die Positionen der Anode 40 und der Kathode 20 mittels des ersten elastischen Körpers 81 und des zweiten elastischen Körpers 82 in dem zusammengebauten Elektrolyse-Behälter 200 automatisch eingestellt/angepasst sind/werden, ist eine komplizierte Arbeit wie in einem konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter (wie zum Beispiel die Arbeit des Einstellens/Anpassens der elektrisch leitfähigen Rippen 913 und des Herstellens, dass die elektrisch leitfähigen Rippen 913 an ihren Enden die gleiche Höhe haben, durch Schleifen oder dergleichen (siehe 1)) für ein Zusammenbauen mit der neuen Anode 40 nicht erforderlich. Daher ermöglicht der Elektrolyse-Behälter 200 auch einen einfachen Ersatz/Austausch der Anode 40.
  • Der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 100 oder 200, der die Anode 40 und den ersten elastischen Körper 81 aufweist, die in direktem Kontakt miteinander sind, wobei der erste elastische Körper 81 die Anode 40 direkt zur Kathode (20 oder 21) hin drückt, wurde oben betreffend die vorliegende Erfindung als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter ferner einen elektrisch leitfähigen starren Stromsammler aufweisen, der zwischen der Anode und dem ersten elastischen Körper angeordnet ist. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 300 gemäß einer solchen anderen Ausführungsform (kann im Folgenden als „Elektrolyse-Element 300“ bezeichnet sein) schematisch darstellt. In 4 sind den bereits in 2 bis 3 gezeigten Elementen die gleichen Bezugszeichen gegeben wie in 2 bis 3, und die Beschreibung davon kann weggelassen sein. Wie in 4 dargestellt, weist der Elektrolyse-Behälter 300 auf: den elektrisch leitfähigen Anode-Seite-Rahmenkörper 51, der die Anodenkammer A definiert, den elektrisch leitfähigen Kathode-Seite-Rahmenkörper 52, der die Kathodenkammer C definiert, die ionendurchlässige Trennmembran 10, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 angeordnet ist und welche die Anodenkammer A und die Kathodenkammer C trennt, die Dichtungen 30, 30, welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 sandwichartig umgeben sind, um dazwischen gehalten zu sein/werden, und welche den Umfang der Trennmembran 10 halten, die Anode 40, welche in der Anodenkammer A angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden, und die Kathode 20, die in der Kathodenkammer C angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden. In dem Elektrolyse-Behälter 300 ist die Anode 40 eine flexible erste poröse Platte und die Kathode 20 ist eine flexible zweite poröse Platte. Der Elektrolyse-Behälter 300 weist auch auf: die besagte mindestens eine elektrisch leitfähige(n) Rippe(n) (erste elektrisch leitfähige Rippen) 61, die von der Innenwand des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 her vorsteht/vorstehen, den Stromsammler (erster Stromsammler) 71, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 61 gehalten ist/wird, den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (erster elastischer Körper) 81, der von dem Stromsammler 71 gehalten ist/wird, und einen elektrisch leitfähigen starren Stromsammler 91, der zwischen dem elastischen Körper 81 und der Anode 40 angeordnet ist. Die Anode 40 ist/wird von dem elastischen Körper 81 mit dem starren Stromsammler 91 dazwischen zur Kathode 20 hin gedrückt. Das heißt, in dem Elektrolyse-Behälter 300 ist der starre Stromsammler 91 in einer solchen Weise angeordnet, dass die Anode 40 zwischen dem starren Stromsammler 91 und der Trennmembran 10 sandwichartig angeordnet ist und die Anode 40 von dem starren Stromsammler 91 gehalten ist/wird. Der Elektrolyse-Behälter 300 weist auch auf: die mindestens eine elektrisch leitfähige(n) Rippe(n) (zweite elektrisch leitfähige Rippen) 62, die von der Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 her vorsteht/vorstehen, den Stromsammler (zweiter Stromsammler) 72, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 62 gehalten ist/wird, und den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (zweiter elastischer Körper) 82, der vom Stromsammler 72 gehalten ist/wird. Die Kathode 20 ist/wird von dem elastischen Körper 82 zur Anode 40 hin gedrückt.
  • Ein elektrisch leitfähiger starrer Stromsammler kann als der starre Stromsammler 91 verwendet sein/werden. Zum Beispiel kann ein Streckmetall oder Stanzmetall, das aus einem alkalibeständigen starren elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist/wird, vorzugsweise verwendet sein/werden. Beispiele des Materials des starren Stromsammlers 91 weisen einfache Metalle, wie zum Beispiel Nickel und Eisen, rostfreien Stahl, wie zum Beispiel SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316 und SUS316L, und Metalle, die durch Vernickeln von irgendeinem von diesen gewonnen sind/werden, auf. Der starre Stromsammler 91 kann von dem elastischen Körper 81 gehalten sein/werden, dies ist aber nicht erforderlich. Zum Halten des starren Stromsammlers 91 mittels des elastischen Körpers 81 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften und Verschrauben, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 300 ist/wird der Umfang der Anode 40 von dem starren Stromsammler 91, dem Stromsammler 71, dem elastischen Körper 81 und/oder dem Flanschteil 51b des Anoden-Seite-Rahmenkörpers 51 gehalten und ist/wird vorzugsweise von dem starren Stromsammler 91 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Anode 40 mittels des starren Stromsammlers 91, des Stromsammlers 71, des elastischen Körpers 81 und/oder des Flanschteils 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den starren Stromsammler 91 oder den Stromsammler 71 (das heißt Hängen der Anode 40 an den Umfang des starren Stromsammlers 91 oder den Umfang des Stromsammlers 71 an einem Talteil der Anode 40, der durch Eindrehen des Umfangs der Anode 40 gebildet ist/wird) ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 300 ist/wird der Umfang der Kathode 20 von dem Stromsammler 72, dem elastischen Körper 82 und/oder dem Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Kathode 20 mittels des Stromsammlers 72, des elastischen Körpers 82 und/oder des Flanschteils 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den Stromsammler 72 (das heißt Hängen der Kathode 20 an den Umfang des Stromsammlers 72 an einem Talteil der Kathode 20, der durch Eindrehen des Umfangs der Kathode 20 gebildet ist/wird), ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 300 sind die Trennmembran 10, die Anode 40, der starre Stromsammler 91 und der erste elastische Körper 81 in dieser Reihenfolge angeordnet (das heißt die Anode 40 ist zwischen der Trennmembran 10 und dem ersten elastischen Körper 81 angeordnet und der starre Stromsammler 91 ist zwischen der Anode 40 und dem ersten elastischen Körper 81 angeordnet), und die Anode 40 ist/wird von dem ersten elastischen Körper 81 mit dem starren Stromsammler 91 dazwischen zur Kathode 20 hin (das heißt zur Trennmembran 10 hin) gedrückt, und die Trennmembran 10, die Kathode 20 und der zweite elastische Körper 82 sind in dieser Reihenfolge angeordnet (das heißt die Kathode 20 ist zwischen der Trennmembran 10 und dem zweiten elastischen Körper 82 angeordnet), und die Kathode 20 ist/wird von dem zweiten elastischen Körper 82 zur Anode 40 hin (das heißt zur Trennmembran 10 hin) gedrückt; dadurch ist/wird die Null-Spalt-Konfiguration realisiert. In dem Elektrolyse-Behälter 300 weist die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 40, die ihre Lebensdauer erreicht hat, durch die neue Anode 40 auf: (1) Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 von der Dichtung 30, (2) Trennen der Trennmembran 10 von der Anode 40, (3) Herausnehmen der Anode 40 aus der Anodenkammer A und (4) Zusammenbauen des Elektrolyse-Behälters 300 mit der neuen Anode 40 anstelle der herausgenommenen Anode 40. Im Elektrolyse-Behälter 300 ist es einfach, die Anode 40 in (3) herauszunehmen und in (4) mit der neuen Anode 40 zusammenzubauen. Insbesondere, wenn der Umfang der Anode 40 von dem starren Stromsammler 91 gehalten ist/wird, genügt es zum Herausnehmen der Anode 40, die Verbindung der Anode 40 und des starren Stromsammlers 91 zu lösen, und genügt es zum Zusammenbauen mit der Anode 40, die Anode 40 an dem starren Stromsammler 91 zu befestigen. Da die Positionen der Anode 40 und der Kathode 20 mittels des ersten elastischen Körpers 81 und des zweiten elastischen Körpers 82 in dem zusammengebauten Elektrolyse-Behälter 300 automatisch eingestellt/angepasst sind/werden, ist eine komplizierte Arbeit wie in einem konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter (wie zum Beispiel die Arbeit des Einstellens/Anpassens der elektrisch leitfähigen Rippen 913 und des Herstellens, dass die elektrisch leitfähigen Rippen 913 an ihren Enden die gleiche Höhe haben, durch Schleifen oder dergleichen (siehe 1)) für das Zusammenbauen mit der neuen Anode 40 nicht notwendig. Daher ermöglicht der Elektrolyse-Behälter 300 auch einen einfachen Austausch der Anode 40. Der Elektrolyse-Behälter 300 weist den starren Stromsammler 91 zwischen der Anode 40 und dem ersten elastischen Körper 81 auf, der verursachen kann, dass der Druck, bei/mit dem die Anode 40 und die Kathode 20 zur Trennmembran 10 hin gedrückt sind/werden, gleichmäßiger über die gesamten Flächen beider Elektroden ist, und kann daher veranlassen, dass die Stromdichte gleichmäßiger ist. Der Elektrolyse-Behälter 300 weist den starren Stromsammler 91 zwischen der Anode 40 und dem ersten elastischen Körper 81 auf und kann dadurch eine Verformung und einen Abrieb der Trennmembran 10 verringern, die durch eine Druckschwankung in Elektrodenkammern verursacht sind/werden.
  • Der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 300, wobei der elektrisch leitfähige elastische Körper 81 die Anode 40 mit dem starren Stromsammler 91 dazwischen zur Kathode 20 hin drückt, wurde oben betreffend die vorliegende Erfindung als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann in dem Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter ein elektrisch leitfähiger elastischer Körper die Kathode mit einem starren Stromsammler dazwischen zur Anode hin drücken. 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 400 gemäß einer solchen anderen Ausführungsform (kann im Folgenden als „Elektrolyse-Element 400“ bezeichnet sein) schematisch darstellt. In 5 sind den bereits in 2 bis 4 gezeigten Elemente die gleichen Bezugszeichen gegeben wie in 2 bis 4, und die Beschreibung davon kann weggelassen sein. Wie in 5 gezeigt, weist der Elektrolyse-Behälter 400 auf: den elektrisch leitfähigen Anode-Seite-Rahmenkörper 51, der die Anodenkammer A definiert, den elektrisch leitfähigen Kathode-Seite-Rahmenkörper 52, der die Kathodenkammer C definiert, die ionendurchlässige Trennmembran 10, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 angeordnet ist und welche die Anodenkammer A und die Kathodenkammer C trennt, die Dichtungen 30, 30, die von dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 sandwichartig umgeben sind, um dazwischen gehalten zu sein/werden, und welche den Umfang der Trennmembran 10 halten, die Anode 40, welche in der Anodenkammer A angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden, und die Kathode 20, welche in der Kathodenkammer C angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden. In dem Elektrolyse-Behälter 400 ist die Anode 40 eine flexible erste poröse Platte. In dem Elektrolyse-Behälter 400 kann die Kathode 20 eine starre poröse Platte sein und kann eine flexible poröse Platte (zweite poröse Platte) sein und ist vorzugsweise eine flexible poröse Platte. Der Elektrolyse-Behälter 400 weist auf: die mindestens eine elektrisch leitfähige(n) Rippe(n) (erste elektrisch leitfähige Rippen) 61, die von der Innenwand des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 her vorsteht/vorstehen, den Stromsammler (erster Stromsammler) 71, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 61 gehalten ist/wird, und den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (erster elastischer Körper) 81, der von dem Stromsammler 71 gehalten ist/wird. Die Anode 40 ist/wird von dem elastischen Körper 81 zur Kathode 20 hin gedrückt. Der Elektrolyse-Behälter 400 weist auch auf: die besagte mindestens eine elektrisch leitfähige(n) Rippe(n) (zweite elektrisch leitfähige Rippen) 62, die von der Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 her vorsteht/vorstehen, den Stromsammler (zweiter Stromsammler) 72, der von den elektrisch leitfähigen Rippen 62 gehalten ist/wird, den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (zweiter elastischer Körper) 82, der von dem Stromsammler 72 gehalten ist/wird, und den elektrisch leitfähigen starren Stromsammler 91, der zwischen dem elastischen Körper 82 und der Kathode 20 angeordnet ist. Die Kathode 20 ist/wird von dem elastischen Körper 82 mit dem starren Stromsammler 91 dazwischen zur Anode 40 hin gedrückt. Das heißt, in dem Elektrolyse-Behälter 400 ist der starre Stromsammler 91 auf eine solche Weise angeordnet, dass die Kathode 20 zwischen dem starren Stromsammler 91 und der Trennmembran 10 sandwichartig angeordnet ist und die Kathode 20 von dem starren Stromsammler 91 gehalten ist/wird.
  • Im Elektrolyse-Behälter 400 ist/wird der Umfang der Anode 40 von dem Stromsammler 71, dem elastischen Körper 81 und/oder dem Flanschteil 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Anode 40 mittels des Stromsammlers 71, des elastischen Körpers 81 und/oder des Flanschteils 51b des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 können alle bekannten Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den Stromsammler 71 (das heißt Hängen der Anode 40 an den Umfang des Stromsammler 71 an einem Talteil der Anode 40, der durch Eindrehen des Umfangs der Anode 40 gebildet ist/wird), ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 400 ist/wird der Umfang der Kathode 20 von dem starren Stromsammler 91, dem Stromsammler 72, dem elastischen Körper 82 und/oder dem Flanschteil 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 gehalten und ist/wird vorzugsweise von dem starren Stromsammler 91 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Kathode 20 mittels des starren Stromsammlers 91, des Stromsammlers 72, des elastischen Körpers 82 und/oder des Flanschteils 52b des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften, Verschrauben und Eindrehen über/in den starren Stromsammler 91 oder den Stromsammler 72 (das heißt Hängen der Kathode 20 an den Umfang des starren Stromsammlers 91 oder den Umfang des Stromsammlers 72 an einem Talteil der Kathode 20, der durch Eindrehen des Umfangs der Kathode 20 gebildet ist/wird), ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 400 sind die Trennmembran 10, die Anode 40 und der erste elastische Körper 81 in dieser Reihenfolge angeordnet (das heißt die Anode 40 ist zwischen der Trennmembran 10 und dem ersten elastischen Körper 81 angeordnet), und die Anode 40 ist/wird von dem ersten elastischen Körper 81 zur Kathode 20 hin (das heißt zur Trennmembran 10 hin) gedrückt, und die Trennmembran 10, die Kathode 20, der starre Stromsammler 91 und der zweite elastische Körper 82 sind in dieser Reihenfolge angeordnet (das heißt die Kathode 20 ist zwischen der Trennmembran 10 und dem zweiten elastischen Körper 82 angeordnet und der starre Stromsammler 91 ist zwischen der Kathode 20 und dem zweiten elastischen Körper 82 angeordnet), und die Kathode 20 ist/wird von dem zweiten elastischen Körper 82 mit dem starren Stromsammler 91 dazwischen zur Anode 40 hin (das heißt zur Trennmembran 10 hin) gedrückt; dadurch ist/wird die Null-Spalt-Konfiguration realisiert. In dem Elektrolyse-Behälter 400 weist die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 40, die ihre Lebensdauer erreicht hat, durch die neue Anode 40 auf: (1) Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 von der Dichtung 30, (2) Trennen der Trennmembran 10 von der Anode 40, (3) Herausnehmen der Anode 40 aus der Anodenkammer A und (4) Zusammenbauen des Elektrolyse-Behälters 400 mit der neuen Anode 40 anstelle der herausgenommenen Anode 40. Im Elektrolyse-Behälter 400 ist es einfach, die Anode 40 in (3) herauszunehmen und in (4) mit der neuen Anode 40 zusammenzubauen. Da die Positionen der Anode 40 und der Kathode 20 mittels des ersten elastischen Körpers 81 und des zweiten elastischen Körpers 82 in dem zusammengebauten Elektrolyse-Behälter 400 automatisch eingestellt/angepasst sind/werden, ist eine komplizierte Arbeit wie in einem konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter (wie zum Beispiel die Arbeit des Einstellens/Anpassens der elektrisch leitfähigen Rippen 913 und des Herstellens, dass die elektrisch leitfähigen Rippen 913 an ihren Enden die gleiche Höhe haben, durch Schleifen oder dergleichen (siehe 1)) zum Zusammenbauen mit der neuen Anode 40 nicht notwendig. Daher ermöglicht der Elektrolyse-Behälter 400 auch einen einfachen Austausch der Anode 40. Der Elektrolyse-Behälter 400 weist den starren Stromsammler 91 zwischen der Kathode 20 und dem zweiten elastischen Körper 82 auf, der veranlassen kann, dass der Druck, mit/bei dem die Anode 40 und die Kathode 20 zur Trennmembran 10 hin gedrückt sind/werden, über die gesamten Flächen beider Elektroden gleichmäßiger ist, und daher veranlassen kann, dass die Stromdichte gleichmäßiger ist. Der Elektrolyse-Behälter 400 weist den starren Stromsammler 91 zwischen der Kathode 20 und dem zweiten elastischen Körper 82 auf und kann dadurch eine Verformung und einen Abrieb der Trennmembran 10 verringern, die durch eine Druckschwankung in Elektrodenkammern verursacht sind/werden.
  • Die Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 100 bis 400, die jeweils die Anodenkammer, welche die elektrisch leitfähigen Rippen 61 aufweist, und die Kathodenkammer, welche die elektrisch leitfähigen Rippen 62 aufweist, aufweisen, wurden oben betreffend die vorliegende Erfindung als ein Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann der Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter eine Anodenkammer und eine Kathodenkammer aufweisen: von denen nur eine eine elektrisch leitfähige Rippe aufweist, oder von denen keine eine elektrisch leitfähige Rippe aufweist. 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter 500 gemäß einer solchen anderen Ausführungsform (kann im Folgenden als „Elektrolyse-Element 500“ bezeichnet sein) schematisch darstellt. In 6 sind den bereits in 2 bis 5 gezeigten Elementen die gleichen Bezugszeichen gegeben wie in 2 bis 5, und die Beschreibung davon kann weggelassen sein. Wie in 6 dargestellt, weist der Elektrolyse-Behälter 500 auf: den elektrisch leitfähigen Anode-Seite-Rahmenkörper 51, der die Anodenkammer A definiert, den elektrisch leitfähigen Kathode-Seite-Rahmenkörper 52, der die Kathodenkammer C definiert, die ionendurchlässige Trennmembran 10, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 angeordnet ist und welche die Anodenkammer A und die Kathodenkammer C trennt, die Dichtungen 30, 30, welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 sandwichartig umgeben sind, um dazwischen gehalten zu sein/werden, und welche den Umfang der Trennmembran 10 halten, die Anode 40, welche in der Anodenkammer A angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden, und die Kathode 20, welche in der Kathodenkammer C angeordnet ist, ohne von irgendeiner der Dichtungen 30 gehalten zu sein/werden. In dem Elektrolyse-Behälter 500 ist die Anode 40 eine flexible erste poröse Platte. Die Kathode 20 kann eine flexible zweite poröse Platte sein und kann eine starre poröse Platte sein und ist vorzugsweise eine starre poröse Platte. Der Elektrolyse-Behälter 500 weist den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (erster elastischer Körper) 81 auf, der in direktem Kontakt mit der Trennwand 51 a und der Anode 40 zwischen der elektrisch leitfähigen Trennwand 51 a des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 und der Anode 40 angeordnet ist. Die Anode 40 ist/wird von dem elastischen Körper 81 zur Kathode 20 hin gedrückt. Der Elektrolyse-Behälter 500 weist auch den elektrisch leitfähigen elastischen Körper (zweiter elastischer Körper) 82 auf, der in direktem Kontakt mit der Trennwand 52a und der Kathode 20 zwischen der elektrisch leitfähigen Trennwand 52a des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 und der Kathode 20 angeordnet ist. Die Kathode 20 ist/wird von dem elastischen Körper 82 zur Anode 40 hin gedrückt.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 500 ist/wird der Umfang der Anode 40 von dem elastischen Körper 81 und/oder dem Anode-Seite-Rahmenkörper 51 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Anode 40 mittels des elastischen Körpers 81 und/oder des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften und Verschrauben, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 500 ist/wird der Umfang der Kathode 20 von dem elastischen Körper 82 und/oder dem Kathode-Seite-Rahmenkörper 52 gehalten. Zum Halten des Umfangs der Kathode 20 mittels des elastischen Körpers 82 und/oder des Kathode-Seite-Rahmenkörpers 52 können beliebige bekannte Mittel, wie zum Beispiel Schweißen, Verstiften und Verschrauben, ohne besondere Einschränkungen verwendet sein/werden.
  • In dem Elektrolyse-Behälter 500 ist die Anode 40 zwischen der Trennmembran 10 und dem ersten elastischen Körper 81 angeordnet und ist/wird von dem ersten elastischen Körper 81 zur Kathode 20 hin gedrückt, und die Kathode 20 ist zwischen der Trennmembran 10 und dem zweiten elastischen Körper 82 angeordnet und ist/wird von dem zweiten elastischen Körper 82 zur Anode 40 hin gedrückt; dadurch ist/wird die Null-Spalt-Konfiguration realisiert. In dem Elektrolyse-Behälter 500 weist die Arbeit des Ersetzens/Austauschens der Anode 40, die ihre Lebensdauer erreicht hat, durch die neue Anode 40 auf: (1) Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers 51 von der Dichtung 30, (2) Trennen der Trennmembran 10 von der Anode 40, (3) Herausnehmen der Anode 40 aus der Anodenkammer A und (4) Zusammenbauen des Elektrolyse-Behälters 500 mit der neuen Anode 40 anstelle der herausgenommenen Anode 40. Im Elektrolyse-Behälter 500 ist es einfach, die Anode 40 in (3) herauszunehmen und in (4) mit der neuen Anode 40 zusammenzubauen. Da die Positionen der Anode 40 und der Kathode 20 mittels des ersten elastischen Körpers 81 und des zweiten elastischen Körpers 82 in dem zusammengebauten Elektrolyse-Behälter 500 automatisch eingestellt/angepasst sind/werden, ist eine komplizierte Arbeit wie in einem konventionellen Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter (wie zum Beispiel die Arbeit des Einstellens/Anpassens der elektrisch leitfähigen Rippen 913 und des Herstellens, dass die elektrisch leitfähigen Rippen 913 an ihren Enden die gleiche Höhe haben, durch Schleifen oder dergleichen (siehe 1)) für ein Zusammenbauen mit der neuen Anode 40 nicht notwendig. Daher ermöglicht der Elektrolyse-Behälter 500 auch einen einfachen Ersatz/Austausch der Anode 40. Ferner weist im Elektrolyse-Behälter 500 die Anodenkammer A oder die Kathodenkammer C keine elektrisch leitfähige Rippe auf, was es ermöglicht, jede Elektrolyse-Zelle dünner zu machen und daher den Elektrolyse-Behälter zu verkleinern, um die Gasproduktion pro belegter Fläche zu erhöhen. Eine oder beide der Anodenkammer und der Kathodenkammer weist/weisen keine elektrisch leitfähige Rippe auf, was es ermöglicht, die Materialien, um den Elektrolyse-Behälter zu bilden, und die für das Herstellen des Elektrolyse-Behälters erforderlichen Schritte zu reduzieren.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    (ionendurchlässige) Trennmembran
    20, 21
    Kathode
    30
    Dichtung
    40
    Anode
    51
    Anode-Seite-Rahmenkörper
    52
    Kathode-Seite-Rahmenkörper
    51a, 52a
    (elektrisch leitfähige) Trennwand
    51b, 52b
    Flanschteil
    61, 62
    elektrisch leitfähige Rippe
    71, 72
    Stromsammler
    81, 82
    elektrisch leitfähiger elastischer Körper
    91
    starrer Stromsammler
    900
    konventioneller Null-Spalt-Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter
    910
    Elektrodenkammer-Einheit
    911
    elektrisch leitfähige Trennwand
    912
    Flanschteil
    913, 914
    elektrisch leitfähige Rippe
    920
    ionendurchlässige Trennmembran
    930
    Dichtung
    940
    Anode
    950
    Stromsammler
    960
    elektrisch leitfähiger elastischer Körper
    970
    Kathode
    100, 200, 300, 400, 500, 900
    Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter
    A
    Anodenkammer
    C
    Kathodenkammer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2001262387 A [0002]
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Claims (9)

  1. Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälter, welcher aufweist: einen Anode-Seite-Rahmenkörper, der eine Anodenkammer definiert, einen Kathode-Seite-Rahmenkörper, der eine Kathodenkammer definiert, eine ionendurchlässige Trennmembran, welche zwischen dem Anode-Seite-Rahmenkörper und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper angeordnet ist und welche die Anodenkammer und die Kathodenkammer trennt, eine Dichtung, welche von dem Anode-Seite-Rahmenkörper und dem Kathode-Seite-Rahmenkörper sandwichartig umgeben ist, um dazwischen gehalten zu sein, und welche einen Umfang der Trennmembran hält, eine Anode, welche in der Anodenkammer angeordnet ist, ohne von der Dichtung gehalten zu sein, eine Kathode, welche in der Kathodenkammer angeordnet ist, ohne von der Dichtung gehalten zu sein, und einen elektrisch leitfähigen ersten elastischen Körper, welcher in der Anodenkammer angeordnet ist, wobei die Anode eine flexible erste poröse Platte ist und die Anode zwischen der Trennmembran und dem ersten elastischen Körper angeordnet ist und von dem ersten elastischen Körper zur Kathode hin gedrückt ist.
  2. Elektrolyse-Behälter gemäß Anspruch 1, wobei die Anodenkammer aufweist: mindestens eine erste elektrisch leitfähige Rippe, die von einer Innenwand des Anode-Seite-Rahmenkörpers her vorsteht, und einen elektrisch leitfähigen ersten Stromsammler, der von der elektrisch leitfähigen Rippe gehalten ist, wobei der erste Stromsammler den ersten elastischen Körper hält.
  3. Elektrolyse-Behälter gemäß Anspruch 1 oder 2, welcher ferner aufweist: einen elektrisch leitfähigen ersten starren Stromsammler, welcher in Kontakt mit der Anode angeordnet ist, wobei der erste starre Stromsammler zwischen der Anode und dem ersten elastischen Körper angeordnet ist, wobei der erste starre Stromsammler die Anode hält.
  4. Elektrolyse-Behälter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kathode eine starre poröse Platte ist.
  5. Elektrolyse-Behälter gemäß Anspruch 4, wobei die Kathodenkammer aufweist: mindestens eine zweite elektrisch leitfähige Rippe, welche von einer Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers her vorsteht, wobei die zweite elektrisch leitfähige Rippe die Kathode hält.
  6. Elektrolyse-Behälter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, welcher ferner aufweist: einen elektrisch leitfähigen zweiten elastischen Körper, welcher in der Kathodenkammer angeordnet ist, wobei die Kathode eine flexible zweite poröse Platte ist und die Kathode zwischen der Trennmembran und dem zweiten elastischen Körper angeordnet ist und von dem zweiten elastischen Körper zur Anode hin gedrückt ist.
  7. Elektrolyse-Behälter gemäß Anspruch 6, wobei die Kathodenkammer aufweist: mindestens eine zweite elektrisch leitfähige Rippe, welche von einer Innenwand des Kathode-Seite-Rahmenkörpers her vorsteht, und einen elektrisch leitfähigen zweiten Stromsammler, welcher von der zweiten elektrisch leitfähigen Rippe gehalten ist, wobei der zweite Stromsammler den zweiten elastischen Körper hält.
  8. Elektrolyse-Behälter gemäß Anspruch 6 oder 7, welcher ferner aufweist: einen elektrisch leitfähigen zweiten starren Stromsammler, welcher in Kontakt mit der Kathode angeordnet ist, wobei der zweite starre Stromsammler zwischen der Kathode und dem zweiten elastischen Körper angeordnet ist, wobei der zweite starre Stromsammler die Kathode hält.
  9. Verfahren für einen Austausch einer Elektrode eines Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälters, wobei die Elektrode die Anode des Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälters, wie er in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 definiert ist, ist, wobei das Verfahren aufweist: Trennen des Anode-Seite-Rahmenkörpers von der Dichtung, Trennen der Trennmembran von der Anode, Herausnehmen der Anode aus der Anodenkammer und Zusammenbauen des Alkalisches-Wasser-Elektrolyse-Behälters mit einer neuen Anode anstatt der aus der Anodenkammer herausgenommenen Anode.
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