ES2949630T3

ES2949630T3 - Laminado y cuerpo bobinado

Info

Publication number: ES2949630T3
Application number: ES18771300T
Authority: ES
Inventors: Akiyasu Funakawa; Yoshifumi Kado; Toshinori Hachiya; Jun Koike
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2023-10-02
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: EP4112783A3; CN110382740B; CN114540853A; KR20210148414A; EP4112783A2; KR102590720B1; CN114381754A; EP4219794A2; CN114411185A; KR20230148403A; CN110382740A; WO2018174199A1; EP4219794A3; EP4112783B1; KR20230151055A

Abstract

La presente invención se refiere a un electrodo de electrólisis, un cuerpo en capas, un cuerpo enrollado, una celda electrolítica, un método para fabricar una celda electrolítica, un método para renovar un electrodo, un método para renovar un cuerpo en capas y un método para fabricar un cuerpo herido. El electrodo de electrólisis perteneciente a una realización de la presente invención tiene una masa por unidad de área de 48 mg/cm2 o menos y una fuerza aplicada por unidad de masa/unidad de área de 0,08 N/mg·cm2 o mayor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Laminado y cuerpo bobinado

Campo técnico

La presente invención se refiere a:

un laminado que comprende un electrodo para electrólisis y un cuerpo bobinado que comprende dicho laminado.

Antecedentes de la técnica

Para la electrólisis de una solución acuosa de cloruro de metal alcalino tal como una solución salina y la electrólisis de agua, se han empleado métodos mediante el uso de un electrolizador que incluye una membrana, más específicamente una membrana de intercambio iónico o una membrana microporosa. Este electrolizador incluye muchas celdas electrolíticas conectadas en serie en el mismo, en muchos casos. Se interpone una membrana entre cada una de las celdas electrolíticas para realizar la electrólisis. En una celda electrolítica, una cámara catódica que incluye un cátodo y una cámara anódica que incluye un ánodo se disponen una tras otra con una pared divisoria (placa posterior) interpuesta entre las mismas o a través de prensado por medio de presión de prensa, apriete con pernos o similares.

El ánodo y el cátodo para su uso en estos electrolizadores ahora se fijan cada uno a la cámara anódica o a la cámara catódica de una celda electrolítica mediante un método tal como soldadura y plegamiento y, posteriormente, se almacenan o se transportan a los clientes. Por otro lado, cada membrana en un estado de bobinado individual alrededor de una tubería de cloruro de vinilo (VC) se almacena o se transporta a los clientes. Cada cliente dispone la celda electrolítica en el marco de un electrolizador e interpone la membrana entre las celdas electrolíticas para ensamblar el electrolizador. De esta manera, se producen celdas electrolíticas y cada cliente ensambla un electrolizador. Cada una de las Bibliografías de patente 1 y 2 desvela una estructura formada mediante la integración de una membrana y un electrodo como una estructura aplicable a tal electrolizador. El documento JP S59 173281 A desvela una celda para la electrólisis de una sal de metal alcalino mediante un proceso de intercambio iónico que se divide en las cámaras anódica y catódica con una membrana de intercambio catiónico. Al menos uno de un ánodo y un cátodo que se proporcionará dentro de las cámaras anódica y catódica, respectivamente, tiene un grosor de 0,15-0,05 mm, y la estructura porosa que tiene muchos poros con un área de 0,05-1,0 mm2 cada uno que existen con la relación de apertura del 20 % o superior. En lo sucesivo, dicho electrodo está revestido con un agregado formado por la superposición de aproximadamente 2-5 láminas de tela metálica que comprende alambre de 0,1-1 mm de diámetro.

El documento US 4 345 986 A desvela una unidad de electrolito de polímero sólido, una celda electrolítica que contiene la unidad y un proceso electrolítico que utiliza la unidad. La unidad de electrolito de polímero sólido tiene medios anódicos y catódicos en contacto con superficies opuestas de los mismos, y se caracteriza por la estructura del cátodo. El cátodo se apoya de forma extraíble y compresiva sobre la membrana permiónica, y es un cátodo metálico microporoso.

Lista de citas

Bibliografía de patentes

Bibliografía de patente 1

Patente japonesa abierta a inspección pública n.° 58-048686

Bibliografía de patente 2

Patente japonesa abierta a inspección pública n.° 55-148775

Bibliografía de patente 3

Documento JP S59 173281 A

Bibliografía de patente 4

Documento US 4345986 A

Sumario de la invención

Problema técnico

Cuando se inicia y se continúa la operación de electrólisis, cada pieza se deteriora y el rendimiento electrolítico disminuye debido a diversos factores, y cada pieza se reemplaza en un momento determinado. La membrana se puede renovar fácilmente extrayéndola de una celda electrolítica e insertando una nueva membrana. Por el contrario, el ánodo y el cátodo están fijados a la celda electrolítica y, por lo tanto, existe el problema de que se produzca un trabajo extremadamente complicado para renovar el electrodo, en el que la celda electrolítica se extrae del electrolizador y se transporta a un centro de renovación dedicado, se retira la fijación, tal como la soldadura, y se quita el electrodo antiguo, a continuación se coloca un electrodo nuevo y se fija mediante un método tal como soldadura, y la celda se transporta a la planta de electrólisis y se vuelve a colocar en el electrolizador. En el presente documento se considera que la estructura formada por la integración de una membrana y un electrodo a través de la compresión térmica descrita en las Bibliografías de patente 1 y 2 se usa para la renovación descrita anteriormente, pero la estructura, que se puede producir a nivel de laboratorio con relativa facilidad, no se produce fácilmente para adaptarse a una celda electrolítica en un tamaño real disponible comercialmente (por ejemplo, 1,5 m de longitud, 3 m de anchura). Por otra parte, el rendimiento electrolítico (tal como la tensión de electrólisis, la eficiencia de la corriente y la concentración de sal común en la sosa cáustica) y la durabilidad son extremadamente deficientes, y se genera cloro gaseoso e hidrógeno gaseoso en el electrodo que interconecta la membrana. Por lo tanto, cuando se usa en electrólisis durante un período prolongado, se produce una deslaminación completa y la estructura prácticamente no se puede usar.

La presente invención se ha realizado en vista de los problemas anteriores que posee la técnica convencional y está destinada a proporcionar un electrodo para electrólisis, un laminado, un cuerpo laminado, un electrolizador, un método para producir un electrolizador, un método para renovar un electrodo, un método para renovar un laminado y un método para producir un cuerpo bobinado a continuación.

(Primer objeto)

Un objeto de la presente invención es proporcionar un electrodo para electrólisis, un laminado y un cuerpo bobinado que faciliten el transporte y la manipulación, simplifiquen notablemente un trabajo cuando se pone en marcha un nuevo electrolizador o se renueva un electrodo degradado, y además también puede mantener o mejorar el rendimiento electrolítico.

(Segundo objeto)

Un objeto de la presente invención es proporcionar un laminado que pueda mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y que además pueda exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación.

(Tercer objeto)

Un objeto de la presente invención es proporcionar un laminado que pueda mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y que además pueda exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación, desde un punto de vista diferente del segundo objeto descrito anteriormente. (Cuarto objeto)

Un cuarto objeto de la presente invención es proporcionar un electrolizador, un método para producir un electrolizador y un método para renovar un laminado que tenga un excelente rendimiento electrolítico y que pueda evitar el daño de una membrana.

(Quinto objeto)

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un electrolizador, un método para renovar un electrodo y un método para producir un cuerpo bobinado que pueda mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador.

(Sexto objeto)

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un electrolizador que pueda mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador, desde un punto de vista diferente del quinto objeto descrito anteriormente.

(Séptimo objeto)

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un electrolizador que pueda mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador, desde un punto de vista diferente del quinto y sexto objetos descritos anteriormente.

Solución al problema

Como resultado de los estudios exhaustivos realizados por los presentes inventores para lograr el primer objeto, la producción de un electrodo para electrólisis que tiene una pequeña masa por área unitaria y se puede unir a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa o un electrodo degradado con una fuerza débil facilita el transporte y la manipulación, puede simplificar notablemente un trabajo cuando se pone en marcha un nuevo electrolizador o se renueva una pieza degradada y, además, puede mejorar notablemente las características en comparación con el rendimiento electrolítico en la técnica convencional. Adicionalmente, los presentes inventores han encontrado que las características pueden ser equivalentes o mejores que el rendimiento electrolítico de una celda electrolítica convencional, para la que el trabajo de renovación es complicado, habiendo completado así la presente invención.

Es decir, la presente invención es como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Como resultado de los estudios exhaustivos para lograr el segundo objeto, los presentes inventores han encontrado que un laminado que incluye un electrodo que se unirá a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa y a un conductor de alimentación tal como un electrodo existente degradado con una fuerza débil facilita el transporte y la manipulación, puede simplificar notablemente un trabajo cuando se pone en marcha un electrolizador nuevo o se renueva una pieza degradada, y además también puede mantener o mejorar el rendimiento electrolítico.

Como resultado de los estudios exhaustivos para lograr el tercer objeto, los presentes inventores han encontrado que los problemas descritos anteriormente pueden resolverse mediante un laminado en el que se fijan parcialmente una membrana y un electrodo para electrólisis.

Como resultado de los estudios exhaustivos para lograr el cuarto objeto, los presentes inventores han encontrado que los problemas descritos anteriormente pueden resolverse intercalando al menos una porción de un laminado de una membrana y un electrodo para electrólisis entre una junta lateral de ánodo y una junta lateral de cátodo.

Como resultado de los estudios exhaustivos para lograr el quinto objeto, los presentes inventores han encontrado que los problemas descritos anteriormente pueden resolverse mediante el uso de un electrodo para electrólisis o un laminado del electrodo para electrólisis y una nueva membrana, que tiene forma de cuerpo bobinado.

Como resultado de los estudios exhaustivos para lograr el sexto objeto, los presentes inventores han encontrado que los problemas descritos anteriormente pueden resolverse integrando un electrodo para electrólisis con una nueva membrana a una temperatura a la que la membrana no se funde.

Como resultado de los estudios exhaustivos para lograr el séptimo objeto, los presentes inventores han encontrado que los problemas descritos anteriormente pueden resolverse mediante una operación en un marco de electrolizador.

Efectos ventajosos de la invención

(1) De acuerdo con el laminado de la presente invención, es posible facilitar el transporte y la manipulación, simplificar notablemente un trabajo cuando se pone en marcha un nuevo electrolizador o se renueva un electrodo degradado y, además, también mantener o mejorar el rendimiento electrolítico.

(2) De acuerdo con el laminado de la presente invención, es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación.

(3) De acuerdo con el laminado de la presente divulgación, es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, desarrollar un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación, desde un punto de vista diferente al punto (2) descrito anteriormente. (4) De acuerdo con el electrolizador de la presente divulgación, el electrolizador tiene un excelente rendimiento electrolítico y puede evitar el daño de la membrana.

(5) De acuerdo con el método para producir un electrolizador de la presente divulgación, es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador.

(6) De acuerdo con el método para producir un electrolizador de la presente divulgación, es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador, desde un punto de vista diferente al punto (5) descrito anteriormente.

(7) De acuerdo con el método para producir un electrolizador de la presente divulgación, es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador, desde un punto de vista diferente a los puntos (5) y (6) descritos anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis de acuerdo con una realización de la presente invención.

[Figura 2] La figura 2 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 3] La figura 3 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 4] La figura 4 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

[Figura 5] La figura 5 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica.

[Figura 6] La figura 6 ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie.

[Figura 7] La figura 7 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 8] La figura 8 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 9] La figura 9 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa incluido en la celda electrolítica.

[Figura 10] La figura 10 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) descrita en los ejemplos.

[Figura 11] La figura 11 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (1) descrito en los ejemplos.

[Figura 12] La figura 12 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2) descrito en los ejemplos.

[Figura 13] La figura 13 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) descrito en los ejemplos.

[Figura 14] La figura 14 ilustra una vista esquemática de la prueba de deformación elástica del electrodo descrita en los ejemplos.

[Figura 15] La figura 15 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar la blandura después de la deformación plástica.

[Figura 16] La figura 16 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo comparativo 13.

[Figura 17] La figura 17 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo comparativo 13 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 18] La figura 18 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo comparativo 14.

[Figura 19] La figura 19 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo comparativo 14 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 20] La figura 20 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo comparativo 15.

[Figura 21] La figura 21 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo comparativo 15 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 22] La figura 22 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis en una realización de la presente invención.

[Figura 23] La figura 23 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 24] La figura 24 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 25] La figura 25 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

[Figura 26] La figura 26 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica. [Figura 27] La figura 27 ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie.

[Figura 28] La figura 28 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 29] La figura 29 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 30] La figura 30 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa incluido en la celda electrolítica.

[Figura 31] La figura 31 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) descrita en los ejemplos.

[Figura 32] La figura 32 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (1) descrito en los ejemplos.

[Figura 33] La figura 33 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2) descrito en los ejemplos.

[Figura 34] La figura 34 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) descrito en los ejemplos.

[Figura 35] La figura 35 ilustra una vista esquemática de la prueba de deformación elástica del electrodo descrita en los ejemplos.

[Figura 36] La figura 36 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar la blandura después de la deformación plástica.

[Figura 37] La figura 37 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo 34.

[Figura 38] La figura 38 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo 34 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 39] La figura 39 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo 35.

[Figura 40] La figura 40 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo 35 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 41] La figura 41 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo 36.

[Figura 42] La figura 42 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo 36 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 43] La figura 43 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis en una realización de la presente invención.

[Figura 44] La figura 44 ilustra una vista esquemática en sección transversal que ilustra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 45] La figura 45 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 46] La figura 46 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

[Figura 47] La figura 47A ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un electrodo para electrólisis penetra una membrana y, por lo tanto, se fija. La figura 47B ilustra una vista explicativa que ilustra una etapa para obtener la estructura de la figura 47A.

[Figura 48] La figura 48A ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un electrodo para electrólisis se sitúa dentro de la membrana y, por lo tanto, está fija. La figura 48B ilustra una vista explicativa que ilustra una etapa para obtener la estructura de la figura 48A.

[Figura 49] Las figuras 49A a 49C ilustran vistas esquemáticas en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que se usa un elemento de fijación de tipo hilo para la fijación como elemento de fijación para fijar una membrana y un electrodo para electrólisis.

[Figura 50] La figura 50 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que se usa una resina orgánica para la fijación como elemento de fijación para fijar una membrana y un electrodo para electrólisis.

[Figura 51] La figura 51A ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un elemento de fijación sujeta externamente una membrana y un electrodo para electrólisis para fijarlos. La figura 51B ilustra una vista esquemática en sección transversal del laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un elemento de fijación fija la membrana y el electrodo para electrólisis por fuerza magnética.

[Figura 52] La figura 52 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica. [Figura 53] La figura 53 ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie.

[Figura 54] La figura 54 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 55] La figura 55 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 56] La figura 56 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa que puede incluirse en una celda electrolítica.

[Figura 57] La figura 57 ilustra una vista explicativa que muestra un laminado en el Ejemplo 1.

[Figura 58] La figura 58 ilustra una vista explicativa que muestra un laminado en el Ejemplo 2.

[Figura 59] La figura 59 ilustra una vista explicativa que muestra un laminado en el Ejemplo 3.

[Figura 60] La figura 60 ilustra una vista explicativa que muestra un laminado en el Ejemplo 4.

[Figura 61] La figura 61 ilustra una vista explicativa que muestra un laminado en el Ejemplo 5.

[Figura 62] La figura 62 ilustra una vista explicativa que muestra un laminado en el Ejemplo 6.

[Figura 63] La figura 63 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica. [Figura 64] La figura 64A ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie en un electrolizador convencional.

La figura 64B ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie en el electrolizador de la presente realización.

[Figura 65] La figura 65 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 66] La figura 66 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 67] La figura 67 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa que puede incluirse en una celda electrolítica.

[Figura 68] La figura 68 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis en una realización de la presente invención.

[Figura 69] La figura 69 ilustra una vista esquemática en sección transversal que ilustra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 70] La figura 70 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 71] La figura 71 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

[Figura 72] La figura 72 ilustra una vista explicativa para explicar la relación posicional entre el laminado y las juntas.

[Figura 73] La figura 73 ilustra una vista explicativa para explicar la relación posicional entre el laminado y las juntas.

[Figura 74] La figura 74A ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un electrodo para electrólisis penetra una membrana y, por lo tanto, se fija. La figura 74B ilustra una vista explicativa que ilustra una etapa para obtener la estructura de la figura 12A.

[Figura 75] La figura 75A ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un electrodo para electrólisis se sitúa dentro de la membrana y, por lo tanto, está fija. La figura 13B ilustra una vista explicativa que ilustra una etapa para obtener la estructura de la figura 75A.

[Figura 76] Las figuras 76A a C ilustran vistas esquemáticas en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que se usa un elemento de fijación de tipo hilo para la fijación como elemento de fijación para fijar una membrana y un electrodo para electrólisis.

[Figura 77] La figura 77 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que se usa una resina orgánica para la fijación como elemento de fijación para fijar una membrana y un electrodo para electrólisis.

[Figura 78] La figura 78A ilustra una vista esquemática en sección transversal de un laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un elemento de fijación sujeta externamente una membrana y un electrodo para electrólisis para fijarlos. La figura 78B ilustra una vista esquemática en sección transversal del laminado que ilustra un aspecto en el que al menos una porción de un elemento de fijación fija la membrana y el electrodo para electrólisis por fuerza magnética.

[Figura 79] La figura 79 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) descrita en los ejemplos.

[Figura 80] La figura 80 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (1) descrito en los ejemplos.

[Figura 81] La figura 81 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2) descrito en los ejemplos.

[Figura 82] La figura 82 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar el devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) descrito en los ejemplos.

[Figura 83] La figura 83 ilustra una vista esquemática de la evaluación de la flexibilidad del electrodo descrito en los ejemplos.

[Figura 84] La figura 84 ilustra una vista esquemática de un método para evaluar la blandura después de la deformación plástica.

[Figura 85] La figura 85 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo 35.

[Figura 86] La figura 86 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo 35 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 87] La figura 87 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo 36.

[Figura 88] La figura 88 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo 36 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 89] La figura 89 ilustra una vista esquemática de un electrodo producido en el Ejemplo 37.

[Figura 90] La figura 90 ilustra una vista esquemática de una estructura usada para colocar el electrodo producido en el Ejemplo 37 en un conductor de alimentación de malla de níquel.

[Figura 91] La figura 91 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica.

[Figura 92] La figura 92 ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie.

[Figura 93] La figura 93 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 94] La figura 94 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 95] La figura 95 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa que puede incluirse en una celda electrolítica.

[Figura 96] La figura 96 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis en una realización de la presente invención.

[Figura 97] La figura 97 ilustra una vista esquemática en sección transversal que ilustra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 98] La figura 98 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 99] La figura 99 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

[Figura 100] La figura 100 ilustra una vista esquemática de un laminado producido en el Ejemplo 1.

[Figura 101] La figura 101 ilustra una vista esquemática del caso donde el laminado producido en el Ejemplo 1 se devana para formar un cuerpo bobinado.

[Figura 102] La figura 102 ilustra una vista esquemática de un laminado producido en el Ejemplo 4.

[Figura 103] La figura 103 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica.

[Figura 104] La figura 104 ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie.

[Figura 105] La figura 105 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 106] La figura 106 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 107] La figura 107 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa que puede incluirse en una celda electrolítica.

[Figura 108] La figura 108 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis en una realización de la presente invención.

[Figura 109] La figura 109 ilustra una vista esquemática en sección transversal que ilustra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 110] La figura 110 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 111] La figura 111 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

[Figura 112] La figura 112 ilustra una vista esquemática de la sección transversal de una celda electrolítica.

[Figura 113] La figura 113 ilustra una vista esquemática de la sección transversal que muestra un estado de dos celdas electrolíticas conectadas en serie.

[Figura 114] La figura 114 ilustra una vista esquemática de un electrolizador.

[Figura 115] La figura 115 ilustra una vista en perspectiva esquemática que muestra una etapa de montaje del electrolizador.

[Figura 116] La figura 116 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un absorbedor de corriente inversa que puede incluirse en una celda electrolítica.

[Figura 117] La figura 117(A) ilustra una vista esquemática de un electrolizador para explicar un ejemplo de cada etapa de acuerdo con un primer aspecto de la presente realización. La figura 117(B) ilustra una vista en perspectiva esquemática correspondiente a la figura 117(A).

[Figura 118] La figura 118(A) ilustra una vista esquemática de un electrolizador para explicar un ejemplo de cada etapa de acuerdo con un segundo aspecto de la presente realización. La figura 118(B) ilustra una vista en perspectiva esquemática correspondiente a la figura 118(A).

[Figura 119] La figura 119 ilustra una vista esquemática en sección transversal de un electrodo para electrólisis en una realización de la presente invención.

[Figura 120] La figura 120 ilustra una vista esquemática en sección transversal que ilustra una realización de una membrana de intercambio iónico.

[Figura 121] La figura 121 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico.

[Figura 122] La figura 122 ilustra una vista esquemática para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Descripción de las realizaciones

A continuación en el presente documento, se describirán en detalle cada una de la <Primera realización> a la <Séptima realización>, con referencia a los dibujos según sea necesario. Los dibujos adjuntos ilustran un ejemplo de las realizaciones, y las realizaciones no deben interpretarse como limitadas a los mismos. En los dibujos, las relaciones posicionales tales como superior, inferior, izquierda y derecha se basan en las relaciones posicionales mostradas en el dibujo, a menos que se indique lo contrario. Las dimensiones y relaciones de los dibujos no se limitan a las mostradas.

La invención reivindicada (primera realización) se refiere a un producto (laminado) que comprende (a) una membrana, (b) un electrodo para electrólisis y (c) un líquido incluido entre (a) y (b).

Aquí, se describirá en detalle una primera realización de la presente invención con referencia a las figuras 1 a 21.

[Electrodo para electrólisis]

Un electrodo para electrólisis usado en el producto de la primera realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Primera realización>, simplemente denominada "la presente realización") puede proporcionar una buena propiedad de manipulación, tiene una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, y además, tiene una masa por área unitaria de 48 mg/cm2 o menos desde el punto de vista de la economía. La masa por área unitaria es preferentemente de 30 mg/cm2 o menos, además preferentemente 20 mg/cm2 o menos con respecto a lo anterior, y además es preferentemente de 15 mg/cm2 o menos desde el punto de vista integral que incluye la propiedad de manipulación, la adhesión y la economía. El valor límite inferior no está particularmente limitado pero es del orden de 1 mg/cm2, por ejemplo.

La masa por área unitaria descrita anteriormente puede estar dentro del intervalo descrito anteriormente ajustando adecuadamente una relación de apertura descrita a continuación, el grosor del electrodo y similares, por ejemplo. Más específicamente, por ejemplo, cuando el grosor es constante, una mayor relación de apertura tiende a conducir a una menor masa por área unitaria, y una menor relación de apertura tiende a generar una mayor masa por área unitaria.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización tiene una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria de 0,08 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares. La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria es preferentemente de 0,1 N/(mgcm2) o más, más preferentemente 0,14 N/ (mg cm2) o más con respecto a lo anterior, y más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es de 1,2 N/mgcm2 o menos, preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos. El valor límite superior es aún más preferentemente de 1,1 N/mgcm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

Desde el punto de vista de que el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización, si es un electrodo que tiene una amplia región de deformación elástica, puede proporcionar una mejor propiedad de manipulación y tiene una mejor fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, el grosor del electrodo para electrólisis es preferentemente de 315 |jm o menos, más preferentemente 220 |jm o menos, además preferentemente 170 jm o menos, además más preferentemente 150 jm o menos, de forma particular, preferentemente 145 jm o menos, incluso más preferentemente 140 jm o menos, incluso aún más preferentemente 138 jm o menos, además aún más preferentemente 135 jm o menos. Un grosor de 135 jm o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jm o menos, más preferentemente inferior a 130 jm , además preferentemente 115 jm o menos, además más preferentemente 65 jm o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jm o más, más preferentemente 5 jm o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jm o más. En la presente realización, "que tiene una amplia región de deformación elástica" significa que, cuando un electrodo para electrólisis se devana para formar un cuerpo bobinado, es improbable que se produzca una deformación derivada del devanado después de liberar el estado bobinado. El grosor del electrodo para electrólisis se refiere, cuando se incluye una capa de catalizador mencionada a continuación, al grosor total tanto del sustrato para electrodo para electrólisis como de la capa de catalizador.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización, que tiene una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, como se ha descrito anteriormente, se integra con una membrana, tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, y se usa. Por este motivo, al renovar el electrodo, se puede renovar el electrodo mediante un trabajo tan sencillo como renovar la membrana, sin un complicado trabajo de sustitución tal como es el de quitar el electrodo fijado en la celda electrolítica y, por lo tanto, la eficiencia de trabajo se mejora notablemente. Incluso en el caso de que solo se coloque un conductor de alimentación en una nueva celda electrolítica (es decir, no se coloque un electrodo que incluya una capa de catalizador), solo la unión del electrodo para electrólisis de la presente realización al conductor de alimentación permite que el electrodo funcione. Por lo tanto, también puede ser posible reducir o eliminar notablemente el recubrimiento de catalizador.

Además, de acuerdo con el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización, es posible hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se puede almacenar o transportar a los clientes en un estado donde el electrodo está devanado en torno a una tubería de cloruro de vinilo o similares (en un estado enrollado o similares), lo que facilita notablemente la manipulación.

La fuerza aplicada se puede medir mediante los métodos (i) o (ii) descritos a continuación, que son como se describe en detalle en los ejemplos. En la invención reivindicada, la fuerza aplicada se mide usando el método (i) y cualquier referencia en las reivindicaciones con respecto al parámetro que se determina como se describe en la descripción que debe entenderse como una referencia al método (i). En cuanto a la fuerza aplicada, el valor obtenido por la medición del método (i) (también denominado "la fuerza aplicada (1)") y el valor obtenido por la medición del método (ii) (también denominado "la fuerza aplicada (2)") puede ser igual o diferente, y el valor obtenido por el método (ii) puede ser de 0,08 N/(mgcm2) o más. El valor obtenido por el método (i) es de 0,08 N/(mgcm2) o más y de 1,2 N/(mgcm2) o menos.

La fuerza aplicada descrita anteriormente puede estar dentro del intervalo descrito anteriormente ajustando adecuadamente una relación de apertura descrita a continuación, el grosor del electrodo, la rugosidad superficial promedio aritmética y similares, por ejemplo. Más específicamente, por ejemplo, una relación de apertura más alta tiende a dar lugar a una aplicación de una fuerza menor, y una relación de apertura más baja tiende a dar lugar a una aplicación de una fuerza mayor.

[Método (i)] (método empleado con respecto al valor mencionado en la reivindicación 1)

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1.2 mm, cuadrado de 200 mm), una membrana de intercambio iónico que se obtiene aplicando partículas de material inorgánico y un aglutinante a ambas superficies de una membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm, el detalle de la membrana de intercambio iónico a la que se hace referencia en el presente documento es como se describe en los ejemplos), y una muestra del electrodo para electrólisis (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la placa de níquel después del tratamiento de granallado fue de 0,7 |jm. El método específico para calcular la rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) es como se describe en los ejemplos.

En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, solo la muestra del electrodo para electrólisis en esta muestra para medición se eleva en una dirección vertical a 10 mm/minuto usando una máquina de pruebas de tracción y compresión, y se mide la carga cuando la muestra del electrodo para electrólisis se eleva 10 mm en dirección vertical. Esta medición se repite tres veces y se calcula el valor promedio.

Este valor promedio se divide por el área de la porción superpuesta de la muestra del electrodo para electrólisis y la membrana de intercambio iónico y la masa de la porción que se superpone a la membrana de intercambio iónico en la muestra del electrodo para electrólisis para calcular la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) (N/mgcm2).

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) obtenida por el método (i) es de 0,08 N/(mgcm2) o más, preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, y más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es de 1.2 N/mg cm2 o menos, preferentemente 1,20 N/mg cm2 o menos. El valor límite superior es aún más preferentemente de 1,1 N/mgcm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización satisface la fuerza aplicada (1), el electrodo puede integrarse con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, por ejemplo, y usarse. Por lo tanto, al renovar el electrodo, se elimina el trabajo de sustitución del cátodo y el ánodo fijados en la celda electrolítica por un método tal como soldadura, y se mejora notablemente la eficiencia de trabajo. Adicionalmente, mediante el uso del electrodo para electrólisis de la presente realización como un electrodo integrado con la membrana de intercambio iónico, es posible hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo.

En el envío de una nueva celda electrolítica, un electrodo fijado en una celda electrolítica ha sido sometido a un recubrimiento de catalizador convencionalmente. Dado que solo la combinación de un electrodo sin recubrimiento de catalizador con el electrodo para electrólisis de la presente realización puede permitir que el electrodo funcione como un electrodo, es posible reducir o eliminar notablemente la etapa de producción y la cantidad de catalizador para el recubrimiento de catalizador. Un electrodo convencional cuyo recubrimiento de catalizador se reduce o elimina notablemente se puede conectar eléctricamente al electrodo para electrólisis de la presente realización y permitir que sirva como conductor de alimentación para el paso de una corriente eléctrica.

[Método (ii)] (no el método empleado con respecto al valor mencionado en la reivindicación 1)

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1.2 mm, cuadrado de 200 mm, una placa de níquel similar a la del método (i) anterior) y una muestra de electrodo para electrólisis (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, solo la muestra del electrodo para electrólisis en esta muestra para medición se eleva en una dirección vertical a 10 mm/minuto usando una máquina de pruebas de tracción y compresión, y se mide la carga cuando la muestra del electrodo para electrólisis se eleva 10 mm en dirección vertical. Esta medición se repite tres veces y se calcula el valor promedio.

Este valor promedio se divide por el área de la porción superpuesta de la muestra del electrodo para electrólisis y la placa de níquel y la masa de la muestra del electrodo para electrólisis en la porción que se superpone a la placa de níquel para calcular la fuerza adhesiva por masa unitaria-área unitaria (2) (N/mgcm2).

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) obtenida por el método (ii) es de 0,08 N/(mgcm2) o más, preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, y más preferentemente 0,14 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior no está particularmente limitado, pero es preferentemente 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mgcm2 o menos, aún más preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos. El valor límite superior es aún más preferentemente de 1,1 N/mgcm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización, si satisface la fuerza aplicada (2), se puede almacenar o transportar a los clientes en un estado donde el electrodo está devanado en torno a una tubería de cloruro de vinilo o similares (en un estado enrollado o similares), lo que facilita notablemente la manipulación. Al unir el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización a un electrodo degradado (no según la invención como se reivindica), es posible hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo.

En la presente realización, como líquido incluido entre la membrana, tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, y el electrodo para electrólisis, se puede usar cualquier líquido, tal como agua y disolventes orgánicos, siempre que el líquido genere una tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial del líquido, mayor será la fuerza aplicada entre la membrana y el electrodo para electrólisis o la placa metálica y el electrodo para electrólisis. Por lo tanto, se prefiere un líquido que tenga una mayor tensión superficial. Los ejemplos del líquido incluyen los siguientes (el valor numérico entre paréntesis es la tensión superficial del líquido):

hexano (20,44 mN/m), acetona (23,30 mN/m), metanol (24,00 mN/m), etanol (24,05 mN/m), etilenglicol (50,21 mN/m) y agua (72,76 mN/m).

Un líquido que tiene una gran tensión superficial permite integrar la membrana y el electrodo para electrólisis (que sea un laminado) para facilitar así la renovación del electrodo. El líquido entre la membrana y el electrodo para electrólisis puede estar presente en una cantidad tal que ambos se adhieran entre sí por la tensión superficial. Como resultado, después de colocar el laminado en una celda electrolítica, el líquido, si se mezcla con la solución electrolítica, no afecta a la electrólisis en sí debido a la pequeña cantidad de líquido.

Desde un punto de vista práctico, un líquido con una tensión superficial de 20 mN/m a 80 mN/m, tal como etanol, etilenglicol y agua, se usa preferentemente como líquido. Se prefiere particularmente agua o una solución acuosa alcalina preparada disolviendo sosa cáustica, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, hidrogenocarbonato de sodio, hidrogenocarbonato de potasio, carbonato de sodio, carbonato de potasio o similares en agua. Como alternativa, la tensión superficial se puede ajustar permitiendo que estos líquidos contengan un tensioactivo. Cuando contienen un tensioactivo, la adhesión entre la membrana y el electrodo para electrólisis o la placa metálica y el electrodo para electrólisis varía para permitir que se ajuste la propiedad de manipulación. El tensioactivo no está particularmente limitado, y pueden usarse tanto tensioactivos iónicos como no iónicos.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. El grosor del sustrato para el electrodo para electrólisis (grosor calibrado) no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 300 |jm o menos, más preferentemente 205 jm o menos, además preferentemente 155 jm o menos, además preferentemente 135 jm o menos, además más preferentemente 125 jm o menos, incluso más preferentemente 120 jm o menos, incluso aún más preferentemente 100 jm o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y facilitar la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m), y además aún más preferentemente 50 jm o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jm , por ejemplo, preferentemente 5 jm , más preferentemente 15 jm .

La proporción medida por el siguiente método (2) del electrodo para electrólisis empleado en la presente realización no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 90 % o más, más preferentemente el 92 % o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, y además preferentemente el 95 % o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es del 100 %.

[Método (2)]

Una membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) y una muestra de electrodo para electrólisis (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. El laminado se coloca sobre una superficie curvada de una tubería de polietileno (diámetro exterior: 280 mm) de manera que la muestra de electrodo para electrólisis en este laminado se posicione en el exterior en condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, el laminado y la tubería se sumergen suficientemente en agua pura, el exceso de agua se deposita sobre la superficie del laminado y se retira la tubería, y un minuto después de esta retirada, a continuación se mide la proporción (%) de un área de una porción en la que la membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) está en estrecho contacto que con la muestra del electrodo para electrólisis.

La proporción medida por el siguiente método (3) del electrodo para electrólisis de la presente realización no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 75 % o más, más preferentemente el 80 % o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y es además preferentemente del 90 % o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es del 100 %.

[Método (3)]

Una membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) y una muestra de electrodo para electrólisis (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. El laminado se coloca sobre una superficie curvada de una tubería de polietileno (diámetro exterior: 145 mm) de manera que la muestra de electrodo para electrólisis en este laminado se posicione en el exterior en condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, el laminado y la tubería se sumergen suficientemente en agua pura, el exceso de agua se deposita sobre la superficie del laminado y se retira la tubería, y un minuto después de esta retirada, a continuación se mide la proporción (%) de un área de una porción en la que la membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) está en estrecho contacto que con la muestra del electrodo para electrólisis.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización tiene preferentemente, pero particularmente sin limitación, una estructura porosa y una relación de apertura o relación de vacío del 5 al 90 % o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación son recubrimiento de catalizador, y evitar la acumulación de gas que se generará durante la electrólisis. La relación de apertura es más preferentemente del 10 al 80 % o menos, además preferentemente del 20 al 75 %.

La relación de apertura es una proporción de las porciones de apertura por volumen unitario. El método de cálculo puede diferir dependiendo de que se consideren porciones de apertura en tamaño submicrométrico o que solo se consideren aperturas visibles. En la presente realización, se calculó un volumen V a partir de los valores del grosor calibrado, la anchura y la longitud del electrodo y, además, se midió un peso W para calcular así una relación de apertura A mediante la siguiente fórmula.

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

p es la densidad del material del electrodo (g/cm3). Por ejemplo, p de níquel es 8,908 g/cm3, y p de titanio es 4,506 g/cm3. La relación de apertura se ajusta adecuadamente cambiando el área de metal a perforar por área unitaria en el caso de metal perforado, cambiando los valores del SW (diámetro corto), LW (diámetro largo) y el suministro en el caso de metal expandido, cambiando el diámetro de la línea de la fibra metálica y el número de malla en el caso de la malla, cambiando el patrón de un fotoprotector que se usará en el caso de la electroconformación, cambiando el diámetro de la fibra metálica y la densidad de la fibra en el caso de tela no tejida, cambiando el molde para formar vacíos en el caso de metal espumado, o similares.

El valor obtenido mediante la medición por el siguiente método (A) del electrodo para electrólisis en la presente realización es preferentemente de 40 mm o menos, más preferentemente 29 mm o menos, además preferentemente 10 mm o menos, además preferentemente 6,5 mm o menos desde el punto de vista de la propiedad de manipulación. El método de medición específico es como se describe en los ejemplos.

[Método (A)]

En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, una muestra obtenida por laminación de la membrana de intercambio iónico y el electrodo para electrólisis se devana y se fija sobre una superficie curvada de un material de núcleo que está fabricado de cloruro de polivinilo y tiene un diámetro exterior $ de 32 mm, y se deja en reposo durante 6 horas; posteriormente, cuando el electrodo para electrólisis se separa de la muestra y se coloca sobre una placa plana, se miden las alturas en dirección vertical en ambos bordes del electrodo para electrólisis Li y L², y se usa un valor promedio de las mismas como valor de medición.

En el electrodo para electrólisis en la presente realización, la resistencia a la ventilación es preferentemente de 24 kPas/m o menos cuando el electrodo para electrólisis tiene un tamaño de 50 mm x 50 mm, midiéndose la resistencia a la ventilación en las condiciones de temperatura de 24 °C, humedad relativa del 32 %, una velocidad de pistón de 0,2 cm/s y un volumen de ventilación de 0,4 cc/cm2/s (en lo sucesivo en el presente documento, también denominadas "condición de medición 1") (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada "resistencia a la ventilación 1"). Una mayor resistencia a la ventilación significa que es poco probable que fluya aire y se refiere a un estado de alta densidad. En este estado, el producto de electrólisis permanece en el electrodo y es menos probable que el sustrato de reacción se difunda dentro del electrodo y, por lo tanto, el rendimiento electrolítico (tal como la tensión) tiende a deteriorarse. La concentración en la superficie de la membrana tiende a aumentar. Específicamente, la concentración de sosa cáustica aumenta en la superficie del cátodo y el suministro de salmuera tiende a disminuir en la superficie del ánodo. Como resultado, el producto se acumula en una alta concentración en la interfaz en la que la membrana está en contacto con el electrodo. Esta acumulación conduce al daño de la membrana y tiende a conducir también a un aumento en la tensión y al daño de la membrana en la superficie del cátodo y al daño de la membrana en la superficie del ánodo. En la presente realización, para evitar estos defectos, la resistencia a la ventilación se fija preferentemente en 24 kPas/m o menos. Desde un punto de vista similar al anterior, la resistencia a la ventilación es más preferentemente inferior a 0,19 kPas/m, además preferentemente 0,15 kPas/m o menos, además más preferentemente 0,07 kPas/m o menos.

En la presente realización, cuando la resistencia a la ventilación es mayor que un determinado valor, el NaOH generado en el electrodo tiende a acumularse en la interfaz entre el electrodo y la membrana para dar como resultado una alta concentración en el caso del cátodo, y el suministro de salmuera tiende a disminuir para hacer que la concentración de salmuera sea menor en el caso del ánodo. Con el fin de evitar el daño a la membrana que puede ser causado por tal acumulación, la resistencia a la ventilación es preferentemente inferior a 0,19 kPas/m, más preferentemente 0,15 kPas/m o menos, además preferentemente 0,07 kPas/m o menos.

Por el contrario, cuando la resistencia a la ventilación es baja, el área del electrodo se reduce y el área de electrólisis se reduce. Por lo tanto, el rendimiento electrolítico (tal como la tensión) tiende a deteriorarse. Cuando la resistencia a la ventilación es cero, el conductor de alimentación funciona como electrodo porque no se proporciona ningún electrodo para electrólisis y el rendimiento electrolítico (tal como la tensión) tiende a deteriorarse notablemente. Desde este punto de vista, un valor límite inferior preferible identificado como la resistencia a la ventilación 1 no está particularmente limitado, pero preferentemente es superior a 0 kPas/m, más preferentemente 0,0001 kPas/m o más, además preferentemente 0,001 kPas/m o más.

Cuando la resistencia a la ventilación 1 es de 0,07 kPas/m o menos, es posible que no se logre una precisión de medición suficiente debido al método de medición para ello. Desde este punto de vista, también es posible evaluar un electrodo para electrólisis que tenga una resistencia a la ventilación 1 de 0,07 kPas/m o menos por medio de una resistencia a la ventilación (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada "resistencia a la ventilación 2") obtenida por el siguiente método de medición (en lo sucesivo en el presente documento, también denominado "condición de medición 2"). Es decir, la resistencia a la ventilación 2 es una resistencia a la ventilación medida, cuando el electrodo para electrólisis tiene un tamaño de 50 mm x 50 mm, en condiciones de temperatura de 24 °C, humedad relativa del 32 %, una velocidad de pistón de 2 cm/s, y un volumen de ventilación de 4 cc/cm2/s.

Los métodos específicos para medir las resistencias a la ventilación 1 y 2 se describen en los ejemplos.

Las resistencias a la ventilación 1 y 2 pueden estar dentro del intervalo descrito anteriormente ajustando adecuadamente una relación de apertura, el grosor del electrodo y similares, por ejemplo. Más específicamente, por ejemplo, cuando el grosor es constante, una relación de apertura más alta tiende a conducir a las resistencias a la ventilación 1 y 2 menores, y una relación de apertura más baja tiende a conducir a las resistencias a la ventilación 1 y 2 mayores.

A continuación en el presente documento, se describirá un aspecto del electrodo para electrólisis empleado en la presente realización.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. La capa de catalizador puede estar compuesta por una pluralidad de capas, como se muestra a continuación, o puede tener una configuración monocapa.

Como se muestra en la figura 1, un electrodo para electrólisis 100 empleado en la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

También se muestra en la figura 1, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

Como sustrato para electrodo para electrólisis 10, por ejemplo, se puede usar níquel, aleaciones de níquel, acero inoxidable, y además, metales para válvulas que incluyen titanio, aunque sin limitarse a los mismos. Preferentemente, se incluye al menos un elemento seleccionado de níquel (Ni) y titanio (Ti). Es decir, el sustrato para electrodo para electrólisis incluye preferentemente al menos un elemento seleccionado de níquel (Ni) y titanio (Ti).

Cuando se usa acero inoxidable en una solución acuosa alcalina de alta concentración, se eluyen hierro y cromo y la conductividad eléctrica del acero inoxidable es del orden de una décima parte de la del níquel. Teniendo en cuenta lo anterior, es preferible un sustrato que contenga níquel (Ni) como sustrato para electrodo para electrólisis.

Como alternativa, cuando el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se usa en una solución salina de alta concentración cercana a la saturación en una atmósfera en la que se genera cloro gaseoso, el material del sustrato para el electrodo 10 también es preferentemente titanio que tiene una alta resistencia a la corrosión.

La forma del sustrato para electrodo para electrólisis 10 no está particularmente limitada y se puede seleccionar una forma adecuada para el propósito. Como forma, se puede usar cualquiera de un metal perforado, tela no tejida, metal espumado, metal expandido, una lámina porosa metálica formada por electroconformación, una malla denominada tejida producida tejiendo líneas de metal y similares. Entre estos, es preferible un metal perforado o un metal expandido. La electroconformación es una técnica para producir una película delgada de metal que tiene un patrón preciso mediante el uso combinado de fotolitografía y galvanoplastia. Es un método que incluye la formación de un patrón en un sustrato con un fotoprotector y la galvanoplastia de la porción no protegida por el protector para proporcionar una película delgada de metal.

En cuanto a la forma del sustrato para electrodo para electrólisis, una especificación adecuada depende de la distancia entre el ánodo y el cátodo en el electrolizador. En el caso de que la distancia entre el ánodo y el cátodo sea finita, se puede usar una forma de metal expandido o de metal perforado y, en el caso de un electrolizador base denominado de espacio cero, en el que la membrana de intercambio iónico está en contacto con el electrodo, se puede usar una malla tejida producida tejiendo líneas delgadas, metal espumado, tela metálica no tejida, metal expandido, metal perforado, una lámina porosa metálica y similares, aunque sin limitarse a los mismos.

Los ejemplos del sustrato para electrodo para electrólisis 10 incluyen una lámina metálica, una malla de alambre, una tela metálica no tejida, un metal perforado, un metal expandido o un metal espumado.

Como material de placa antes de procesarse en un metal perforado o metal expandido, son preferibles los materiales de placa laminados y las láminas electrolíticas. Preferentemente, una lámina electrolítica se somete además a un tratamiento de revestimiento mediante el uso del mismo elemento que el material base de la misma, como el tratamiento posterior, para formar de este modo asperezas en la superficie de la misma.

El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis 10 es de, como se ha mencionado anteriormente, preferentemente 300 |jm o menos, más preferentemente 205 |jm o menos, además preferentemente 155 |jm o menos, además más preferentemente 135 jim o menos, incluso además preferentemente 125 jim o menos, incluso más preferentemente 120 jim o menos, incluso aún más preferentemente 100 jim o menos, y además aún más preferentemente 50 jim o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jim, por ejemplo, preferentemente 5 jim, más preferentemente 15 jim.

En el sustrato para electrodo para electrólisis, la tensión residual durante el procesamiento se relaja preferentemente recociendo el sustrato para electrodo para electrólisis en una atmósfera oxidante. Es preferible formar asperezas usando una rejilla de acero, una rejilla de alúmina o similares en la superficie del sustrato para electrodo para electrólisis seguido de un tratamiento ácido para aumentar el área superficial del mismo, con el fin de mejorar la adhesión a una capa de catalizador con la que se cubre la superficie. Es preferible dar un tratamiento de revestimiento mediante el uso del mismo elemento que el sustrato para aumentar el área superficial.

Para poner la primera capa 20 en estrecho contacto con la superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10, el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se somete preferentemente a un tratamiento de aumento del área superficial. Los ejemplos del tratamiento para aumentar el área superficial incluyen un tratamiento de granallado usando alambre cortado, rejilla de acero, rejilla de alúmina o similares, un tratamiento ácido usando ácido sulfúrico o ácido clorhídrico, y un tratamiento de revestimiento usando el mismo elemento que el del sustrato. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la superficie del sustrato no está particularmente limitada, pero es preferentemente de 0,05 |jm a 50 |jm, más preferentemente de 0,1 a 10 |jm, además preferentemente de 0,1 a 5 jim.

A continuación, se describirá un caso donde el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se usa como ánodo para la electrólisis de sal común.

(Primera capa)

En la figura 1, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

Cuando la primera capa 20 contiene dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio, la primera capa 20 contiene preferentemente de 1 a 9 mol, más preferentemente de 1 a 4 mol del óxido de titanio basado en 1 mol del óxido de rutenio contenido en la primera capa 20. Con la relación de composición de los dos óxidos en este intervalo, el electrodo para electrólisis 100 exhibe una excelente durabilidad.

Cuando la primera capa 20 contiene tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio, la primera capa 20 contiene preferentemente de 0,2 a 3 mol, más preferentemente de 0,3 a 2,5 mol del óxido de iridio basado en 1 mol del óxido de rutenio contenido en la primera capa 20. La primera capa 20 contiene preferentemente de 0,3 a 8 mol, más preferentemente de 1 a 7 mol de óxido de titanio basado en 1 mol de óxido de rutenio contenido en la primera capa 20. Con la relación de composición de los tres óxidos en este intervalo, el electrodo para electrólisis 100 exhibe una excelente durabilidad.

Cuando la primera capa 20 contiene al menos dos de un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio, estos óxidos forman preferentemente una solución sólida. La formación de la solución sólida de óxido permite que el electrodo para electrólisis 100 presente una excelente durabilidad.

Además de las composiciones descritas anteriormente, se pueden usar óxidos de diversas composiciones siempre que contengan al menos un óxido de un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Por ejemplo, un recubrimiento de óxido denominado DSA(R), que contiene rutenio, iridio, tantalio, niobio, titanio, estaño, cobalto, manganeso, platino y similares, se puede usar como la primera capa 20.

La primera capa 20 no ha de ser una sola capa y puede incluir una pluralidad de capas. Por ejemplo, la primera capa 20 puede incluir una capa que contiene tres óxidos y una capa que contiene dos óxidos. El grosor de la primera capa 20 es preferentemente de 0,05 a 10 jim, más preferentemente de 0,1 a 8 jim.

(Segunda capa)

La segunda capa 30 contiene preferentemente rutenio y titanio. Esto permite reducir aún más la sobretensión de cloro inmediatamente después de la electrólisis.

La segunda capa 30 contiene preferentemente un óxido de paladio, una solución sólida de un óxido de paladio y platino, o una aleación de paladio y platino. Esto permite reducir aún más la sobretensión de cloro inmediatamente después de la electrólisis.

Una segunda capa más gruesa 30 puede mantener el rendimiento electrolítico durante un período más largo, pero desde el punto de vista de la economía, el grosor es preferentemente de 0,05 a 3 jim.

A continuación, se describirá un caso donde el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se usa como cátodo para la electrólisis de sal común.

(Primera capa)

Los ejemplos de componentes de la primera capa 20 como capa de catalizador incluyen metales tales como C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales.

Cuando la primera capa 20 contiene al menos uno de los metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino, hidróxidos de metales del grupo del platino y aleaciones que contengan un metal del grupo del platino, los metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino, hidróxidos de metales del grupo del platino y aleaciones que contienen un metal del grupo del platino contienen preferentemente al menos un metal del grupo del platino de platino, paladio, rodio, rutenio e iridio.

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

Como el óxido de metal del grupo del platino, está contenido preferentemente un óxido de rutenio.

Como hidróxido de metal del grupo del platino, está contenido preferentemente un hidróxido de rutenio.

Como aleación de metal del grupo del platino, está contenida preferentemente una aleación de platino con níquel, hierro y cobalto.

Además, según sea necesario, un óxido o hidróxido de un elemento lantanoide está contenido preferentemente como segundo componente. Esto permite que el electrodo para electrólisis 100 presente una excelente durabilidad.

Como óxido o hidróxido de un elemento lantanoide, está contenido preferentemente al menos uno seleccionado de lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio y disprosio.

Además, según sea necesario, un óxido o hidróxido de un metal de transición está contenido preferentemente como tercer componente.

La adición del tercer componente permite que el electrodo para electrólisis 100 muestre una durabilidad más excelente y que se reduzca la tensión de la electrólisis.

Los ejemplos de una combinación preferible incluyen rutenio solo, rutenio níquel, rutenio cerio, rutenio lantano, rutenio lantano platino, rutenio lantano paladio, rutenio praseodimio, rutenio praseodimio platino, rutenio praseodimio platino paladio, rutenio neodimio, rutenio neodimio platino, rutenio neodimio manganeso, rutenio neodimio hierro, rutenio neodimio cobalto, rutenio neodimio cinc, rutenio neodimio galio, rutenio neodimio azufre, rutenio neodimio plomo, rutenio neodimio níquel, rutenio neodimio cobre, rutenio samario, rutenio samario manganeso, rutenio samario hierro, rutenio samario cobalto, rutenio samario cinc, rutenio samario galio, rutenio samario azufre, rutenio samario plomo, rutenio samario níquel, platino cerio, platino paladio cerio, platino paladio lantano cerio, platino iridio, platino paladio, platino iridio paladio, platino níquel paladio, platino níquel rutenio, aleaciones de platino y níquel, aleaciones de platino y cobalto y aleaciones de platino y hierro.

Cuando los metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino, hidróxidos de metales del grupo del platino y aleaciones que contienen un metal del grupo del platino no están contenidos, el componente principal del catalizador es preferentemente el elemento níquel.

Está contenido preferentemente al menos uno de níquel metálico, óxidos e hidróxidos.

Como segundo componente, puede añadirse un metal de transición. Como segundo componente a añadir, está contenido preferentemente al menos un elemento de titanio, estaño, molibdeno, cobalto, manganeso, hierro, azufre, cinc, cobre y carbono.

Los ejemplos de una combinación preferible incluyen níquel estaño, níquel titanio, níquel molibdeno y níquel cobalto.

Según sea necesario, se puede colocar una capa intermedia entre la primera capa 20 y el sustrato para electrodo para electrólisis 10. La durabilidad del electrodo para electrólisis 100 se puede mejorar colocando la capa intermedia.

Como capa intermedia, son preferibles las que tienen afinidad tanto con la primera capa 20 como con el sustrato para electrodo para electrólisis 10. Como capa intermedia, son preferibles óxidos de níquel, metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino e hidróxidos de metales del grupo del platino. La capa intermedia se puede formar aplicando y horneando una solución que contiene un componente que forma la capa intermedia. Como alternativa, también se puede formar una capa superficial de óxido sometiendo un sustrato a un tratamiento térmico a una temperatura de 300 a 600 °C en una atmósfera de aire. Además, la capa se puede formar mediante un método conocido tal como un método de pulverización térmica y un método de revestimiento iónico.

(Segunda capa)

Los ejemplos de componentes de la primera capa 30 como capa de catalizador incluyen metales tales como C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales. La primera capa 30 puede o no contener al menos uno de los metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino, hidróxidos de metales del grupo del platino y aleaciones que contengan un metal del grupo del platino. Los ejemplos de una combinación preferible de elementos contenidos en la segunda capa incluyen las combinaciones enumeradas para la primera capa. La combinación de la primera capa y la segunda capa puede ser una combinación en la que las composiciones son las mismas y las relaciones de composición son diferentes o pueden ser una combinación de diferentes composiciones.

Como grosor de la capa de catalizador, el grosor total de la capa de catalizador formada y la capa intermedia es preferentemente de 0,01 |jm a 20 |jm. Con un grosor de 0,01 |jm o más, la capa de catalizador puede servir suficientemente como catalizador. Con un grosor de 20 jim o menos, es posible formar una capa de catalizador sólida que es poco probable que se caiga del sustrato. El grosor es más preferentemente de 0,05 jim a 15 jim. El grosor es más preferentemente de 0,1 jim a 10 jim. El grosor es además preferentemente de 0,2 jim a 8 jim.

El grosor del electrodo, es decir, el grosor total del sustrato para electrodo para electrólisis y la capa de catalizador es preferentemente de 315 jim o menos, más preferentemente 220 jim o menos, además preferentemente 170 jim o menos, además más preferentemente 150 jim o menos, de forma particular, preferentemente 145 jim o menos, incluso más preferentemente 140 jim o menos, incluso aún más preferentemente 138 jim o menos, además aún más preferentemente 135 jim o menos con respecto a la propiedad de manipulación del electrodo. Un grosor de 135 jim o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jim o menos, más preferentemente inferior a 130 jim, además preferentemente 115 jim o menos, además más preferentemente 65 jim o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jim o más, más preferentemente 5 jim o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jim o más. El grosor del electrodo se puede determinar midiendo con un calibrador de grosor Digimatic (Mitutoyo Corporation, escala mínima 0,001 mm). El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis se midió de la misma manera que el grosor del electrodo. El grosor de la capa de catalizador se puede determinar restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo.

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

A continuación, se describirá en detalle una realización del método para producir el electrodo para electrólisis 100.

En la presente realización, el electrodo para electrólisis 100 se puede producir formando la primera capa 20, preferentemente la segunda capa 30, sobre el sustrato para electrodo para electrólisis mediante un método tal como el horneado de una película de recubrimiento en una atmósfera de oxígeno(pirólisis), o revestimiento iónico, revestimiento o pulverización térmica. Entre estos, el método de pirólisis, el método de revestimiento y el método de revestimiento iónico son preferibles porque se puede formar la capa de catalizador mientras se evita la deformación del sustrato para electrodo para electrólisis. Cuando se añade el punto de vista de la productividad, son más preferibles el método de revestimiento y el método de pirólisis. El método de producción de la presente realización, como se ha mencionado, puede lograr una alta productividad del electrodo para electrólisis 100. Específicamente, en el método de pirólisis, se forma una capa de catalizador sobre el sustrato para electrodo para electrólisis mediante una etapa de aplicación para aplicar un líquido de recubrimiento que contiene un catalizador, una etapa de secado para secar el líquido de recubrimiento y una etapa de pirólisis para realizar la pirólisis. En el presente documento, pirólisis significa que una sal metálica que será un precursor se descompone por calentamiento en un metal u óxido metálico y una sustancia gaseosa. El producto de descomposición depende de la especie de metal a usar, el tipo de sal y la atmósfera bajo la cual se realiza la pirólisis, y muchos metales tienden a formar óxidos en una atmósfera oxidante. En un proceso industrial de producción de un electrodo para electrólisis, la pirólisis normalmente se realiza en aire, y en muchos casos se forma un óxido metálico o un hidróxido metálico.

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

La primera capa 20 se obtiene aplicando una solución en la que se disuelve al menos una sal metálica de rutenio, iridio y titanio (primer líquido de recubrimiento) sobre el sustrato para electrodo para electrólisis y a continuación sometiendo a pirólisis (horneado) el líquido de recubrimiento en presencia de oxígeno. El contenido de rutenio, iridio y titanio en el primer líquido de recubrimiento es sustancialmente equivalente al de la primera capa 20.

Las sales metálicas pueden ser cloruros, nitratos, sulfatos, alcóxidos metálicos y cualquier otra forma. El disolvente del primer líquido de recubrimiento se puede seleccionar dependiendo del tipo de sal metálica, y se puede usar agua y alcoholes tal como butanol. Como disolvente, es preferible agua o un disolvente mixto de agua y un alcohol. La concentración de metal total en el primer líquido de recubrimiento en el que se disuelven las sales metálicas no está particularmente limitada, pero preferentemente está en el intervalo de 10 a 150 g/l en asociación con el grosor de la película de recubrimiento que se formará con un solo recubrimiento.

Los ejemplos de un método usado como método para aplicar el primer líquido de recubrimiento sobre el sustrato para electrodo para electrólisis 10 incluyen un método de inmersión para sumergir el sustrato para electrodo para electrólisis 10 en el primer líquido de recubrimiento, un método para cepillar el primer líquido de recubrimiento, un método de rodillo que usa un rodillo de esponja impregnado con el primer líquido de recubrimiento, y un método de recubrimiento electrostático en el que el sustrato para electrodo para electrólisis 10 y el primer líquido de recubrimiento se cargan de forma opuesta y se realiza la pulverización. Entre estos, es preferible el método de rodillo o método de recubrimiento electrostático, que tiene una excelente productividad industrial.

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

Después de aplicarse sobre el sustrato para electrodo para electrólisis 100, el primer líquido de recubrimiento se seca a una temperatura de 10 a 90 °C y se somete a pirólisis en un horno de cocción calentado de 350 a 650 °C. Entre el secado y la pirólisis, se puede realizar un horneado preliminar de 100 a 350 °C según sea necesario. La temperatura de secado, del horneado preliminar y de la pirólisis se puede seleccionar adecuadamente dependiendo de la composición y el tipo de disolvente del primer líquido de recubrimiento. Es preferible un período de tiempo más largo de pirólisis por etapa, pero desde el punto de vista de la productividad del electrodo, es preferible de 3 a 60 minutos, es más preferible de 5 a 20 minutos.

El ciclo de aplicación, secado y pirólisis descrito anteriormente se repite para formar una cubierta (la primera capa 20) de un grosor predeterminado. Después de que se forme la primera capa 20 y a continuación además se hornee posteriormente durante un período prolongado, según sea necesario, puede mejorar aún más la estabilidad de la primera capa 20.

(Formación de la segunda capa de ánodo)

La segunda capa 30, que se forma según sea necesario, se obtiene, por ejemplo, aplicando una solución que contiene un compuesto de paladio y un compuesto de platino o una solución que contiene un compuesto de rutenio y un compuesto de titanio (segundo líquido de recubrimiento) sobre la primera capa 20 y a continuación sometiendo a pirólisis el líquido de recubrimiento en presencia de oxígeno.

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

La primera capa 20 se obtiene aplicando una solución en la que se disuelven sales metálicas de diversas combinaciones (primer líquido de recubrimiento) sobre el sustrato para electrodo para electrólisis y a continuación sometiendo a pirólisis (horneado) el líquido de recubrimiento en presencia de oxígeno. El contenido del metal en el primer líquido de recubrimiento es sustancialmente equivalente al de la primera capa 20.

Las sales metálicas pueden ser cloruros, nitratos, sulfatos, alcóxidos metálicos y cualquier otra forma. El disolvente del primer líquido de recubrimiento se puede seleccionar dependiendo del tipo de sal metálica, y se puede usar agua y alcoholes tales como etanol y como butanol. Como disolvente, es preferible agua o un disolvente mixto de agua y un alcohol. La concentración de metal total en el primer líquido de recubrimiento en el que se disuelven las sales metálicas está, pero particularmente sin limitación, preferentemente en el intervalo de 10 a 150 g/l en asociación con el grosor de la película de recubrimiento que se formará con un solo recubrimiento.

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

Después de aplicarse sobre el sustrato para electrodo para electrólisis 10, el primer líquido de recubrimiento se seca a una temperatura de 10 a 90 °C y se somete a pirólisis en un horno de cocción calentado de 350 a 650 °C. Entre el secado y la pirólisis, se puede realizar un horneado preliminar de 100 a 350 °C según sea necesario. La temperatura de secado, del horneado preliminar y de la pirólisis se puede seleccionar adecuadamente dependiendo de la composición y el tipo de disolvente del primer líquido de recubrimiento. Es preferible un período de tiempo más largo de pirólisis por etapa, pero desde el punto de vista de la productividad del electrodo, es preferible de 3 a 60 minutos, es más preferible de 5 a 20 minutos.

El ciclo de aplicación, secado y pirólisis descrito anteriormente se repite para formar una cubierta (la primera capa 20) de un grosor predeterminado. Después de que se forme la primera capa 20 y a continuación se hornee durante un período prolongado según sea necesario, el calentamiento en el intervalo de 350 °C a 650 °C durante un minuto a 90 minutos puede mejorar aún más la estabilidad de la primera capa 20.

(Formación de la capa intermedia)

La capa intermedia, que se forma según sea necesario, se obtiene, por ejemplo, aplicando una solución que contiene un compuesto de paladio o un compuesto de platino (segundo líquido de recubrimiento) sobre el sustrato y a continuación sometiendo a pirólisis el líquido de recubrimiento en presencia de oxígeno. Como alternativa, puede formarse una capa intermedia de óxido de níquel sobre la superficie del sustrato solo calentando el sustrato, sin aplicar ninguna solución sobre el mismo, en el intervalo de 300 °C a 580 °C durante un minuto a 60 minutos. (Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

La primera capa 20 también se puede formar mediante revestimiento iónico.

Un ejemplo incluye un método en el que el sustrato se fija en una cámara y el objetivo de rutenio metálico se irradia con un haz de electrones. Las partículas de rutenio metálico evaporado se cargan positivamente en plasma en la cámara para depositarse sobre el sustrato cargado negativamente. La atmósfera del plasma es argón y oxígeno, y el rutenio se deposita como óxido de rutenio sobre el sustrato.

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

La primera capa 20 también se puede formar mediante un método de revestimiento.

Como ejemplo, cuando el sustrato se usa como cátodo y se somete a un revestimiento electrolítico en una solución electrolítica que contiene níquel y estaño, se puede formar un revestimiento de aleación de níquel y estaño. (Formación de la primera capa de cátodo por pulverización térmica)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

Como ejemplo, la pulverización de plasma con partículas de óxido de níquel sobre el sustrato puede formar una capa de catalizador en la que se mezclan el níquel metálico y el óxido de níquel.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se integra con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa y se usa. Por lo tanto, el electrodo se usa como electrodo integrado en la membrana. A continuación, se elimina el trabajo de sustitución del cátodo y el ánodo al renovar el electrodo, y se mejora notablemente la eficiencia de trabajo.

El electrodo para electrólisis empleado en la presente realización forma un laminado con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa que será una pieza integrada de la membrana y el electrodo y, a continuación, puede hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo. La membrana no está particularmente limitada siempre que la membrana se pueda laminar con el electrodo, y se describirá en detalle a continuación.

[Membrana de intercambio iónico]

La membrana de intercambio iónico tiene un cuerpo de membrana que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y una capa de recubrimiento dispuesta en al menos una superficie del cuerpo de membrana. La capa de recubrimiento contiene partículas de material inorgánico y un aglutinante, y el área superficial específica de la capa de recubrimiento es de 0,1 a 10 m2/g. En la membrana de intercambio iónico que tiene una estructura de este tipo, la influencia del gas generado durante la electrólisis sobre el rendimiento electrolítico es pequeña, y se puede exhibir un rendimiento electrolítico estable. La membrana de intercambio iónico descrita anteriormente incluye una capa de ácido sulfónico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo sulfo (un grupo representado por -SO³-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido sulfónico") o una capa de ácido carboxílico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo carboxilo (un grupo representado por -CO²-, también denominado a continuación en el presente documento "grupo de ácido carboxílico"). Desde el punto de vista de la resistencia y la estabilidad dimensional, también se incluyen preferentemente los materiales de núcleo de refuerzo.

Las partículas de material inorgánico y el aglutinante se describirán en detalle en la sección de descripción de la capa de recubrimiento a continuación.

La figura 2 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

En la membrana de intercambio iónico 1, el cuerpo de membrana 10 incluye una capa de ácido sulfónico 3 y una capa de ácido carboxílico 2, y los materiales de núcleo de refuerzo 4 mejoran la resistencia y la estabilidad dimensional. La membrana de intercambio iónico 1, incluyendo la capa de ácido sulfónico 3 y la capa de ácido carboxílico 2, se usa adecuadamente como membrana de intercambio iónico.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 2.

(Cuerpo de membrana)

En primer lugar, se describirá el cuerpo de membrana 10 que constituye la membrana de intercambio iónico 1.

El cuerpo de membrana 10 debe ser uno que tenga la función de permitir selectivamente que los cationes penetren y comprende un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico. Su configuración y material no están particularmente limitados, y se pueden seleccionar adecuadamente los preferidos.

El polímero de hidrocarburo o polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico en el cuerpo de membrana 10 se puede obtener a partir de un polímero de hidrocarburo o polímero que contiene flúor que tiene un precursor de grupo de intercambio iónico capaz de formar un grupo de intercambio iónico por hidrólisis o similares. Específicamente, por ejemplo, después de que se use un polímero que comprende una cadena principal de un hidrocarburo fluorado, que tiene, como cadena lateral colgante, un grupo convertible en un grupo de intercambio iónico por hidrólisis o similares (precursor del grupo de intercambio iónico), y que es procesable por fusión (a continuación en el presente documento, denominado "polímero que contiene flúor (a)" en algunos casos) para preparar un precursor del cuerpo de membrana 10, el cuerpo de membrana 10 se puede obtener convirtiendo el precursor del grupo de intercambio iónico en un grupo de intercambio iónico.

El polímero que contiene flúor (a) se puede producir, por ejemplo, copolimerizando al menos un monómero seleccionado del siguiente primer grupo y al menos un monómero seleccionado del siguiente segundo grupo y/o el siguiente tercer grupo. El polímero que contiene flúor (a) también se puede producir por homopolimerización de un monómero seleccionado de cualquiera del siguiente primer grupo, el siguiente segundo grupo y el siguiente tercer grupo.

Los ejemplos de monómeros del primer grupo incluyen compuestos de fluoruro de vinilo. Los ejemplos de los compuestos de fluoruro de vinilo incluyen fluoruro de vinilo, tetrafluoroetileno, hexafluoropropileno, fluoruro de vinilideno, trifluoroetileno, clorotrifluoroetileno y perfluoro alquil vinil éteres. Particularmente, cuando la membrana de intercambio iónico se usa como membrana para electrólisis alcalina, el compuesto de fluoruro de vinilo es preferentemente un perfluoromonómero, y es preferible un perfluoromonómero seleccionado del grupo que consiste en tetrafluoroetileno, hexafluoropropileno y perfluoro alquil vinil éteres.

Los ejemplos de los monómeros del segundo grupo incluyen compuestos de vinilo que tienen un grupo funcional convertible en un grupo de intercambio iónico de tipo ácido carboxílico (grupo de ácido carboxílico). Los ejemplos de los compuestos de vinilo que tienen un grupo funcional convertible en un grupo de ácido carboxílico incluyen monómeros representados por CF₂=CF(OCF₂CYF)s-O(CZF)t-COOR, en donde s representa un número entero de 0 a 2, t representa un número entero de 1 a 12, Y y Z representan cada uno independientemente F o CF³, y R representa un grupo alquilo inferior (un grupo alquilo inferior es un grupo alquilo que tiene de 1 a 3 átomos de carbono, por ejemplo).

Entre estos, son preferibles los compuestos representados por CF₂=CF(OCF₂CYF)n-O(CF₂)m-COOR. En donde n representa un número entero de 0 a 2, m representa un número entero de 1 a 4, Y representa F o CF³, y R representa CH³, C²H⁵o C³H⁷.

Cuando la membrana de intercambio iónico se usa como una membrana de intercambio catiónico para electrólisis alcalina, preferentemente se usa al menos un compuesto de perfluoro como monómero, pero el grupo alquilo (véase el R anterior) del grupo éster se pierde del polímero en el momento de la hidrólisis y, por lo tanto, el grupo alquilo (R) no necesita ser un grupo perfluoroalquilo en el que todos los átomos de hidrógeno se reemplacen por átomos de flúor.

De los monómeros anteriores, los monómeros representados a continuación son más preferibles como monómeros del segundo grupo:

CF₂=CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CF[OCF₂-CF(CF₃)]₂O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

Los ejemplos de los monómeros del tercer grupo incluyen compuestos de vinilo que tienen un grupo funcional convertible en un grupo de intercambio iónico de tipo sulfona (grupo de ácido sulfónico). Como compuestos vinílicos que tienen un grupo funcional convertible en un grupo de ácido sulfónico, por ejemplo, son preferibles los monómeros representados por CF₂=CFO-X-CF₂-SO²F, en donde X representa un grupo perfluoroalquileno. Los ejemplos específicos de estos incluyen los monómeros representados a continuación:

CF₂=CFOCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂=CFO[CF₂CF(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂=CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

Entre estos, CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F son más preferibles.

El copolímero obtenido a partir de estos monómeros se puede producir mediante un método de polimerización desarrollado para la homopolimerización y copolimerización de fluoruro de etileno, particularmente un método de polimerización general usado para tetrafluoroetileno. Por ejemplo, en un método no acuoso, se puede realizar una reacción de polimerización en presencia de un iniciador de polimerización por radicales tal como un peróxido de perfluorocarbono o un compuesto azo en condiciones de una temperatura de 0 a 200 °C y una presión de 0,1 a 20 MPa usando un disolvente inerte tal como un perfluorohidrocarburo o un clorofluorocarburo.

En la copolimerización anterior, el tipo de combinación de los monómeros anteriores y su proporción no están particularmente limitados y se seleccionan y se determinan según el tipo y la cantidad del grupo funcional que se desea impartir al polímero que contiene flúor a obtener. Por ejemplo, cuando se forma un polímero que contiene flúor que contiene solo un grupo de ácido carboxílico, debe seleccionarse al menos un monómero de cada uno del primer grupo y del segundo grupo descritos anteriormente y copolimerizarse. Además, cuando se forma un polímero que contiene flúor que contiene solo un grupo de ácido sulfónico, debe seleccionarse al menos un monómero de cada uno del primer grupo y del tercer grupo y copolimerizarse. Además, cuando se forma un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico y un grupo de ácido sulfónico, debe seleccionarse al menos un monómero de cada uno del primer grupo, el segundo grupo y el tercer grupo descritos anteriormente y copolimerizarse. En este caso, el polímero que contiene flúor objetivo también se puede obtener preparando por separado un copolímero que comprenda los monómeros del primer grupo y el segundo grupo descritos anteriormente y un copolímero que comprenda los monómeros del primer grupo y el tercer grupo descritos anteriormente, y a continuación mezclando los copolímeros. La proporción de mezcla de los monómeros no está particularmente limitada, y cuando se aumenta la cantidad de grupos funcionales por polímero unitario, se debe aumentar la proporción de los monómeros seleccionados del segundo grupo y el tercer grupo descritos anteriormente.

La capacidad de intercambio iónico total del copolímero que contiene flúor no está particularmente limitada, pero es preferentemente de 0,5 a 2,0 mg de equivalente/g, más preferentemente de 0,6 a 1,5 mg de equivalente/g. La capacidad de intercambio iónico total en el presente documento se refiere al equivalente del grupo de intercambio por peso unitario de la resina seca y se puede medir mediante valoración de neutralización o similares.

En el cuerpo de membrana 10 de la membrana de intercambio iónico 1, se laminan una capa de ácido sulfónico 3 que contiene un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico y una capa de ácido carboxílico 2 que contiene un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico. Al proporcionar el cuerpo de membrana 10 que tiene una configuración estratificada de este tipo, se puede mejorar aún más la permeabilidad selectiva para cationes tales como iones de sodio.

La membrana de intercambio iónico 1 se dispone en un electrolizador de manera que, normalmente, la capa de ácido sulfónico 3 está ubicada en el lado del ánodo del electrolizador y la capa de ácido carboxílico 2 está ubicada en el lado del cátodo del electrolizador.

La capa de ácido sulfónico 3 está preferentemente constituida por un material que tiene una baja resistencia eléctrica y tiene un grosor de membrana superior al de la capa de ácido carboxílico 2 desde el punto de vista de la resistencia de la membrana. El grosor de la membrana de la capa de ácido sulfónico 3 es preferentemente de 2 a 25 veces, más preferentemente de 3 a 15 veces el de la capa de ácido carboxílico 2.

La capa de ácido carboxílico 2 tiene preferentemente propiedades de alta exclusión de aniones incluso si tiene un grosor de membrana pequeño. Las propiedades de exclusión aniónica aquí se refieren a la propiedad de tratar de impedir la intrusión y la penetración de aniones en y a través de la membrana de intercambio iónico 1. Para aumentar las propiedades de exclusión aniónica, resulta eficaz disponer una capa de ácido carboxílico que tenga una capacidad de intercambio iónico pequeña con respecto a la capa de ácido sulfónico.

Como polímero que contiene flúor para su uso en la capa de ácido sulfónico 3, es preferible un polímero obtenido usando CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F como monómero del tercer grupo.

Como polímero que contiene flúor para su uso en la capa de ácido carboxílico 2, es preferible un polímero obtenido usando CF₂=CFOCF₂CF(CF₂)O(CF₂)₂COOCH₃como monómero del segundo grupo.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 2, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

Las capas de recubrimiento contienen partículas de material inorgánico y un aglutinante.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico es preferentemente de 0,90 |jm o más. Cuando el tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico es de 0,90 jm o más, la durabilidad frente a las impurezas mejora enormemente, además de la unión del gas. Es decir, aumentar el tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico, así como satisfacer el valor del área superficial específica mencionada anteriormente puede lograr un efecto particularmente marcado. Las partículas de material inorgánico irregulares son preferibles porque se satisfacen el tamaño de partícula promedio y el área superficial específica como anteriormente. Se pueden usar partículas de material inorgánico obtenidas por fusión y partículas de material inorgánico obtenidas por molienda de mineral en bruto. Se pueden usar preferentemente partículas de material inorgánico obtenidas mediante la molienda de mineral en bruto.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico puede ser de 2 jm o menos. Cuando el tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico es de 2 jm o menos, es posible evitar el daño en la membrana debido a las partículas de material inorgánico. El tamaño de partícula promedio de la partícula de material inorgánico es más preferentemente de 0,90 a 1,2 jm .

Aquí, el tamaño de partícula promedio se puede medir mediante un analizador de tamaño de partícula ("SALD2200", SHIMADZU CORPORATION).

Las partículas de material inorgánico tienen preferentemente formas irregulares. Dichas formas mejoran aún más la resistencia a las impurezas. Las partículas de material inorgánico tienen preferentemente una amplia distribución del tamaño de partícula.

Las partículas de material inorgánico contienen preferentemente al menos un material inorgánico seleccionado del grupo que consiste en óxidos de elementos del Grupo IV en la Tabla Periódica, nitruros de elementos del Grupo IV en la Tabla Periódica y carburos de elementos del Grupo IV en la Tabla Periódica. Desde el punto de vista de la durabilidad, son más preferibles partículas de óxido de circonio.

Las partículas de material inorgánico son preferentemente partículas de material inorgánico producidas al moler el mineral en bruto de las partículas de material inorgánico o partículas de material inorgánico, como partículas esféricas que tienen un diámetro uniforme, obtenidas purificando por fusión el mineral en bruto de las partículas de material inorgánico.

Los ejemplos de medios para moler el mineral en bruto incluyen, pero particularmente sin limitación, molinos de bolas, molinos de perlas, molinos de coloides, molinos cónicos, molinos de discos, molinos de borde, molinos de grano, molinos de martillos, molinos de microesferas, molinos VSI, molinos Wiley, molinos de rodillos y molinos de chorro. Después de la molienda, las partículas se lavan preferentemente. Como método de lavado, las partículas se tratan preferentemente con ácido. Este tratamiento puede reducir impurezas tales como el hierro adherido a la superficie de las partículas de material inorgánico.

La capa de recubrimiento contiene preferentemente un aglutinante. El aglutinante es un componente que forma las capas de recubrimiento al retener las partículas de material inorgánico en la superficie de la membrana de intercambio iónico. El aglutinante contiene preferentemente un polímero que contiene flúor desde el punto de vista de la durabilidad de la solución electrolítica y los productos de la electrólisis.

Como aglutinante, es más preferible un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico o un grupo de ácido sulfónico, desde el punto de vista de la durabilidad de la solución electrolítica y los productos de la electrólisis y la adhesión a la superficie de la membrana de intercambio iónico. Cuando se proporciona una capa de recubrimiento sobre una capa que contiene un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico (capa de ácido sulfónico), un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico se usa además preferentemente como aglutinante de la capa de recubrimiento. Como alternativa, cuando se proporciona una capa de recubrimiento sobre una capa que contiene un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico (capa de ácido carboxílico), un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico se usa además preferentemente como aglutinante de la capa de recubrimiento.

En la capa de recubrimiento, el contenido de las partículas de material inorgánico es preferentemente del 40 al 90 % en masa, más preferentemente del 50 al 90 % en masa. El contenido del aglutinante es preferentemente del 10 al 60 % en masa, más preferentemente del 10 al 50 % en masa.

La densidad de distribución de la capa de recubrimiento en la membrana de intercambio iónico es preferentemente de 0,05 a 2 mg por 1 cm2. Cuando la membrana de intercambio iónico tiene asperezas en la superficie de la misma, la densidad de distribución de la capa de recubrimiento es preferentemente de 0,5 a 2 mg por 1 cm2.

Como método para formar la capa de recubrimiento, que no está particularmente limitado, se puede usar un método conocido. Un ejemplo es un método que incluye la aplicación por pulverización o similares de un líquido de recubrimiento obtenido dispersando partículas de material inorgánico en una solución que contiene un aglutinante.

(Materiales de núcleo de refuerzo)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente materiales de núcleo de refuerzo dispuestos dentro del cuerpo de membrana.

Los materiales de núcleo de refuerzo son elementos que mejoran la resistencia y la estabilidad dimensional de la membrana de intercambio iónico. Al disponer los materiales de núcleo de refuerzo dentro del cuerpo de membrana, se pueden controlar en el intervalo deseado particularmente la expansión y la contracción de la membrana de intercambio iónico. Tal membrana de intercambio iónico no se expande ni se contrae más de lo necesario durante la electrólisis y similares y puede mantener una excelente estabilidad dimensional a largo plazo.

La configuración de los materiales de núcleo de refuerzo no está particularmente limitada y, por ejemplo, los materiales de núcleo de refuerzo pueden formarse hilando hilos denominados hilos de refuerzo. Los hilos de refuerzo aquí se refieren a hilos que son elementos que constituyen los materiales de núcleo de refuerzo, pueden proporcionar la estabilidad dimensional y la resistencia mecánica deseadas a la membrana de intercambio iónico, y pueden estar presentes de manera estable en la membrana de intercambio iónico. Al usar los materiales de núcleo de refuerzo obtenidos al hilar dichos hilos de refuerzo, se puede proporcionar una mejor estabilidad dimensional y resistencia mecánica a la membrana de intercambio iónico.

El material de los materiales de núcleo de refuerzo y los hilos de refuerzo usados para estos no está particularmente limitado, pero es preferentemente un material resistente a ácidos, álcalis, etc., y es preferible una fibra que comprende un polímero que contiene flúor debido a que son necesarias a largo plazo una resistencia térmica y una resistencia química.

Los ejemplos del polímero que contiene flúor a usar en los materiales de núcleo de refuerzo incluyen politetrafluoroetileno (PTFE), copolímeros de tetrafluoroetilenoperfluoroalquil vinil éter (PFA), copolímeros de tetrafluoroetileno-etileno (ETFE), copolímeros de tetrafluoroetileno-hexafluoropropileno, copolímeros de trifluorocloroetileno-etileno y polímeros de fluoruro de vinilideno (PVDF). Entre estos, las fibras que comprenden politetrafluoroetileno se usan preferentemente desde el punto de vista de la resistencia térmica y la resistencia química.

El diámetro del hilo de los hilos de refuerzo usados para los materiales de núcleo de refuerzo no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 20 a 300 denier, más preferentemente de 50 a 250 denier. La densidad del tejido (recuento de tejido por longitud unitaria) es preferentemente de 5 a 50/pulgada. La forma de los materiales de núcleo de refuerzo no está particularmente limitada, por ejemplo, se usan una tela tejida, una tela no tejida y una tela de punto, pero está preferentemente en forma de tela tejida. El grosor de la tela tejida a usar es preferentemente de 30 a 250 |jm, más preferentemente de 30 a 150 |jm.

Como tela tejida o tela de punto, se pueden usar monofilamentos, multifilamentos o hilos de los mismos, un hilo cortado o similares, y se pueden usar diversos tipos de métodos de tejido tales como un tejido tafetán, un tejido de gasa, un tejido de punto, un tejido de cordón y un sirsaca.

El tejido y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo en el cuerpo de membrana no están particularmente limitados, y la disposición preferida se puede proporcionar adecuadamente teniendo en cuenta el tamaño y la forma de la membrana de intercambio iónico, las propiedades físicas deseadas para la membrana de intercambio iónico, el entorno de uso y similares.

Por ejemplo, los materiales de núcleo de refuerzo pueden disponerse a lo largo de una dirección predeterminada del cuerpo de membrana, pero desde el punto de vista de la estabilidad dimensional, se prefiere que los materiales de núcleo de refuerzo estén dispuestos a lo largo de una primera dirección predeterminada, y que otros materiales de núcleo de refuerzo estén dispuestos a lo largo de una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección. Al disponer la pluralidad de materiales de núcleo de refuerzo ortogonalmente de manera sustancial dentro del cuerpo de membrana, es posible impartir una mejor estabilidad dimensional y resistencia mecánica en muchas direcciones. Por ejemplo, se prefiere una disposición en la que los materiales de núcleo de refuerzo dispuestos a lo largo de la dirección longitudinal (hilos de urdimbre) y los materiales de núcleo de refuerzo dispuestos a lo largo de la dirección transversal (hilos de trama) se tejen en el lado de la superficie del cuerpo de membrana. La disposición está más preferentemente en forma de tejido tafetán impulsado y tejido permitiendo que las urdimbres y las tramas transcurran por encima y por debajo entre sí alternativamente, tejido de gasa en el que dos urdimbres se tejen en tramas mientras se retuercen, tejido de canasta impulsado y tejido insertando, en dos o más urdimbres dispuestas en paralelo, tramas del mismo número o similares, desde el punto de vista de la estabilidad dimensional, la resistencia mecánica y la facilidad de producción.

Se prefiere que, particularmente, los materiales de núcleo de refuerzo se dispongan a lo largo de ambas direcciones, la DM (dirección de la máquina) y la DT (dirección transversal) de la membrana de intercambio iónico. En otras palabras, los materiales de núcleo de refuerzo son preferentemente de tejido tafetán en DM y DT. Aquí, la DM se refiere a la dirección en la que el cuerpo de membrana y diversos materiales de núcleo (por ejemplo, los materiales de núcleo de refuerzo, los hilos de refuerzo y los hilos de sacrificio que se describen más adelante) se transportan en una etapa de producción de membrana de intercambio iónico que se describe más adelante (dirección del flujo), y la DT se refiere a la dirección sustancialmente perpendicular a la DM. Los hilos tejidos a lo largo de la DM se denominan hilos DM, y los hilos tejidos a lo largo de la Dt se denominan hilos DT. Normalmente, la membrana de intercambio iónico usada para la electrólisis es rectangular y, en muchos casos, la dirección longitudinal es la DM y la dirección de la anchura es la DT. Al tejer los materiales de núcleo de refuerzo que son hilos DM y los materiales de núcleo de refuerzo que son hilos DT, es posible impartir una mejor estabilidad dimensional y resistencia mecánica en muchas direcciones.

El intervalo de disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no está particularmente limitado, y la disposición preferida se puede proporcionar adecuadamente considerando las propiedades físicas deseadas para la membrana de intercambio iónico, el entorno de uso y similares.

La relación de apertura para los materiales de núcleo de refuerzo no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 30 % o más, más preferentemente del 50 % o más y del 90 % o menos. La relación de apertura es preferentemente del 30 % o más desde el punto de vista de las propiedades electroquímicas de la membrana de intercambio iónico, y preferentemente del 90 % o menos desde el punto de vista de la resistencia mecánica de la membrana de intercambio iónico.

La relación de apertura para los materiales de núcleo de refuerzo en el presente documento se refiere a una relación del área total de una superficie a través de la cual pueden pasar sustancias tales como iones (una solución electrolítica y cationes contenidos en la misma (por ejemplo, iones de sodio)) (B) hasta el área de cualquiera de las superficies del cuerpo de membrana (A) (B/A). El área total de la superficie a través de la cual pueden pasar sustancias tales como iones (B) puede referirse a las áreas totales de regiones en las que, en la membrana de intercambio iónico, los cationes, una solución electrolítica y similares, no están bloqueados por los materiales de núcleo de refuerzo y similares contenidos en la membrana de intercambio iónico.

La figura 3 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 3, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Al restar el área total de los materiales de núcleo de refuerzo (C) del área de la región rodeada por los materiales de núcleo de refuerzo 21 dispuestos a lo largo de la dirección longitudinal y los materiales de núcleo de refuerzo 22 dispuestos a lo largo de la dirección transversal, incluyendo la región el área de los materiales de núcleo de refuerzo (A), se puede obtener el área total de regiones a través de las cuales pueden pasar sustancias tales como iones (B) en el área de la región (A) descrita anteriormente. Es decir, la relación de apertura se puede determinar mediante la siguiente fórmula (I):

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

Entre los materiales de núcleo de refuerzo, una forma particularmente preferida son los hilos de cinta o los monofilamentos altamente orientados que comprenden PTFE desde el punto de vista de la resistencia química y la resistencia térmica. Específicamente, son más preferidos materiales de núcleo de refuerzo que forman un tejido tafetán en el que se usan hilos de cinta de 50 a 300 denier obtenidos al cortar una lámina porosa de alta resistencia que comprende PTFE en forma de cinta, o monofilamentos altamente orientados de 50 a 300 denier que comprenden PTFE y que tiene una densidad de tejido de 10 a 50 hilos o monofilamentos/pulgada y tiene un grosor en el intervalo de 50 a 100 |jm. La relación de apertura de una membrana de intercambio iónico que comprende dichos materiales de núcleo de refuerzo es más preferentemente del 60 % o más.

Los ejemplos de la forma de los hilos de refuerzo incluyen hilos redondos e hilos de cinta.

(Orificios continuos)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente orificios continuos dentro del cuerpo de membrana.

Los orificios continuos se refieren a orificios que pueden ser trayectorias de flujo para los iones generados en la electrólisis y una solución electrolítica. Los orificios continuos, que son orificios tubulares formados dentro del cuerpo de membrana, se forman por disolución de los materiales de núcleo de sacrificio (o hilos de sacrificio) que se describen a continuación. La forma, el diámetro o similares de los orificios continuos se pueden controlar seleccionando la forma o el diámetro de los materiales de núcleo de sacrificio (hilos de sacrificio).

La formación de orificios continuos dentro de la membrana de intercambio iónico puede garantizar la movilidad de una solución electrolítica en la electrólisis. La forma de los orificios continuos no está particularmente limitada, pero puede ser la forma de los materiales de núcleo de sacrificio a usar para la formación de los orificios continuos de acuerdo con el método de producción que se describe a continuación.

Los orificios continuos se forman preferentemente para pasar alternativamente por el lado del ánodo (lado de la capa de ácido sulfónico) y el lado del cátodo (lado de la capa de ácido carboxílico) de los materiales de núcleo de refuerzo. Con tal estructura, en una porción en la que se forman orificios continuos en el lado del cátodo de los materiales de núcleo de refuerzo, los iones (por ejemplo, iones de sodio) transportados a través de la solución electrolítica con la que se llenan los orificios continuos pueden fluir también en el lado del cátodo de los materiales de núcleo de refuerzo. Como resultado, el flujo de cationes no se interrumpe y, por lo tanto, es posible reducir aún más la resistencia eléctrica de la membrana de intercambio iónico.

Los orificios continuos se pueden formar a lo largo de solo una dirección predeterminada del cuerpo de membrana que constituye la membrana de intercambio iónico, pero se forman preferentemente tanto en la dirección longitudinal como en la dirección transversal del cuerpo de membrana desde el punto de vista de exhibir un rendimiento electrolítico más estable.

[Método de producción]

Un ejemplo adecuado de un método para producir una membrana de intercambio iónico incluye un método que incluye las siguientes etapas (1) a (6):

Etapa (1): La etapa de producir un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico o un precursor del grupo de intercambio iónico capaz de formar un grupo de intercambio iónico por hidrólisis, Etapa (2): La etapa de tejer al menos una pluralidad de materiales de núcleo de refuerzo, según sea necesario, e hilos de sacrificio que tengan la propiedad de disolverse en un ácido o un álcali, y formar orificios continuos, para obtener un material de refuerzo en el que los hilos de sacrificio están dispuestos entre los materiales de núcleo de refuerzo adyacentes entre sí,

Etapa (3): La etapa de formar en una película el anterior polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico o un precursor del grupo de intercambio iónico capaz de formar un grupo de intercambio iónico por hidrólisis,

Etapa (4): La etapa de incrustar los materiales de refuerzo anteriores, según sea necesario, en la película anterior para obtener un cuerpo de membrana dentro del cual se disponen los materiales de refuerzo, Etapa (5): La etapa de hidrolizar el cuerpo de membrana obtenido en la etapa (4) (etapa de hidrólisis), y Etapa (6): La etapa de proporcionar una capa de recubrimiento sobre el cuerpo de membrana obtenido en la etapa (5) (etapa de aplicación).

En lo sucesivo en el presente documento, cada una de las etapas se describirá en detalle.

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

En la etapa (1), los monómeros de materia prima descritos en el primer grupo hasta el tercer grupo anterior se usan para producir un polímero que contiene flúor. Para controlar la capacidad de intercambio iónico del polímero que contiene flúor, la relación de mezcla de los monómeros de materia prima debe ajustarse en la producción del polímero que contiene flúor que forma las capas.

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

El material de refuerzo es una tela tejida obtenida tejiendo hilos de refuerzo o similares. El material de refuerzo se incrusta en la membrana para formar así materiales de núcleo de refuerzo. Cuando se forma una membrana de intercambio iónico que tiene orificios continuos, se tejen adicionalmente hilos de sacrificio en el material de refuerzo. La cantidad de hilos de sacrificio contenida en este caso es preferentemente del 10 al 80 % en masa, más preferentemente del 30 al 70 % en masa basado en todo el material de refuerzo. Tejer los hilos de sacrificio también puede evitar el deslizamiento del hilo de los materiales de núcleo de refuerzo.

Como hilos de sacrificio, que tienen solubilidad en la etapa de producción de membrana o en un entorno de electrólisis, se usan rayón, tereftalato de polietileno (PET), celulosa, poliamida y similares. También se prefieren los monofilamentos o multifilamentos que tienen un grosor de 20 a 50 denier y que comprenden alcohol polivinílico y similares.

En la etapa (2), la relación de apertura, la disposición de los orificios continuos y similares se pueden controlar ajustando la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo y los hilos de sacrificio.

Etapa (3): Etapa de formación de película

En la etapa (3), el polímero que contiene flúor obtenido en la etapa (1) se forma en una película usando una extrusora. La película puede tener una configuración monocapa, una configuración bicapa de una capa de ácido sulfónico y una capa de ácido carboxílico como se ha mencionado anteriormente, o una configuración multicapa de tres capas o más.

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

un método en el que un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico y un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico se forman por separado en películas; y

un método en el que un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico y un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico se extruyen conjuntamente en una película compuesta.

El número de cada película puede ser más de una. Se prefiere la coextrusión de diferentes películas debido a su contribución a un aumento de la fuerza adhesiva en la interfaz.

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

En la etapa (4), el material de refuerzo obtenido en la etapa (2) se incrusta en la película obtenida en la etapa (3) para proporcionar un cuerpo de membrana que incluye el material de refuerzo en el mismo.

Los ejemplos preferibles del método para formar un cuerpo de membrana incluyen (i) un método en el que un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido carboxílico (por ejemplo, grupo funcional carboxilato) (en lo sucesivo en el presente documento, una capa que comprende el mismo se denomina primera capa) ubicado en el lado del cátodo y un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido sulfónico (por ejemplo, un grupo funcional de fluoruro de sulfonilo) (en lo sucesivo en el presente documento, una capa que comprende el mismo se denomina segunda capa) se forman en una película por un método de coextrusión y, usando una fuente de calor y una fuente de vacío según sea necesario, un material de refuerzo y la película compuesta de segunda de la capa/primera capa se laminan en este orden sobre papel antiadhesivo termorresistente transpirable en una placa plana o tambor que tiene muchos poros en la superficie del mismo y se integran a una temperatura a la que cada polímero se funde mientras se evacua el aire entre cada una de las capas a presión reducida; y (ii) un método en el que, además de la película compuesta de la segunda capa/primera capa, un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido sulfónico se forma individualmente en una película (la tercera capa) por adelantado, y, usando una fuente de calor y una fuente de vacío según sea necesario, la película de la tercera capa, los materiales de núcleo de refuerzo y la película compuesta que comprende la segunda capa/primera capa se laminan en este orden sobre papel antiadhesivo termorresistente transpirable en una placa plana o tambor que tiene muchos poros en la superficie del mismo y se integran a una temperatura a la que cada polímero se funde mientras se evacua el aire entre cada una de las capas a presión reducida.

La coextrusión de la primera capa y la segunda capa en el presente documento contribuye a un aumento en la fuerza adhesiva en la interfaz.

El método que incluye la integración a presión reducida se caracteriza por hacer que la tercera capa sobre el material de refuerzo sea más gruesa que la de un método de prensa de aplicación de presión. Además, dado que el material de refuerzo se fija sobre la superficie interior del cuerpo de membrana, el método tiene la propiedad de conservar suficientemente la resistencia mecánica de la membrana de intercambio iónico.

Las variaciones de laminación descritas aquí son ilustrativas, y la coextrusión se puede realizar después de seleccionar adecuadamente un patrón de laminación preferido (por ejemplo, la combinación de capas) teniendo en cuenta la configuración de capa deseada del cuerpo de membrana y las propiedades físicas, y similares.

Con el fin de mejorar aún más las propiedades eléctricas de la membrana de intercambio iónico, también es posible interponer adicionalmente una cuarta capa que comprende un polímero que contiene flúor que tiene tanto un precursor del grupo de ácido carboxílico como un precursor del grupo de ácido sulfónico entre la primera capa y la segunda capa o usar una cuarta capa que comprende un polímero que contiene flúor que tiene tanto un precursor del grupo de ácido carboxílico como un precursor del grupo de ácido sulfónico en lugar de la segunda capa.

El método para formar la cuarta capa puede ser un método en el que un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido carboxílico y un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido sulfónico se producen por separado y a continuación se mezclan, o puede ser un método en el que se copolimerizan un monómero que tiene un precursor del grupo de ácido carboxílico y un monómero que tiene un precursor del grupo de ácido sulfónico.

Cuando la cuarta capa se usa como componente de la membrana de intercambio iónico, se forma una película coextruida de la primera capa y la cuarta capa, además de esto, la tercera capa y la segunda capa se forman por separado en películas, y la laminación se puede realizar por el método mencionado anteriormente. Como alternativa, las tres capas de la primera capa/cuarta capa/segunda capa se pueden formar simultáneamente en una película por coextrusión.

En este caso, la dirección en la que fluye la película extruida es la DM. Como se ha mencionado anteriormente, es posible formar un cuerpo de membrana que contenga un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico sobre un material de refuerzo.

Adicionalmente, la membrana de intercambio iónico tiene preferentemente porciones sobresalientes compuestas del polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico, es decir, proyecciones, en el lado de la superficie compuesto por la capa de ácido sulfónico. Como método para formar dichas proyecciones, que no está particularmente limitado, también se puede emplear un método conocido que incluye la formación de proyecciones sobre una superficie de resina. Un ejemplo específico del método es un método para gofrar la superficie del cuerpo de membrana. Por ejemplo, las proyecciones anteriores se pueden formar usando papel antiadhesivo gofrado de antemano cuando se integran la película compuesta mencionada anteriormente, el material de refuerzo y similares. En el caso de que las proyecciones se formen mediante gofrado, la altura y la densidad de disposición de las proyecciones se pueden controlar controlando la forma del grabado a transferir (forma del papel antiadhesivo).

(5) Etapa de hidrólisis

En la etapa (5), se realiza una etapa de hidrolizar el cuerpo de membrana obtenido en la etapa (4) para convertir el precursor del grupo de intercambio iónico en un grupo de intercambio iónico (etapa de hidrólisis).

En la etapa (5), también es posible formar orificios de disolución en el cuerpo de membrana disolviendo y eliminando los hilos de sacrificio incluidos en el cuerpo de membrana con ácido o álcali. Los hilos de sacrificio pueden permanecer en los orificios continuos sin disolverse ni eliminarse por completo. Los hilos de sacrificio que quedan en los orificios continuos pueden disolverse y eliminarse mediante la solución electrolítica cuando la membrana de intercambio iónico se somete a electrólisis.

El hilo de sacrificio tiene solubilidad en ácido o álcali en la etapa de producir una membrana de intercambio iónico o en un entorno de electrólisis. Los hilos de sacrificio se eluyen para formar así orificios continuos en los sitios correspondientes.

La etapa (5) se puede realizar sumergiendo el cuerpo de membrana obtenido en la etapa (4) en una solución de hidrólisis que contiene ácido o álcali. Un ejemplo de solución de hidrólisis que se puede usar es una solución mixta que contiene KOH y sulfóxido de dimetilo (DMSO).

La solución mixta contiene preferentemente KOH de 2,5 a 4,0 N y DMSO del 25 al 35 % en masa.

La temperatura de hidrólisis es preferentemente de 70 a 100 °C. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor puede ser el grosor aparente. La temperatura es más preferentemente de 75 a 100 °C.

El tiempo de hidrólisis es preferentemente de 10 a 120 minutos. Cuanto mayor sea el tiempo, mayor puede ser el grosor aparente. El tiempo es más preferentemente de 20 a 120 minutos.

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 4(a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 4(a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

En primer lugar, los hilos de refuerzo 52 que van a constituir materiales de núcleo de refuerzo en la membrana de intercambio iónico y los hilos de sacrificio 504a para formar los orificios continuos 504 en la membrana de intercambio iónico se usan como materiales de refuerzo entretejidos. A continuación, en la etapa (5), los hilos de sacrificio 504a se eluyen para formar los orificios continuos 504.

El método anterior es sencillo porque el método para entretejer los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a puede ajustarse dependiendo de la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo y los orificios continuos en el cuerpo de membrana de la membrana de intercambio iónico.

La figura 4(a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario. (6) Etapa de aplicación

En la etapa (6), se puede formar una capa de recubrimiento preparando un líquido de recubrimiento que contiene partículas de material inorgánico obtenidas al moler el mineral en bruto o al fundir el mineral en bruto y un aglutinante, aplicando el líquido de recubrimiento sobre la superficie de la membrana de intercambio iónico obtenida en la etapa (5), y secando el líquido de recubrimiento.

Un aglutinante preferible es un aglutinante obtenido hidrolizando un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de intercambio iónico con una solución acuosa que contiene dimetilsulfóxido (DMSO) e hidróxido de potasio (KOH) y a continuación sumergiendo el polímero en ácido clorhídrico para reemplazar el contraión del grupo de intercambio iónico por H+ (por ejemplo, un polímero que contiene flúor que tiene un grupo carboxilo o un grupo sulfo). De este modo, es más probable que el polímero se disuelva en agua o etanol como se menciona a continuación, lo que resulta preferible.

Este aglutinante se disuelve en una solución mixta de agua y etanol. La relación en volumen entre agua y etanol es preferentemente de 10:1 a 1:10, más preferentemente de 5:1 a 1:5, además preferentemente de 2:1 a 1:2. Las partículas de material inorgánico se dispersan con un molino de bolas en el líquido de disolución obtenido de este modo para proporcionar así un líquido de recubrimiento. En este caso, también es posible ajustar el tamaño de partícula promedio y similares de las partículas ajustando el tiempo y la velocidad de rotación durante la dispersión. La cantidad preferible de partículas de material inorgánico y el aglutinante a mezclar es la mencionada anteriormente.

La concentración de las partículas de material inorgánico y el aglutinante en el líquido de recubrimiento no está particularmente limitada, pero es preferible un líquido de recubrimiento delgado. Esto permite una aplicación uniforme sobre la superficie de la membrana de intercambio iónico.

Adicionalmente, se puede añadir un tensioactivo a la dispersión cuando se dispersan las partículas de material inorgánico. Como tensioactivo, son preferibles los tensioactivos no iónicos, y ejemplos de los mismos incluyen HS-210, NS-210, P-210 y E-212, fabricados por NOF CORPORATION.

El líquido de recubrimiento obtenido se aplica sobre la superficie de la membrana de intercambio iónico mediante aplicación por pulverización o recubrimiento con rodillo para proporcionar así una membrana de intercambio iónico.

[Membrana microporosa]

La membrana microporosa empleada en la presente realización no está particularmente limitada, siempre que la membrana se pueda formar en un laminado con el electrodo para electrólisis, como se ha mencionado anteriormente. Se pueden emplear diversas membranas microporosas.

La porosidad de la membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitada, pero puede ser de 20 a 90, por ejemplo, y es preferentemente de 30 a 85. La porosidad anterior se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

Porosidad = (1 -(el peso de la membrana en estado seco)/(el peso calculado a partir del volumen calculado a partir del grosor, la anchura y la longitud de la membrana y la densidad del material de membrana)) x 100 El tamaño de poro promedio de la membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitado, y puede ser de 0,01 |jm a 10 |jm, por ejemplo, preferentemente de 0,05 |jm a 5 |jm. Con respecto al tamaño de poro promedio, por ejemplo, la membrana se corta verticalmente en la dirección del grosor y la sección se observa con un FE-SEM. El tamaño de poro promedio se puede obtener midiendo el diámetro de aproximadamente 100 poros observados y promediando las mediciones.

El grosor de la membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitado, y puede ser de 10 jim a 1000 jim, por ejemplo, preferentemente de 50 jim a 600 jim. El grosor anterior se puede medir usando un micrómetro (fabricado por Mitutoyo Corporation) o similares, por ejemplo.

Los ejemplos específicos de la membrana microporosa como se ha mencionado anteriormente incluyen Zirfon Perl UTP 500, fabricado por Agfa (también denominado membrana Zirfon en la presente realización) y los descritos en la Publicación Internacional N.° WO 2013-183584 y la Publicación internacional N.° WO 2016-203701.

[Laminado]

El laminado de la presente realización comprende el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización y una membrana en contacto con el electrodo para electrólisis. El laminado de la presente realización, configurado como se ha descrito anteriormente, puede mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, puede exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación.

Es decir, de acuerdo con el laminado de la presente realización, al renovar el electrodo, se puede renovar el electrodo mediante un trabajo tan sencillo como renovar la membrana, sin un complicado trabajo tal como es el de quitar el electrodo fijado en la celda electrolítica y, por lo tanto, la eficiencia de trabajo se mejora notablemente.

Además, de acuerdo con el laminado de la presente invención, es posible mantener el rendimiento electrolítico comparable al de un electrodo nuevo o mejorar el rendimiento electrolítico. Incluso en el caso de que solo se coloque un conductor de alimentación en una nueva celda electrolítica (es decir, no se coloque un electrodo que incluya una capa de catalizador), solo la unión del electrodo para electrólisis de la presente realización al conductor de alimentación permite que el electrodo funcione. Por lo tanto, también puede ser posible reducir o eliminar notablemente el recubrimiento de catalizador.

El laminado de la presente realización se puede almacenar o transportar a los clientes en un estado donde el laminado está devanado en torno a una tubería de cloruro de vinilo o similares (en un estado enrollado o similares), lo que facilita notablemente la manipulación.

Como conductor de alimentación (no según la realización reivindicada), se pueden emplear diversos sustratos mencionados a continuación, tal como un electrodo degradado (es decir, el electrodo existente) y un electrodo que no tiene recubrimiento de catalizador.

En el laminado de la presente realización, la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria del electrodo para electrólisis en la membrana es de 0,08 N/(mgcm2) o más, más preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,14 N/ (mg cm2) o más, y además más preferentemente, desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m), es de 0,2 N/(mgcm2) o más. El valor límite superior es de 1,2 N/mgcm2 o menos, preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos. El valor límite superior es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mg cm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mg cm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

[Cuerpo bobinado]

El cuerpo bobinado de la presente realización incluye el laminado de la presente realización. Es decir, el cuerpo bobinado de la presente realización se obtiene devanando el laminado de la presente realización. Reducir el tamaño del laminado de la presente realización por devanado, como el cuerpo bobinado de la presente realización, puede mejorar aún más la propiedad de manipulación.

[Electrolizador]

El electrolizador de la presente realización incluye el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización. En lo sucesivo en el presente documento, se toma como ejemplo el caso de realizar la electrólisis de sal común usando una membrana de intercambio iónico como membrana, y se describirá en detalle una realización del electrolizador.

[Celda electrolítica]

La figura 5 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 9, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 6 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 7 muestra un electrolizador 4. La figura 8 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4. Como se muestra en la figura 6, una celda de electrolizador 1, una membrana de intercambio catiónico 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. Una membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 entre las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma está separada por la membrana de intercambio catiónico 2. Como se muestra en la figura 7, el electrolizador 4 está compuesto por una pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1. Como se muestra en la figura 8, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5.

El electrolizador 4 tiene un terminal anódico 7 y un terminal catódico 6 a conectar a una fuente de alimentación. El ánodo 11 de la celda electrolítica 1 ubicado en el extremo más lejano entre la pluralidad de celdas electrolíticas 1 acopladas en serie en el electrolizador 4 está conectado eléctricamente al terminal anódico 7. El cátodo 21 de la celda electrolítica ubicado en el extremo opuesto al terminal anódico 7 entre la pluralidad de celdas electrolíticas 1 acopladas en serie en el electrolizador 4 está conectado eléctricamente al terminal catódico 6. La corriente eléctrica durante la electrólisis fluye desde el lado del terminal anódico 7, a través del ánodo y el cátodo de cada celda electrolítica 1, hacia el terminal catódico 6. En ambos extremos de las celdas electrolíticas acopladas 1, se puede disponer una celda electrolítica que tiene una cámara anódica solamente (celda de terminal anódico) y una celda electrolítica que tiene una cámara catódica solamente (celda de terminal catódico). En este caso, el terminal anódico 7 está conectado a la celda de terminal anódico dispuesta en un extremo, y el terminal catódico 6 está conectado a la celda de terminal catódico dispuesta en el otro extremo.

En el caso de electrolizar salmuera, se suministra salmuera a cada cámara anódica 10, y se suministra agua pura o una solución acuosa de hidróxido de sodio de baja concentración a cada cámara catódica 20. Cada líquido se suministra desde una tubería de suministro de solución electrolítica (no se muestra en la figura), a través de una manguera de suministro de solución electrolítica (no se muestra en la figura), a cada celda electrolítica 1. La solución electrolítica y los productos de la electrólisis se recuperan de una tubería de recuperación de solución electrolítica (no se muestra en la figura). Durante la electrólisis, los iones de sodio en la salmuera migran desde la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1, a través de la membrana de intercambio iónico 2, a la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1. Por lo tanto, la corriente eléctrica durante la electrólisis fluye en la dirección en la que las celdas electrolíticas 1 están acopladas en serie. Es decir, la corriente eléctrica fluye, a través de la membrana de intercambio catiónico 2, desde la cámara anódica 10 hacia la cámara catódica 20. A medida que se electroliza la salmuera, se genera cloro gaseoso en el lado del ánodo 11 y se generan hidróxido de sodio (soluto) e hidrógeno gaseoso en el lado del cátodo 21.

(Cámara anódica)

La cámara anódica 10 tiene el ánodo 11 o el conductor de alimentación de ánodo 11. Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como conductor de alimentación de ánodo. Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como ánodo. La cámara anódica 10 tiene una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo que suministra una solución electrolítica a la cámara anódica 10, una placa deflectora que está dispuesta por encima de la unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo para que esté sustancialmente paralela u oblicua a la pared divisoria 30, y una unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo dispuesta encima de la placa deflectora para separar el gas de la solución electrolítica que incluye la mezcla de gas.

(Ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, el ánodo 11 se proporciona en el marco de la cámara anódica 10. Como ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el llamado DSA(R). DSA es un electrodo que incluye un sustrato de titanio cuya superficie está cubierta con un óxido que comprende rutenio, iridio y titanio como componentes.

Como forma, se puede usar cualquiera de un metal perforado, tela no tejida, metal espumado, metal expandido, una lámina porosa metálica formada por electroconformación, una malla denominada tejida producida tejiendo líneas de metal y similares.

(Conductor de alimentación de ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se inserta en el lado del ánodo, el conductor de alimentación de ánodo 11 se proporciona en el marco de la cámara anódica 10. Como conductor de alimentación de ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el denominado DSA(R), y también se puede usar titanio sin recubrimiento de catalizador. Como alternativa, también se puede usar DSA que tiene un recubrimiento de catalizador más delgado. Además, también se puede usar un ánodo usado.

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

La unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo, que suministra la solución electrolítica a la cámara anódica 10, está conectada a la tubería de suministro de solución electrolítica. La unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo está preferentemente dispuesta debajo de la cámara anódica 10. Como unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo, por ejemplo, se puede usar una tubería en cuya superficie se forman porciones de apertura (tubería de dispersión) y similares. Tal tubería se dispone más preferentemente a lo largo de la superficie del ánodo 11 y en paralelo a la parte inferior 19 de la celda electrolítica. Esta tubería está conectada a una tubería de suministro de solución electrolítica (boquilla de suministro de líquido) que suministra la solución electrolítica a la celda electrolítica 1. La solución electrolítica suministrada desde la boquilla de suministro de líquido se transporta con una tubería a la celda electrolítica 1 y se suministra desde las porciones de apertura proporcionadas en la superficie de la tubería al interior de la cámara anódica 10. Es preferible disponer la tubería a lo largo de la superficie del ánodo 11 y en paralelo a la parte inferior 19 de la celda electrolítica porque la solución electrolítica se puede suministrar uniformemente al interior de la cámara anódica 10.

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 5, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 5.

Durante la electrólisis, el gas producido generado en la celda electrolítica 1 y la solución electrolítica forman una fase mixta (fase mixta gas-líquido), que luego se emite fuera del sistema. Posteriormente, las fluctuaciones de presión dentro de la celda electrolítica 1 provocan vibraciones, lo que puede provocar daños físicos en la membrana de intercambio iónico. Para evitar este evento, la celda electrolítica 1 de la presente realización está preferentemente dotada de una unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo para separar el gas del líquido. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está preferentemente dotada de una placa antiespumante para eliminar las burbujas. Cuando el flujo de la fase mixta gas-líquido pasa a través de la placa antiespumante, las burbujas estallan para permitir así que la solución electrolítica y el gas se separen. Como resultado, se puede evitar la vibración durante la electrólisis.

(Placa deflectora)

La placa deflectora está preferentemente dispuesta encima de la unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo y dispuesta sustancialmente en paralelo o de forma oblicua a la pared divisoria 30. La placa deflectora es una placa divisoria que controla el flujo de la solución electrolítica en la cámara anódica 10. Cuando se proporciona la placa deflectora, es posible hacer que la solución electrolítica (salmuera o similar) circule internamente en la cámara anódica 10 para que la concentración sea uniforme. Con el fin de provocar la circulación interna, la placa deflectora está preferentemente dispuesta para separar el espacio en las proximidades del ánodo 11 del espacio en las proximidades de la pared divisoria 30. Desde tal punto de vista, la placa deflectora está preferentemente colocada de manera que esté opuesta a la superficie del ánodo 11 y a la superficie de la pared divisoria 30. En el espacio en las proximidades del ánodo dividido por la placa deflectora, a medida que avanza la electrólisis, la concentración de la solución electrolítica (concentración de salmuera) disminuye y se genera un gas producido tal como cloro gaseoso. Esto da como resultado una diferencia en la gravedad específica gas-líquido entre el espacio en las proximidades del ánodo 11 y el espacio en las proximidades de la pared divisoria 30 dividida por la placa deflectora. Mediante el uso de la diferencia, es posible promover la circulación interna de la solución electrolítica en la cámara anódica 10 para hacer así que la distribución de la concentración de la solución electrolítica en la cámara anódica 10 sea más uniforme.

Aunque no se muestra en la figura 5, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

La pared divisoria 30 está dispuesta entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20. La pared divisoria 30 puede denominarse separador, y la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20 están divididas por la pared divisoria 30. Como pared divisoria 30, se puede usar una conocida como separador para electrólisis, y un ejemplo de la misma incluye una pared divisoria formada soldando una placa que comprende níquel al lado del cátodo y una placa que comprende titanio al lado del ánodo.

(Cámara de cátodo)

En la cámara catódica 20, cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como conductor de alimentación de cátodo. Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como cátodo. Cuando se incluye un absorbedor de corriente inversa, el cátodo o conductor de alimentación de cátodo 21 está conectado eléctricamente al absorbedor de corriente inversa. La cámara catódica 20, de manera similar a la cámara anódica 10, tiene preferentemente una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del cátodo y una unidad de separación de gas-líquido del lado del cátodo. Entre los componentes que constituyen la cámara catódica 20, no se describirán componentes similares a los que constituyen la cámara anódica 10.

(Cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20. El cátodo 21 tiene preferentemente un sustrato de níquel y una capa de catalizador que cubre el sustrato de níquel.

Los ejemplos de los componentes de la capa de catalizador en el sustrato de níquel incluyen metales tales como Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales. Los ejemplos del método para formar la capa de catalizador incluyen revestimiento, revestimiento de aleación, revestimiento de dispersión/compuesto, CVD, PVD, pirólisis y pulverización. Estos métodos pueden usarse en combinación. La capa de catalizador puede tener una pluralidad de capas y una pluralidad de elementos, según sea necesario. El cátodo 21 puede someterse a un tratamiento de reducción, según sea necesario. Como sustrato del cátodo 21, pueden usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable.

(Conductor de alimentación de cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis empleado en la presente realización se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un conductor de alimentación de cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20. El conductor de alimentación de cátodo 21 puede cubrirse con un componente catalítico. El componente catalítico puede ser un componente que se usa originalmente como cátodo y permanece. Los ejemplos de los componentes de la capa de catalizador incluyen metales tales como Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales. Los ejemplos del método para formar la capa de catalizador incluyen revestimiento, revestimiento de aleación, revestimiento de dispersión/compuesto, CVD, PVD, pirólisis y pulverización. Estos métodos pueden usarse en combinación. La capa de catalizador puede tener una pluralidad de capas y una pluralidad de elementos, según sea necesario. Como sustrato del conductor de alimentación de cátodo 21, pueden usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable.

Como conductor de alimentación 21, puede usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable, sin recubrimiento de catalizador.

(Capa absorbente de corriente inversa)

Se puede seleccionar un material que tenga un potencial redox menos noble que el potencial redox del elemento para la capa de catalizador del cátodo mencionado anteriormente como material para la capa absorbente de corriente inversa. Los ejemplos de los mismos incluyen níquel y hierro.

(Colector)

La cámara catódica 20 comprende preferentemente el colector 23. El colector 23 mejora la eficiencia de captación de corriente. En la presente realización, el colector 23 es una placa porosa y está preferentemente dispuesto sustancialmente paralelo a la superficie del cátodo 21.

El colector 23 comprende preferentemente un metal eléctricamente conductor tal como níquel, hierro, cobre, plata y titanio. El colector 23 puede ser una mezcla, aleación u óxido compuesto de estos metales. El colector 23 puede tener cualquier forma siempre que la forma permita la función del colector y puede tener forma de placa o red.

(Cuerpo elástico metálico)

La colocación del cuerpo metálico elástico 22 entre el colector 23 y el cátodo 21 presiona cada cátodo 21 de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie sobre la membrana de intercambio iónico 2 para reducir la distancia entre cada ánodo 11 y cada cátodo 21. A continuación, es posible reducir completamente la tensión a aplicar a través de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie. La reducción de la tensión permite reducir el consumo de energía. Con el cuerpo metálico elástico 22 colocado, la presión de compresión provocada por el cuerpo metálico elástico 22 permite que el electrodo para electrólisis se mantenga estable en su lugar cuando el laminado que incluye el electrodo para electrólisis de acuerdo con la presente invención se coloca en la celda electrolítica.

Como cuerpo metálico elástico 22, se pueden usar elementos de resorte tales como resortes en espiral y bobinas y esteras de amortiguación. Como cuerpo metálico elástico 22, puede emplearse adecuadamente uno adecuado, teniendo en cuenta la tensión para presionar la membrana de intercambio iónico y similares. El cuerpo metálico elástico 22 se puede proporcionar en la superficie del colector 23 en el lado de la cámara catódica 20 o se puede proporcionar en la superficie de la pared divisoria en el lado de la cámara anódica 10. Ambas cámaras normalmente se dividen de tal manera que la cámara catódica 20 se vuelva más pequeña que la cámara anódica 10. Por lo tanto, desde el punto de vista de la resistencia del marco y similares, el cuerpo metálico elástico 22 se proporciona preferentemente entre el colector 23 y el cátodo 21 en la cámara catódica 20. El cuerpo metálico elástico 23 comprende preferentemente un metal eléctricamente conductor tal como níquel, hierro, cobre, plata y titanio.

(Soporte)

La cámara catódica 20 comprende preferentemente el soporte 24 que conecta eléctricamente el colector 23 a la pared divisoria 30. Esto puede lograr un flujo de corriente eficiente.

El soporte 24 comprende preferentemente un metal eléctricamente conductor tal como níquel, hierro, cobre, plata y titanio. El soporte 24 puede tener cualquier forma siempre que el soporte pueda soportar el colector 23 y puede tener forma de barra, placa o red. El soporte 24 tiene forma de placa, por ejemplo. Una pluralidad de soportes 24 están dispuestos entre la pared divisoria 30 y el colector 23. La pluralidad de soportes 24 están alineados de manera que sus superficies estén en paralelo entre sí. Los soportes 24 están dispuestos sustancialmente perpendiculares a la pared divisoria 30 y al colector 23.

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen la membrana de intercambio iónico 2 (véanse las figuras 5 y 6). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. A continuación, por ejemplo, en el caso de que las dos celdas electrolíticas 1 estén conectadas a través de la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 6), cada celda electrolítica 1 a la que se une la junta debe apretarse a través de la membrana de intercambio iónico 2. Este apriete puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

(Membrana de intercambio iónico 2)

La membrana de intercambio iónico 2 es como se describe en la sección de la membrana de intercambio iónico descrita anteriormente.

(Electrólisis de agua)

El electrolizador de la presente realización, como electrolizador en el caso de electrolizar agua, tiene una configuración en la que la membrana de intercambio iónico en un electrolizador para su uso en el caso de la electrólisis de sal común mencionada anteriormente se reemplaza por una membrana microporosa. La materia prima a suministrar, que es agua, es diferente a la del electrolizador en el caso de la electrólisis de sal común mencionada anteriormente. En cuanto a los demás componentes, se pueden emplear componentes similares a los del electrolizador en el caso de electrolizar sal común también en el electrolizador en el caso de electrolizar agua. Dado que se genera cloro gaseoso en la cámara anódica en el caso de la electrólisis de sal común, se usa titanio como material de la cámara anódica, pero en el caso de la electrólisis de agua, solo se genera oxígeno gaseoso en la cámara anódica. Por lo tanto, se puede usar un material idéntico al de la cámara catódica. Un ejemplo del mismo es níquel. Para el recubrimiento del ánodo, es adecuado el recubrimiento de catalizador para la generación de oxígeno. Los ejemplos del recubrimiento de catalizador incluyen metales, óxidos e hidróxidos de los metales del grupo del platino y los metales del grupo de los metales de transición. Por ejemplo, se pueden usar elementos tales como platino, iridio, paladio, rutenio, níquel, cobalto y hierro.

En su forma más ancha, el laminado de la segunda realización es más ancho que el laminado reivindicado de la primera realización. El producto reivindicado (laminado) de la primera realización, sin embargo, se encuentra dentro del alcance del laminado de la segunda realización.

Aquí, se describirá en detalle una segunda realización de la presente invención con referencia a las figuras 22 a 42.

[Laminado]

Un laminado de la segunda realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Segunda realización>, simplemente denominado "la presente realización") comprende un electrodo para electrólisis y una membrana o conductor de alimentación en contacto con el electrodo para electrólisis, en donde una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria del electrodo para electrólisis en la membrana o el conductor de alimentación es inferior a 1,5 N/mgcm2. El laminado de la presente realización, configurado como se ha descrito anteriormente, puede mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, puede exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación.

Es decir, de acuerdo con el laminado de la presente realización, al renovar el electrodo, se puede renovar el electrodo mediante un trabajo tan sencillo como renovar la membrana, sin un complicado trabajo tal como es el de quitar el electrodo existente fijado en la celda electrolítica y, por lo tanto, la eficiencia de trabajo se mejora notablemente.

Además, de acuerdo con el laminado de la presente invención, es posible mantener o mejorar el rendimiento electrolítico de un electrodo nuevo. Por lo tanto, el electrodo fijado en una nueva celda electrolítica convencional y que sirve como ánodo y/o cátodo sólo se requiere para servir como conductor de alimentación. Por lo tanto, también puede ser posible reducir o eliminar notablemente el recubrimiento de catalizador.

Como conductor de alimentación de la presente realización, se pueden emplear diversos sustratos mencionados a continuación, tal como un electrodo degradado (es decir, el electrodo existente) y un electrodo que no tiene recubrimiento de catalizador.

El laminado de la presente realización puede tener parcialmente una porción fija siempre que el laminado tenga la configuración descrita anteriormente. Es decir, en el caso de que el laminado de la presente realización tenga una porción fija, una porción que no tiene la fijación se somete a medición, y la fuerza resultante aplicada por masa unitaria-área unitaria del electrodo para electrólisis debe ser inferior a 1,5 N/mgcm2.

[Electrodo para electrólisis]

El electrodo para electrólisis de la presente realización tiene una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria inferior a 1,5 N/mg cm2, preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, más preferentemente 1,20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un conductor de alimentación (un electrodo degradado y un electrodo sin recubrimiento de catalizador) y similares. La fuerza es además preferentemente de 1,1 N/mgcm2 o menos, además preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, aún más preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, incluso aún más preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

Desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, la fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/mgcm2 o más, además más preferentemente 0,14 N/(mgcm2) o más. La fuerza es además más preferentemente de 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

La masa por área unitaria es preferentemente de 48 mg/cm2 o menos, más preferentemente 30 mg/cm2 o menos, además preferentemente 20 mg/cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, y de la economía, y además es preferentemente de 15 mg/cm2 o menos desde el punto de vista integral que incluye la propiedad de manipulación, la adhesión y la economía. El valor límite inferior no está particularmente limitado pero es del orden de 1 mg/cm2, por ejemplo.

La fuerza aplicada se puede medir mediante los métodos (i) o (ii) descritos a continuación, que son como se describen en los ejemplos, específicamente. En cuanto a la fuerza aplicada, el valor obtenido por la medición del método (i) (también denominado "la fuerza aplicada (1)") y el valor obtenido por la medición del método (ii) (también denominado "la fuerza aplicada (2)") puede ser igual o diferente, y cualquiera de los valores es inferior a 1,5 N/mgcm2.

[Método (i)]

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1,2 mm, cuadrado de 200 mm), una membrana de intercambio iónico que se obtiene aplicando partículas de material inorgánico y un aglutinante a ambas superficies de una membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm, el detalle de la membrana de intercambio iónico a la que se hace referencia en el presente documento es como se describe en los ejemplos), y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la placa de níquel después del tratamiento de granallado es de 0,5 a 0,8 |jm. El método específico para calcular la rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) es como se describe en los ejemplos.

En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, solo la muestra del electrodo en esta muestra para medición se eleva en una dirección vertical a 10 mm/minuto usando una máquina de pruebas de tracción y compresión, y se mide la carga cuando la muestra del electrodo se eleva 10 mm en dirección vertical. Esta medición se repite tres veces y se calcula el valor promedio.

Este valor promedio se divide por el área de la porción superpuesta de la muestra del electrodo y la membrana de intercambio iónico y la masa de la porción que se superpone a la membrana de intercambio iónico en la muestra del electrodo para calcular la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) (N/mgcm2).

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) obtenida por el método (i) es inferior a 1,5 N/mgcm2, preferentemente 1,2 N/mgcm2 o menos, más preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos, además preferentemente 1.1 N/mg cm2 o menos, además más preferentemente 1,10 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, incluso aún más preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y además, es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2), aún más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización satisface la fuerza aplicada (1), el electrodo puede integrarse con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa o un conductor de alimentación, por ejemplo, y usarse (es decir, como un laminado). Por lo tanto, al renovar el electrodo, se elimina el trabajo de sustitución del cátodo y el ánodo fijados en la celda electrolítica por un método tal como soldadura, y se mejora notablemente la eficiencia de trabajo. Adicionalmente, mediante el uso del electrodo para electrólisis de la presente realización como un laminado integrado con la membrana de intercambio iónico, la membrana microporosa o el conductor de alimentación, es posible hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo.

[Método (ii)]

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1.2 mm, cuadrado de 200 mm, una placa de níquel similar a la del método (i) anterior) y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, solo la muestra del electrodo en esta muestra para medición se eleva en una dirección vertical a 10 mm/minuto usando una máquina de pruebas de tracción y compresión, y se mide la carga cuando la muestra del electrodo se eleva 10 mm en dirección vertical. Esta medición se repite tres veces y se calcula el valor promedio.

Este valor promedio se divide por el área de la porción superpuesta de la muestra del electrodo y la placa de níquel y la masa de la muestra del electrodo en la porción que se superpone a la placa de níquel para calcular la fuerza adhesiva por masa unitaria-área unitaria (2) (N/mg-cm2).

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) obtenida por el método (ii) es inferior a 1,5 N/mg-cm2, preferentemente 1,2 N/mg-cm2 o menos, más preferentemente 1,20 N/mg-cm2 o menos, además preferentemente 1,1 N/mg-cm2 o menos, además más preferentemente 1,10 N/mg-cm2 o menos, aún más preferentemente 1,0 N/mg-cm2 o menos, incluso aún más preferentemente 1,00 N/mg-cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

El electrodo para electrólisis de la presente realización, si satisface la fuerza aplicada (2), se puede almacenar o transportar a los clientes en un estado donde el electrodo está devanado en torno a una tubería de cloruro de vinilo o similares (en un estado enrollado o similares), lo que facilita notablemente la manipulación. Al unir el electrodo para electrólisis de la presente realización a un electrodo existente degradado para proporcionar un laminado, es posible hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo.

Desde el punto de vista de que el electrodo para electrólisis de la presente realización, si es un electrodo que tiene una amplia región de deformación elástica, puede proporcionar una mejor propiedad de manipulación y tiene una mejor fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, el grosor del electrodo para electrólisis es preferentemente de 315 |jm o menos, más preferentemente 220 |jm o menos, además preferentemente 170 jm o menos, además más preferentemente 150 jm o menos, de forma particular, preferentemente 145 jm o menos, incluso más preferentemente 140 jm o menos, incluso aún más preferentemente 138 jm o menos, además aún más preferentemente 135 jm o menos. Un grosor de 135 jm o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jm o menos, más preferentemente inferior a 130 jm , además preferentemente 115 jm o menos, además más preferentemente 65 jm o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jm o más, más preferentemente 5 jm o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jm o más. En la presente realización, "que tiene una amplia región de deformación elástica" significa que, cuando un electrodo para electrólisis se devana para formar un cuerpo bobinado, es improbable que se produzca una deformación derivada del devanado después de liberar el estado bobinado. El grosor del electrodo para electrólisis se refiere, cuando se incluye una capa de catalizador mencionada a continuación, al grosor total tanto del sustrato para electrodo para electrólisis como de la capa de catalizador.

El electrodo para electrólisis de la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis (grosor calibrado) es de, pero particularmente sin limitación, preferentemente 300 jm o menos, más preferentemente 205 jm o menos, además preferentemente 155 jm o menos, además más preferentemente 135 jm o menos, incluso además preferentemente 125 jm o menos, incluso más preferentemente 120 jm o menos, incluso aún más preferentemente 100 jm o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y facilitar la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m), y es además aún más preferentemente de 50 jm o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jm , por ejemplo, preferentemente 5 jm , más preferentemente 15 jm .

En la presente realización, se interpone preferentemente un líquido entre la membrana, tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, y el electrodo, o la placa porosa metálica o placa metálica (es decir, el conductor de alimentación), tal como un electrodo existente degradado y un electrodo sin recubrimiento de catalizador y el electrodo para electrólisis. Como líquido, se puede usar cualquier líquido, tal como agua y disolventes orgánicos, siempre que el líquido genere una tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial del líquido, mayor será la fuerza aplicada entre la membrana y el electrodo para electrólisis o la placa porosa metálica o la placa metálica y el electrodo para electrólisis. Por lo tanto, se prefiere un líquido que tenga una mayor tensión superficial. Los ejemplos del líquido incluyen los siguientes (el valor numérico entre paréntesis es la tensión superficial del líquido a 20 °C):

Un líquido que tiene una gran tensión superficial permite integrar la membrana y el electrodo para electrólisis o la placa porosa metálica o placa metálica (conductor de alimentación) y el electrodo para electrólisis (que será un laminado) para facilitar así la renovación del electrodo. El líquido entre la membrana y el electrodo para electrólisis o la placa porosa metálica o placa metálica (conductor de alimentación) y el electrodo para electrólisis puede estar presente en una cantidad tal que ambos se adhieran entre sí por la tensión superficial. Como resultado, después de colocar el laminado en una celda electrolítica, el líquido, si se mezcla con la solución electrolítica, no afecta a la electrólisis en sí debido a la pequeña cantidad de líquido.

Desde un punto de vista práctico, un líquido con una tensión superficial de 24 mN/m a 80 mN/m, tal como etanol, etilenglicol y agua, se usa preferentemente como líquido. Se prefiere particularmente agua o una solución acuosa alcalina preparada disolviendo sosa cáustica, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, hidrogenocarbonato de sodio, hidrogenocarbonato de potasio, carbonato de sodio, carbonato de potasio o similares en agua. Como alternativa, la tensión superficial se puede ajustar permitiendo que estos líquidos contengan un tensioactivo. Cuando contienen un tensioactivo, la adhesión entre la membrana y el electrodo para electrólisis o la placa porosa metálica o placa metálica (conductor de alimentación) y el electrodo para electrólisis varía para permitir que se ajuste la propiedad de manipulación. El tensioactivo no está particularmente limitado, y pueden usarse tanto tensioactivos iónicos como no iónicos.

La proporción medida por el siguiente método (2) del electrodo para electrólisis de la presente realización no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 90 % o más, más preferentemente el 92 % o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, y además preferentemente el 95 % o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es del 100 %.

[Método (2)]

Una membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. El laminado se coloca sobre una superficie curvada de una tubería de polietileno (diámetro exterior: 280 mm) de manera que la muestra de electrodo en este laminado se posicione en el exterior en condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, el laminado y la tubería se sumergen suficientemente en agua pura, el exceso de agua se deposita sobre la superficie del laminado y se retira la tubería, y un minuto después de esta retirada, a continuación se mide la proporción (%) de un área de una porción en la que la membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) está en estrecho contacto que con la muestra del electrodo.

La proporción medida por el siguiente método (3) del electrodo para electrólisis de la presente realización no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 75 % o más, más preferentemente el 80 % o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador y que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y es además preferentemente del 90 % o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es del 100 %.

[Método (3)]

Una membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. El laminado se coloca sobre una superficie curvada de una tubería de polietileno (diámetro exterior: 145 mm) de manera que la muestra de electrodo en este laminado se posicione en el exterior en condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, el laminado y la tubería se sumergen suficientemente en agua pura, el exceso de agua se deposita sobre la superficie del laminado y se retira la tubería, y un minuto después de esta retirada, a continuación se mide la proporción (%) de un área de una porción en la que la membrana de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm) está en estrecho contacto que con la muestra del electrodo.

El electrodo para electrólisis de la presente realización tiene preferentemente una estructura porosa y una relación de apertura o relación de vacío del 5 al 90 % o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación), y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, y evitar la acumulación de gas que se generará durante la electrólisis, aunque particularmente sin limitación. La relación de apertura es más preferentemente del 10 al 80 % o menos, además preferentemente del 20 al 75 %.

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

[Método (A)]

En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, una muestra obtenida por laminación de la membrana de intercambio iónico y el electrodo para electrólisis se devana y se fija sobre una superficie curvada de un material de núcleo que está fabricado de cloruro de polivinilo y tiene un diámetro exterior ⁹de 32 mm, y se deja en reposo durante 6 horas; posteriormente, cuando el electrodo para electrólisis se separa de la muestra y se coloca sobre una placa plana, se miden las alturas en dirección vertical en ambos bordes del electrodo para electrólisis Li y L², y se usa un valor promedio de las mismas como valor de medición.

En el electrodo para electrólisis de la presente realización, como se ha mencionado anteriormente, la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria del electrodo para electrólisis en la membrana o el conductor de alimentación es inferior a 1,5 N/mgcm2. De esta manera, el electrodo para electrólisis de la presente realización se apoya con una fuerza adhesiva moderada en la membrana o conductor de alimentación (por ejemplo, el ánodo o cátodo existentes en el electrolizador) para permitir así que se constituya un laminado con la membrana o el conductor de alimentación. Es decir, no es necesario hacer que la membrana o el conductor de alimentación se adhieran firmemente al electrodo para electrólisis mediante un método complicado, tal como compresión térmica. El laminado se forma solo por una fuerza relativamente débil, por ejemplo, una tensión superficial derivada de la humedad contenida en la membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, y por lo tanto, se puede constituir fácilmente un laminado de cualquier escala. Adicionalmente, tal laminado exhibe un excelente rendimiento electrolítico. Por lo tanto, el laminado de la presente realización es adecuado para aplicaciones de electrólisis, y puede usarse de manera particularmente preferida para aplicaciones relacionadas con elementos de electrolizadores y renovación de elementos.

A continuación en el presente documento, se describirá un aspecto del electrodo para electrólisis de la presente realización.

El electrodo para electrólisis de acuerdo con la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. La capa de catalizador puede estar compuesta por una pluralidad de capas, como se muestra a continuación, o puede tener una configuración monocapa.

Como se muestra en la figura 22, un electrodo para electrólisis 100 de acuerdo con la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo para electrólisis. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

También se muestra en la figura 22, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

Como sustrato para electrodo para electrólisis 10, por ejemplo, se puede usar níquel, aleaciones de níquel, acero inoxidable o metales para válvulas incluyendo titanio, aunque sin limitarse a los mismos. El sustrato 10 contiene preferentemente al menos un elemento seleccionado de níquel (Ni) y titanio (Ti).

En cuanto a la forma del sustrato para electrodo para electrólisis, una especificación adecuada depende de la distancia entre el ánodo y el cátodo en el electrolizador. En el caso de que la distancia entre el ánodo y el cátodo sea finita, se puede usar una forma de metal expandido o de metal perforado y, en el caso de un electrolizador base denominado de espacio cero, en el que la membrana de intercambio iónico está en contacto con el electrodo, se puede usar una malla tejida producida tejiendo líneas delgadas, malla de alambre, metal espumado, tela metálica no tejida, metal expandido, metal perforado, una lámina porosa metálica y similares,

aunque sin limitarse a los mismos.

Los ejemplos del sustrato para electrodo para electrólisis 10 incluyen una lámina porosa metálica, una malla de alambre, una tela metálica no tejida, un metal perforado, un metal expandido y un metal espumado.

Como material de placa antes de procesarse en un metal perforado o metal expandido, son preferibles los materiales de placa laminados y las láminas electrolíticas. Preferentemente, una lámina electrolítica se somete además a un tratamiento de revestimiento mediante el uso del mismo elemento que el material base de la misma, como el tratamiento posterior, para formar así asperezas en una o ambas superficies.

En el sustrato para electrodo para electrólisis, la tensión residual durante el procesamiento se relaja preferentemente recociendo el sustrato para electrodo para electrólisis en una atmósfera oxidante. Es preferible formar asperezas usando una rejilla de acero, polvo de alúmina o similares en la superficie del sustrato para electrodo para electrólisis seguido de un tratamiento ácido para aumentar el área superficial del mismo, con el fin de mejorar la adhesión a una capa de catalizador con la que se cubre la superficie. Como alternativa, es preferible dar un tratamiento de revestimiento mediante el uso del mismo elemento que el sustrato para aumentar el área superficial.

Para poner la primera capa 20 en estrecho contacto con la superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10, el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se somete preferentemente a un tratamiento de aumento del área superficial. Los ejemplos del tratamiento para aumentar el área superficial incluyen un tratamiento de granallado usando alambre cortado, rejilla de acero, rejilla de alúmina o similares, un tratamiento ácido usando ácido sulfúrico o ácido clorhídrico, y un tratamiento de revestimiento usando el mismo elemento que el del sustrato. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la superficie del sustrato no está particularmente limitada, pero es preferentemente de 0,05 jim a 50 jim, más preferentemente de 0,1 a 10 jim, además preferentemente de 0,1 a 8 jim.

A continuación, se describirá un caso donde el electrodo para electrólisis de la presente realización se usa como ánodo para la electrólisis de sal común.

(Primera capa)

En la figura 22, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

La primera capa 20 no ha de ser una sola capa y puede incluir una pluralidad de capas. Por ejemplo, la primera capa 20 puede incluir una capa que contiene tres óxidos y una capa que contiene dos óxidos. El grosor de la primera capa 20 es preferentemente de 0,05 a 10 |jm, más preferentemente de 0,1 a 8 |jm.

(Segunda capa)

Una segunda capa más gruesa 30 puede mantener el rendimiento electrolítico durante un período más largo, pero desde el punto de vista de la economía, el grosor es preferentemente de 0,05 a 3 jm .

A continuación, se describirá un caso donde el electrodo para electrólisis de la presente realización se usa como cátodo para la electrólisis de sal común.

(Primera capa)

La primera capa 20 puede o no contener al menos uno de los metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino, hidróxidos de metales del grupo del platino y aleaciones que contengan un metal del grupo del platino.

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

Además, según sea necesario, un óxido o hidróxido de un elemento lantanoide está contenido preferentemente como segundo componente. Esto permite que el electrodo para electrólisis 100 presente una excelente durabilidad. Como óxido o hidróxido de un elemento lantanoide, está contenido preferentemente al menos uno seleccionado de lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio y disprosio.

(Segunda capa)

Los ejemplos de componentes de la primera capa 30 como capa de catalizador incluyen metales tales como C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales.

La primera capa 30 puede o no contener al menos uno de los metales del grupo del platino, óxidos de metales del grupo del platino, hidróxidos de metales del grupo del platino y aleaciones que contengan un metal del grupo del platino. Los ejemplos de una combinación preferible de elementos contenidos en la segunda capa incluyen las combinaciones enumeradas para la primera capa. La combinación de la primera capa y la segunda capa puede ser una combinación en la que las composiciones son las mismas y las relaciones de composición son diferentes o pueden ser una combinación de diferentes composiciones.

El grosor del electrodo para electrólisis, es decir, el grosor total del sustrato para electrodo para electrólisis y la capa de catalizador es preferentemente de 315 jim o menos, más preferentemente 220 jim o menos, además preferentemente 170 jim o menos, además más preferentemente 150 jim o menos, de forma particular, preferentemente 145 jim o menos, incluso más preferentemente 140 jim o menos, incluso aún más preferentemente 138 jim o menos, además aún más preferentemente 135 jim o menos con respecto a la propiedad de manipulación del electrodo para electrólisis. Un grosor de 135 jim o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jim o menos, más preferentemente inferior a 130 jim, además preferentemente 115 jim o menos, además más preferentemente 65 jim o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jim o más, más preferentemente 5 jim o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jim o más. El grosor del electrodo se puede determinar midiendo con un calibrador de grosor Digimatic (Mitutoyo Corporation, escala mínima 0,001 mm). El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis se puede medir de la misma manera que en el caso del electrodo para electrólisis. El grosor de la capa de catalizador se puede determinar restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo para electrólisis.

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

En la presente realización, el electrodo para electrólisis 100 se puede producir formando la primera capa 20, preferentemente la segunda capa 30, sobre el sustrato para electrodo para electrólisis mediante un método tal como el horneado de una película de recubrimiento en una atmósfera de oxígeno(pirólisis), o revestimiento iónico, revestimiento o pulverización térmica. El método de producción de la presente realización, como se ha mencionado, puede lograr una alta productividad del electrodo para electrólisis 100. Específicamente, se forma una capa de catalizador sobre el sustrato para electrodo para electrólisis mediante una etapa de aplicación para aplicar un líquido de recubrimiento que contiene un catalizador, una etapa de secado para secar el líquido de recubrimiento y una etapa de pirólisis para realizar la pirólisis. En el presente documento, pirólisis significa que una sal metálica que será un precursor se descompone por calentamiento en un metal u óxido metálico y una sustancia gaseosa. El producto de descomposición depende de la especie de metal a usar, el tipo de sal y la atmósfera bajo la cual se realiza la pirólisis, y muchos metales tienden a formar óxidos en una atmósfera oxidante. En un proceso industrial de producción de un electrodo, la pirólisis normalmente se realiza en aire, y en muchos casos se forma un óxido metálico o un hidróxido metálico.

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la segunda capa)

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la capa intermedia)

La capa intermedia, que se forma según sea necesario, se obtiene, por ejemplo, aplicando una solución que contiene un compuesto de paladio o un compuesto de platino (segundo líquido de recubrimiento) sobre el sustrato y a continuación sometiendo a pirólisis el líquido de recubrimiento en presencia de oxígeno. Como alternativa, puede formarse una capa intermedia de óxido de níquel sobre la superficie del sustrato solo calentando el sustrato, sin aplicar una solución sobre el mismo.

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

La primera capa 20 también se puede formar mediante revestimiento iónico.

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

El electrodo para electrólisis de la presente realización se puede integrar con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa y usarse. Por lo tanto, el electrodo se puede usar como electrodo integrado en la membrana. A continuación, se elimina el trabajo de sustitución del cátodo y el ánodo al renovar el electrodo, y se mejora notablemente la eficiencia de trabajo.

El electrodo integrado con la membrana, tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, puede hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo.

En lo sucesivo en el presente documento, la membrana de intercambio iónico se describirá en detalle.

[Membrana de intercambio iónico]

La membrana de intercambio iónico tiene un cuerpo de membrana que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y una capa de recubrimiento dispuesta en al menos una superficie del cuerpo de membrana. La capa de recubrimiento contiene partículas de material inorgánico y un aglutinante, y el área superficial específica de la capa de recubrimiento es de 0,1 a 10 m2/g. En la membrana de intercambio iónico que tiene una estructura de este tipo, la influencia del gas generado durante la electrólisis sobre el rendimiento electrolítico es pequeña, y se puede exhibir un rendimiento electrolítico estable.

La membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico descrito anteriormente incluye una capa de ácido sulfónico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo sulfo (un grupo representado por -SO₃-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido sulfónico") o una capa de ácido carboxílico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo carboxilo (un grupo representado por -CO²-, también denominado a continuación en el presente documento "grupo de ácido carboxílico"). Desde el punto de vista de la resistencia y la estabilidad dimensional, también se incluyen preferentemente los materiales de núcleo de refuerzo.

La figura 23 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

En la membrana de intercambio iónico 1, el cuerpo de membrana 10 comprende una capa de ácido sulfónico 3 que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo sulfo (un grupo representado por -SO³-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido sulfónico") y una capa de ácido carboxílico 2 que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo carboxilo (un grupo representado por -CO²-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido carboxílico"), y los materiales de núcleo de refuerzo 4 mejoran la resistencia y la estabilidad dimensional. La membrana de intercambio iónico 1, que comprende la capa de ácido sulfónico 3 y la capa de ácido carboxílico 2, se usa adecuadamente como membrana de intercambio aniónico.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 23.

(Cuerpo de membrana)

CF₂=CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CF[OCF₂-CF(CF₃)]₂O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

CF₂=CFOCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂=CFO[CF₂C(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂=CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 23, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

(Materiales de núcleo de refuerzo)

La figura 24 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 24, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

Entre los materiales de núcleo de refuerzo, una forma particularmente preferida son los hilos de cinta o los monofilamentos altamente orientados que comprenden pTf E desde el punto de vista de la resistencia química y la resistencia térmica. Específicamente, son más preferidos materiales de núcleo de refuerzo que forman un tejido tafetán en el que se usan hilos de cinta de 50 a 300 denier obtenidos al cortar una lámina porosa de alta resistencia que comprende PTFE en forma de cinta, o monofilamentos altamente orientados de 50 a 300 denier que comprenden PTFE y que tiene una densidad de tejido de 10 a 50 hilos o monofilamentos/pulgada y tiene un grosor en el intervalo de 50 a 100 |jm. La relación de apertura de una membrana de intercambio iónico que comprende dichos materiales de núcleo de refuerzo es más preferentemente del 60 % o más.

(Orificios continuos)

[Método de producción]

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

Etapa (3): Etapa de formación de película

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

(5) Etapa de hidrólisis

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 25(a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 25(a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

La figura 25(a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario.

(6) Etapa de aplicación

[Membrana microporosa]

La membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitada, siempre que la membrana se pueda formar en un laminado con el electrodo para electrólisis, como se ha mencionado anteriormente. Se pueden emplear diversas membranas microporosas.

Porosidad = (1 -(el peso de la membrana en estado seco)/(el peso calculado a partir del volumen calculado a partir del grosor, la anchura y la longitud de la membrana y la densidad del material de membrana)) x 100

El tamaño de poro promedio de la membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitado, y puede ser de 0,01 |jm a 10 |jm, por ejemplo, preferentemente de 0,05 |jm a 5 |jm. Con respecto al tamaño de poro promedio, por ejemplo, la membrana se corta verticalmente en la dirección del grosor y la sección se observa con un FE-SEM. El tamaño de poro promedio se puede obtener midiendo el diámetro de aproximadamente 100 poros observados y promediando las mediciones.

La razón por la cual el laminado con la membrana de la presente realización desarrolla un excelente rendimiento electrolítico se presume de la siguiente manera. Cuando la membrana y el electrodo se adhieren firmemente entre sí mediante un método tal como compresión térmica, que es una técnica convencional, el electrodo se hunde en la membrana para adherirse físicamente a la misma. Esta porción de adhesión inhibe la migración de los iones de sodio en la membrana para aumentar notablemente la tensión. Por otro lado, la inhibición de la migración de iones de sodio en la membrana, que ha sido un problema en la técnica convencional, se elimina permitiendo que el electrodo para electrólisis se apoye con una fuerza adhesiva moderada sobre la membrana o el conductor de alimentación, como en la presente realización. De acuerdo con lo anterior, cuando la membrana o conductor de alimentación se apoya sobre el electrodo para electrólisis con una fuerza adhesiva moderada, la membrana o conductor de alimentación y el electrodo para electrólisis, a pesar de ser una pieza integrada, pueden desarrollar un excelente rendimiento electrolítico.

[Cuerpo bobinado]

[Electrolizador]

El electrolizador de la presente realización incluye el laminado de la presente realización. En lo sucesivo en el presente documento, se toma como ejemplo el caso de realizar la electrólisis de sal común usando una membrana de intercambio iónico como membrana, y se describirá en detalle una realización del electrolizador.

[Celda electrolítica]

La figura 26 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 30, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 27 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 28 muestra un electrolizador 4. La figura 29 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4. Como se muestra en la figura 27, una celda de electrolizador 1, una membrana de intercambio catiónico 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. Una membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 entre las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma está separada por la membrana de intercambio catiónico 2. Como se muestra en la figura 28, el electrolizador 4 está compuesto por una pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1. Como se muestra en la figura 29, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5.

(Cámara anódica)

La cámara anódica 10 tiene el ánodo 11 o el conductor de alimentación de ánodo 11. Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como conductor de alimentación de ánodo. Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como ánodo. La cámara anódica 10 tiene una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo que suministra una solución electrolítica a la cámara anódica 10, una placa deflectora que está dispuesta por encima de la unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo para que esté sustancialmente paralela u oblicua a la pared divisoria 30, y una unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo dispuesta encima de la placa deflectora para separar el gas de la solución electrolítica que incluye la mezcla de gas.

(Ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, el ánodo 11 se proporciona en el marco de la cámara anódica 10. Como ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el llamado DSA(R). DSA es un electrodo que incluye un sustrato de titanio cuya superficie está cubierta con un óxido que comprende rutenio, iridio y titanio como componentes.

(Conductor de alimentación de ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización se inserta en el lado del ánodo, el conductor de alimentación de ánodo 11 se proporciona en el marco de la cámara anódica 10. Como conductor de alimentación de ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el denominado DSA(R), y también se puede usar titanio sin recubrimiento de catalizador. Como alternativa, también se puede usar DSA que tiene un recubrimiento de catalizador más delgado. Además, también se puede usar un ánodo usado.

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 26, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 26.

(Placa deflectora)

Aunque no se muestra en la figura 26, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

(Cámara de cátodo)

En la cámara catódica 20, cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como conductor de alimentación de cátodo. Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como cátodo. Cuando se incluye un absorbedor de corriente inversa, el cátodo o conductor de alimentación de cátodo 21 está conectado eléctricamente al absorbedor de corriente inversa. La cámara catódica 20, de manera similar a la cámara anódica 10, tiene preferentemente una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del cátodo y una unidad de separación de gas-líquido del lado del cátodo. Entre los componentes que constituyen la cámara catódica 20, no se describirán componentes similares a los que constituyen la cámara anódica 10.

(Cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20. El cátodo 21 tiene preferentemente un sustrato de níquel y una capa de catalizador que cubre el sustrato de níquel.

(Conductor de alimentación de cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis de la presente realización se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un conductor de alimentación de cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20. El conductor de alimentación de cátodo 21 puede cubrirse con un componente catalítico. El componente catalítico puede ser un componente que se usa originalmente como cátodo y permanece. Los ejemplos de los componentes de la capa de catalizador incluyen metales tales como Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales. Los ejemplos del método para formar la capa de catalizador incluyen revestimiento, revestimiento de aleación, revestimiento de dispersión/compuesto, CVD, PVD, pirólisis y pulverización. Estos métodos pueden usarse en combinación. La capa de catalizador puede tener una pluralidad de capas y una pluralidad de elementos, según sea necesario. Como alternativa, puede usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable, sin recubrimiento de catalizador. Como sustrato del conductor de alimentación de cátodo 21, pueden usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable.

(Capa absorbente de corriente inversa)

(Colector)

(Cuerpo elástico metálico)

La colocación del cuerpo metálico elástico 22 entre el colector 23 y el cátodo 21 presiona cada cátodo 21 de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie sobre la membrana de intercambio iónico 2 para reducir la distancia entre cada ánodo 11 y cada cátodo 21. A continuación, es posible reducir completamente la tensión a aplicar a través de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie. La reducción de la tensión permite reducir el consumo de energía. Con el cuerpo metálico elástico 22 colocado, la presión de compresión provocada por el cuerpo metálico elástico 22 permite que el electrodo para electrólisis se mantenga estable en su lugar cuando el laminado que incluye el electrodo para electrólisis de acuerdo con la presente realización se coloca en la celda electrolítica.

(Soporte)

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen la membrana de intercambio iónico 2 (véanse las figuras 26 y 27). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. A continuación, por ejemplo, en el caso de que las dos celdas electrolíticas 1 estén conectadas a través de la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 27), cada celda electrolítica 1 a la que se une la junta debe apretarse a través de la membrana de intercambio iónico 2. Este apriete puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

(Membrana de intercambio iónico)

(Electrólisis de agua)

(Aplicación del laminado)

El laminado de la presente realización puede mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, puede exhibir un excelente rendimiento electrolítico también después de la renovación como se ha mencionado anteriormente. En otras palabras, el laminado de la presente realización puede usarse adecuadamente como un laminado para reemplazar un elemento de un electrolizador. Un laminado a utilizar en tal aplicación se denomina específicamente "conjunto de membrana-electrodo".

(Paquete)

El laminado de la presente realización se transporta preferentemente o similares mientras está encerrado en un material de embalaje. Es decir, el paquete de la presente realización comprende el laminado de la presente realización y un material de embalaje que empaqueta el laminado. El paquete de la presente realización, configurado como se ha descrito anteriormente, puede evitar la adhesión de manchas y daños que pueden producirse durante el transporte o similares del laminado de la presente realización. Cuando se usa para el reemplazo de elementos del electrolizador, el laminado se transporta de manera particularmente preferible o similares como el paquete de la presente realización. Como material de embalaje de la presente realización, que no está particularmente limitado, se pueden emplear diversos materiales de embalaje conocidos. Como alternativa, el paquete de la presente realización se puede producir, por ejemplo, mediante un método que incluye empaquetar el laminado de la presente realización con un material de embalaje limpio seguido de encapsulación o similares, aunque sin limitarse a los mismos.

<Tercera realización> (no según la invención como se reivindica)

Aquí, se describirá en detalle una tercera realización de la presente invención con referencia a las figuras 43 a 62.

[Laminado]

El laminado de la tercera realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Tercera realización denominada simplemente "la presente realización") tiene una membrana y un electrodo para electrólisis fijados al menos en una región de la superficie de la "membrana" (en lo sucesivo en el presente documento, simplemente también denominada "región fija"), y la proporción de la región en la superficie de la membrana es superior al 0 % e inferior al 93 %. El laminado de la presente realización, configurado como se ha descrito anteriormente, puede mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, puede exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación.

Además, de acuerdo con el laminado de la presente realización, es posible mantener el rendimiento electrolítico de la celda electrolítica existente comparable al de un electrodo nuevo o mejorar el rendimiento electrolítico. Por lo tanto, el electrodo fijado en la celda electrolítica existente y que sirve como ánodo y/o cátodo sólo se requiere para servir como conductor de alimentación. Por lo tanto, también puede ser posible reducir o eliminar notablemente el recubrimiento de catalizador. En el presente documento, el conductor de alimentación significa un electrodo degradado (es decir, el electrodo existente), un electrodo sin recubrimiento de catalizador y similares.

[Electrodo para electrólisis]

El electrodo para electrólisis en la presente realización no está particularmente limitado siempre que el electrodo sea un electrodo para ser usado para electrólisis, y preferentemente tenga un área de la superficie opuesta a la membrana del electrodo para electrólisis (corresponde a un área de la superficie conductora S2 mencionada a continuación) de 0,01 m2 o más. La "superficie opuesta a la membrana" significa la superficie sobre la que se encuentra la membrana de las superficies que posee el electrodo para electrólisis. Es decir, la superficie opuesta a la membrana en el electrodo para electrólisis también puede ser la superficie que se apoya en la superficie de la membrana. Cuando el área de la superficie opuesta a la membrana en el electrodo para electrólisis es de 0,01 m2 o más, se puede lograr una productividad suficiente y, especialmente cuando se realiza una electrólisis industrial, se tiende a obtener una productividad suficiente. De esta manera, desde el punto de vista de lograr suficiente productividad y lograr la practicidad de un laminado a usar en la renovación de la celda electrolítica, el área de la superficie opuesta a la membrana en el electrodo para electrólisis es más preferentemente de 0,1 m2 o más, además preferentemente 1 m2 o más. El área se puede medir mediante, por ejemplo, un método descrito en los ejemplos.

El electrodo para electrólisis en la presente realización tiene una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria de preferentemente 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mgcm2 o menos, aún más preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un conductor de alimentación (un electrodo degradado y un electrodo sin recubrimiento de catalizador) y similares. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1.1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mg cm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

Desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, la fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/mg cm2 o más, además más preferentemente 0,14 N/(mgcm2) o más. La fuerza es además más preferentemente de 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

La masa por unidad es preferentemente de 48 mg/cm2 o menos, más preferentemente 30 mg/cm2 o menos, además preferentemente 20 mg/cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, y de la economía, y además es de 15 mg/cm2 o menos desde el punto de vista integral que incluye la propiedad de manipulación, la adhesión y la economía. El valor límite inferior no está particularmente limitado pero es del orden de 1 mg/cm2, por ejemplo.

La fuerza aplicada se puede medir mediante el siguiente método (i) o (ii). El valor obtenido por la medición del método (i) (también denominado "la fuerza aplicada (1)") y el valor obtenido por la medición del método (ii) (también denominado "la fuerza aplicada (2)") puede ser igual o diferente, y cualquiera de los valores es preferentemente inferior a 1,5 N/mgcm2.

[Método (i)]

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1.2 mm, cuadrado de 200 mm), una membrana de intercambio iónico que se obtiene aplicando partículas de material inorgánico y un aglutinante a ambas superficies de una membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm), y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la placa de níquel después del tratamiento de granallado es de 0,5 a 0,8 |jm. El método específico para calcular la rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) es como se describe en los ejemplos.

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) obtenida por el método (i) es preferentemente de 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mg cm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1.20 N/mgcm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos. La fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y además, es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2), aún más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

[Método (ii)]

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1,2 mm, cuadrado de 200 mm, una placa de níquel similar a la del método (i) anterior) y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, solo la muestra del electrodo en esta muestra para medición se eleva en una dirección vertical a 10 mm/minuto usando una máquina de pruebas de tracción y compresión, y se mide la carga cuando la muestra del electrodo se eleva 10 mm en dirección vertical. Esta medición se repite tres veces y se calcula el valor promedio.

Este valor promedio se divide por el área de la porción superpuesta de la muestra del electrodo y la placa de níquel y la masa de la muestra del electrodo en la porción que se superpone a la placa de níquel para calcular la fuerza adhesiva por masa unitaria-área unitaria (2) (N/mgcm2).

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) obtenida por el método (ii) es preferentemente de 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1.5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1.20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mg cm2 o menos. Además, la fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

El electrodo para electrólisis en la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis (grosor calibrado) es de, pero particularmente sin limitación, preferentemente 300 |jm o menos, más preferentemente 205 |jm o menos, además preferentemente 155 jm o menos, además más preferentemente 135 jm o menos, incluso además preferentemente 125 jm o menos, incluso más preferentemente 120 jm o menos, incluso aún más preferentemente 100 jm o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y facilitar la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1.5 m x 2,5 m), y es además aún más preferentemente de 50 jm o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jm , por ejemplo, preferentemente 5 jm , más preferentemente 15 jm .

La proporción medida por el siguiente método (2) del electrodo para electrólisis en la presente realización no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 90 % o más, más preferentemente el 92 % o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, y además preferentemente el 95 % o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es del 100 %.

[Método (2)]

La proporción medida por el siguiente método (3) del electrodo para electrólisis en la presente realización no está particularmente limitada, pero es preferentemente del 75 % o más, más preferentemente el 80 % o más desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador y que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y es además preferentemente del 90 % o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m). El valor límite superior es del 100 %.

[Método (3)]

El electrodo para electrólisis en la presente realización tiene preferentemente una estructura porosa y una relación de apertura o relación de vacío del 5 al 90 % o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación), y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, y evitar la acumulación de gas que se generará durante la electrólisis, aunque particularmente sin limitación. La relación de apertura es más preferentemente del 10 al 80 % o menos, además preferentemente del 20 al 75 %.

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

A continuación en el presente documento, se describirá un aspecto del electrodo para electrólisis en la presente realización.

Como se muestra en la figura 43, un electrodo para electrólisis 100 de acuerdo con la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo para electrólisis. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

Además, como se muestra en la figura 43, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

En cuanto a la forma del sustrato para electrodo para electrólisis, una especificación adecuada depende de la distancia entre el ánodo y el cátodo en el electrolizador. En el caso de que la distancia entre el ánodo y el cátodo sea finita, se puede usar una forma de metal expandido o de metal perforado y, en el caso de un electrolizador base denominado de espacio cero, en el que la membrana de intercambio iónico está en contacto con el electrodo, se puede usar una malla tejida producida tejiendo líneas delgadas, malla de alambre, metal espumado, tela metálica no tejida, metal expandido, metal perforado, una lámina porosa metálica y similares, aunque sin limitarse a los mismos.

A continuación, se describirá un caso donde el electrodo para electrólisis en la presente realización se usa como ánodo para la electrólisis de sal común.

(Primera capa)

En la figura 43, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

(Segunda capa)

A continuación, se describirá un caso donde el electrodo para electrólisis en la presente realización se usa como cátodo para la electrólisis de sal común.

(Primera capa)

Los ejemplos de componentes de la primera capa 20 como capa de catalizador incluyen metales tales como C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, ln, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales.

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

(Segunda capa)

El grosor del electrodo, es decir, el grosor total del sustrato para electrodo para electrólisis y la capa de catalizador es preferentemente de 315 jim o menos, más preferentemente 220 jim o menos, además preferentemente 170 jim o menos, además más preferentemente 150 jim o menos, de forma particular, preferentemente 145 jim o menos, incluso más preferentemente 140 jim o menos, incluso aún más preferentemente 138 jim o menos, además aún más preferentemente 135 jim o menos con respecto a la propiedad de manipulación del electrodo. Un grosor de 135 jim o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jim o menos, más preferentemente inferior a 130 jim, además preferentemente 115 jim o menos, además más preferentemente 65 jim o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jim o más, más preferentemente 5 jim o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jim o más. El grosor del electrodo se puede determinar midiendo con un calibrador de grosor Digimatic (Mitutoyo Corporation, escala mínima 0,001 mm). El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis se mide de la misma manera que el grosor del electrodo. El grosor de la capa de catalizador se puede determinar restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo.

En la presente realización, el electrodo para electrólisis contiene preferentemente al menos un componente catalítico seleccionado del grupo que consiste en Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Ta, W, Re, Os, Al, In, Sn, Sb, Ga, Ge, B, C, N, O, Si, P, S, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb y Dy desde el punto de vista de lograr un rendimiento electrolítico suficiente.

En la presente realización, desde el punto de vista de que el electrodo para electrólisis, si es un electrodo que tiene una amplia región de deformación elástica, puede proporcionar una mejor propiedad de manipulación y tiene una mejor fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, el grosor del electrodo para electrólisis es preferentemente de 315 jim o menos, más preferentemente 220 jim o menos, además preferentemente 170 jim o menos, además más preferentemente 150 jim o menos, de forma particular, preferentemente 145 jim o menos, incluso más preferentemente 140 jim o menos, incluso aún más preferentemente 138 jim o menos, además aún más preferentemente 135 jim o menos. Un grosor de 135 jim o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jim o menos, más preferentemente inferior a 130 jim, además preferentemente 115 jim o menos, además más preferentemente 65 jim o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jim o más, más preferentemente 5 jim o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jim o más. En la presente realización, "que tiene una amplia región de deformación elástica" significa que, cuando un electrodo para electrólisis se devana para formar un cuerpo bobinado, es improbable que se produzca una deformación derivada del devanado después de liberar el estado bobinado. El grosor del electrodo para electrólisis se refiere, cuando se incluye una capa de catalizador mencionada a continuación, al grosor total tanto del sustrato para electrodo para electrólisis como de la capa de catalizador.

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la segunda capa)

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la capa intermedia)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

La primera capa 20 también se puede formar mediante revestimiento iónico. Un ejemplo incluye un método en el que el sustrato se fija en una cámara y el objetivo de rutenio metálico se irradia con un haz de electrones. Las partículas de rutenio metálico evaporado se cargan positivamente en plasma en la cámara para depositarse sobre el sustrato cargado negativamente. La atmósfera del plasma es argón y oxígeno, y el rutenio se deposita como óxido de rutenio sobre el sustrato.

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

El electrodo para electrólisis en la presente realización se puede integrar con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa y usarse. Por lo tanto, el laminado de la presente realización se puede usar como electrodo integrado en la membrana. A continuación, se elimina el trabajo de sustitución del cátodo y el ánodo al renovar el electrodo, y se mejora notablemente la eficiencia de trabajo.

El electrodo integrado con la membrana, tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, puede hacer que el rendimiento electrolítico sea comparable o superior al de un electrodo nuevo. En lo sucesivo en el presente documento, la membrana de intercambio iónico se describirá en detalle.

[Membrana de intercambio iónico]

La membrana de intercambio iónico no está particularmente limitada siempre que la membrana pueda laminarse con el electrodo para electrólisis, y pueden emplearse diversas membranas de intercambio iónico. En la presente realización, se usa preferentemente una membrana de intercambio iónico que tiene un cuerpo de membrana que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y una capa de recubrimiento proporcionada en al menos una superficie del cuerpo de membrana. Es preferible que la capa de recubrimiento contenga partículas de material inorgánico y un aglutinante y que el área superficial específica de la capa de recubrimiento sea de 0,1 a 10 m2/g. La membrana de intercambio iónico que tiene tal estructura tiene una pequeña influencia del gas generado durante la electrólisis sobre el rendimiento electrolítico y tiende a ejercer un rendimiento electrolítico estable.

La membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico descrito anteriormente incluye una capa de ácido sulfónico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo sulfo (un grupo representado por -SO³", en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido sulfónico") o una capa de ácido carboxílico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo carboxilo (un grupo representado por -CO²-, también denominado a continuación en el presente documento "grupo de ácido carboxílico"). Desde el punto de vista de la resistencia y la estabilidad dimensional, también se incluyen preferentemente los materiales de núcleo de refuerzo.

La figura 44 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 44.

(Cuerpo de membrana)

CF₂=CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CF[OCF₂-CF(CF₃)]₂O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

CF₂=CFOCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂=CFO[CF₂CF(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂=CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

Entre estos, CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F son más preferibles. El copolímero obtenido a partir de estos monómeros se puede producir mediante un método de polimerización desarrollado para la homopolimerización y copolimerización de fluoruro de etileno, particularmente un método de polimerización general usado para tetrafluoroetileno. Por ejemplo, en un método no acuoso, se puede realizar una reacción de polimerización en presencia de un iniciador de polimerización por radicales tal como un peróxido de perfluorocarbono o un compuesto azo en condiciones de una temperatura de 0 a 200 °C y una presión de 0,1 a 20 MPa usando un disolvente inerte tal como un perfluorohidrocarburo o un clorofluorocarburo.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 44, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico puede ser de 2 jm o menos. Cuando el tamaño de partícula promedio de las partículas de material inorgánico es de 2 |jm o menos, es posible evitar el daño en la membrana debido a las partículas de material inorgánico. El tamaño de partícula promedio de la partícula de material inorgánico es más preferentemente de 0,90 a 1,2 jm .

(Materiales de núcleo de refuerzo)

Se prefiere que, particularmente, los materiales de núcleo de refuerzo se dispongan a lo largo de ambas direcciones, la DM (dirección de la máquina) y la DT (dirección transversal) de la membrana de intercambio iónico. En otras palabras, los materiales de núcleo de refuerzo son preferentemente de tejido tafetán en DM y DT. Aquí, la DM se refiere a la dirección en la que el cuerpo de membrana y diversos materiales de núcleo (por ejemplo, los materiales de núcleo de refuerzo, los hilos de refuerzo y los hilos de sacrificio que se describen más adelante) se transportan en una etapa de producción de membrana de intercambio iónico que se describe más adelante (dirección del flujo), y la DT se refiere a la dirección sustancialmente perpendicular a la DM. Los hilos tejidos a lo largo de la DM se denominan hilos DM, y los hilos tejidos a lo largo de la D^tse denominan hilos DT. Normalmente, la membrana de intercambio iónico usada para la electrólisis es rectangular y, en muchos casos, la dirección longitudinal es la DM y la dirección de la anchura es la DT. Al tejer los materiales de núcleo de refuerzo que son hilos DM y los materiales de núcleo de refuerzo que son hilos DT, es posible impartir una mejor estabilidad dimensional y resistencia mecánica en muchas direcciones.

La figura 45 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 45, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

(Orificios continuos)

[Método de producción]

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

Etapa (3): Etapa de formación de película

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

un método en el que un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido carboxílico y un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico se extruyen conjuntamente en una película compuesta. El número de cada película puede ser más de una. Se prefiere la coextrusión de diferentes películas debido a su contribución a un aumento de la fuerza adhesiva en la interfaz.

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

Adicionalmente, la membrana de intercambio iónico tiene preferentemente porciones sobresalientes compuestas del polímero que contiene flúor que tiene un grupo de ácido sulfónico, es decir, proyecciones, en el lado de la superficie compuesto por la capa de ácido sulfónico. Como método para formar dichas proyecciones, que no está particularmente limitado, también se puede emplear un método conocido que incluye la formación de proyecciones sobre una superficie de resina. Un ejemplo específico del método es un método para gofrar la superficie del cuerpo de membrana. Por ejemplo, las proyecciones anteriores se pueden formar usando papel antiadhesivo gofrado de antemano cuando se integran la película compuesta mencionada anteriormente, el material de refuerzo y similares. En el caso de que las proyecciones se formen mediante gofrado, la altura y la densidad de disposición de las proyecciones se pueden controlar controlando la forma del grabado a transferir (forma del papel antiadhesivo). (5) Etapa de hidrólisis

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 46(a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 46(a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

La figura 46(a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario. (6) Etapa de aplicación

[Membrana microporosa]

En la presente realización, la membrana comprende preferentemente una primera capa de resina de intercambio iónico y una segunda capa de resina de intercambio iónico que tiene una EW (capacidad de intercambio iónico) diferente de la de la primera capa de resina de intercambio iónico. Adicionalmente, la membrana preferentemente comprende una primera capa de resina de intercambio iónico y una segunda capa de resina de intercambio iónico que tiene un grupo funcional diferente al de la primera capa de resina de intercambio iónico. La capacidad de intercambio iónico se puede ajustar por el grupo funcional a introducir, y los grupos funcionales que se pueden introducir son los mencionados anteriormente.

[Región fija]

En la presente realización, el electrodo para electrólisis se fija en al menos una región de una superficie de la membrana, y en la sección de <Tercera realización una o dos o más regiones también se denominan regiones fijas. La región fija en la presente realización no está particularmente limitada siempre que la región sea una porción que tenga la función de evitar la separación del electrodo para electrólisis de la membrana y fije la membrana sobre el electrodo para electrólisis. Por ejemplo, el electrodo para electrólisis per se puede servir como medio de fijación para constituir la región fija, o un elemento de fijación, que está separado del electrodo para electrólisis, puede servir como medio de fijación para constituir la región fija. La región fija en la presente realización puede estar presente solo en la posición correspondiente a la superficie conductora durante la electrólisis o puede extenderse a la posición correspondiente a la superficie no conductora. La "superficie conductora" corresponde a una porción diseñada para permitir que los electrolitos migren entre la cámara anódica y la cámara catódica. La "superficie no conductora" significa una porción distinta de la superficie conductora.

Además, en la presente realización, la proporción de la región fija en la superficie de la membrana (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada simplemente "proporción a") será superior al 0 % e inferior al 93 %. La proporción anterior se puede determinar como la proporción del área de la región fija (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada simplemente "área S3") y el área de la superficie de la membrana (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada simplemente "área S1"). En la presente realización, "la superficie de la membrana significa la superficie del lado en el que está presente el electrodo para electrólisis entre las superficies que posee la membrana. El área no cubierta con el electrodo para electrólisis en la superficie de la membrana mencionada anteriormente también se incluye en el área S1.

Desde el punto de vista de mejorar la estabilidad como un laminado de la membrana y el electrodo para electrólisis, la proporción a (= 100 x S3/S1) es preferentemente del 0,00000001 % o más, más preferentemente del 0,0000001 % o más. Por el contrario, como en la técnica convencional, en el caso de que la membrana y el electrodo se adhieran firmemente entre sí en toda la superficie de contacto entre los mismos mediante un método tal como compresión térmica (es decir, el caso donde la proporción es del 100 %), toda la superficie de contacto del electrodo se hunde en la membrana para adherirse así físicamente a la misma. Tal porción de adhesión inhibe la migración de los iones de sodio en la membrana para aumentar notablemente la tensión. En la presente realización, desde el punto de vista de proporcionar un espacio suficiente para que los iones migren libremente, la proporción anterior es inferior al 93 %, preferentemente el 90 % o menos, más preferentemente el 70 % o menos, además preferentemente inferior al 60 %.

En la presente realización, desde el punto de vista de lograr un mejor rendimiento electrolítico, es preferible ajustar el área de la porción correspondiente solo a la superficie conductora (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada simplemente "área S3'") del área de la región fija (área S3). Es decir, es preferible ajustar la proporción del área S3' (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada simplemente "proporción p") con el área de la superficie conductora (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada simplemente "área S2"). El área S2 se puede identificar como el área superficial del electrodo para electrólisis (los detalles se mencionarán más adelante). Específicamente, en la presente realización, la proporción p (= 100 x S3'/S2) es preferentemente superior al 0 % e inferior al 100 %, más preferentemente el 0,0000001 % o más e inferior al 83 %, además preferentemente el 0,000001 % o más y el 70 % o menos, incluso además preferentemente el 0,00001 % o más y el 25 % o menos.

Las proporciones a y p descritas anteriormente se pueden medir, por ejemplo, como se indica a continuación.

En primer lugar, se calcula el área de la superficie de la membrana S1. A continuación, se calcula el área del electrodo para electrólisis S2. En el presente documento, las áreas S1 y S2 pueden identificarse como el área cuando el laminado de la membrana y el electrodo para electrólisis se ven desde el lado del electrodo para electrólisis (véase la figura 57).

La forma del electrodo para electrólisis no está particularmente limitada, y el electrodo puede tener aperturas. En el caso de que la forma sea de red o similar, que tenga aperturas, y la relación de apertura sea inferior al 90 % (i), en cuanto a S2, las porciones de apertura de la misma se incluyen en el área S2. Por el contrario, en el caso de que la relación de apertura sea del 90 % o más (ii), el área que excluye las porciones de apertura se usa para calcular S2 con el fin de lograr un rendimiento electrolítico suficiente. La relación de apertura a la que se hace referencia en el presente documento es un valor numérico (%; 100 x S'/S'') obtenido dividiendo el área total de las porciones de apertura S' en el electrodo para electrólisis por el área en el electrodo para electrólisis S'', que se obtiene cuando las porciones de apertura están incluidas en el área.

El área de la región fija (área S3 y área S3') se mencionará a continuación.

Como se ha descrito anteriormente, la proporción de la región a (%) en la superficie de la membrana se puede determinar calculando 100 x (S3/S1). Adicionalmente, la proporción del área de la porción correspondiente únicamente a la superficie conductora de la región fija p (%) con respecto al área de la superficie conductora se puede determinar calculando 100 x (S3'/S2).

Más específicamente, la medición se puede realizar mediante un método descrito en el ejemplo mencionado a continuación.

El área de la superficie de la membrana S1 a identificar como se ha mencionado anteriormente no está particularmente limitada, pero es preferentemente 1 vez o más y 5 veces o menos, más preferentemente 1 vez o más y 4 veces o menos, además preferentemente 1 vez o más y 3 veces o menos el área de la superficie conductora S2.

En la presente realización, no se pretende limitar una configuración de fijación en la región fija, pero, por ejemplo, se puede emplear una configuración de fijación ilustrada a continuación. Solo se puede emplear una configuración de fijación, o se pueden emplear dos o más configuraciones de fijación en combinación.

En la presente realización, al menos una porción del electrodo para electrólisis penetra preferentemente en la membrana y, de este modo, se fija en la región fija. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 47A.

En la figura 47A, al menos una porción del electrodo para electrólisis 2 penetra en la membrana 3 y, de este modo, se fija. Como se muestra en la figura 47A, la porción del electrodo para electrólisis 2 está penetrando la membrana 3. La figura 47A muestra un ejemplo en el que el electrodo para electrólisis 2 es un electrodo poroso metálico. Es decir, en la figura 47A, se muestran por separado una pluralidad de porciones del electrodo para electrólisis 2, pero estas porciones son continuas. Por lo tanto, se muestra la sección transversal de un electrodo poroso metálico integral (lo mismo se aplica a las figuras 48 a 51 a continuación).

En la configuración del electrodo, cuando la membrana 3 en la posición predeterminada (posición que será la región fija), por ejemplo, se presiona sobre el electrodo para electrólisis 2, una porción de la membrana 3 se introduce en la geometría de la aspereza o la geometría de la apertura en la superficie del electrodo para electrólisis 2. A continuación, los rebajes en la superficie del electrodo y las proyecciones en torno a las aperturas penetran en la membrana 3 y penetran preferentemente hasta la superficie exterior 3b de la membrana 3, como se muestra en la figura 47A.

Como se ha descrito anteriormente, la configuración de fijación en la figura 47A se puede producir presionando la membrana 3 sobre el electrodo para electrólisis 2. En este caso, la membrana 3 se ablanda por calentamiento y a continuación se somete a compresión térmica y succión térmica. A continuación, el electrodo para electrólisis 2 penetra en la membrana 3. Como alternativa, la membrana 3 puede usarse en un estado fundido. En este caso, la membrana 3 se succiona preferentemente desde el lado de la superficie exterior 2b (lado de la superficie posterior) del electrodo para electrólisis 2 en el estado que se muestra en la figura 47B. La zona en la que se presiona la membrana 3 sobre el electrodo para electrólisis 2 constituye la "región fija".

La configuración de fijación que se muestra en la figura 47A se puede observar con una lupa, un microscopio óptico o un microscopio electrónico. Dado que el electrodo para electrólisis 2 ha penetrado en la membrana 3, es posible estimar la configuración de fijación en la figura 47A mediante una prueba de conducción entre la superficie exterior 3b de la membrana 3 y la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 mediante el uso de un medidor o similares.

En la figura 47A, ninguna solución electrolítica en la cámara anódica y la cámara catódica divididas por la membrana permea preferentemente la porción de penetración. Por lo tanto, el tamaño de poro en la porción de penetración es preferentemente lo suficientemente pequeño como para no permitir que la solución electrolítica penetre en la porción. Específicamente, se ejercen preferentemente características comparables a las de una membrana que no tiene porción de penetración cuando se realiza una prueba electrolítica. Como alternativa, la porción de penetración se somete preferentemente a procesamiento para evitar la permeación de la solución electrolítica. Se prefiere usar, en la porción de penetración, un material que no se eluya ni se descomponga por la solución electrolítica de la cámara anódica, productos que se generarán en la cámara anódica, la solución electrolítica de la cámara catódica y los productos que se generarán en la cámara catódica. Por ejemplo, son preferibles EPDM y las resinas que contienen flúor. Es más preferible una resina de flúor que tenga un grupo de intercambio iónico.

En la presente realización, al menos una porción del electrodo para electrólisis se ubica preferentemente dentro de la membrana y, de este modo, se fija en la región fija. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 48A.

Como se ha descrito anteriormente, la superficie del electrodo para electrólisis 2 tiene una geometría de aspereza o geometría de apertura. En la realización mostrada en la figura 48A, una porción de la superficie del electrodo entra en la membrana 3 en la posición predeterminada (la posición será la región fija) y se fija a la misma. La configuración de fijación mostrada en la figura 48A se puede producir presionando la membrana 3 sobre el electrodo para electrólisis 2. En este caso, la configuración de fijación en la figura 48A se forma preferentemente ablandando la membrana 3 calentando y a continuación comprimiendo térmicamente y succionando térmicamente la membrana 3. Como alternativa, la configuración de fijación en la figura 48A se puede formar fundiendo la membrana 3. En este caso, la membrana 3 se succiona preferentemente desde el lado de la superficie exterior 2b (lado de la superficie posterior) del electrodo para electrólisis 2.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 48A se puede observar con una lupa, un microscopio óptico o un microscopio electrónico. Se prefiere particularmente un método que incluye someter la muestra a un tratamiento de incrustación, a continuación formar una sección transversal con un micrótomo y observar la sección transversal. En la configuración de fijación mostrada en la figura 48A, el electrodo para electrólisis 2 no penetra la membrana 3. Por lo tanto, no se identifica conducción entre la superficie exterior 3b de la membrana 3 y la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 mediante la prueba de conducción.

En la presente realización, es preferible tener adicionalmente un elemento de fijación para fijar la membrana y el electrodo para electrólisis. El aspecto se describirá mediante el uso de las figuras 49A a C.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 49A es una configuración en la que se usa un elemento de fijación 7, que está separado del electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3, y el elemento de fijación 7 penetra y, de este modo, fija el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3. El electrodo para electrólisis 2 no se penetra necesariamente por el elemento de fijación 7, y debe ser fijado por el elemento de fijación 7 para que no se separe de la membrana 2. El material para el elemento de fijación 7 no está particularmente limitado, y los materiales constituidos por metal, resina o similares, por ejemplo, se pueden usar como elemento de fijación 7. Los ejemplos del metal incluyen níquel, nicromo, titanio y acero inoxidable (SUS). Pueden usarse óxidos de los mismos. Los ejemplos de la resina que se pueden usar incluyen resinas de flúor (por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE), copolímeros de tetrafluoroetileno y perfluoroalcoxietileno (PFA), copolímeros de tetrafluoroetileno y etileno (ETFE), materiales para la membrana 3 descrita a continuación, fluoruro de polivinilideno (PVDF), caucho de etilenopropileno-dieno (EPDM), polietileno (PP), polipropileno (PE), nylon y aramida.

En la presente realización, por ejemplo, se usa un elemento de fijación de tipo hilo (metal o resina de tipo hilo) para coser la posición predeterminada (posición que será la región fija) entre la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 y la superficie exterior 3b de la membrana 3, como se muestra en las figuras 49B y C. La resina de tipo hilo no está particularmente limitada, pero los ejemplos de la misma incluyen hilos de PTFE. También es posible fijar el electrodo para electrólisis 2 a la membrana 3 mediante el uso de un mecanismo de fijación tal como un tensor.

En las figuras 49A a C, ninguna solución electrolítica en la cámara anódica y la cámara catódica divididas por la membrana permea preferentemente la porción de penetración. Por lo tanto, el tamaño de poro en la porción de penetración es preferentemente lo suficientemente pequeño como para no permitir que la solución electrolítica penetre en la porción. Específicamente, se ejercen preferentemente características comparables a las de una membrana que no tiene porción de penetración cuando se realiza una prueba electrolítica. Como alternativa, la porción de penetración se somete preferentemente a procesamiento para evitar la permeación de la solución electrolítica. Se prefiere usar, en la porción de penetración, un material que no se eluya ni se descomponga por la solución electrolítica de la cámara anódica, productos que se generarán en la cámara anódica, la solución electrolítica de la cámara catódica y los productos que se generarán en la cámara catódica. Por ejemplo, son preferibles EPDM y las resinas que contienen flúor. Es más preferible una resina de flúor que tenga un grupo de intercambio iónico.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 50 es una configuración en la que la fijación se realiza mediante una resina orgánica (capa de adhesión) interpuesta entre el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3. Es decir, en la figura 50, se muestra una configuración en la que se dispone una resina orgánica como elemento de fijación 7 en la posición predeterminada (posición que será la región fija) entre el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 para realizar así la fijación por adhesión. Por ejemplo, la resina orgánica se aplica sobre la superficie interior 2a del electrodo para electrólisis 2, la superficie interior 3a de la membrana 3, o una o ambas de la superficie interior 2a del electrodo para electrólisis 2 y la superficie interior 3a de la membrana 3. A continuación, la configuración de fijación que se muestra en la figura 50 se puede formar laminando el electrodo para electrólisis 2 a la membrana 3. Los materiales para la resina orgánica no están particularmente limitados, pero los ejemplos de los mismos que se pueden usar incluyen resinas de flúor (por ejemplo, PTFE, PFA y ETFE) y resinas similares a los materiales que constituyen la membrana 3 como se ha mencionado anteriormente. Los adhesivos que contienen flúor disponibles comercialmente y las dispersiones de PTFE también se pueden usar según sea apropiado. Adicionalmente, se pueden usar adhesivos multiusos de acetato de vinilo, adhesivos de copolímero de etileno-acetato de vinilo, adhesivos de resina acrílica, adhesivos de a-olefina, adhesivos de látex de caucho de estireno-butadieno, adhesivos de resina de cloruro de vinilo, adhesivos de cloropreno, adhesivos de caucho de nitrilo, adhesivos de caucho de uretano, adhesivos epoxi, adhesivos de resina de silicona, adhesivos de silicona modificada, adhesivos de resina de silicona modificada con epoxi, adhesivos de resina de uretano sililado, adhesivos de cianoacrilato y similares.

En la presente realización, pueden usarse resinas orgánicas que se disuelven en una solución electrolítica o se disuelven o se descomponen durante la electrólisis. Los ejemplos de resinas orgánicas que se disuelven en una solución electrolítica o se disuelven o se descomponen durante la electrólisis incluyen, pero sin limitación, adhesivos de acetato de vinilo, adhesivos de copolímero de etileno-acetato de vinilo, adhesivos de resina acrílica, adhesivos de a-olefina, adhesivos de látex de caucho de estireno-butadieno, adhesivos de resina de cloruro de vinilo, adhesivos de cloropreno, adhesivos de caucho de nitrilo, adhesivos de caucho de uretano, adhesivos epoxi, adhesivos de resina de silicona, adhesivos de silicona modificada, adhesivos de resina de silicona modificada con epoxi, adhesivos de resina de uretano sililado y adhesivos de cianoacrilato.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 50 se puede observar mediante un microscopio óptico o un microscopio electrónico. Se prefiere particularmente un método que incluye someter la muestra a un tratamiento de incrustación, a continuación formar una sección transversal con un micrótomo y observar la sección transversal.

En la presente realización, al menos una porción del elemento de fijación preferentemente sujeta externamente la membrana y el electrodo para electrólisis. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 51A.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 51A es una configuración en la que el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 se sujetan y se fijan externamente. Es decir, la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 y la superficie exterior 3b de la membrana 3 están intercaladas y se fijan mediante un elemento de sujeción como el elemento de fijación 7. En la configuración de fijación mostrada en la figura 51A, también se incluye un estado en el que el elemento de sujeción se acopla al electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3. Los ejemplos del elemento de sujeción incluyen cintas y clips.

En la presente realización, puede usarse un elemento de sujeción que se disuelve en una solución electrolítica. Los ejemplos del elemento de sujeción que se disuelve en una solución electrolítica incluyen cintas y clips de PET y cintas y clips de PVA.

En la configuración de fijación mostrada en la figura 51A, a diferencia de las de las figuras 47 a la figura 50, el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 no están unidos en la interfaz entre los mismos, pero la superficie interior 2a del electrodo para electrólisis 2 y las superficies interiores 3a de la membrana 3 solo se apoyan o se oponen entre sí. La eliminación del elemento de sujeción puede liberar el estado fijo del electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 y separar el electrodo para electrólisis 2 de la membrana 3.

Aunque no se muestra en la figura 51A, también es posible fijar el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 usando un elemento de sujeción en una celda electrolítica.

Por ejemplo, es posible doblar la cinta de PTFE hacia atrás para fijar la membrana y el electrodo de manera intercalada.

También en la presente realización, al menos una porción del elemento de fijación fija preferentemente la membrana y el electrodo para electrólisis por fuerza magnética. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 51B.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 51B es una configuración en la que el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 se sujetan y se fijan externamente. La diferencia con la figura 51A es que se usan un par de imanes como elemento de sujeción, que es el elemento de fijación. En el aspecto de la configuración de fijación que se muestra en la figura 51B, un laminado 1 está unido al electrolizador. Posteriormente, durante la operación del electrolizador, el elemento de sujeción puede dejarse como está o puede retirarse del laminado 1.

Aunque no se muestra en la figura 51B, también es posible fijar el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 usando un elemento de sujeción en una celda electrolítica. Cuando se usa un material magnético que se adhiere a los imanes como parte del material para la celda electrolítica, se coloca un material de sujeción en el lado de la superficie de la membrana. A continuación, el material de sujeción y la celda electrolítica pueden intercalar y fijar el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 entre los mismos.

Se puede proporcionar una pluralidad de líneas de región fija. Es decir, se pueden disponer 1, 2, 3, ... n líneas de región fija desde el lado del contorno hacia el lado interior del laminado 1. n es un número entero de 1 o más. La línea de región fija m-ésima (m < n) y la línea de región fija L-ésima (m < L < n) pueden formarse cada una para que tengan un patrón de fijación diferente.

Una línea de región fija que se va a formar en la porción electroconductora tiene preferentemente una forma simétrica de línea. Esto tiende a permitir el control de la concentración de tensiones. Por ejemplo, cuando dos direcciones que se cruzan ortogonalmente se denominan dirección X y dirección Y, es posible configurar la región fija disponiendo una línea de región fija cada una en la dirección X y en la dirección Y o disponiendo una pluralidad de líneas de región fija a intervalos iguales cada una en la dirección X y en la dirección Y. El número de cada línea de región fija en la dirección X y la dirección Y no está limitado, pero es preferentemente de 100 o menos de cada una en la dirección X y la dirección Y. Desde el punto de vista de lograr la planitud de la porción electroconductora, el número de líneas de la región fija es preferentemente 50 o menos, cada una en la dirección X y en la dirección Y.

Cuando la región fija en la presente realización tiene la configuración de fijación que se muestra en la figura 47A o la figura 49, se aplica preferentemente un material de sellado sobre la superficie de la membrana de la región fija desde el punto de vista de evitar un cortocircuito causado por un contacto entre el ánodo y el cátodo. Como material de sellado, se pueden usar los materiales descritos para los adhesivos anteriores.

Cuando se usa un elemento de fijación, al determinar el área S3 y el área S3', en cuanto a la porción en la que se superpone el elemento de fijación, la parte de superposición no está incluida en el área S3 y el área S3'. Por ejemplo, cuando la fijación se realiza usando los hilos de PTFE mencionados anteriormente como elementos de fijación, la porción en la que los hilos de PTFE se cruzan entre sí no se incluye como parte superpuesta en el área. Cuando la fijación se realiza usando las cintas de PTFE mencionadas anteriormente como elementos de fijación, la porción en la que las cintas de PTFE se cruzan entre sí no se incluye como parte superpuesta en el área.

Cuando la fijación se realiza usando el hilo de PTFE o adhesivo mencionado anteriormente como elemento de fijación, el área presente en la parte posterior del electrodo para electrólisis y/o la membrana también se incluye en el área S3 y el área S3'.

El laminado en la presente realización puede tener diversas regiones fijas en diversas posiciones como se ha mencionado anteriormente, pero el electrodo para electrólisis satisface preferentemente la "fuerza aplicada" mencionada anteriormente particularmente en una porción en la que no está presente una región fija (región no fija). Es decir, la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria del electrodo para electrólisis en la región no fija es preferentemente inferior a 1,5 N/mgcm2.

[Electrolizador]

[Celda electrolítica]

La figura 52 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 56, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 53 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 54 muestra un electrolizador 4. La figura 55 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4. Como se muestra en la figura 53, una celda de electrolizador 1, una membrana de intercambio catiónico 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. Una membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 entre las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma está separada por la membrana de intercambio catiónico 2. Como se muestra en la figura 54, el electrolizador 4 está compuesto por una pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1. Como se muestra en la figura 55, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5.

(Cámara anódica)

La cámara anódica 10 tiene el ánodo 11 o el conductor de alimentación de ánodo 11. Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como conductor de alimentación de ánodo. Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como ánodo. La cámara anódica 10 tiene una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo que suministra una solución electrolítica a la cámara anódica 10, una placa deflectora que está dispuesta por encima de la unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo para que esté sustancialmente paralela u oblicua a la pared divisoria 30, y una unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo dispuesta encima de la placa deflectora para separar el gas de la solución electrolítica que incluye la mezcla de gas.

(Ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, el ánodo 11 se proporciona en el marco de la cámara anódica 10. Como ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el llamado DSA(R). DSA es un electrodo que incluye un sustrato de titanio cuya superficie está cubierta con un óxido que comprende rutenio, iridio y titanio como componentes.

(Conductor de alimentación de ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización se inserta en el lado del ánodo, el conductor de alimentación de ánodo 11 se proporciona en el marco de la cámara anódica 10. Como conductor de alimentación de ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el denominado DSA(R), y también se puede usar titanio sin recubrimiento de catalizador. Como alternativa, también se puede usar DSA que tiene un recubrimiento de catalizador más delgado. Además, también se puede usar un ánodo usado.

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 52, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 52.

Durante la electrólisis, el gas producido generado en la celda electrolítica 1 y la solución electrolítica forman una fase mixta (fase mixta gas-líquido), que luego se emite fuera del sistema. Posteriormente, las fluctuaciones de presión dentro de la celda electrolítica 1 provocan vibraciones, lo que puede provocar daños físicos en la membrana de intercambio iónico. Para evitar este evento, la celda electrolítica 1 en la presente realización está preferentemente dotada de una unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo para separar el gas del líquido. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está preferentemente dotada de una placa antiespumante para eliminar las burbujas. Cuando el flujo de la fase mixta gas-líquido pasa a través de la placa antiespumante, las burbujas estallan para permitir así que la solución electrolítica y el gas se separen. Como resultado, se puede evitar la vibración durante la electrólisis.

(Placa deflectora)

Aunque no se muestra en la figura 52, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

(Cámara de cátodo)

En la cámara catódica 20, cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como conductor de alimentación de cátodo.

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como cátodo. Cuando se incluye un absorbedor de corriente inversa, el cátodo o conductor de alimentación de cátodo 21 está conectado eléctricamente al absorbedor de corriente inversa. La cámara catódica 20, de manera similar a la cámara anódica 10, tiene preferentemente una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del cátodo y una unidad de separación de gas-líquido del lado del cátodo.

Entre los componentes que constituyen la cámara catódica 20, no se describirán componentes similares a los que constituyen la cámara anódica 10.

(Cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20. El cátodo 21 tiene preferentemente un sustrato de níquel y una capa de catalizador que cubre el sustrato de níquel.

(Conductor de alimentación de cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un conductor de alimentación de cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20. El conductor de alimentación de cátodo 21 puede cubrirse con un componente catalítico. El componente catalítico puede ser un componente que se usa originalmente como cátodo y permanece. Los ejemplos de los componentes de la capa de catalizador incluyen metales tales como Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales. Los ejemplos del método para formar la capa de catalizador incluyen revestimiento, revestimiento de aleación, revestimiento de dispersión/compuesto, CVD, PVD, pirólisis y pulverización. Estos métodos pueden usarse en combinación. La capa de catalizador puede tener una pluralidad de capas y una pluralidad de elementos, según sea necesario. Puede usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable, sin recubrimiento de catalizador. Como sustrato del conductor de alimentación de cátodo 21, pueden usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable.

(Capa absorbente de corriente inversa)

(Colector)

(Cuerpo elástico metálico)

(Soporte)

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen la membrana de intercambio iónico 2 (véanse las figuras 52 y 53). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. A continuación, por ejemplo, en el caso de que las dos celdas electrolíticas 1 estén conectadas a través de la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 53), cada celda electrolítica 1 a la que se une la junta debe apretarse a través de la membrana de intercambio iónico 2. Este apriete puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

(Membrana de intercambio iónico 2)

(Electrólisis de agua)

<Cuarta realización> (no según la invención como se reivindica)

Aquí, se describirá en detalle una cuarta realización de la presente invención con referencia a las figuras 63 a 90.

[Electrolizador]

El electrolizador de acuerdo con la cuarta realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Cuarta realización denominada simplemente como "la presente realización") comprende un ánodo, un marco de ánodo que soporta el ánodo, una junta del lado del ánodo que está dispuesta en el marco de ánodo, un cátodo opuesto al ánodo, un marco de cátodo que soporta el cátodo, una junta del lado del cátodo que está dispuesta en el marco de cátodo y se opone a la junta del lado del ánodo, y un laminado de una membrana y un electrodo para electrólisis, estando el laminado dispuesto entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo, en donde al menos una porción del laminado se intercala entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo, y la resistencia a la ventilación es de 24 kPa.s/m o menos cuando el electrodo para electrólisis tiene un tamaño de 50 mm x 50 mm, midiéndose la resistencia a la ventilación en las condiciones de una temperatura de 24 °C, una humedad relativa del 32 %, una velocidad de pistón de 0,2 cm/s, y un volumen de ventilación de 0,4 cc/cm2/s. Según la configuración descrita anteriormente, el electrolizador de la presente realización tiene un excelente rendimiento electrolítico y puede evitar el daño de la membrana.

El electrolizador de la presente realización comprende los elementos constituyentes mencionados anteriormente, en otras palabras, comprende una celda electrolítica. En lo sucesivo en el presente documento, se toma como ejemplo el caso de realizar la electrólisis de sal común usando una membrana de intercambio iónico como membrana, y se describirá en detalle una realización del electrolizador.

[Celda electrolítica]

En primer lugar, se describirá la celda electrolítica, que se puede usar como unidad constituyente del electrolizador de la presente realización. La figura 63 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 67, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 64 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 65 muestra un electrolizador 4. La figura 66 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4.

En un electrolizador convencional, como se muestra en la figura 64A, una celda de electrolizador 1, una membrana (en el presente documento, una membrana de intercambio catiónico) 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. La membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 de las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, en el electrolizador, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma están separadas normalmente por la membrana de intercambio catiónico 2.

Por otro lado, en la presente realización, como se muestra en la figura 64B, una celda de electrolizador 1, un laminado 25 que tiene una membrana (en el presente documento, una membrana de intercambio catiónico) 2 y un electrodo para electrólisis (en el presente documento, un cátodo para renovación) 21a y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. El laminado 25, en la porción del mismo (en la figura 64B, la porción del extremo superior), está intercalado entre una junta de ánodo 12 y una junta de cátodo 13.

Como se muestra en la figura 65, el electrolizador 4 está compuesto por una pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1. Como se muestra en la figura 66, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5.

Como se ha mencionado anteriormente, las características de la membrana, el cátodo y el ánodo en el electrolizador se deterioran normalmente en asociación con la operación del electrolizador y se requiere reemplazarlos por otros nuevos en poco tiempo. En el caso de reemplazar solo la membrana, la renovación se puede realizar fácilmente extrayendo la membrana existente entre las celdas electrolíticas e insertando una nueva membrana entre las mismas, pero el reemplazo del ánodo o el cátodo mediante soldadura es complicado porque se necesita una instalación especializada.

Por otro lado, en la presente realización, el laminado 25, en la porción del mismo (en la figura 64B, la porción del extremo superior), está intercalado entre una junta de ánodo 12 y una junta de cátodo 13, como se ha descrito anteriormente. Particularmente, en el ejemplo que se muestra en la figura 64B, la membrana (en el presente documento, la membrana de intercambio catiónico) 2 y el electrodo para electrólisis (en el presente documento, el cátodo para renovación) 21a se pueden fijar al menos en la porción del extremo superior del laminado presionando en la dirección de la junta de ánodo 12 hacia el laminado 25 y presionando en la dirección de la junta de cátodo 13 hacia el laminado 25. Este caso es preferible porque no es necesario fijar el laminado 25 (en particular, el electrodo para electrólisis) en el elemento existente (por ejemplo, el cátodo existente) mediante soldadura. Es decir, es preferible el caso en el que tanto el electrodo para electrólisis como la membrana están intercalados entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo porque la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en el electrolizador tiende a mejorar.

Además, de acuerdo con la configuración del electrolizador de la presente realización, la membrana y el electrodo para electrólisis están suficientemente fijados como el laminado y, por lo tanto, se puede lograr un rendimiento electrolítico excelente.

(Cámara anódica)

La cámara anódica 10 tiene el ánodo 11 o el conductor de alimentación de ánodo 11. El conductor de alimentación al que se hace referencia en el presente documento significa un electrodo degradado (es decir, el electrodo existente), un electrodo sin recubrimiento de catalizador y similares. Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como conductor de alimentación de ánodo. Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, 11 sirve como ánodo. La cámara anódica 10 tiene preferentemente una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo que suministra una solución electrolítica a la cámara anódica 10, una placa deflectora que está dispuesta por encima de la unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo para que esté sustancialmente paralela u oblicua a una pared divisoria 30, y una unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo que está dispuesta encima de la placa deflectora para separar el gas de la solución electrolítica que incluye la mezcla de gas.

(Ánodo)

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del ánodo, se proporciona un ánodo 11 en el marco de la cámara anódica 10 (es decir, el marco de ánodo). Como ánodo 11, se puede usar un electrodo de metal tal como el llamado DSA(R). DSA es un electrodo que incluye un sustrato de titanio cuya superficie está cubierta con un óxido que comprende rutenio, iridio y titanio como componentes.

(Conductor de alimentación de ánodo)

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 63, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 63.

(Placa deflectora)

Aunque no se muestra en la figura 63, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

(Cámara de cátodo)

En la cámara catódica 20, cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como conductor de alimentación de cátodo. Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, 21 sirve como cátodo. Cuando se incluye un absorbedor de corriente inversa, el cátodo o conductor de alimentación de cátodo 21 está conectado eléctricamente al absorbedor de corriente inversa. La cámara catódica 20, de manera similar a la cámara anódica 10, tiene preferentemente una unidad de suministro de solución electrolítica del lado del cátodo y una unidad de separación de gas-líquido del lado del cátodo.

(Cátodo)

Cuando el electrodo para electrólisis en la presente realización no se inserta en el lado del cátodo, se proporciona un cátodo 21 en el marco de la cámara catódica 20 (es decir, el marco de cátodo). El cátodo 21 tiene preferentemente un sustrato de níquel y una capa de catalizador que cubre el sustrato de níquel. Los ejemplos de los componentes de la capa de catalizador en el sustrato de níquel incluyen metales tales como Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu, y óxidos e hidróxidos de los metales. Los ejemplos del método para formar la capa de catalizador incluyen revestimiento, revestimiento de aleación, revestimiento de dispersión/compuesto, CVD, PVD, pirólisis y pulverización. Estos métodos pueden usarse en combinación. La capa de catalizador puede tener una pluralidad de capas y una pluralidad de elementos, según sea necesario. El cátodo 21 puede someterse a un tratamiento de reducción, según sea necesario. Como sustrato del cátodo 21, pueden usarse níquel, aleaciones de níquel y hierro niquelado o acero inoxidable.

(Conductor de alimentación de cátodo)

(Capa absorbente de corriente inversa)

(Colector)

El colector 23 comprende preferentemente un metal eléctricamente conductor tal como níquel, hierro, cobre, plata y titanio. El colector 23 puede ser una mezcla, aleación u óxido compuesto de estos metales. El colector 23 puede tener cualquier forma siempre que la forma permita la función del colector y puede tener forma de placa o red. (Cuerpo elástico metálico)

La colocación del cuerpo metálico elástico 22 entre el colector 23 y el cátodo 21 presiona cada cátodo 21 de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie sobre la membrana de intercambio iónico 2 para reducir la distancia entre cada ánodo 11 y cada cátodo 21. A continuación, es posible reducir completamente la tensión a aplicar a través de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie. La reducción de la tensión permite reducir el consumo de energía. Con el cuerpo metálico elástico 22 colocado, la presión de compresión provocada por el cuerpo metálico elástico 22 permite que el electrodo para electrólisis se mantenga estable en su lugar cuando el laminado que incluye el electrodo para electrólisis en la presente realización se coloca en la celda electrolítica. Como cuerpo metálico elástico 22, se pueden usar elementos de resorte tales como resortes en espiral y bobinas y esteras de amortiguación. Como cuerpo metálico elástico 22, puede emplearse adecuadamente uno adecuado, teniendo en cuenta la tensión para presionar la membrana de intercambio iónico y similares. El cuerpo metálico elástico 22 se puede proporcionar en la superficie del colector 23 en el lado de la cámara catódica 20 o se puede proporcionar en la superficie de la pared divisoria en el lado de la cámara anódica 10. Ambas cámaras normalmente se dividen de tal manera que la cámara catódica 20 se vuelva más pequeña que la cámara anódica 10. Por lo tanto, desde el punto de vista de la resistencia del marco y similares, el cuerpo metálico elástico 22 se proporciona preferentemente entre el colector 23 y el cátodo 21 en la cámara catódica 20. El cuerpo metálico elástico 23 comprende preferentemente un metal eléctricamente conductor tal como níquel, hierro, cobre, plata y titanio. (Soporte)

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen el laminado 25 (véanse la figura 64B). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través del laminado 25.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. Intercalar el laminado 25 con la junta de ánodo y la junta de cátodo puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

[Laminado]

El laminado en la presente realización comprende una membrana y un electrodo para electrólisis. El laminado en la presente realización puede mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador y, además, puede exhibir un rendimiento electrolítico excelente también después de la renovación. Es decir, de acuerdo con el laminado en la presente realización, al renovar el electrodo, el electrodo puede renovarse mediante un trabajo tan simple como renovar la membrana sin un trabajo complicado como quitar el electrodo existente fijado en la celda electrolítica y, por lo tanto, la eficiencia de trabajo se mejora notablemente.

Además, de acuerdo con el laminado en la presente realización, es posible mantener el rendimiento electrolítico de la celda electrolítica existente comparable al de un electrodo nuevo o mejorar el rendimiento electrolítico. Por lo tanto, el electrodo fijado en la celda electrolítica existente y que sirve como ánodo o cátodo sólo se requiere para servir como conductor de alimentación. Por lo tanto, también es posible reducir o eliminar notablemente el recubrimiento de catalizador.

[Electrodo para electrólisis]

En el electrodo para electrólisis en la presente realización, la resistencia a la ventilación es de 24 kPas/m o menos cuando el electrodo para electrólisis tiene un tamaño de 50 mm x 50 mm, midiéndose la resistencia a la ventilación en las condiciones de temperatura de 24 °C, humedad relativa del 32 %, una velocidad de pistón de 0,2 cm/s y un volumen de ventilación de 0,4 cc/cm2/s (en lo sucesivo en el presente documento, también denominadas "condición de medición 1"') (en lo sucesivo en el presente documento, también denominada "resistencia a la ventilación 1"'). Una mayor resistencia a la ventilación significa que es poco probable que fluya aire y se refiere a un estado de alta densidad. En este estado, el producto de electrólisis permanece en el electrodo y es menos probable que un sustrato de reacción se difunda dentro del electrodo y, por lo tanto, el rendimiento electrolítico (tal como la tensión) se deteriora. La concentración en la superficie de la membrana aumenta. Específicamente, la concentración de sosa cáustica aumenta en la superficie del cátodo y el suministro de salmuera disminuye en la superficie del ánodo. Como resultado, el producto se acumula en una alta concentración en la interfaz en la que la membrana está en contacto con el electrodo. Esta acumulación conduce al daño de la membrana y también conduce a un aumento en la tensión y al daño de la membrana en la superficie del cátodo y al daño de la membrana en la superficie del ánodo. En la presente realización, para evitar estos defectos, la resistencia a la ventilación se establece en 24 kPas/m o menos.

Por el contrario, cuando la resistencia a la ventilación es baja, el área del electrodo se vuelve más pequeña y el área electroconductora se reduce. Por lo tanto, el rendimiento electrolítico (tal como la tensión) se deteriora. Cuando la resistencia a la ventilación es cero, el conductor de alimentación funciona como electrodo porque no se proporciona ningún electrodo para electrólisis y el rendimiento electrolítico (tal como la tensión) se deteriora notablemente. Desde este punto de vista, un valor límite inferior preferible identificado como la resistencia a la ventilación 1 no está particularmente limitado, pero preferentemente es superior a 0 kPas/m, más preferentemente 0,0001 kPas/m o más, además preferentemente 0,001 kPas/m o más.

El electrodo para electrólisis en la presente realización tiene una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria de preferentemente 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mgcm2 o menos, aún más preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un conductor de alimentación (un electrodo degradado y un electrodo sin recubrimiento de catalizador) y similares. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mg cm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

La masa por unidad es preferentemente de 48 mg/cm2 o menos, más preferentemente 30 mg/cm2 o menos, además preferentemente 20 mg/cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador, y de la economía, y además es preferentemente de 15 mg/cm2 o menos desde el punto de vista integral que incluye la propiedad de manipulación, la adhesión y la economía. El valor límite inferior no está particularmente limitado pero es del orden de 1 mg/cm2, por ejemplo.

La fuerza aplicada se puede medir mediante los métodos (i) o (ii) descritos a continuación, que son como se detallan en los ejemplos. En cuanto a la fuerza aplicada, el valor obtenido por la medición del método (i) (también denominado "la fuerza aplicada (1)") y el valor obtenido por la medición del método (ii) (también denominado "la fuerza aplicada (2)") puede ser igual o diferente, y cualquiera de los valores es preferentemente inferior a 1,5 N/mgcm2.

[Método (i)]

Una placa de níquel obtenida por procesamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320 (grosor 1.2 mm, cuadrado de 200 mm), una membrana de intercambio iónico que se obtiene aplicando partículas de material inorgánico y un aglutinante a ambas superficies de una membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm, el detalle de la membrana de intercambio iónico a la que se hace referencia en el presente documento es como se describe en los ejemplos), y una muestra de electrodo (cuadrado de 130 mm) se laminan en este orden. Después de que este laminado esté suficientemente sumergido en agua pura, se elimina el exceso de agua depositada sobre la superficie del laminado para obtener una muestra para la medición. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la placa de níquel después del tratamiento de granallado es de 0,5 a 0,8 |jm. El método específico para calcular la rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) es como se describe en los ejemplos.

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) obtenida por el método (i) es preferentemente de 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1.5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1.20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos. La fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y además, es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2), aún más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

[Método (ii)]

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) obtenida por el método (ii) es preferentemente de 1.6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1.20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mg cm2 o menos. Además, la fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

El electrodo para electrólisis en la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis (grosor calibrado) es de, pero particularmente sin limitación, preferentemente 300 jm o menos, más preferentemente 205 jm o menos, además preferentemente 155 |jm o menos, además más preferentemente 135 |jm o menos, incluso además preferentemente 125 jm o menos, incluso más preferentemente 120 jm o menos, incluso aún más preferentemente ¹⁰⁰jm o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y facilitar la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m), y es además aún más preferentemente de 50 jm o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jm , por ejemplo, preferentemente 5 jm , más preferentemente 15 jm .

[Método (2)]

[Método (3)]

El valor obtenido mediante la medición por el siguiente método (A) del electrodo para electrólisis en la presente realización es preferentemente de 40 mm o menos, más preferentemente 29 mm o menos, además preferentemente 19 mm o menos desde el punto de vista de la propiedad de manipulación.

[Método (A)]

En condiciones de una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa del 30 ± 5 %, una muestra obtenida por laminación de una membrana de intercambio iónico que se obtiene aplicando partículas de material inorgánico y un aglutinante a ambas superficies de una membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico (cuadrado de 170 mm, los detalles de la membrana de intercambio iónico a los que se hace referencia en el presente documento son como se describen en los ejemplos) y el electrodo para electrólisis se devana alrededor y se fija sobre una superficie curvada de un material de núcleo fabricado de cloruro de polivinilo y que tiene un diámetro exterior ⁹de 32 mm, y se deja en reposo durante ⁶horas; posteriormente, cuando el electrodo para electrólisis se separa de la muestra y se coloca sobre una placa plana, se miden las alturas en dirección vertical en ambos bordes del electrodo para electrólisis L1 y L2, y se usa un valor promedio de las mismas como valor de medición.

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

p es la densidad del material del electrodo (g/cm3). Por ejemplo, p de níquel es 8,908 g/cm3, y p de titanio es 4,506 g/cm3. La relación de apertura se puede ajustar adecuadamente cambiando el área de metal a perforar por área unitaria en el caso de metal perforado, cambiando los valores del SW (diámetro corto), LW (diámetro largo) y el suministro en el caso de metal expandido, cambiando el diámetro de la línea de la fibra metálica y el número de malla en el caso de la malla, cambiando el patrón de un fotoprotector que se usará en el caso de la electroconformación, cambiando el diámetro de la fibra metálica y la densidad de la fibra en el caso de tela no tejida, cambiando el molde para formar vacíos en el caso de metal espumado, o similares.

Como se muestra en la figura 68, un electrodo para electrólisis 100 de acuerdo con la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo para electrólisis. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

También se muestra en la figura 68, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

(Primera capa)

En la figura 68, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

(Segunda capa)

(Primera capa)

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

(Segunda capa)

En la presente realización, desde el punto de vista de que el electrodo para electrólisis, si es un electrodo que tiene una amplia región de deformación elástica, puede proporcionar una mejor propiedad de manipulación y tiene una mejor fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, el grosor del electrodo para electrólisis es preferentemente de 315 |jm o menos, más preferentemente 220 |jm o menos, además preferentemente 170 jm o menos, además más preferentemente l5o jm o menos, de forma particular, preferentemente 145 jm o menos, incluso más preferentemente 140 jm o menos, incluso aún más preferentemente 138 jm o menos, además aún más preferentemente 135 jm o menos. Un grosor de 135 jm o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jm o menos, más preferentemente inferior a 130 jm , además preferentemente 115 jm o menos, además más preferentemente 65 jm o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jm o más, más preferentemente 5 jm o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jm o más. En la presente realización, "que tiene una amplia región de deformación elástica" significa que, cuando un electrodo para electrólisis se devana para formar un cuerpo bobinado, es improbable que se produzca una deformación derivada del devanado después de liberar el estado bobinado. El grosor del electrodo para electrólisis se refiere, cuando se incluye una capa de catalizador mencionada a continuación, al grosor total tanto del sustrato para electrodo para electrólisis como de la capa de catalizador.

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la segunda capa)

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la capa intermedia)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

Como ejemplo, cuando el sustrato se usa como cátodo y se somete a un revestimiento electrolítico en una solución electrolítica que contiene níquel y estaño, se puede formar un revestimiento de aleación de níquel y estaño.

(Formación de la primera capa de cátodo por pulverización térmica)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

El electrodo para electrólisis en la presente realización se puede integrar con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa y usarse. Por lo tanto, el laminado en la presente realización se puede usar como electrodo integrado en la membrana. A continuación, se elimina el trabajo de sustitución del cátodo y el ánodo al renovar el electrodo, y se mejora notablemente la eficiencia de trabajo.

[Membrana de intercambio iónico]

La membrana de un polímero de perfluorocarbono en el que se introduce un grupo de intercambio iónico descrito anteriormente incluye una capa de ácido sulfónico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo sulfo (un grupo representado por -SO³-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido sulfónico") o una capa de ácido carboxílico que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo carboxilo (un grupo representado por -CO²-, también denominado a continuación en el presente documento "grupo de ácido carboxílico"). Desde el punto de vista de la resistencia y la estabilidad dimensional, también se incluyen preferentemente los materiales de núcleo de refuerzo.

La figura 69 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 69.

(Cuerpo de membrana)

CF₂=CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CF[OCF₂-CF(CF₃)]₂O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

CF₂=CFOCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂=CFO[CF₂CF(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂=CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 69, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

La densidad de distribución de la capa de recubrimiento en la membrana de intercambio iónico es preferentemente de 0,05 a 2 mg por 1 cm2 Cuando la membrana de intercambio iónico tiene asperezas en la superficie de la misma, la densidad de distribución de la capa de recubrimiento es preferentemente de 0,5 a 2 mg por 1 cm2.

(Materiales de núcleo de refuerzo)

Los ejemplos del polímero que contiene flúor a usar en los materiales de núcleo de refuerzo incluyen politetrafluoroetileno (PTFE), copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), copolímeros de tetrafluoroetileno-etileno (ETFE), copolímeros de tetrafluoroetileno-hexafluoropropileno, copolímeros de trifluorocloroetileno-etileno y polímeros de fluoruro de vinilideno (PVDF). Entre estos, las fibras que comprenden politetrafluoroetileno se usan preferentemente desde el punto de vista de la resistencia térmica y la resistencia química.

La figura 70 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 70, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

(Orificios continuos)

[Método de producción]

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

Etapa (3): Etapa de formación de película

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

El método que incluye la integración a presión reducida se caracteriza por hacer que la tercera capa sobre el material de refuerzo sea más gruesa que la de un método de prensa de aplicación de presión. Además, dado que el material de refuerzo se fija sobre la superficie interior del cuerpo de membrana, el método tiene la propiedad de ser capaz de conservar suficientemente la resistencia mecánica de la membrana de intercambio iónico.

(5) Etapa de hidrólisis

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 71(a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 71(a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

La figura 71(a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario.

(6) Etapa de aplicación

[Membrana microporosa]

La porosidad de la membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitada, pero puede ser de 20 a 90, por ejemplo, y es preferentemente de 30 a 85.

La porosidad anterior se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

En la presente realización, la porción del laminado 25 que se intercala entre la junta de ánodo 12 y la junta de cátodo 13 es preferentemente una superficie no conductora. La "superficie conductora" corresponde a una porción diseñada para permitir la migración de electrolitos entre la cámara anódica y la cámara catódica, y la "superficie no conductora" es una porción que no corresponde a la superficie conductora.

En la presente realización, el perímetro más exterior del laminado puede estar ubicado en un lado más interior o más al exterior que el perímetro más exterior de la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo en la dirección de la superficie conductora, pero está ubicado preferentemente más al exterior. En el caso de una configuración de este tipo, el perímetro más exterior situado más al exterior puede usarse como margen de sujeción y, por tanto, tiende a mejorarse la trabajabilidad en el ensamblaje del electrolizador. El perímetro más exterior del laminado en el presente documento es el perímetro más exterior de la membrana y el electrodo para electrólisis en combinación. Es decir, cuando el perímetro más exterior del electrodo para electrólisis está situado más al exterior de la superficie de contacto mutuo que el perímetro más exterior de la membrana, el perímetro más exterior del laminado significa el perímetro más exterior del electrodo para electrólisis. Por el contrario, cuando el perímetro más exterior del electrodo para electrólisis está situado en un lado más interior de la superficie de contacto mutua que el perímetro más exterior de la membrana, el perímetro más exterior del laminado significa el perímetro más exterior de la membrana.

La relación posicional se describirá mediante el uso de las figuras 72 y 73. Las figuras 72 y 73 muestran particularmente la relación posicional de las juntas y el laminado cuando las dos celdas electrolíticas que se muestran en la figura 64B, por ejemplo, se observan desde la dirección a. En las figuras 72 y 73, una junta rectangular A que tiene una porción de apertura en el centro está ubicada en el lado más delantero. Una membrana rectangular B está ubicada en la parte posterior de A, y un electrodo rectangular para electrólisis C está ubicado además en la parte posterior de B. Es decir, la porción de apertura de la junta A es una porción correspondiente a la superficie conductora del laminado.

En la figura 72, el perímetro más exterior A1 de la junta A está situado en un lado más interior que el perímetro más exterior B1 de la membrana B y el perímetro más exterior C1 del electrodo para electrólisis C en la dirección de la superficie conductora.

En la figura 73, el perímetro más exterior A1 de la junta A está situado más al exterior que el perímetro más exterior C1 del electrodo para electrólisis C en la dirección de la superficie conductora, pero el perímetro más exterior B1 de la membrana B está situado más al exterior que el perímetro más exterior A1 de la junta A en la dirección de la superficie conductora.

En la presente realización, el laminado debe intercalarse entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo, y el electrodo para electrólisis per se no puede intercalarse directamente entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo. Es decir, siempre que el electrodo para electrólisis per se esté fijado a la membrana, solo la membrana puede intercalarse directamente entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo.

En la presente realización, desde el punto de vista de una fijación más estable del electrodo para electrólisis en el electrolizador, tanto el electrodo para electrólisis como la membrana están preferentemente intercalados entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo.

En la presente realización, la membrana y el electrodo para electrólisis están fijados por al menos la junta de ánodo y la junta de cátodo para existir como un laminado, pero pueden adoptar otra configuración de fijación. Por ejemplo, puede emplearse una configuración de fijación ilustrada a continuación. Solo se puede emplear una configuración de fijación, o se pueden emplear dos o más configuraciones de fijación en combinación.

En la presente realización, al menos una porción del electrodo para electrólisis penetra preferentemente en la membrana y, de este modo, se fija. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 74A.

En la figura 74A, al menos una porción del electrodo para electrólisis 2 penetra en la membrana 3 y, de este modo, se fija. La figura 74A muestra un ejemplo en el que el electrodo para electrólisis 2 es un electrodo poroso metálico. Es decir, en la figura 74A, se muestran por separado una pluralidad de porciones del electrodo para electrólisis 2, pero estas porciones son continuas. Por lo tanto, se muestra la sección transversal de un electrodo poroso metálico integral (lo mismo se aplica a las figuras 75 a 78 a continuación).

En la configuración del electrodo, cuando la membrana 3 en la posición predeterminada (posición que será la porción fija), por ejemplo, se presiona sobre el electrodo para electrólisis 2, una porción de la membrana 3 se introduce en la geometría de la aspereza o la geometría de la apertura en la superficie del electrodo para electrólisis 2. A continuación, los rebajes en la superficie del electrodo y las proyecciones en torno a las aperturas penetran en la membrana 3 y penetran preferentemente hasta la superficie exterior 3b de la membrana 3, como se muestra en la figura 74A.

Como se ha descrito anteriormente, la configuración de fijación en la figura 74A se puede producir presionando la membrana 3 sobre el electrodo para electrólisis 2. En este caso, la membrana 3 se ablanda por calentamiento y a continuación se somete a compresión térmica y succión térmica. A continuación, el electrodo para electrólisis 2 penetra en la membrana 3. Como alternativa, la membrana 3 puede usarse en un estado fundido. En este caso, la membrana se succiona preferentemente desde el lado de la superficie exterior 2b (lado de la superficie posterior) del electrodo para electrólisis 2 en el estado que se muestra en la figura 74B. La zona en la que se presiona la membrana 3 sobre el electrodo para electrólisis 2 constituye la "porción fija".

La configuración de fijación que se muestra en la figura 74A se puede observar con una lupa, un microscopio óptico o un microscopio electrónico. Dado que el electrodo para electrólisis 2 ha penetrado en la membrana 3, es posible estimar la configuración de fijación en la figura 74A mediante una prueba de conducción entre la superficie exterior 3b de la membrana 3 y la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 mediante el uso de un medidor o similares.

En la presente realización, al menos una porción del electrodo para electrólisis está ubicada y fijada dentro de la membrana en la porción fija. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 75A.

Como se ha descrito anteriormente, la superficie del electrodo para electrólisis 2 tiene una geometría de aspereza o geometría de apertura. En la realización mostrada en la figura 75A, una porción de la superficie del electrodo entra en la membrana 3 en la posición predeterminada (la posición será la porción fija) y se fija a la misma. La configuración de fijación mostrada en la figura 75A se puede producir presionando la membrana 3 sobre el electrodo para electrólisis 2. En este caso, la configuración de fijación en la figura 75A se forma preferentemente ablandando la membrana 3 calentando y a continuación comprimiendo térmicamente y succionando térmicamente la membrana 3. Como alternativa, la configuración de fijación en la figura 75A se puede formar fundiendo la membrana 3. En este caso, la membrana 3 se succiona preferentemente desde el lado de la superficie exterior 2b (lado de la superficie posterior) del electrodo para electrólisis 2.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 75A se puede observar con una lupa, un microscopio óptico o un microscopio electrónico. Se prefiere particularmente un método que incluye someter la muestra a un tratamiento de incrustación, a continuación formar una sección transversal con un micrótomo y observar la sección transversal. En la configuración de fijación mostrada en la figura 75A, el electrodo para electrólisis 2 no penetra la membrana 3. Por lo tanto, no se identifica conducción entre la superficie exterior 3b de la membrana 3 y la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 mediante la prueba de conducción.

En la presente realización, es preferible que el laminado tenga además un elemento de fijación para fijar la membrana y el electrodo para electrólisis. El aspecto se describirá mediante el uso de las figuras 76A a C.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 76A es una configuración en la que se usa un elemento de fijación 7, que está separado del electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3, y el elemento de fijación 7 penetra y, de este modo, fija el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3. El electrodo para electrólisis 2 no se penetra necesariamente por el elemento de fijación 7, y debe ser fijado por el elemento de fijación 7 para que no se separe de la membrana 2. El material para el elemento de fijación 7 no está particularmente limitado, y los materiales constituidos por metal, resina o similares, por ejemplo, se pueden usar como elemento de fijación 7. Los ejemplos del metal incluyen níquel, nicromo, titanio y acero inoxidable (SUS). Pueden usarse óxidos de los mismos. Los ejemplos de la resina que se pueden usar incluyen resinas de flúor (por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE), copolímeros de tetrafluoroetileno y perfluoroalcoxietileno (PFA), copolímeros de tetrafluoroetileno y etileno (ETFE), materiales para la membrana 3 descrita a continuación), fluoruro de polivinilideno (PVDF), caucho de etilenopropileno-dieno (EPDM), polietileno (PP), polipropileno (PE), nylon y aramida.

En la presente realización, por ejemplo, se usa un metal o resina de tipo hilo para coser la posición predeterminada (posición que será la porción fija) entre la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 y la superficie exterior 3b de la membrana 3, como se muestra en las figuras 76B y C. También es posible fijar el electrodo para electrólisis 2 a la membrana 3 mediante el uso de un mecanismo de fijación tal como un tensor.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 77 es una configuración en la que la fijación se realiza mediante una resina orgánica (capa de adhesión) interpuesta entre el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3. Es decir, en la figura 77, se muestra una configuración en la que se dispone una resina orgánica como elemento de fijación 7 en la posición predeterminada (posición que será la porción fija) entre el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 para realizar así la fijación por adhesión. Por ejemplo, la resina orgánica se aplica sobre la superficie interior 2a del electrodo para electrólisis 2, la superficie interior 3a de la membrana 3, o una o ambas de la superficie interior 2a del electrodo para electrólisis 2 y la superficie interior 3a de la membrana 3. A continuación, la configuración de fijación que se muestra en la figura 77 se puede formar laminando el electrodo para electrólisis 2 a la membrana 3. Los materiales para la resina orgánica no están particularmente limitados, pero los ejemplos de los mismos que se pueden usar incluyen resinas de flúor (por ejemplo, PTFE, PFE y PFPE) y resinas similares a los materiales que constituyen la membrana 3 como se ha mencionado anteriormente. Los adhesivos que contienen flúor disponibles comercialmente y las dispersiones de PTFE también se pueden usar según sea apropiado. Adicionalmente, se pueden usar adhesivos multiusos de acetato de vinilo, adhesivos de copolímero de etileno-acetato de vinilo, adhesivos de resina acrílica, adhesivos de a-olefina, adhesivos de látex de caucho de estireno-butadieno, adhesivos de resina de cloruro de vinilo, adhesivos de cloropreno, adhesivos de caucho de nitrilo, adhesivos de caucho de uretano, adhesivos epoxi, adhesivos de resina de silicona, adhesivos de silicona modificada, adhesivos de resina de silicona modificada con epoxi, adhesivos de resina de uretano sililado, adhesivos de cianoacrilato y similares.

En la presente realización, pueden usarse resinas orgánicas que se disuelven en una solución electrolítica o se disuelven o se descomponen durante la electrólisis. Los ejemplos de resinas que se disuelven en una solución electrolítica o se disuelven o se descomponen durante la electrólisis incluyen, pero sin limitación, adhesivos de acetato de vinilo, adhesivos de copolímero de etileno-acetato de vinilo, adhesivos de resina acrílica, adhesivos de a-olefina, adhesivos de látex de caucho de estireno-butadieno, adhesivos de resina de cloruro de vinilo, adhesivos de cloropreno, adhesivos de caucho de nitrilo, adhesivos de caucho de uretano, adhesivos epoxi, adhesivos de resina de silicona, adhesivos de silicona modificada, adhesivos de resina de silicona modificada con epoxi, adhesivos de resina de uretano sililado y adhesivos de cianoacrilato.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 77 se puede observar mediante un microscopio óptico o un microscopio electrónico. Se prefiere particularmente un método que incluye someter la muestra a un tratamiento de incrustación, a continuación formar una sección transversal con un micrótomo y observar la sección transversal.

En la presente realización, al menos una porción del elemento de fijación preferentemente sujeta externamente la membrana y el electrodo para electrólisis. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 78A.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 78A es una configuración en la que el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 se sujetan y se fijan externamente. Es decir, la superficie exterior 2b del electrodo para electrólisis 2 y la superficie exterior 3b de la membrana 3 están intercaladas y se fijan mediante un elemento de sujeción como el elemento de fijación 7. En la configuración de fijación mostrada en la figura 78A, también se incluye un estado en el que el elemento de sujeción se acopla al electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3. Los ejemplos del elemento de sujeción incluyen cintas y clips.

En la configuración de fijación mostrada en la figura 78A, a diferencia de las de las figuras 74 a la figura 77, el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 no están unidos en la interfaz entre los mismos, pero la superficie interior 2a del electrodo para electrólisis 2 y las superficies interiores 3a de la membrana 3 solo se apoyan o se oponen entre sí. La eliminación del elemento de sujeción puede liberar el estado fijo del electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 y separar el electrodo para electrólisis 2 de la membrana 3.

Aunque no se muestra en la figura 78A, también es posible fijar el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 usando un elemento de sujeción en una celda electrolítica.

También en la presente realización, al menos una porción del elemento de fijación fija preferentemente la membrana y el electrodo para electrólisis por fuerza magnética. El aspecto se describirá mediante el uso de la figura 78B.

La configuración de fijación que se muestra en la figura 78B es una configuración en la que el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 se sujetan y se fijan externamente. La diferencia con la figura 78A es que se usan un par de imanes como elemento de sujeción, que es el elemento de fijación. En el aspecto de la configuración de fijación que se muestra en la figura 78B, un laminado 1 está unido al electrolizador. Posteriormente, durante la operación del electrolizador, el elemento de sujeción puede dejarse como está o puede retirarse del laminado 1.

Aunque no se muestra en la figura 78B, también es posible fijar el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 usando un elemento de sujeción en una celda electrolítica. Cuando se usa un material magnético que se adhiere a los imanes como parte del material para la celda electrolítica, se coloca un material de sujeción en el lado de la superficie de la membrana. A continuación, el material de sujeción y la celda electrolítica pueden intercalar y fijar el electrodo para electrólisis 2 y la membrana 3 entre los mismos.

Se puede proporcionar una pluralidad de líneas de porción fija. Es decir, se pueden disponer 1,2, 3, ... n líneas de porción fija desde el lado del contorno hacia el lado interior del laminado 1. n es un número entero de 1 o más. La línea de porción fija m-ésima (m < n) y la línea de porción fija L-ésima (m < L ≤ n) pueden formarse cada una para que tengan un patrón de fijación diferente.

Una línea de porción fija que se va a formar en la superficie conductora tiene preferentemente una forma simétrica de línea. Esto tiende a permitir el control de la concentración de tensiones. Por ejemplo, cuando dos direcciones que se cruzan ortogonalmente se denominan dirección X y dirección Y, es posible configurar la porción fija disponiendo una línea de porción fija cada una en la dirección X y en la dirección Y o disponiendo una pluralidad de líneas de porción fija a intervalos iguales cada una en la dirección X y en la dirección Y. El número de cada porción de región fija en la dirección X y la dirección Y no está limitado, pero es preferentemente de 100 o menos de cada una en la dirección X y la dirección Y. Desde el punto de vista de lograr la planitud de la superficie conductora, el número de líneas de la porción fija es preferentemente 50 o menos, cada una en la dirección X y en la dirección Y.

Cuando la porción fija en la presente realización tiene la configuración de fijación que se muestra en la figura 74A o la figura 76, se aplica preferentemente un material de sellado sobre la superficie de la membrana de la porción fija desde el punto de vista de evitar un cortocircuito causado por un contacto entre el ánodo y el cátodo. Como material de sellado, se pueden usar los materiales descritos para los adhesivos anteriores.

El laminado en la presente realización puede tener diversas porciones fijas en diversas posiciones como se ha mencionado anteriormente, pero desde el punto de vista de lograr un rendimiento electrolítico suficiente, estas porciones fijas están presentes preferentemente en la superficie no conductora.

El laminado en la presente realización puede tener diversas porciones fijas en diversas posiciones como se ha mencionado anteriormente, pero el electrodo para electrólisis satisface preferentemente la "fuerza aplicada" mencionada anteriormente particularmente en una porción en la que no está presente una porción fija (porción no fija). Es decir, la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria del electrodo para electrólisis en la porción no fija es preferentemente inferior a 1,5 N/mgcm2

En la presente realización, es preferible que la membrana comprenda una membrana de intercambio iónico que comprenda una capa superficial que contenga una resina orgánica y que el electrodo para electrólisis esté fijado por la resina orgánica. La resina orgánica es como se ha mencionado anteriormente y se puede formar como la capa superficial de la membrana de intercambio iónico mediante diversos métodos conocidos.

(Electrólisis de agua)

(Método para producir un electrolizador y método para renovar un laminado)

Un método para renovar el laminado en el electrolizador de la presente realización tiene una etapa de separar el laminado en la presente realización de la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo para retirar así el laminado del electrolizador, y una etapa de intercalar un laminado nuevo entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo. El laminado nuevo significa el laminado en la presente realización, y al menos uno del electrodo para electrólisis y la membrana deben ser nuevos.

En la etapa de intercalar el laminado descrito anteriormente, desde el punto de vista de una fijación más estable del electrodo para electrólisis en el electrolizador, tanto el electrodo para electrólisis como la membrana están preferentemente intercalados entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo.

Adicionalmente, el método para producir el electrolizador de la presente realización tiene una etapa de intercalar el laminado en la presente realización entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo.

El método para producir el electrolizador y el método para renovar el laminado de la presente realización, configurados como se ha descrito anteriormente, pueden mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en el electrolizador y además pueden proporcionar un excelente rendimiento electrolítico también después de la renovación.

Además, en la etapa de intercalar el laminado descrito anteriormente, desde el punto de vista de una fijación más estable del electrodo para electrólisis en el electrolizador, tanto el electrodo para electrólisis como la membrana están preferentemente intercalados entre la junta del lado del ánodo y la junta del lado del cátodo.

<Quinta realización> (no según la invención como se reivindica)

Aquí, se describirá en detalle una quinta realización de la presente invención con referencia a las figuras 91 a 102.

[Método para producir un electrolizador]

El método para producir un electrolizador de acuerdo con la quinta realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Quinta realización>, denominada simplemente "la presente realización") es un método para producir un nuevo electrolizador disponiendo un electrodo para electrólisis o un laminado del electrodo para electrólisis y una nueva membrana en un electrolizador existente que comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo y una membrana que está dispuesta entre el ánodo y el cátodo, en donde se usa el electrodo para electrólisis o el laminado, que tiene forma de cuerpo bobinado. Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, se usa un electrodo para electrólisis o un laminado del electrodo para electrólisis y una nueva membrana, que tiene forma de cuerpo bobinado. Por lo tanto, el electrodo para electrólisis o el laminado cuando se usa como elemento del electrolizador puede reducirse de tamaño para su transporte o similares, y puede mejorarse la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en el electrolizador.

En la presente realización, el electrolizador existente comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo y una membrana que se dispone entre el ánodo y el cátodo como elementos constituyentes, en otras palabras, comprende una celda electrolítica. El electrolizador existente no está particularmente limitado siempre que comprenda los elementos constituyentes descritos anteriormente, y pueden emplearse diversas configuraciones conocidas.

En la presente realización, un nuevo electrolizador comprende además un electrodo para electrólisis o un laminado, además de un elemento que ya ha servido como ánodo o cátodo en el electrolizador existente. Es decir, el "electrodo para electrólisis" dispuesto en la producción de un nuevo electrolizador sirve como ánodo o cátodo, y está separado del cátodo y el ánodo en el electrolizador existente. En la presente realización, incluso en el caso de que el rendimiento electrolítico del ánodo y/o el cátodo se haya deteriorado en asociación con la operación del electrolizador existente, la disposición de un electrodo para electrólisis separado del mismo permite que las características del ánodo y/o el cátodo se renueven. En el caso de que se use un laminado en la presente realización, se dispone en combinación una nueva membrana de intercambio iónico y, por lo tanto, las características de la membrana de intercambio iónico, que se han deteriorado en asociación con la operación, pueden renovarse simultáneamente. La expresión "renovar las características" a la que se hace referencia en el presente documento significa tener características comparables a las características iniciales que poseía el electrolizador existente antes de ponerse en funcionamiento o tener características superiores a las características iniciales.

En la presente realización, se supone que el electrolizador existente es un "electrolizador que ya se ha puesto en funcionamiento", y se supone que el nuevo electrolizador es un "electrolizador que aún no se ha puesto en funcionamiento". Es decir, una vez que se pone en funcionamiento un electrolizador producido como un nuevo electrolizador, el electrolizador se convierte en "el electrolizador existente en la presente realización". La disposición de un electrodo para electrólisis o un laminado en este electrolizador existente proporciona "un nuevo electrolizador de la presente realización".

En lo sucesivo en el presente documento, se toma como ejemplo el caso de realizar la electrólisis de sal común usando una membrana de intercambio iónico como membrana, y se describirá en detalle una realización del electrolizador. En la sección de <Quinta realización>, a menos que se especifique de otro modo, "el electrolizador en la presente realización" incorpora tanto "el electrolizador existente en la presente realización" como "el nuevo electrolizador en la presente realización".

[Celda electrolítica]

En primer lugar, se describirá la celda electrolítica, que se puede usar como unidad constituyente del electrolizador en la presente realización. La figura 91 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 95, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 92 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 93 muestra un electrolizador 4. La figura 94 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4.

Como se muestra en la figura 92, una celda de electrolizador 1, una membrana de intercambio catiónico 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. Una membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 entre las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma está separada por la membrana de intercambio catiónico 2. Como se muestra en la figura 93, el electrolizador 4 está compuesto por una pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1. Como se muestra en la figura 94, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5.

(Cámara anódica)

(Ánodo)

(Conductor de alimentación de ánodo)

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 91, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 91.

(Placa deflectora)

Aunque no se muestra en la figura 91, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

(Cámara de cátodo)

(Cátodo)

(Conductor de alimentación de cátodo)

(Capa absorbente de corriente inversa)

(Colector)

(Cuerpo elástico metálico)

La colocación del cuerpo metálico elástico 22 entre el colector 23 y el cátodo 21 presiona cada cátodo 21 de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie sobre la membrana de intercambio iónico 2 para reducir la distancia entre cada ánodo 11 y cada cátodo 21. A continuación, es posible reducir completamente la tensión a aplicar a través de la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie. La reducción de la tensión permite reducir el consumo de energía. Con el cuerpo metálico elástico 22 colocado, la presión de compresión provocada por el cuerpo metálico elástico 22 permite que el electrodo para electrólisis se mantenga estable en su lugar cuando el laminado que incluye el electrodo para electrólisis en la presente realización se coloca en la celda electrolítica.

(Soporte)

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 92). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. A continuación, por ejemplo, en el caso de que las dos celdas electrolíticas 1 estén conectadas a través de la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 92), cada celda electrolítica 1 a la que se une la junta debe apretarse a través de la membrana de intercambio iónico 2. Este apriete puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

[Etapa de uso del cuerpo bobinado]

El cuerpo bobinado en la presente realización puede ser el electrodo para electrólisis que tiene forma de cuerpo bobinado, o puede ser un laminado del electrodo para electrólisis y una membrana nueva, que tiene forma de cuerpo bobinado. En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, se usa el cuerpo bobinado. Los ejemplos específicos de la etapa de usar un cuerpo bobinado incluyen, pero sin limitación, incluyen un método en el que, primero en el electrolizador existente, se libera un estado fijo de la celda electrolítica adyacente y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa para proporcionar un espacio entre la celda electrolítica y la membrana de intercambio iónico, a continuación, un electrodo para electrólisis que tiene forma de cuerpo bobinado, después de liberar su estado bobinado, se inserta en el espacio y los elementos se acoplan de nuevo por medio del dispositivo de prensa. En el caso de que se use el laminado en forma de cuerpo bobinado, los ejemplos del método incluyen un método en el que, después de que se forme un espacio entre la celda electrolítica y la membrana de intercambio iónico como se ha descrito anteriormente, la membrana de intercambio iónico existente a renovar se retira, a continuación, un laminado que tiene forma de cuerpo bobinado, después de liberar su estado bobinado, se inserta en el espacio y los elementos se acoplan de nuevo por medio del dispositivo de prensa. Mediante el método, se puede disponer un electrodo para electrólisis o laminado sobre la superficie del ánodo o del cátodo del electrolizador existente, y se pueden renovar las características de la membrana de intercambio iónico y del ánodo y/o el cátodo.

Como se ha descrito anteriormente, en la presente realización, la etapa de usar un cuerpo bobinado tiene preferentemente una etapa (B) de liberar el estado bobinado de un cuerpo bobinado, y después de la etapa (B), más preferentemente tiene una etapa (C) de disponer un electrodo para electrólisis o laminado sobre la superficie de al menos uno del ánodo y el cátodo.

En la presente realización, la etapa de usar un cuerpo bobinado tiene preferentemente una etapa (A) de retener el electrodo para electrólisis o laminado en un estado bobinado para obtener así un cuerpo bobinado. En la etapa (A), el electrodo para electrólisis o laminado per se puede devanarse para formar un cuerpo bobinado, o el electrodo para electrólisis o laminado puede devanarse en torno a un núcleo para formar un cuerpo bobinado. Como núcleo que se puede usar aquí, que no está particularmente limitado, se puede usar, un elemento que tenga una forma sustancialmente cilíndrica y que tenga un tamaño correspondiente al electrodo para electrólisis o laminado, por ejemplo.

[Electrodo para electrólisis]

En la presente realización, el electrodo para electrólisis no está particularmente limitado siempre que el electrodo se use como un cuerpo bobinado como se ha mencionado anteriormente, es decir, se pueda devanar. El electrodo para electrólisis puede ser un electrodo que sirva como cátodo en el electrolizador o puede ser un electrodo que sirva como ánodo. Como material, forma y similares del electrodo para electrólisis, pueden seleccionarse adecuadamente aquellos adecuados para formar un cuerpo bobinado, considerando la etapa de usar un cuerpo bobinado, la configuración del electrolizador y similares en la presente realización. A continuación en el presente documento, se describirán aspectos preferibles del electrodo para electrólisis en la presente realización, pero estos son simplemente aspectos de ejemplo preferibles para formar un cuerpo bobinado. Se pueden emplear adecuadamente electrodos para electrólisis distintos de los aspectos mencionados a continuación.

[Método (i)]

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) obtenida por el método (i) es preferentemente de 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1.5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1.20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos. La fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico y, además, es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2), aún más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

[Método (ii)]

El electrodo para electrólisis en la presente realización incluye preferentemente un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa de catalizador. El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis (grosor calibrado) es de, pero particularmente sin limitación, preferentemente 300 |jm o menos, más preferentemente 205 |jm o menos, además preferentemente 155 jm o menos, además más preferentemente 135 jm o menos, incluso además preferentemente 125 jm o menos, incluso más preferentemente 120 jm o menos, incluso aún más preferentemente 100 jm o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación) y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, que sea capaz de enrollarse adecuadamente en un rollo y plegarse satisfactoriamente, y facilitar la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m), y es además aún más preferentemente de 50 jm o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jm , por ejemplo, preferentemente 5 jm , más preferentemente 15 jm .

[Método (2)]

[Método (3)]

El electrodo para electrólisis en la presente realización tiene preferentemente, pero particularmente sin limitación, una estructura porosa y una relación de apertura o relación de vacío del 5 al 90 % o menos, desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación, que tenga una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado (conductor de alimentación), y un electrodo (conductor de alimentación) sin recubrimiento de catalizador, y evitar la acumulación de gas que se generará durante la electrólisis. La relación de apertura es más preferentemente del 10 al 80 % o menos, además preferentemente del 20 al 75 %.

La relación de apertura es una proporción de las porciones de apertura por volumen unitario. El método de cálculo puede diferir dependiendo de que se consideren porciones de apertura en tamaño submicrométrico o que solo se consideren aperturas visibles. En la presente realización, se calcula un volumen V a partir de los valores del grosor calibrado, la anchura y la longitud del electrodo y, además, se mide un peso W para permitir así que se calcule una relación de apertura A mediante la siguiente fórmula.

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

A continuación en el presente documento, se describirá una realización más específica del electrodo para electrólisis en la presente realización.

Como se muestra en la figura 96, un electrodo para electrólisis 100 de acuerdo con la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo para electrólisis. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

También se muestra en la figura 96, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

(Primera capa)

En la figura 96, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

(Segunda capa)

Una segunda capa más gruesa 30 puede mantener el rendimiento electrolítico durante un período más largo, pero desde el punto de vista de la economía, el grosor es preferentemente de 0,05 a 3 |jm.

(Primera capa)

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

(Segunda capa)

En la presente realización, desde el punto de vista de que el electrodo para electrólisis, si es un electrodo que tiene una amplia región de deformación elástica, puede proporcionar una mejor propiedad de manipulación y tiene una mejor fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, el grosor del electrodo para electrólisis es preferentemente de 315 jim o menos, más preferentemente 220 jim o menos, además preferentemente 170 jim o menos, además más preferentemente 150 jim o menos, de forma particular, preferentemente 145 jim o menos, incluso más preferentemente 140 jim o menos, incluso aún más preferentemente 138 |jm o menos, además aún más preferentemente 135 |jm o menos. Un grosor de 135 |jm o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jim o menos, más preferentemente inferior a 130 jim, además preferentemente 115 jim o menos, además más preferentemente 65 jim o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jim o más, más preferentemente 5 jim o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jim o más. En la presente realización, "que tiene una amplia región de deformación elástica" significa que, cuando un electrodo para electrólisis se devana para formar un cuerpo bobinado, es improbable que se produzca una deformación derivada del devanado después de liberar el estado bobinado. El grosor del electrodo para electrólisis se refiere, cuando se incluye una capa de catalizador mencionada a continuación, al grosor total tanto del sustrato para electrodo para electrólisis como de la capa de catalizador.

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la segunda capa)

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la capa intermedia)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

(Formación de la primera capa de cátodo por pulverización térmica)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

[Laminado]

El electrodo para electrólisis en la presente realización se puede combinar con una membrana tal como una membrana de intercambio iónico o una membrana microporosa y usarse como un laminado. Es decir, el laminado en la presente realización comprende el electrodo para electrólisis y una nueva membrana. La nueva membrana no está particularmente limitada siempre que esté separada de la membrana en el electrolizador existente, y se pueden usar diversas "membranas" conocidas. El material, la forma, las propiedades físicas y similares de la nueva membrana pueden ser similares a los de la membrana en el electrolizador existente.

En lo sucesivo en el presente documento, se describirá en detalle una membrana de intercambio iónico de acuerdo con un aspecto de la membrana.

[Membrana de intercambio iónico]

La figura 97 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 97.

(Cuerpo de membrana)

CF₂=CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CF[OCF₂-CF(CF₃)]₂O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

CF₂=CFOCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF^s)OCF₂CF₂SO²F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF^s)OCF₂CF₂CF₂SO²F,

CF₂=CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂=CFO[CF₂CF(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂=CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 97, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

(Materiales de núcleo de refuerzo)

La figura 98 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 98, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

(Orificios continuos)

[Método de producción]

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

Etapa (3): Etapa de formación de película

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

Con el fin de mejorar aún más las propiedades eléctricas de la membrana de intercambio iónico, también es posible interponer adicionalmente una cuarta capa que comprende un polímero que contiene flúor que tiene tanto un precursor del grupo de ácido carboxílico como un precursor del grupo de ácido sulfónico entre la primera capa y la segunda capa o usar una cuarta capa que comprende un polímero que contiene flúor que tiene tanto un precursor del grupo de ácido carboxílico como un precursor del grupo de ácido sulfónico en lugar de la segunda capa. El método para formar la cuarta capa puede ser un método en el que un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido carboxílico y un polímero que contiene flúor que tiene un precursor del grupo de ácido sulfónico se producen por separado y a continuación se mezclan, o puede ser un método en el que se copolimerizan un monómero que tiene un precursor del grupo de ácido carboxílico y un monómero que tiene un precursor del grupo de ácido sulfónico.

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 99(a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 99(a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

La figura 99(a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario. (6) Etapa de aplicación

[Membrana microporosa]

La porosidad anterior se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

El grosor de la membrana microporosa de la presente realización no está particularmente limitado, y puede ser de 10 |jm a 1000 |jm, por ejemplo, preferentemente de 50 |jm a 600 |jm. El grosor anterior se puede medir usando un micrómetro (fabricado por Mitutoyo Corporation) o similares, por ejemplo.

(Electrólisis de agua)

El electrolizador en la presente realización, como electrolizador en el caso de electrolizar agua, tiene una configuración en la que la membrana de intercambio iónico en un electrolizador para su uso en el caso de la electrólisis de sal común mencionada anteriormente se reemplaza por una membrana microporosa. La materia prima a suministrar, que es agua, es diferente a la del electrolizador en el caso de la electrólisis de sal común mencionada anteriormente. En cuanto a los demás componentes, se pueden emplear componentes similares a los del electrolizador en el caso de electrolizar sal común también en el electrolizador en el caso de electrolizar agua. Dado que se genera cloro gaseoso en la cámara anódica en el caso de la electrólisis de sal común, se usa titanio como material de la cámara anódica, pero en el caso de la electrólisis de agua, solo se genera oxígeno gaseoso en la cámara anódica. Por lo tanto, se puede usar un material idéntico al de la cámara catódica. Un ejemplo del mismo es níquel. Para el recubrimiento del ánodo, es adecuado el recubrimiento de catalizador para la generación de oxígeno. Los ejemplos del recubrimiento de catalizador incluyen metales, óxidos e hidróxidos de los metales del grupo del platino y los metales del grupo de los metales de transición. Por ejemplo, se pueden usar elementos tales como platino, iridio, paladio, rutenio, níquel, cobalto y hierro.

[Método para renovar el electrodo]

El método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización también se puede realizar como un método para renovar un electrodo (ánodo y/o cátodo). Es decir, el método para renovar un electrodo de acuerdo con la presente realización es un método para renovar un electrodo existente usando un electrodo para electrólisis, en donde se usa el electrodo para electrólisis que tiene forma de cuerpo bobinado.

Los ejemplos específicos de una etapa de usar un cuerpo bobinado incluyen, pero particularmente sin limitación a los mismos, un método en el que el electrodo para electrólisis que tiene forma de cuerpo bobinado, después de liberar su estado bobinado, se dispone en la superficie del electrodo existente. Mediante el método, el electrodo para electrólisis se puede disponer sobre la superficie del ánodo o cátodo existentes, y se pueden renovar las características del ánodo y/o el cátodo.

Como se ha descrito anteriormente, en la presente realización, la etapa de usar un cuerpo bobinado tiene preferentemente una etapa (B') de liberar el estado bobinado del cuerpo bobinado, y después de la etapa (B'), más preferentemente tiene un etapa (C') de disponer un electrodo para electrólisis sobre la superficie del electrodo existente.

También en el método para renovar un electrodo de acuerdo con la presente realización, la etapa de usar un cuerpo bobinado tiene preferentemente una etapa (A') de retener el electrodo para electrólisis en un estado bobinado para obtener así un cuerpo bobinado. En la etapa (A'), el electrodo para electrólisis per se puede devanarse para formar un cuerpo bobinado, o el electrodo para electrólisis se devana en torno a un núcleo para formar un cuerpo bobinado. Como núcleo que se puede usar aquí, que no está particularmente limitado, se puede usar, un elemento que tenga una forma sustancialmente cilíndrica y que tenga un tamaño correspondiente al electrodo para electrólisis, por ejemplo.

[Método para producir cuerpo bobinado]

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización y el método para renovar un electrodo de acuerdo con la presente realización, la etapa (A) o (A'), que puede realizarse, se puede realizar también como un método para producir un cuerpo bobinado. Es decir, el método para producir un cuerpo bobinado de acuerdo con la presente realización es un método para producir un cuerpo bobinado que se usará para renovar un electrolizador existente que comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo y una membrana que está dispuesta entre el ánodo y el cátodo, comprendiendo el método una etapa de devanar un electrodo para electrólisis o un laminado del electrodo para electrólisis y una nueva membrana para obtener así el cuerpo bobinado. En la etapa de obtener un cuerpo bobinado, el electrodo para electrólisis per se puede devanarse para formar un cuerpo bobinado, o el electrodo para electrólisis puede devanarse en torno a un núcleo para formar un cuerpo bobinado. Como núcleo que se puede usar aquí, que no está particularmente limitado, se puede usar, un elemento que tenga una forma sustancialmente cilíndrica y que tenga un tamaño correspondiente al electrodo para electrólisis, por ejemplo.

<Sexta realización> (no según la invención como se reivindica)

Aquí, se describirá en detalle una sexta realización de la presente invención con referencia a las figuras 103 a 111.

[Método para producir un electrolizador]

El método para producir un electrolizador de acuerdo con la sexta realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Sexta realización>, denominada simplemente "la presente realización") es un método para producir un nuevo electrolizador disponiendo un laminado en un electrolizador existente que comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo y una membrana que está dispuesta entre el ánodo y el cátodo, comprendiendo el método una etapa (A) de integrar un electrodo para electrólisis con una nueva membrana a una temperatura a la que la membrana no se funde para así obtener el laminado, y una etapa (B) de reemplazar la membrana en el electrolizador existente por el laminado después de la etapa (A).

Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, es posible integrar y usar el electrodo para electrólisis y la membrana, no según un método poco práctico tal como compresión térmica. Por lo tanto, es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador.

En la presente realización, un nuevo electrolizador comprende además un electrodo para electrólisis o un laminado, además de un elemento que ya ha servido como ánodo o cátodo en el electrolizador existente. Es decir, el "electrodo para electrólisis" dispuesto en la producción de un nuevo electrolizador sirve como ánodo o cátodo, y está separado del cátodo y el ánodo en el electrolizador existente. En la presente realización, incluso en el caso de que el rendimiento electrolítico del ánodo y/o el cátodo se haya deteriorado en asociación con la operación del electrolizador existente, la disposición de un electrodo para electrólisis que se separa del mismo permite que las características del ánodo y/o el cátodo se renueven. Además, se dispone en combinación una nueva membrana de intercambio iónico que constituye el laminado y, por lo tanto, las características de la membrana de intercambio iónico que tienen características deterioradas en asociación con la operación pueden renovarse simultáneamente. La expresión "renovar las características" a la que se hace referencia en el presente documento significa tener características comparables a las características iniciales que poseía el electrolizador existente antes de ponerse en funcionamiento o tener características superiores a las características iniciales.

En lo sucesivo en el presente documento, se toma como ejemplo el caso de realizar la electrólisis de sal común usando una membrana de intercambio iónico como membrana, y se describirá en detalle una realización del electrolizador. En la sección de <Sexta realización>, a menos que se especifique de otro modo, "el electrolizador en la presente realización" incorpora tanto "el electrolizador existente en la presente realización" como "el nuevo electrolizador en la presente realización".

[Celda electrolítica]

En primer lugar, se describirá la celda electrolítica, que se puede usar como unidad constituyente del electrolizador en la presente realización. La figura 103 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 107, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 104 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 105 muestra un electrolizador 4. La figura 106 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4.

Como se muestra en la figura 104, una celda de electrolizador 1, una membrana de intercambio catiónico 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. Una membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 entre las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma está separada por la membrana de intercambio catiónico 2. Como se muestra en la figura 105, el electrolizador 4 está compuesto por una pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1. Como se muestra en la figura 106, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5.

(Cámara anódica)

(Ánodo)

(Conductor de alimentación de ánodo)

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 103, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 103.

(Placa deflectora)

Aunque no se muestra en la figura 103, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

(Cámara de cátodo)

(Cátodo)

(Conductor de alimentación de cátodo)

(Capa absorbente de corriente inversa)

(Colector)

(Cuerpo elástico metálico)

(Soporte)

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 104). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. A continuación, por ejemplo, en el caso de que las dos celdas electrolíticas 1 estén conectadas a través de la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 104), cada celda electrolítica 1 a la que se une la junta debe apretarse a través de la membrana de intercambio iónico 2. Este apriete puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

[Laminado]

El electrodo para electrólisis en la presente realización se usa como un laminado de una membrana tal como una membrana de intercambio iónico o una membrana microporosa. Es decir, el laminado en la presente realización comprende el electrodo para electrólisis y una nueva membrana. La nueva membrana no está particularmente limitada siempre que esté separada de la membrana en el electrolizador existente, y se pueden usar diversas "membranas" conocidas. El material, la forma, las propiedades físicas y similares de la nueva membrana pueden ser similares a los de la membrana en el electrolizador existente. A continuación se detallarán ejemplos específicos del electrodo para electrólisis y la membrana.

(Etapa (A))

En la etapa (A) de la presente realización, el electrodo para electrólisis y una nueva membrana se integran a una temperatura a la que la membrana no se funde para obtener así un laminado.

La "temperatura a la que la membrana no se funde" se puede identificar como el punto de reblandecimiento de la nueva membrana. La temperatura puede variar dependiendo del material que constituye la membrana pero es preferentemente de 0 a 100 °C, más preferentemente de 5 al 80 °C, además preferentemente de 10 a 50 °C.

La integración descrita anteriormente se realiza preferentemente a presión normal.

Como método específico para la integración anterior, que no está particularmente limitado, se pueden usar todo tipo de métodos, excepto los métodos típicos para fundir la membrana, tal como compresión térmica. Un ejemplo preferible es un método en el que se interpone un líquido entre un electrodo para electrólisis mencionado a continuación y la membrana y se usa la tensión superficial del líquido para integrar el electrodo y la "membrana".

[Etapa (B)]

En la etapa (B) en la presente realización, la membrana en el electrolizador existente se reemplaza por un laminado después de la etapa (A). El método de reemplazo no está particularmente limitado, y los ejemplos del mismo incluyen un método en el que, primero en el electrolizador existente, se libera un estado fijo de la celda electrolítica adyacente y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa para proporcionar un espacio entre la celda electrolítica y la membrana de intercambio iónico, a continuación, la membrana de intercambio iónico existente a renovar se retira, a continuación, se inserta un laminado en el espacio y los elementos se acoplan de nuevo por medio del dispositivo de prensa. Mediante el método, se puede disponer un laminado sobre la superficie del ánodo o del cátodo del electrolizador existente, y se pueden renovar las características de la membrana de intercambio iónico y del ánodo y/o el cátodo.

[Electrodo para electrólisis]

En la presente realización, el electrodo para electrólisis no está particularmente limitado siempre que el electrodo pueda integrarse con una nueva membrana como se ha mencionado anteriormente, es decir, que sea integrable. El electrodo para electrólisis puede ser un electrodo que sirva como cátodo en el electrolizador o puede ser un electrodo que sirva como ánodo. Como material, forma y similares del electrodo para electrólisis, se pueden seleccionar adecuadamente aquellos adecuados, teniendo en cuenta las etapas (A) y (B) en la presente realización, la configuración del electrolizador y similares. A continuación en el presente documento, se describirán aspectos preferibles del electrodo para electrólisis en la presente realización, pero estos son simplemente aspectos de ejemplo preferibles para la integración con una nueva membrana. Se pueden emplear adecuadamente electrodos para electrólisis distintos de los aspectos mencionados a continuación.

[Método (i)]

[Método (ii)]

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) obtenida por el método (ii) es preferentemente de 1.6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1.5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1.20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mg cm2 o menos. Además, la fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

En la presente realización, para integrar una nueva membrana y el electrodo para electrólisis, se interpone preferentemente un líquido entre los mismos. Como líquido, se puede usar cualquier líquido, tal como agua y disolventes orgánicos, siempre que el líquido genere una tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial del líquido, mayor será la fuerza aplicada entre la nueva membrana y el electrodo para electrólisis. Por lo tanto, se prefiere un líquido que tenga una mayor tensión superficial. Los ejemplos del líquido incluyen los siguientes (el valor numérico entre paréntesis es la tensión superficial del líquido a 20 °C): hexano (20,44 mN/m), acetona (23,30 mN/m), metanol (24,00 mN/m), etanol (24,05 mN/m), etilenglicol (50,21 mN/m) y agua (72,76 mN/m).

Un líquido que tiene una gran tensión superficial permite integrar la nueva membrana y el electrodo para electrólisis (que será un laminado), y la renovación del electrodo tiende a ser más fácil. El líquido entre la nueva membrana y el electrodo para electrólisis puede estar presente en una cantidad tal que ambos se adhieran entre sí por la tensión superficial. Como resultado, después de colocar el laminado en una celda electrolítica, el líquido, si se mezcla con la solución electrolítica, no afecta a la electrólisis en sí debido a la pequeña cantidad de líquido.

Desde un punto de vista práctico, un líquido con una tensión superficial de 24 mN/m a 80 mN/m, tal como etanol, etilenglicol y agua, se usa preferentemente como líquido. Se prefiere particularmente agua o una solución acuosa alcalina preparada disolviendo sosa cáustica, hidróxido de potasio, hidróxido de litio, hidrogenocarbonato de sodio, hidrogenocarbonato de potasio, carbonato de sodio, carbonato de potasio o similares en agua. Como alternativa, la tensión superficial se puede ajustar permitiendo que estos líquidos contengan un tensioactivo. Cuando contienen un tensioactivo, la adhesión entre la nueva membrana y el electrodo para electrólisis varía para permitir que se ajuste la propiedad de manipulación. El tensioactivo no está particularmente limitado, y pueden usarse tanto tensioactivos iónicos como no iónicos.

[Método (2)]

[Método (3)]

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

Como se muestra en la figura 108, un electrodo para electrólisis 100 de acuerdo con la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo para electrólisis. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

Además, como se muestra en la figura 108, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

(Primera capa)

En la figura 108, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

(Segunda capa)

(Primera capa)

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

Los ejemplos de una combinación preferible incluyen rutenio solo, rutenio níquel, rutenio cerio, rutenio lantano, rutenio lantano platino, rutenio lantano paladio, rutenio praseodimio, rutenio praseodimio platino, rutenio praseodimio platino paladio, rutenio neodimio, rutenio neodimio platino, rutenio neodimio manganeso, rutenio neodimio hierro, rutenio neodimio cobalto, rutenio neodimio cinc, rutenio neodimio galio, rutenio neodimio azufre, rutenio neodimio plomo, rutenio neodimio níquel, rutenio neodimio cobre, rutenio samario, rutenio samario manganeso, rutenio samario hierro, rutenio samario cobalto, rutenio samario cinc, rutenio samario galio, rutenio samario azufre, rutenio samario + plomo, rutenio samario níquel, platino cerio, platino paladio cerio, platino paladio lantano cerio, platino iridio, platino paladio, platino iridio paladio, platino níquel paladio, platino níquel rutenio, aleaciones de platino y níquel, aleaciones de platino y cobalto y aleaciones de platino y hierro.

(Segunda capa)

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la segunda capa)

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la capa intermedia)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

(Formación de la primera capa de cátodo por pulverización térmica)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

[Membrana de intercambio iónico]

La figura 109 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 109.

(Cuerpo de membrana)

CF₂=CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CF[OCF₂-CF(CF₃)]₂O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

CF₂=CFOCF₂CF₂SO₂F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF^s)OCF₂CF₂SO²F,

CF₂=CFOCF₂CF(CF^s)OCF₂CF₂CF₂SO²F,

CF₂=CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂=CFO[CF₂CF(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂=CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 109, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

(Materiales de núcleo de refuerzo)

La figura 110 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 110, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

(Orificios continuos)

[Método de producción]

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

Etapa (3): Etapa de formación de película

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 111 (a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 111 (a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

La figura 111 (a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario. (6) Etapa de aplicación

[Membrana microporosa]

La porosidad anterior se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

(Electrólisis de agua)

<Séptima realización> (no según la invención como se reivindica)

Aquí, se describirá en detalle una séptima realización de la presente invención con referencia a las figuras 112 a 122.

[Método para producir un electrolizador]

El método para producir un electrolizador de acuerdo con el primer aspecto (en lo sucesivo en el presente documento, simplemente denominado "primer aspecto") de la séptima realización (en lo sucesivo en el presente documento, en la sección de <Séptima realización>, simplemente denominada "la presente realización") es un método para producir un nuevo electrolizador disponiendo un laminado que comprende un electrodo para electrólisis y una nueva membrana en un electrolizador existente que comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo, una membrana que se fija entre el ánodo y el cátodo, y un marco de electrolizador que soporta el ánodo, el cátodo y la membrana, comprendiendo el método una etapa (A) de liberar una fijación de la membrana en el marco de electrolizador, y un etapa (B) de reemplazar la membrana por el laminado después de la etapa (A).

Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con el método para producir un electrolizador de acuerdo con el primer aspecto, es posible renovar el electrodo sin quitar cada componente en el exterior del marco de electrolizador, y es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador.

Un método para producir un electrolizador de acuerdo con un segundo aspecto (en lo sucesivo en el presente documento, también denominado simplemente "segundo aspecto") de la presente realización es un método para producir un nuevo electrolizador disponiendo un electrodo para electrólisis en un electrolizador existente que comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo, una membrana que se fija entre el ánodo y el cátodo, y un marco de electrolizador que soporta el ánodo, el cátodo y la membrana, comprendiendo el método una etapa (A) de liberar una fijación de la membrana en el marco de electrolizador, y una etapa (B') de disponer el electrodo para electrólisis entre la membrana y el ánodo o el cátodo después de la etapa (A).

Como se ha descrito anteriormente, también de acuerdo con el método para producir un electrolizador de acuerdo con el segundo aspecto, es posible renovar el electrodo sin quitar cada componente en el exterior del marco de electrolizador, y es posible mejorar la eficiencia de trabajo durante la renovación del electrodo en un electrolizador.

A continuación en el presente documento, cuando se hace referencia al "método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización", se incorporan el método para producir un electrolizador de acuerdo con el primer aspecto y el método para producir un electrolizador de acuerdo con el segundo aspecto.

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, el electrolizador existente comprende un ánodo, un cátodo opuesto al ánodo, una membrana que se dispone entre el ánodo y el cátodo, y un marco de electrolizador que soporta el ánodo, el cátodo y la membrana como elementos constituyentes. En otras palabras, el electrolizador existente comprende una membrana, una celda electrolítica y un marco de electrolizador que soporta la membrana y la celda electrolítica. El electrolizador existente no está particularmente limitado siempre que comprenda los elementos constituyentes descritos anteriormente, y pueden emplearse diversas configuraciones conocidas.

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, un nuevo electrolizador comprende además un electrodo para electrólisis o un laminado, además de un elemento que ya ha servido como ánodo o cátodo en el electrolizador existente. Es decir, en el primer aspecto y el segundo aspecto, el "electrodo para electrólisis" dispuesto en la producción de un nuevo electrolizador sirve como ánodo o cátodo, y está separado del cátodo y el ánodo en el electrolizador existente. En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, incluso en el caso de que el rendimiento electrolítico del ánodo y/o el cátodo se haya deteriorado en asociación con la operación del electrolizador existente, la disposición de un electrodo para electrólisis separado del mismo permite que las características del ánodo y/o el cátodo se renueven. En el primer aspecto, en el que se usa un laminado, se dispone en combinación una nueva membrana de intercambio iónico y, por lo tanto, las características de la membrana de intercambio iónico que tienen características deterioradas en asociación con la operación pueden renovarse simultáneamente. La expresión "renovar las características" a la que se hace referencia en el presente documento significa tener características comparables a las características iniciales que poseía el electrolizador existente antes de ponerse en funcionamiento o tener características superiores a las características iniciales.

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, se supone que el electrolizador existente es un "electrolizador que ya se ha puesto en funcionamiento", y se supone que el nuevo electrolizador es un "electrolizador que aún no se ha puesto en funcionamiento". Es decir, una vez que se pone en funcionamiento un electrolizador producido como un nuevo electrolizador, el electrolizador se convierte en "el electrolizador existente en la presente realización". La disposición de un electrodo para electrólisis o un laminado en este electrolizador existente proporciona "un nuevo electrolizador de la presente realización".

En lo sucesivo en el presente documento, se toma como ejemplo el caso de realizar la electrólisis de sal común usando una membrana de intercambio iónico como membrana, y se describirá en detalle una realización del electrolizador. En la sección de <Séptima realización>, a menos que se especifique de otro modo, "el electrolizador en la presente realización" incorpora tanto "el electrolizador existente en la presente realización" como "el nuevo electrolizador en la presente realización".

[Celda electrolítica]

En primer lugar, se describirá la celda electrolítica, que se puede usar como unidad constituyente del electrolizador en la presente realización. La figura 112 ilustra una vista en sección transversal de una celda electrolítica 1.

La celda electrolítica 1 comprende una cámara anódica 10, una cámara catódica 20, una pared divisoria 30 colocada entre la cámara anódica 10 y la cámara catódica 20, un ánodo 11 colocado en la cámara anódica 10 y un cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20. Según sea necesario, la celda electrolítica 1 tiene un sustrato 18a y una capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a y puede comprender un absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica. El ánodo 11 y el cátodo 21 pertenecientes a la celda electrolítica 1 están conectados eléctricamente entre sí. En otras palabras, la celda electrolítica 1 comprende la siguiente estructura catódica. La estructura catódica 40 comprende la cámara catódica 20, el cátodo 21 colocado en la cámara catódica 20 y el absorbedor de corriente inversa 18 colocado en la cámara catódica 20, el absorbedor de corriente inversa 18 tiene el sustrato 18a y la capa absorbente de corriente inversa 18b formada sobre el sustrato 18a, como se muestra en la figura 116, y el cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. La cámara catódica 20 tiene además un colector 23, un soporte 24 que soporta el colector y un cuerpo metálico elástico 22. El cuerpo metálico elástico 22 se coloca entre el colector 23 y el cátodo 21. El soporte 24 se coloca entre el colector 23 y la pared divisoria 30. El colector 23 está conectado eléctricamente al cátodo 21 a través del cuerpo metálico elástico 22. La pared divisoria 30 está conectada eléctricamente al colector 23 a través del soporte 24. Por consiguiente, la pared divisoria 30, el soporte 24, el colector 23, el cuerpo metálico elástico 22 y el cátodo 21 están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa 18b están conectados eléctricamente. El cátodo 21 y la capa absorbente de corriente inversa pueden estar conectados directa o indirectamente a través del colector, el soporte, el cuerpo metálico elástico, la pared divisoria o similares. Preferentemente, toda la superficie del cátodo 21 está cubierta con una capa de catalizador para la reacción de reducción. La forma de conexión eléctrica puede ser una forma en la que la pared divisoria 30 y el soporte 24, el soporte 24 y el colector 23, y el colector 23 y el cuerpo metálico elástico 22 estén cada uno directamente unidos y el cátodo 21 esté laminado en el cuerpo metálico elástico 22. Los ejemplos de un método para unir directamente estos elementos constituyentes entre sí incluyen soldadura y similares. Como alternativa, el absorbedor de corriente inversa 18, el cátodo 21 y el colector 23 pueden denominarse colectivamente estructura catódica 40.

La figura 113 ilustra una vista en sección transversal de dos celdas electrolíticas 1 que están adyacentes en el electrolizador 4. La figura 114 muestra un electrolizador 4 como un electrolizador existente. La figura 115 muestra una etapa de ensamblaje del electrolizador 4 (diferente de las etapas (A) a (B) y de las etapas (A') a (B')).

Como se muestra en la figura 113, una celda de electrolizador 1, una membrana de intercambio catiónico 2 y una celda electrolítica 1 se disponen en serie en el orden mencionado. Una membrana de intercambio iónico 2 se dispone entre la cámara anódica de una celda electrolítica 1 de las dos celdas electrolíticas que están adyacentes en el electrolizador y la cámara catódica de la otra celda electrolítica 1. Es decir, la cámara anódica 10 de la celda electrolítica 1 y la cámara catódica 20 de la celda electrolítica adyacente 1 a la misma está separada por la membrana de intercambio catiónico 2. Como se muestra en la figura 114, el electrolizador 4 está compuesto de manera que la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de las membranas de intercambio iónico 2 están soportadas por un marco de electrolizador 8. Es decir, el electrolizador 4 es un electrolizador bipolar que comprende la pluralidad de celdas electrolíticas 1 dispuestas en serie y las membranas de intercambio iónico 2, cada una dispuesta entre celdas electrolíticas adyacentes 1, y el marco de electrolizador 8 que soporta las celdas 1 y las membranas 2. Como se muestra en la figura 115, el electrolizador 4 se ensambla disponiendo la pluralidad de celdas electrolíticas 1 conectadas en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2 y acoplando las celdas por medio de un dispositivo de prensa 5 en el marco de electrolizador 8. El marco de electrolizador no está particularmente limitado siempre que sea capaz de soportar cada uno de los elementos así como de acoplar los elementos, y pueden emplearse diversas configuraciones conocidas. El dispositivo para acoplar cada uno de los elementos, que posee el marco de electrolizador, no está particularmente limitado, y ejemplos del mismo incluyen prensas hidráulicas y dispositivos que comprenden un tirante como mecanismo.

(Cámara anódica)

(Ánodo)

(Conductor de alimentación de ánodo)

(Unidad de suministro de solución electrolítica del lado del ánodo)

(Unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo)

La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo está dispuesta preferentemente encima de la placa deflectora. La unidad de separación de gas-líquido del lado del ánodo tiene la función de separar el gas producido, tal como cloro gaseoso, de la solución electrolítica durante la electrólisis. A menos que se especifique de otro modo, encima significa la dirección superior en la celda electrolítica 1 en la figura 112, y debajo significa la dirección inferior en la celda electrolítica 1 en la figura 112.

(Placa deflectora)

Aunque no se muestra en la figura 112, se puede proporcionar adicionalmente un colector dentro de la cámara anódica 10. El material y la configuración de tal colector pueden ser los mismos que los del colector de la cámara catódica mencionada a continuación. En la cámara anódica 10, el ánodo 11 per se también puede servir como colector.

(Pared divisoria)

(Cámara de cátodo)

(Cátodo)

(Conductor de alimentación de cátodo)

(Capa absorbente de corriente inversa)

(Colector)

(Cuerpo elástico metálico)

(Soporte)

(Junta del lado del ánodo y junta del lado del cátodo)

La junta del lado del ánodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara anódica 10. La junta del lado del cátodo está dispuesta preferentemente en la superficie del marco que constituye la cámara catódica 20. Las celdas electrolíticas están conectadas entre sí de manera que la junta del lado del ánodo incluida en una celda electrolítica y la junta del lado del cátodo de una celda electrolítica adyacente a la celda intercalen la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 113). Estas juntas pueden impartir estanqueidad al aire a los puntos de conexión cuando la pluralidad de celdas electrolíticas 1 está conectada en serie a través de la membrana de intercambio iónico 2.

Las juntas forman un sello entre la membrana de intercambio iónico y las celdas electrolíticas. Los ejemplos específicos de las juntas incluyen láminas de caucho de tipo marco en cuyo centro se forma una porción de apertura. Se requiere que las juntas tengan resistencia contra soluciones electrolíticas corrosivas o gas producido y que se puedan usar durante un período prolongado. Por lo tanto, con respecto a la resistencia química y la dureza, los productos vulcanizados y los productos reticulados con peróxido de caucho de etileno-propileno-dieno (caucho EPDM) y caucho de etileno-propileno (caucho EPM) se usan generalmente como juntas. Como alternativa, las juntas cuya región estará en contacto con líquido (porción de contacto con líquido) está cubierta con una resina que contiene flúor, tal como politetrafluoroetileno (PTFE) y copolímeros de tetrafluoroetileno-perfluoroalquil vinil éter (PFA), según sea necesario. Cada una de estas juntas puede tener una porción de apertura para no inhibir el flujo de la solución electrolítica, y la forma de la porción de apertura no está particularmente limitada. Por ejemplo, se fija una junta de tipo marco con un adhesivo o similar a lo largo del borde periférico de cada porción de apertura del marco de la cámara anódica que constituye la cámara anódica 10 o el marco de la cámara catódica que constituye la cámara catódica 20. A continuación, por ejemplo, en el caso de que las dos celdas electrolíticas 1 estén conectadas a través de la membrana de intercambio iónico 2 (véase la figura 113), cada celda electrolítica 1 a la que se une la junta debe apretarse a través de la membrana de intercambio iónico 2. Este apriete puede evitar que la solución electrolítica, hidróxido de metal alcalino, cloro gaseoso, hidrógeno gaseoso y similares generados a partir de la electrólisis se escapen de las celdas electrolíticas 1.

[Laminado]

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, el electrodo para electrólisis se puede usar como un laminado de una membrana tal como una membrana de intercambio iónico o una membrana microporosa. Es decir, el laminado en la presente realización comprende el electrodo para electrólisis y una nueva membrana. La nueva membrana no está particularmente limitada siempre que esté separada de la membrana en el electrolizador existente, y se pueden usar diversas "membranas" conocidas. El material, la forma, las propiedades físicas y similares de la nueva membrana pueden ser similares a los de la membrana en el electrolizador existente. A continuación se detallarán ejemplos específicos del electrodo para electrólisis y la membrana.

(Etapa (A))

En la etapa (A) en el primer aspecto, la fijación de la membrana se libera en el marco de electrolizador. "En el marco de electrolizador" significa que la etapa (A) se realiza mientras se mantiene un estado en el que la celda electrolítica (es decir, el elemento que comprende el ánodo y el cátodo) y la membrana están soportadas por el marco de electrolizador, y se excluye un aspecto en el que la celda electrolítica se retira del marco de electrolizador. Los ejemplos de un método para liberar una fijación de la membrana incluyen, pero particularmente sin limitación, un método en el que se libera la presión ejercida por un dispositivo de prensa en el marco de electrolizador para formar un espacio entre la celda electrolítica y la membrana para permitir que la membrana se retire hacia el exterior del marco de electrolizador. En la etapa (A), la fijación de la membrana se libera preferentemente en el marco de electrolizador deslizando el ánodo y el cátodo en la dirección de disposición de los mismos, respectivamente. La operación permite retirar la membrana hacia el exterior del marco de electrolizador sin retirar la celda electrolítica hacia el exterior del marco de electrolizador.

[Etapa (B)]

En la etapa (B) en el primer aspecto, la membrana en el electrolizador existente se reemplaza por un laminado después de la etapa (A). Los ejemplos del método de reemplazo incluyen, pero particularmente sin limitación, un método en el que se forma un espacio entre la celda electrolítica y la membrana de intercambio iónico, a continuación, se retira la membrana existente a renovar y, a continuación, se inserta un laminado en el espacio. Mediante el método, se puede disponer un laminado sobre la superficie del ánodo o del cátodo del electrolizador existente, y se pueden renovar las características de la membrana de intercambio iónico y del ánodo y/o el cátodo.

Después de realizar la etapa (B), el laminado se fija preferentemente en el marco de electrolizador presionando desde el ánodo y el cátodo. Específicamente, después de reemplazar la membrana por el laminado, el electrolizador existente, el laminado y los elementos en el electrolizador existente, tales como la celda electrolítica, pueden acoplarse presionando de nuevo por medio del dispositivo de prensa. Mediante el método, se puede fijar un laminado sobre la superficie del ánodo o el cátodo en el electrolizador existente.

Se describirá un ejemplo específico de las etapas (A) a (B) en el primer aspecto basándose en las figuras 117(A) y (B). En primer lugar, se libera la presión mediante un dispositivo de prensa 5, y una pluralidad de celdas electrolíticas 1 y membranas de intercambio iónico 2 se deslizan en la dirección de disposición a de las mismas. Esto permite que se forme un espacio S entre la celda electrolítica 1 y la membrana de intercambio iónico 2 sin retirar la celda electrolítica 1 hacia el exterior del marco de electrolizador 8, y la membrana de intercambio iónico 2 se puede retirar hacia el exterior del marco de electrolizador 8. Posteriormente, la membrana de intercambio iónico 2 a reemplazar del electrolizador existente se retira del marco de electrolizador 8, y en su lugar se inserta un laminado 9 de una nueva membrana de intercambio iónico 2a y un electrodo para electrólisis 100 entre las celdas electrolíticas adyacentes 1 (es decir, el espacio S). De esta manera, el laminado 9 se dispone entre las celdas electrolíticas adyacentes 1, y estos componentes quedan soportados por el marco de electrolizador 8. A continuación, la pluralidad de celdas electrolíticas 1 y el laminado 9 se acoplan al presionarse en la dirección de disposición a por medio del dispositivo de prensa 5.

(Etapa (A'))

También en la etapa (A') en el segundo aspecto, se libera la fijación de la membrana en el marco de electrolizador, como en el primer aspecto. También en la etapa (A'), la fijación de la membrana se libera preferentemente en el marco de electrolizador deslizando el ánodo y el cátodo en la dirección de disposición de los mismos, respectivamente. La operación permite retirar la membrana hacia el exterior del marco de electrolizador sin retirar la celda electrolítica hacia el exterior del marco de electrolizador.

[Etapa (B')]

En la etapa (B') en el segundo aspecto, un electrodo para electrólisis se dispone entre la membrana y el ánodo o el cátodo después de la etapa (A'). Los ejemplos del método para disponer un electrodo para electrólisis incluyen, pero particularmente sin limitación, un método en el que, por ejemplo, se forma un espacio entre la celda electrolítica y la membrana de intercambio iónico y, a continuación, se inserta un electrodo para electrólisis en el espacio. Mediante el método, el electrodo para electrólisis se puede disponer en la superficie del ánodo o el cátodo en el electrolizador existente, y se pueden renovar las características del ánodo o el cátodo.

Después de realizar la etapa (B'), el electrodo para electrólisis se fija preferentemente en el marco de electrolizador presionando desde el ánodo y el cátodo. Específicamente, después de disponer el electrodo para electrólisis sobre la superficie del ánodo o el cátodo en el electrolizador existente, el electrodo para electrólisis y los elementos en el electrolizador existente, tales como la celda electrolítica, se pueden acoplar presionando de nuevo por medio del dispositivo de prensa. Mediante el método, se puede fijar un laminado sobre la superficie del ánodo o el cátodo en el electrolizador existente.

Se describirá un ejemplo específico de las etapas (A') a (B') en el segundo aspecto basándose en las figuras 118(A) y (B). En primer lugar, se libera la presión mediante un dispositivo de prensa 5, y una pluralidad de celdas electrolíticas 1 y membranas de intercambio iónico 2 se deslizan en la dirección de disposición a de las mismas. Esto permite que se forme un espacio S entre la celda electrolítica 1 y la membrana de intercambio iónico 2 sin retirar la celda electrolítica 1 hacia el exterior del marco de electrolizador 8. A continuación, el electrodo para electrólisis 100 se inserta entre las celdas electrolíticas adyacentes 1 (es decir, en el espacio S). De esta manera, el electrodo para electrólisis 100 se dispone entre las celdas electrolíticas adyacentes 1, y estos componentes quedan soportados por el marco de electrolizador 8. A continuación, la pluralidad de celdas electrolíticas 1 y el electrodo para electrólisis 100 se acoplan al presionarse en la dirección de disposición a por medio del dispositivo de prensa 5.

En la etapa (B) en el primer aspecto, el laminado se fija preferentemente sobre la superficie de al menos uno del ánodo y el cátodo a una temperatura a la que el laminado no se funde.

La "temperatura a la que el laminado no se funde" se puede identificar como el punto de reblandecimiento de la nueva membrana. La temperatura puede variar dependiendo del material que constituye la membrana pero es preferentemente de 0 a 100 °C, más preferentemente de 5 al 80 °C, además preferentemente de 10 a 50 °C.

La fijación descrita anteriormente se realiza preferentemente a presión normal.

Además, el laminado se obtiene preferentemente integrando el electrodo para electrólisis y la nueva membrana a una temperatura a la que la membrana no se funde y a continuación se usa en la etapa (B).

Como método específico para la integración anterior, que no está particularmente limitado, se pueden usar todo tipo de métodos, excepto los métodos típicos para fundir la membrana, tal como compresión térmica. Un ejemplo preferible es un método en el que se interpone un líquido entre un electrodo para electrólisis mencionado a continuación y la membrana y se usa la tensión superficial del líquido para integrar el electrodo y la membrana.

[Electrodo para electrólisis]

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, el electrodo para electrólisis no está particularmente limitado siempre que el electrodo pueda usarse para la electrólisis. El electrodo para electrólisis puede ser un electrodo que sirva como cátodo en el electrolizador o puede ser un electrodo que sirva como ánodo. Como material, forma y similares del electrodo para electrólisis, se pueden seleccionar adecuadamente aquellos adecuados, teniendo en cuenta la configuración del electrolizador y similares. A continuación en el presente documento, se describirán aspectos preferibles del electrodo para electrólisis en la presente realización, pero estos son simplemente aspectos preferibles de ejemplo para un caso en el que el electrodo se integra con una nueva membrana para formar un laminado en el primer aspecto. Se pueden emplear adecuadamente electrodos para electrólisis distintos de los aspectos mencionados a continuación.

El electrodo para electrólisis en la presente realización tiene una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria de preferentemente 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mgcm2 o menos, aún más preferentemente 1,20 N/mgcm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un conductor de alimentación (un electrodo degradado y un electrodo sin recubrimiento de catalizador) y similares. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1.1 N/mgcm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos.

La fuerza aplicada se puede medir mediante los métodos (i) o (ii) descritos a continuación, que son como se detallan en los ejemplos. En cuanto a la fuerza aplicada, el valor obtenido por la medición del método (i) (también denominado "la fuerza aplicada (1)") y el valor obtenido por la medición del método (ii) (también denominado "la fuerza aplicada (2)") puede ser igual o diferente, y cualquiera de los valores es preferentemente inferior a 1.5 N/mgcm2.

[Método (i)]

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) obtenida por el método (i) es preferentemente de 1.6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1,5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1,20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mgcm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mg cm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mg cm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mgcm2 o menos. La fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico y, además, es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2), aún más preferentemente 0,2 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

[Método (ii)]

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) obtenida por el método (ii) es preferentemente de 1,6 N/(mgcm2) o menos, más preferentemente inferior a 1,6 N/(mgcm2), además preferentemente inferior a 1.5 N/(mgcm2), incluso además preferentemente 1,2 N/mg cm2 o menos, aún más preferentemente 1,20 N/mg cm2 o menos desde el punto de vista de permitir que se proporcione una buena propiedad de manipulación y tener una buena fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado y un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador. La fuerza aplicada es aún más preferentemente de 1,1 N/mg cm2 o menos, además aún más preferentemente 1,10 N/mgcm2 o menos, de forma particular, preferentemente 1,0 N/mgcm2 o menos, de forma especial, preferentemente 1,00 N/mg cm2 o menos. Además, la fuerza es preferentemente superior a 0,005 N/(mgcm2), más preferentemente 0,08 N/(mgcm2) o más, además preferentemente 0,1 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de mejorar aún más el rendimiento electrolítico, y es además más preferentemente de 0,14 N/(mgcm2) o más desde el punto de vista de facilitar aún más la manipulación en un tamaño grande (por ejemplo, un tamaño de 1,5 m x 2,5 m).

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, para integrar una nueva membrana y el electrodo para electrólisis, se interpone preferentemente un líquido entre los mismos. Como líquido, se puede usar cualquier líquido, tal como agua y disolventes orgánicos, siempre que el líquido genere una tensión superficial. Cuanto mayor sea la tensión superficial del líquido, mayor será la fuerza aplicada entre la nueva membrana y el electrodo para electrólisis. Por lo tanto, se prefiere un líquido que tenga una mayor tensión superficial. Los ejemplos del líquido incluyen los siguientes (el valor numérico entre paréntesis es la tensión superficial del líquido a 20 °C):

[Método (2)]

[Método (3)]

A = (1 -(W/(V x p)) x 100

Como se muestra en la figura 119, un electrodo para electrólisis 100 de acuerdo con la presente realización incluye un sustrato para electrodo para electrólisis 10 y un par de primeras capas 20 con las que se cubren ambas superficies del sustrato para electrodo para electrólisis 10. Todo el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se cubre preferentemente con las primeras capas 20. Es probable que esta cubierta mejore la actividad del catalizador y la durabilidad del electrodo para electrólisis. Una primera capa 20 puede laminarse solo sobre una superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10.

Además, como se muestra en la figura 119, las superficies de las primeras capas 20 se pueden cubrir con unas segundas capas 30. La totalidad de las primeras capas 20 se cubre preferentemente con las segundas capas 30. Como alternativa, la segunda capa 30 puede laminarse solo sobre una superficie de la primera capa 20.

(Sustrato para electrodo para electrólisis)

El grosor del sustrato para electrodo para electrólisis 10 es de, como se ha mencionado anteriormente, preferentemente 300 |jm o menos, más preferentemente 205 |jm o menos, además preferentemente 155 |jm o menos, además más preferentemente 135 |jm o menos, incluso además preferentemente 125 |jm o menos, incluso más preferentemente 120 jm o menos, incluso aún más preferentemente 100 jm o menos, y además aún más preferentemente 50 jm o menos desde el punto de vista de una propiedad de manipulación y economía. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es de 1 jm , por ejemplo, preferentemente 5 jm , más preferentemente 15 jm .

Para poner la primera capa 20 en estrecho contacto con la superficie del sustrato para electrodo para electrólisis 10, el sustrato para electrodo para electrólisis 10 se somete preferentemente a un tratamiento de aumento del área superficial. Los ejemplos del tratamiento para aumentar el área superficial incluyen un tratamiento de granallado usando alambre cortado, rejilla de acero, rejilla de alúmina o similares, un tratamiento ácido usando ácido sulfúrico o ácido clorhídrico, y un tratamiento de revestimiento usando el mismo elemento que el del sustrato. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la superficie del sustrato no está particularmente limitada, pero es preferentemente de 0,05 jm a 50 jm , más preferentemente de 0,1 a 10 jm , además preferentemente de 0,1 a 8 jm .

(Primera capa)

En la figura 119, una primera capa 20 como capa de catalizador contiene al menos uno de óxidos de rutenio, óxidos de iridio y óxidos de titanio. Los ejemplos del óxido de rutenio incluyen RuO². Los ejemplos del óxido de iridio incluyen IrO². Los ejemplos del óxido de titanio incluyen TiO². La primera capa 20 contiene preferentemente dos óxidos: un óxido de rutenio y un óxido de titanio o tres óxidos: un óxido de rutenio, un óxido de iridio y un óxido de titanio. Esto hace que la primera capa 20 sea más estable y además mejore la adherencia con la segunda capa 30.

La primera capa 20 no ha de ser una sola capa y puede incluir una pluralidad de capas. Por ejemplo, la primera capa 20 puede incluir una capa que contiene tres óxidos y una capa que contiene dos óxidos. El grosor de la primera capa 20 es preferentemente de 0,05 a 10 jm , más preferentemente de 0,1 a 8 jm .

(Segunda capa)

(Primera capa)

Como metal del grupo del platino, está contenido preferentemente el platino.

(Segunda capa)

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, el electrodo para electrólisis contiene preferentemente al menos un componente catalítico seleccionado del grupo que consiste en Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Au, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Ta, W, Re, Os, Al, In, Sn, Sb, Ga, Ge, B, C, N, O, Si, P, S, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb y Dy desde el punto de vista de lograr un rendimiento electrolítico suficiente.

En la presente realización, desde el punto de vista de que el electrodo para electrólisis, si es un electrodo que tiene una amplia región de deformación elástica, puede proporcionar una mejor propiedad de manipulación y tiene una mejor fuerza adhesiva a una membrana tal como una membrana de intercambio iónico y una membrana microporosa, un electrodo degradado, un conductor de alimentación sin recubrimiento de catalizador y similares, el grosor del electrodo para electrólisis es preferentemente de 315 jim o menos, más preferentemente 220 jim o menos, además preferentemente 170 jim o menos, además más preferentemente 150 jim o menos, de forma particular, preferentemente 145 jim o menos, incluso más preferentemente 140 jim o menos, incluso aún más preferentemente 138 jim o menos, además aún más preferentemente 135 jim o menos. Un grosor de 135 jim o menos puede proporcionar una buena propiedad de manipulación. Además, desde un punto de vista similar al anterior, el grosor es preferentemente de 130 jim o menos, más preferentemente inferior a 130 jim, además preferentemente 115 |jm o menos, además más preferentemente 65 |jm o menos. El valor del límite inferior no está particularmente limitado, pero es preferentemente de 1 jm o más, más preferentemente 5 jm o más por razones prácticas, más preferentemente 20 jm o más. En la presente realización, "que tiene una amplia región de deformación elástica" significa que, cuando un electrodo para electrólisis se devana para formar un cuerpo bobinado, es improbable que se produzca una deformación derivada del devanado después de liberar el estado bobinado. El grosor del electrodo para electrólisis se refiere, cuando se incluye una capa de catalizador mencionada a continuación, al grosor total tanto del sustrato para electrodo para electrólisis como de la capa de catalizador.

(Método para producir un electrodo para electrólisis)

(Formación de la primera capa de ánodo)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la segunda capa)

(Formación de la primera capa de cátodo por el método de pirólisis)

(Etapa de aplicación)

(Etapa de secado y etapa de pirólisis)

(Formación de la capa intermedia)

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento iónico)

La primera capa 20 también se puede formar mediante revestimiento iónico.

(Formación de la primera capa de cátodo por revestimiento)

La primera capa 20 también se puede formar mediante pulverización térmica.

[Membrana de intercambio iónico]

La membrana de intercambio iónico no está particularmente limitada siempre que la membrana pueda laminarse con el electrodo para electrólisis, y pueden emplearse diversas membranas de intercambio iónico. En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, se usa preferentemente una membrana de intercambio iónico que tiene un cuerpo de membrana que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y una capa de recubrimiento proporcionada en al menos una superficie del cuerpo de membrana. Es preferible que la capa de recubrimiento contenga partículas de material inorgánico y un aglutinante y que el área superficial específica de la capa de recubrimiento sea de 0,1 a 10 m2/g. La membrana de intercambio iónico que tiene tal estructura tiene una pequeña influencia del gas generado durante la electrólisis sobre el rendimiento electrolítico y tiende a ejercer un rendimiento electrolítico estable.

La figura 120 ilustra una vista esquemática en sección transversal que muestra una realización de una membrana de intercambio iónico. Una membrana de intercambio iónico 1 tiene un cuerpo de membrana 10 que contiene un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico y las capas de recubrimiento 11a y 11b formadas en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

En la membrana de intercambio iónico 1, el cuerpo de membrana 10 comprende una capa de ácido sulfónico 3 que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo sulfo (un grupo representado por -SO₃-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido sulfónico") y una capa de ácido carboxílico 2 que tiene un grupo de intercambio iónico procedente de un grupo carboxilo (un grupo representado por -CO²-, en lo sucesivo en el presente documento también denominado "grupo de ácido carboxílico"), y los materiales de núcleo de refuerzo 4 mejoran la resistencia y la estabilidad dimensional. La membrana de intercambio iónico 1, que comprende la capa de ácido sulfónico 3 y la capa de ácido carboxílico 2, se usa adecuadamente como membrana de intercambio aniónico.

La membrana de intercambio iónico puede incluir una capa de ácido sulfónico o una capa de ácido carboxílico. La membrana de intercambio iónico puede no estar necesariamente reforzada por materiales de núcleo de refuerzo, y la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo no se limita al ejemplo de la figura 120.

(Cuerpo de membrana)

En primer lugar, se describirá el cuerpo de membrana 10 que constituye la membrana de intercambio iónico 1. El cuerpo de membrana 10 debe ser uno que tenga la función de permitir selectivamente que los cationes penetren y comprende un polímero de hidrocarburo o un polímero que contiene flúor que tiene un grupo de intercambio iónico. Su configuración y material no están particularmente limitados, y se pueden seleccionar adecuadamente los preferidos.

CF₂-CFOCF₂-CF(CF₃)OCF₂COOCH₃,

CF₂-CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂-CF[OCF₂-CF(CF₃)]2O(CF₂)₂COOCH₃,

CF₂-CFOCF₂CF(CF₃)O(CF₂)₃COOCH₃,

CF₂=CFO(CF₂)₂COOCH₃y

CF₂=CFO(CF₂)₃COOCH₃.

Los ejemplos de los monómeros del tercer grupo incluyen compuestos de vinilo que tienen un grupo funcional convertible en un grupo de intercambio iónico de tipo sulfona (grupo de ácido sulfónico). Como compuestos vinílicos que tienen un grupo funcional convertible en un grupo de ácido sulfónico, por ejemplo, son preferibles monómeros representados por CF₂-CFO-X-CF₂-SO²F, en donde X representa un grupo perfluoroalquileno. Los ejemplos específicos de estos incluyen los monómeros representados a continuación:

CF₂-CFOCF₂CF₂SO²F,

CF₂-CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F,

CF₂-CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂CF₂SO₂F,

CF₂-CF(CF₂)₂SO₂F,

CF₂-CFO[CF₂CF(CF₃)O]2CF₂CF₂SO₂F y

CF₂-CFOCF₂CF(CF₂OCF₃)OCF₂CF₂SO₂F.

(Capa de recubrimiento)

La membrana de intercambio iónico tiene preferentemente una capa de recubrimiento sobre al menos una superficie del cuerpo de membrana. Como se muestra en la figura 120, en la membrana de intercambio iónico 1, las capas de recubrimiento 11a y 11b se forman en ambas superficies del cuerpo de membrana 10.

(Materiales de núcleo de refuerzo)

La figura 121 ilustra una vista esquemática para explicar la relación de apertura de los materiales de núcleo de refuerzo que constituyen la membrana de intercambio iónico. La figura 121, en la que se amplía una porción de la membrana de intercambio iónico, muestra únicamente la disposición de los materiales de núcleo de refuerzo 21 y 22 en las regiones, omitiendo la ilustración de los demás elementos.

Relación de apertura = (B)/(A) = ((A)-(C))/(A) ... (I)

Entre los materiales de núcleo de refuerzo, una forma particularmente preferida son los hilos de cinta o los monofilamentos altamente orientados que comprenden ^pT^fE desde el punto de vista de la resistencia química y la resistencia térmica. Específicamente, son más preferidos materiales de núcleo de refuerzo que forman un tejido tafetán en el que se usan hilos de cinta de 50 a 300 denier obtenidos al cortar una lámina porosa de alta resistencia que comprende PTFE en forma de cinta, o monofilamentos altamente orientados de 50 a 300 denier que comprenden PTFE y que tiene una densidad de tejido de 10 a 50 hilos o monofilamentos/pulgada y tiene un grosor en el intervalo de 50 a 100 |jm. La relación de apertura de una membrana de intercambio iónico que comprende dichos materiales de núcleo de refuerzo es más preferentemente del 60 % o más.

(Orificios continuos)

[Método de producción]

Etapa (1): Etapa de producción de un polímero que contiene flúor

Etapa (2): Etapa de producción de materiales de refuerzo

Etapa (3): Etapa de formación de película

Los ejemplos del método de formación de película incluyen los siguientes:

Etapa (4): Etapa de obtención del cuerpo de membrana

La etapa de formar orificios continuos eluyendo el hilo de sacrificio se describirá ahora con más detalle. Las figuras 122(a) y (b) son vistas esquemáticas para explicar un método para formar los orificios continuos de la membrana de intercambio iónico.

Las figuras 122(a) y (b) muestran hilos de refuerzo 52, hilos de sacrificio 504a y orificios continuos 504 formados por los hilos de sacrificio 504a únicamente, omitiendo la ilustración de los demás elementos, tales como un cuerpo de membrana.

La figura 122(a) ilustra el material de refuerzo de tejido tafetán en el que los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a se entretejen a lo largo de la dirección longitudinal y la dirección lateral en el papel, y la disposición de los hilos de refuerzo 52 y los hilos de sacrificio 504a en el material de refuerzo puede variar según sea necesario.

(6) Etapa de aplicación

[Membrana microporosa]

La porosidad anterior se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

Los ejemplos específicos de la membrana microporosa mencionada anteriormente incluyen Zirfon Perl UTP 500, fabricada por Agfa, y los descritos en la Publicación Internacional N° WO 2013-183584 y la Publicación Internacional N.° WO 2016-203701.

En el método para producir un electrolizador de acuerdo con la presente realización, la membrana comprende preferentemente una primera capa de resina de intercambio iónico y una segunda capa de resina de intercambio iónico que tiene una EW (capacidad de intercambio iónico) diferente de la de la primera capa de resina de intercambio iónico. Adicionalmente, la membrana preferentemente comprende una primera capa de resina de intercambio iónico y una segunda capa de resina de intercambio iónico que tiene un grupo funcional diferente al de la primera capa de resina de intercambio iónico. La capacidad de intercambio iónico se puede ajustar por el grupo funcional a introducir, y los grupos funcionales que se pueden introducir son los mencionados anteriormente. (Electrólisis de agua)

Ejemplos

La presente invención se describirá con más detalle con referencia a los Ejemplos y Ejemplos comparativos a continuación, pero la presente invención no se limita de ningún modo a los Ejemplos a continuación.

<Verificación de la primera realización>

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la primera realización (en la sección de <Verificación de la primera realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la primera realización (en la sección de <Verificación de la primera realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 10 a 21 según sea apropiado.

[Método de evaluación]

(1) Relación de apertura

Un electrodo se cortó en un tamaño de 130 mm x 100 mm. Se usó un calibrador de grosor Digimatic (fabricado por Mitutoyo Corporation, escala mínima 0,001 mm) para calcular un valor promedio de 10 puntos obtenido al medir uniformemente en el plano. El valor se usó como el grosor del electrodo (grosor calibrado) para calcular el volumen. Posteriormente, se usó una balanza electrónica para medir la masa. A partir de la gravedad específica de cada metal (gravedad específica del níquel = 8,908 g/cm3, gravedad específica del titanio = 4,506 g/cm3), se calculó la relación de apertura o relación de vacío.

Relación de apertura (relación de vacío) (%) = (1 - (masa del electrodo)/(volumen del electrodo x gravedad específica del metal)) x 100 (2) Masa por área unitaria (mg/cm2)

Un electrodo se cortó en un tamaño de 130 mm x 100 mm, y se midió la masa del mismo con una balanza electrónica. El valor se dividió por el área (130 mm x 100 mm) para calcular la masa por área unitaria.

(3) Fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) (fuerza adhesiva) (N/mgcm2))

[Método (i)] (método empleado con respecto al valor mencionado en la reivindicación 1)

Para la medición se usó una máquina de prueba de tracción y compresión (Imada-SS Corporation, máquina de prueba principal: máquina de prueba de tracción y compresión tipo SDT-52NA, celda de carga: celda de carga tipo SL-6001).

Una placa de níquel de cuadrado de 200 mm con un grosor de 1,2 mm se sometió a un proceso de granallado con alúmina de granulometría número 320. La rugosidad superficial promedio aritmética (Ra) de la placa de níquel después del tratamiento de granallado fue de 0,7 |jm. Para la medición de la rugosidad superficial en el presente documento se usó un instrumento de medición de rugosidad superficial tipo sonda SJ-310 (Mitutoyo Corporation). Se colocó una muestra de medición sobre la placa superficial paralela a la superficie del suelo para medir la rugosidad promedio aritmética Ra en las condiciones de medición que se describen a continuación. La medición se repitió 6 veces y se enumeró el valor promedio.

<Forma de la sonda> ángulo cónico = 60°, radio de la punta = 2 |jm, fuerza de medición estática = 0,75 mN <Estándar de rugosidad> JIS2001

<Curva de evaluación> R

<Filtro> GAUSS

<Valor de corte Ac> 0,8 mm

<Valor de corte As> 2,5 jm

<Número de secciones> 5

<Pre-ejecución, post-ejecución> disponible

Esta placa de níquel se fijó verticalmente en el mandril inferior de la máquina de prueba de tracción y compresión.

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico A a continuación.

Como materiales de núcleo de refuerzo, se usaron monofilamentos de 90 denier fabricados de politetrafluoroetileno (PTFE) (en lo sucesivo en el presente documento, hilos de PTFE). Como hilos de sacrificio, se usaron hilos obtenidos mediante la torsión de seis filamentos de 35 denier de tereftalato de polietileno (PET) 200 veces/m (en lo sucesivo en el presente documento denominados hilos de PET). En primer lugar, en cada una de la DT y la DM, los hilos de PTFE y los hilos de sacrificio se tejieron en tafetán con 24 hilos de PTFE/pulgada de modo que se dispusieran dos hilos de sacrificio entre hilos de PTFE adyacentes, para obtener una tela tejida. La tela tejida resultante se unió a presión con un rodillo para obtener una tela tejida con un grosor de 70 jm .

A continuación, se proporcionaron una resina A de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂COOCH₃y tenía una capacidad de intercambio iónico de 0,85 mg de equivalente/g, y una resina B de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,03 mg de equivalente/g.

Usando estas resinas A y B, se obtuvo una película bicapa X en la que el grosor de la capa de resina A era de 15 jm y el grosor de la capa de resina B era de 104 jm mediante un método de matriz T de coextrusión.

Posteriormente, el papel antiadhesivo (gofrado en forma cónica con una altura de 50 jm ), un material de refuerzo y la película X se laminaron en este orden en una placa caliente que tenía una fuente de calor y una fuente de vacío en el interior y que tenía microporos sobre su superficie, se calentaron, se despresurizaron en las condiciones de una temperatura superficial de placa caliente de 223 °C y un grado de presión reducida de 0,067 MPa durante 2 minutos y a continuación se retiró el papel antiadhesivo para obtener una membrana compuesta.

La membrana compuesta resultante se sumergió en una solución acuosa a 80 °C que contenía el 30 % en masa de dimetilsulfóxido (DMSO) y el 15 % en masa de hidróxido de potasio (KOH) durante 20 minutos para la saponificación. A continuación, la membrana compuesta se sumergió en una solución acuosa a 50 °C que contenía hidróxido de sodio (NaOH) 0,5 N durante una hora para reemplazar el contraión del grupo de intercambio iónico por Na y a continuación se lavó con agua. A continuación, la membrana se secó a 60 °C.

Además, se añadió el 20 % en masa de óxido de circonio con un tamaño de partícula primaria de 1 jm a una solución de etanol al 5 % en masa de la resina de tipo ácido de la resina B y se dispersó para preparar una suspensión, y la suspensión se pulverizó sobre ambas superficies de la membrana compuesta anterior mediante un método de pulverización en suspensión para formar recubrimientos de óxido de circonio en las superficies de la membrana compuesta para obtener una membrana de intercambio iónico A. La densidad del recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,5 mg/cm2 El tamaño de partícula promedio se midió mediante un analizador del tamaño de partícula (fabricado por SHIMADZU CORPORATION, "SALD(R) 2200").

La membrana de intercambio iónico (membrana) obtenida anteriormente se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana se puso en contacto con la placa de níquel anterior suficientemente humedecida con agua pura y se permitió que se adhiriera a la placa por la tensión del agua. En este momento, la placa de níquel y la membrana de intercambio iónico se colocaron para alinear los extremos superiores de las mismas.

Una muestra de electrodo para electrólisis (electrodo) para la medición se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico A se cortó en un cuadrado de 170 mm. Un lado del electrodo se intercaló por dos placas de acero inoxidable (grosor: 1 mm, longitud: 9 mm, anchura: 170 mm). Después del posicionamiento para alinear el centro de las placas de acero inoxidable con el centro del electrodo, se usaron cuatro clips para fijar uniformemente el electrodo y las placas. El centro de las placas de acero inoxidable se sujetó por el mandril superior de la máquina de prueba de tracción y compresión para colgar el electrodo. La carga aplicada en la máquina de prueba en este momento se fijó en 0 N. La pieza integrada de las placas de acero inoxidable, el electrodo y los clips se retiró una vez de la máquina de prueba de tracción y compresión y se sumergió en una cuba que contenía agua pura para humedecer el electrodo lo suficiente con agua pura. Posteriormente, el centro de las placas de acero inoxidable se sujetó de nuevo con el mandril superior de la máquina de prueba de tracción y compresión para colgar el electrodo.

Se bajó el mandril superior de la máquina de prueba de tracción y compresión, y se permitió que la muestra del electrodo para electrólisis se adhiriera a la superficie de la membrana de intercambio iónico por la tensión superficial del agua pura. El tamaño de la superficie adhesiva en este momento era de 130 mm de ancho y 110 mm de largo. Se pulverizó agua pura en una botella de lavado sobre el electrodo y la membrana de intercambio iónico en su totalidad para humedecer suficientemente la membrana y el electrodo de nuevo. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar hacia abajo desde arriba con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de agua pura. El rodillo se hizo rodar una sola vez.

El electrodo se elevó a una velocidad de 10 mm/minuto para comenzar la medición de la carga, y se registró la carga cuando el tamaño de la porción superpuesta del electrodo y la membrana alcanzó 130 mm de ancho y 100 mm de largo. Esta medición se repitió tres veces y se calculó el valor promedio.

Este valor promedio se dividió por el área de la porción superpuesta del electrodo y la membrana de intercambio iónico y la masa del electrodo de la porción superpuesta a la membrana de intercambio iónico para calcular la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1). La masa del electrodo de la porción superpuesta a la membrana de intercambio iónico se determinó mediante cálculo proporcional a partir del valor obtenido la (2) Masa por área unitaria (mg/cm2) descrita anteriormente.

En cuanto al ambiente de la cámara de medición, la temperatura era de 23 ± 2 °C y la humedad relativa era de 30 ± 5 %.

El electrodo usado en los Ejemplos y los Ejemplos comparativos pudo sostenerse por sí mismo y adherirse sin deslizarse ni desprenderse cuando se le permitió adherirse a la membrana de intercambio iónico que se adhirió a una placa de níquel fijada verticalmente a través de la tensión superficial.

En la figura 10 se muestra una vista esquemática de un método para evaluar la fuerza aplicada (1).

El límite inferior de medición de la máquina de prueba de tracción fue de 0,01 (N).

(4) Fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2) (fuerza adhesiva) (N/mgcm2))

[Método (ii)] (no el método empleado con respecto al valor mencionado en la reivindicación 1)

Una placa de níquel idéntica a la del Método (i) se fijó verticalmente en el mandril inferior de la máquina de prueba de tracción y compresión.

Se bajó el mandril superior de la máquina de prueba de tracción y compresión, y se permitió que la muestra del electrodo para electrólisis se adhiriera a la superficie de la placa de níquel a través de la tensión superficial de una solución. El tamaño de la superficie adhesiva en este momento era de 130 mm de ancho y 110 mm de largo. Se pulverizó agua pura en una botella de lavado sobre el electrodo y la placa de níquel en su totalidad para humedecer suficientemente la placa de níquel y el electrodo de nuevo. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar hacia abajo desde arriba con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez.

El electrodo se elevó a una velocidad de 10 mm/minuto para comenzar la medición de la carga, y se registró la carga cuando el tamaño de la porción superpuesta del electrodo y la placa de níquel en la dirección longitudinal alcanzó 100 mm. Esta medición se repitió tres veces y se calculó el valor promedio.

Este valor promedio se dividió por el área de la porción superpuesta del electrodo y la placa de níquel y la masa del electrodo de la porción superpuesta a la placa de níquel para calcular la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2). La masa del electrodo de la porción superpuesta a la membrana se determinó mediante cálculo proporcional a partir del valor obtenido en la (2) masa por área unitaria (mg/cm2) descrita anteriormente.

El electrodo usado en los Ejemplos y los Ejemplos comparativos pudo sostenerse por sí mismo y adherirse sin deslizarse ni desprenderse cuando se le permitió adherirse a una placa de níquel fijada verticalmente a través de la tensión superficial.

(5) Método para evaluar de devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (1) (%)

(Membrana y columna)

El método de evaluación (1) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. En los Ejemplos comparativos 10 y 11, el electrodo se integró con la membrana de intercambio iónico mediante prensado térmico y, por lo tanto, se proporcionó una pieza integrada de una membrana de intercambio iónico y un electrodo (electrodo de un cuadrado de 130 mm). Después de sumergir suficientemente la membrana de intercambio iónico en agua pura, se colocó la membrana sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 280 mm. Posteriormente, se eliminó el exceso de solución con un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo de celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm). El rodillo se hizo rodar sobre la membrana de intercambio iónico de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 11. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo de la tubería de plástico que tenía un diámetro exterior de 280 mm.

(6) Método para evaluar de devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2) (%)

(Membrana y electrodo)

El método de evaluación (2) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en agua pura y a continuación se laminaron. Este laminado se colocó sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 280 mm de modo que el electrodo se ubicara en el exterior. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 12 con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo.

(7) Método para evaluar de devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) (%)

(Membrana y electrodo)

El método de evaluación (3) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en agua pura y a continuación se laminaron. Este laminado se colocó sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 145 mm de modo que el electrodo se ubicara en el exterior. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 13 con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo.

(8) Propiedad de manipulación (evaluación de la respuesta)

(A) La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un tamaño de 95 x 110 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. En cada ejemplo, la membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en tres soluciones: solución acuosa de bicarbonato de sodio, solución acuosa de NaOH 0,1 N y agua pura, a continuación se laminaron y se colocaron inmóviles sobre una placa de Teflon. El intervalo entre la celda de ánodo y la celda de cátodo usada en la evaluación electrolítica se fijó en aproximadamente 3 cm. Se levantó el laminado colocado inmóvil y se realizó una operación de inserción y mantenimiento del laminado entre las mismas. Esta operación se realizó mientras se comprobaba la dislocación y caída del electrodo.

(B) La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un tamaño de 95 x 110 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. En cada ejemplo, la membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en tres soluciones: una solución acuosa de bicarbonato de sodio, una solución acuosa de NaOH 0,1 N y agua pura, a continuación se laminaron y se colocaron inmóviles sobre una placa de Teflon. Las dos esquinas adyacentes de la porción de membrana del laminado se sujetaron con las manos para levantar el laminado de modo que quedara vertical. Las dos esquinas sostenidas con las manos se movieron desde este estado para estar cerca una de la otra de modo que la membrana sobresaliera o se hundiera. Este movimiento se repitió de nuevo para comprobar la adaptabilidad del electrodo a la membrana. Los resultados se evaluaron en una escala de cuatro niveles de 1 a 4 sobre la base de los siguientes índices:

1: buena propiedad de manipulación

2: puede ser manipulado

3: difícil de manipular

4: no puede ser manipulado sustancialmente

Aquí, la muestra del Ejemplo comparativo 5, proporcionada en un tamaño equivalente al de una celda electrolítica grande que incluye un electrodo de un tamaño de 1,3 m x 2,5 m y una membrana de intercambio iónico de un tamaño de 1,5 m x 2,8 m, se sometió a manipulación. El resultado de la evaluación del Ejemplo comparativo 5 ("3" como se describe a continuación) se usó como índice para evaluar la diferencia entre la evaluación de los anteriores (A) y (B) y la del de gran tamaño. Es decir, en el caso de que el resultado de la evaluación de un laminado pequeño fuera "1" o "2", se determinó que no había problema en la propiedad de manipulación incluso si el laminado se proporcionaba en un tamaño mayor.

(9) Evaluación electrolítica (tensión (V), eficiencia de corriente (%), concentración de sal común en sosa cáustica (ppm, sobre la base del 50 %))

El rendimiento electrolítico se evaluó mediante el siguiente experimento electrolítico.

Una celda de ánodo de titanio que tenía una cámara anódica en la que se proporcionó un ánodo (celda de terminal anódico) y una celda de cátodo que tenía una cámara catódica de níquel en la que se proporcionó un cátodo (celda de terminal catódico) se dispusieron opuestamente. Se dispuso un par de juntas entre las celdas, y se intercaló entre las juntas un laminado (un laminado de la membrana de intercambio iónico A y un electrodo para electrólisis). A continuación, la celda de ánodo, la junta, el laminado, la junta y el cátodo se pusieron en estrecho contacto entre sí para obtener una celda electrolítica, y se proporcionó un electrolizador que incluía la celda.

El ánodo se produjo mediante la aplicación de una solución mixta de cloruro de rutenio, cloruro de iridio y tetracloruro de titanio sobre un sustrato de titanio sometido a granallado y un tratamiento de grabado ácido como pretratamiento, seguido de secado y horneado. El ánodo se fijó en la cámara anódica mediante soldadura. Como cátodo, se usó uno descrito en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos. Como colector de la cámara catódica, se usó un metal expandido de níquel. El colector tenía un tamaño de 95 mm de largo x 110 mm de ancho. Como cuerpo metálico elástico, se usó un colchón formado tejiendo alambre fino de níquel. Sobre el colector se colocó el colchón como cuerpo metálico elástico. Se colocó encima una malla de níquel formada por alambre de níquel de tejido tafetán con un diámetro de 150 |jm en un tamaño de malla de tamiz de 40, y se usó una cuerda hecha de Teflon(R) para fijar las cuatro esquinas de la malla de Ni al colector. Esta malla de Ni se usó como conductor de alimentación. Esta celda electrolítica tiene una estructura de espacio cero mediante el uso de la fuerza repulsiva del colchón como cuerpo metálico elástico. Como juntas, se usaron juntas de caucho de etilenopropileno-dieno (EPDM). Como membrana, se usó la membrana de intercambio iónico A (cuadrado de 160 mm) producida en el [Método (i)].

La celda electrolítica anterior se usó para realizar la electrólisis de la sal común. La concentración de salmuera (concentración de cloruro de sodio) en la cámara anódica se ajustó a 205 g/l. La concentración de hidróxido de sodio en la cámara catódica se ajustó al 32 % en masa. Se ajustó la temperatura tanto en la cámara anódica como en la cámara catódica para permitir que la temperatura en cada celda electrolítica alcanzara 90 °C. La electrólisis de sal común se realizó a una densidad de corriente de 6 kA/m2 para medir la tensión, la densidad de corriente y la concentración de sal común en la sosa cáustica. La eficiencia de la corriente aquí es la proporción de la cantidad de sosa cáustica producida con respecto a la corriente que pasa, y cuando los iones de impureza y los iones de hidróxido en lugar de los iones de sodio se mueven a través de la membrana de intercambio iónico debido a la corriente que pasa, la eficiencia de la corriente disminuye. La eficiencia de la corriente se obtuvo dividiendo el número de moles de sosa cáustica producidos durante un determinado tiempo por el número de moles de los electrones de la corriente que pasa durante ese tiempo. El número de moles de sosa cáustica se obtuvo recuperando la sosa cáustica producida por la electrólisis en un recipiente de plástico y midiendo su masa. Como concentración de sal común en la sosa cáustica, se mostró un valor obtenido al convertir la concentración de sosa cáustica basándose en el 50 %.

La especificación del electrodo y el conductor de alimentación usados en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos se muestra en la Tabla 1.

(11) Medición del grosor de la capa catalítica, el sustrato para electrodo para electrólisis y el grosor del electrodo

Para el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis, se usó un calibrador de grosor Digimatic (fabricado por Mitutoyo Corporation, escala mínima 0,001 mm) para calcular un valor promedio de 10 puntos obtenidos al medir uniformemente en el plano. El valor se usó como el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis (grosor calibrado). Para el grosor del electrodo se usó un calibrador de grosor Digimatic para calcular un valor promedio de 10 puntos obtenido al medir uniformemente en el plano, de la misma manera que para el sustrato para electrodo. El valor se usó como el grosor del electrodo (grosor calibrado). El grosor de la capa catalítica se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo.

(12) Prueba de deformación elástica del electrodo

La membrana de intercambio iónico A (membrana) y el electrodo producido en el [Método (i)] se cortaron cada uno en un cuadrado de 110 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. Después de laminar la membrana de intercambio iónico y el electrodo para producir un laminado en condiciones de una temperatura: 23 ± 2 °C y una humedad relativa: 30 ± 5 %, el laminado se devanó en torno a la tubería de PVC que tenía un diámetro exterior de ^32 mm y una longitud de 20 cm sin ningún espacio, como se muestra en la figura 14. El laminado se fijó usando una brida de polietileno de manera que el devanado del laminado no se desprendiera de la tubería de PVC ni se aflojara. El laminado se mantuvo en este estado durante 6 horas. Posteriormente, se retiró la brida y se desenrolló el laminado de la tubería de PVC. Solo se colocó el electrodo sobre una placa superficial, y se midieron las alturas L¹y L²de una porción levantada de la placa superficial para determinar un valor promedio. Este valor se usó como índice de deformación del electrodo. Es decir, un valor menor significa que es poco probable que el laminado se deforme.

Cuando se usa un metal expandido, hay dos direcciones de devanado: la dirección SW y la dirección LW. En esta prueba, el laminado se devanó en la dirección SW.

Se evaluó la blandura de los electrodos deformados (electrodos que no volvieron a su estado plano original) después de la deformación plástica de acuerdo con un método como se muestra en la figura 15. Es decir, se colocó un electrodo deformado sobre una membrana suficientemente sumergida en agua pura. Se fijó un extremo del electrodo y se presionó el otro extremo levantado sobre la membrana para liberar una fuerza, y se realizó una evaluación de si el electrodo deformado se ajustaba a la membrana.

(13) Evaluación de daños en la membrana

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico B a continuación.

Como materiales de núcleo de refuerzo, se usaron los obtenidos mediante la torsión de hilos de cinta de 100 denier de politetrafluoroetileno (PTFE) 900 veces/m en forma de hilo (en lo sucesivo en el presente documento denominados hilos de PTFE). Como hilos de sacrificio de urdimbre, se usaron hilos obtenidos mediante la torsión de ocho filamentos de 35 denier de tereftalato de polietileno (PET) 200 veces/m (en lo sucesivo en el presente documento denominados hilos de PET). Como hilos de sacrificio de trama, se usaron hilos obtenidos mediante la torsión ocho filamentos de 35 denier de tereftalato de polietileno (PET) 200 veces/m. En primer lugar, los hilos de PTFE y los hilos de sacrificio se tejieron en tafetán con 24 hilos de PTFE/pulgada de modo que se dispusieran dos hilos de sacrificio entre hilos de PTFE adyacentes, para obtener una tela tejida con un grosor de 100 |jm.

A continuación, se proporcionaron un polímero (A1) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CFa)OCF₂CF₂COOCHa y tenía una capacidad de intercambio iónico de 0,92 mg de equivalente/g y un polímero (B1) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,10 mg de equivalente/g. Usando estos polímeros (A1) y (B1), se obtuvo una película bicapa X en la que el grosor de una capa de polímero (A1) era de 25 jm y el grosor de una capa de polímero (B1) era de 89 jm mediante un método de matriz T de coextrusión. Como capacidad de intercambio iónico de cada polímero, se mostró la capacidad de intercambio iónico en el caso de hidrolizar los precursores del grupo de intercambio iónico de cada polímero para la conversión en grupos de intercambio iónico.

Por separado, se proporcionó un polímero (B2) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,10 mg de equivalente/g. Este polímero se extruyó en una sola capa para obtener una película Y con un grosor de 20 jm .

Posteriormente, el papel antiadhesivo, la película Y, un material de refuerzo y la película X se laminaron en este orden en una placa caliente que tenía una fuente de calor y una fuente de vacío en el interior y que tenía microporos en su superficie, se calentaron, se despresurizaron en las condiciones de una temperatura de placa caliente de 225 °C y un grado de presión reducida de 0,022 MPa durante dos minutos y a continuación se retiró el papel antiadhesivo para obtener una membrana compuesta. La membrana compuesta resultante se sumergió en una solución acuosa que comprendía dimetilsulfóxido (DMSO) e hidróxido de potasio (KOH) durante una hora para la saponificación. Posteriormente, la membrana se sumergió en NaOH 0,5 N durante una hora para reemplazar los iones unidos a los grupos de intercambio iónico por Na, y a continuación se lavó con agua. Además, la membrana se secó a 60 °C.

Adicionalmente, un polímero (B3) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,05 mg de equivalente/g se hidrolizó y a continuación se convirtió en un tipo de ácido con ácido clorhídrico. Se añadieron partículas de óxido de circonio que tenían un tamaño de partícula promedio de partículas primarias de 0,02 jm a una solución mixta 50/50 (relación en masa) de agua y etanol en la que se disolvió el polímero (B3') de este tipo de ácido en una proporción del 5 % en masa de tal forma que la relación en masa del polímero (B3') con respecto a las partículas de óxido de circonio era de 20/80. Posteriormente, el polímero (B3') se dispersó en una suspensión de partículas de óxido de circonio con un molino de bolas para obtener una suspensión.

Esta suspensión se aplicó mediante un método de pulverización sobre ambas superficies de la membrana de intercambio iónico y se secó para obtener una membrana B de intercambio iónico que tenía una capa de recubrimiento que contenía el polímero (B3') y las partículas de óxido de circonio. La densidad de recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,35 mg/cm2

El ánodo usado fue el mismo que en la (9) Evaluación electrolítica.

El cátodo usado fue uno descrito en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos. El colector, el colchón y el conductor de alimentación de la cámara catódica usada fueron los mismos que en la (9) Evaluación electrolítica. Es decir, se ha proporcionado una estructura de espacio cero mediante el uso de malla de Ni como conductor de alimentación y la fuerza repulsiva del colchón como cuerpo metálico elástico. Las juntas usadas fueron las mismas que en la (9) Evaluación electrolítica. Como membrana, se usó la membrana de intercambio iónico B producida por el método mencionado anteriormente. Es decir, se proporcionó un electrolizador equivalente al de (9), excepto que el laminado de la membrana de intercambio iónico B y el electrodo para electrólisis se intercalaron entre un par de juntas.

La celda electrolítica anterior se usó para realizar la electrólisis de la sal común. La concentración de salmuera (concentración de cloruro de sodio) en la cámara anódica se ajustó a 205 g/l. La concentración de hidróxido de sodio en la cámara catódica se ajustó al 32 % en masa. Se ajustó la temperatura tanto en la cámara anódica como en la cámara catódica de manera que la temperatura en cada celda electrolítica alcanzara 70 °C. La electrólisis de sal común se realizó a una densidad de corriente de 8 kA/m2 La electrólisis se detuvo 12 horas después del comienzo de la electrólisis, y la membrana de intercambio iónico B se retiró y se observó su estado de daño. "0" significa que no hay daño. "1 a 3" significa que había daño presente, y un número mayor significa un mayor grado de daño.

(14) Resistencia a la ventilación del electrodo

La resistencia a la ventilación del electrodo se midió usando un medidor de permeabilidad al aire KES-F8 (nombre comercial, KATO TECH CO., LTD.). La unidad para el valor de la resistencia a la ventilación es kPas/m. La medición se repitió 5 veces y se enumeró el valor promedio en la Tabla 2. La medición se realizó en las dos condiciones siguientes. La temperatura de la cámara de medición era de 24 °C y la humedad relativa del 32 %.

Condición de medición 1 (resistencia a la ventilación 1)

Velocidad del pistón: 0,2 cm/s

Volumen de ventilación: 0,4 cc/cm2/s

Intervalo de medición: SENSE L (bajo)

Tamaño de muestra: 50 mm x 50 mm

Condición de medición 2 (resistencia a la ventilación 2)

Velocidad del pistón: 2 cm/s

Volumen de ventilación: 4 cc/cm2/s

Intervalo de medición: SENSE M (medio) o H (alto)

Tamaño de muestra: 50 mm x 50 mm

[Ejemplo 1]

Como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 16 |jm. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

Se formó una hoja porosa perforando esta lámina de níquel con orificios circulares mediante punzonado. La relación de apertura fue del 49 %.

Se preparó un líquido de recubrimiento para su uso en la formación de un catalizador de electrodo mediante el siguiente procedimiento. Se mezcló una solución de nitrato de rutenio con una concentración de rutenio de 100 g/l (FURUYA METAL Co., Ltd.) y nitrato de cerio (KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) de manera que la relación molar entre el elemento rutenio y el elemento cerio fuera 1:0,25. Esta solución mixta se agitó suficientemente y se usó como líquido de recubrimiento de cátodo.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido en el Ejemplo 1 fue de 24 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa. El grosor fue el grosor total del óxido de rutenio y óxido de cerio.

Los resultados de la medición de la fuerza adhesiva del electrodo producido por el método anterior se muestran en la Tabla 2. Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 0 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0028 (kPas/m) en la condición de medición 2.

El electrodo producido por el método anterior se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. La superficie rugosa del electrodo se dispuso de manera opuesta en una posición central sustancial del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico A (tamaño: 160 mm x 160 mm), producida en el [Método (i)] y equilibrada con una solución acuosa 0,1 N de NaOH, y se dejó adherir a la misma a través de la tensión superficial de la solución acuosa.

Incluso cuando las cuatro esquinas de la porción de membrana del electrodo integrado en la membrana, que se formó al integrar la membrana con el electrodo, se apretaron y se colgaron de tal manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera en paralelo con el suelo permitiendo que el electrodo mirara hacia el lado del suelo, el electrodo no se desprendió o no se desplazó. Además, cuando ambos extremos de un lado se apretaron y se colgaron de manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera vertical al suelo, el electrodo no se desprendió o no se desplazó.

El electrodo integrado en la membrana anterior se intercaló entre la celda de ánodo y la celda de cátodo de modo que se permitió que la superficie sobre la que se unió el electrodo mirara hacia el lado de la cámara catódica. En la estructura en sección, el colector, el colchón, el conductor de alimentación de malla de níquel, el electrodo, la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero.

El electrodo resultante se sometió a evaluación electrolítica. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

El electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue buena: "1". El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0".

Cuando se midió la cantidad de recubrimiento después de la electrólisis mediante análisis de rayos X fluorescentes (XRF), sustancialmente el 100 % del recubrimiento permaneció en la superficie rugosa, y se redujo el recubrimiento en la superficie no rugosa. Esto indica que la superficie opuesta a la membrana (superficie rugosa) contribuye a la electrólisis y la otra superficie no opuesta a la membrana puede lograr un rendimiento electrolítico satisfactorio cuando la cantidad de recubrimiento es pequeña o no hay recubrimiento presente.

[Ejemplo 2]

En el ejemplo 2, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 22 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 44 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 29 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 7 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 0 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0033 (kPas/m) en la condición de medición 2.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue tan buena como "1". El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0".

Cuando la cantidad de recubrimiento después de la electrólisis se midió por XRF, sustancialmente el 100 % del recubrimiento permaneció en la superficie rugosa, y se redujo el recubrimiento en la superficie no rugosa. Esto indica que la superficie opuesta a la membrana (superficie rugosa) contribuye a la electrólisis y la otra superficie no opuesta a la membrana puede lograr un rendimiento electrolítico satisfactorio cuando la cantidad de recubrimiento es pequeña o no hay recubrimiento presente.

[Ejemplo 3]

En el ejemplo 3, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 30 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 1,38 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 44 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 38 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0027 (kPas/m) en la condición de medición 2.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue buena: "1". El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0".

[Ejemplo 4]

En el ejemplo 4, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 16 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 75 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 24 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0023 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 5]

En el ejemplo 5, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 20 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Ambas superficies de esta lámina de níquel se sometieron a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . Ambas superficies tenían la misma rugosidad. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 49 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 30 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Adicionalmente, cuando la cantidad de recubrimiento después de la electrólisis se midió por XRF, sustancialmente el 100 % del recubrimiento permaneció en ambas superficies. Teniendo en cuenta la comparación con los Ejemplos 1 a 4, esto indica que la otra superficie no opuesta a la membrana puede lograr un rendimiento electrolítico satisfactorio cuando la cantidad de recubrimiento es pequeña o no hay recubrimiento presente.

[Ejemplo 6]

En el ejemplo 6, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el recubrimiento del sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se realizó mediante revestimiento iónico, y los resultados se muestran en la Tabla 2. En el revestimiento iónico, la formación de la película se realizó usando un objetivo de metal Ru a la temperatura de calentamiento de 200 °C y en una atmósfera de argón/oxígeno a una presión de formación de película de 7 x 10^-2Pa. El recubrimiento formado fue óxido de rutenio.

El grosor del electrodo fue de 26 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 7]

En el ejemplo 7, el sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se produjo mediante un método de electroconformación. La fotomáscara tenía una forma formada por la disposición vertical y horizontal de cuadrados de 0,485 mm x 0,485 mm en un intervalo de 0,15 mm. La exposición, el revelado y la galvanoplastia se realizaron secuencialmente para obtener una lámina porosa de níquel que tenía un grosor calibrado de 20 jm y una relación de apertura del 56 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 37 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 17 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0032 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 8]

En el ejemplo 8, el sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se produjo mediante un método de electroconformación.

El sustrato tenía un grosor calibrado de 50 |jm y una relación de apertura del 56 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,73 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 60 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 9]

En el ejemplo 9, se usó una tela no tejida de níquel que tenía un grosor calibrado de 150 jm y una relación de vacío del 76 % (fabricada por NIKKO TECHNO, Ltd.) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La tela no tejida tenía un diámetro de fibra de níquel de aproximadamente 40 jm y un peso base de 300 g/m2 Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 165 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 15 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 29 mm y el electrodo no volvió al estado plano original. A continuación, cuando se evaluó la blandura después de la deformación plástica, el electrodo se adaptó a la membrana debido a la tensión superficial. Por lo tanto, se observó que el electrodo podía ponerse en contacto con la membrana mediante una pequeña fuerza incluso si el electrodo estaba deformado plásticamente y este electrodo tenía una propiedad de manipulación satisfactoria.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0612 (kPas/m) en la condición de medición 2.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. El electrodo tenía una propiedad de manipulación de "2" y se determinó que era manipulable como un laminado grande. El daño a la membrana se evaluó como bueno: "0".

[Ejemplo 10]

En el ejemplo 10, se usó una tela no tejida de níquel que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de vacío del 72 % (fabricada por NIKKO TECHNO, Ltd.) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La tela no tejida tenía un diámetro de fibra de níquel de aproximadamente 40 jm y un peso base de 500 g/m2. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 215 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 15 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 40 mm y el electrodo no volvió al estado plano original. A continuación, cuando se evaluó la blandura después de la deformación plástica, el electrodo se adaptó a la membrana debido a la tensión superficial. Por lo tanto, se observó que el electrodo podía ponerse en contacto con la membrana mediante una pequeña fuerza incluso si el electrodo estaba deformado plásticamente y este electrodo tenía una propiedad de manipulación satisfactoria.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0164 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 11]

En el ejemplo 11, se usó níquel espumado que tenía un grosor calibrado de 200 |jm y una relación de vacío del 72 % (fabricado por Mitsubishi Materials Corporation) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 210 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 17 mm y el electrodo no volvió al estado plano original. A continuación, cuando se evaluó la blandura después de la deformación plástica, el electrodo se adaptó a la membrana debido a la tensión superficial. Por lo tanto, se observó que el electrodo podía ponerse en contacto con la membrana mediante una pequeña fuerza incluso si el electrodo estaba deformado plásticamente y este electrodo tenía una propiedad de manipulación satisfactoria.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0402 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 12]

En el ejemplo 12, se usó una malla de níquel de malla 200 con un diámetro de línea de 50 jm , un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 37 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. El tratamiento de granallado no cambió la relación de apertura. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 12, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra de una pieza de alambre de la malla de alambre fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 110 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 0,5 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0154 (kPas/m) en la condición de medición 2.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue tan buena como "1". El daño a la membrana se evaluó como bueno: "0".

[Ejemplo 13]

En el ejemplo 13, se usó una malla de níquel de malla 150 con un diámetro de línea de 65 |jm, un grosor calibrado de 130 jm y una relación de apertura del 38 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. El tratamiento de granallado no cambió la relación de apertura. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 13, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,66 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 133 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 3 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 6,5 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0124 (kPas/m) en la condición de medición 2.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. El electrodo tenía una propiedad de manipulación de "2" y se determinó que era manipulable como un laminado grande. El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0".

[Ejemplo 14]

En el ejemplo 14, se usó un sustrato idéntico al del Ejemplo 3 (grosor calibrado de 30 jm y relación de apertura del 44 %) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La evaluación electrolítica se realizó con una estructura idéntica a la del Ejemplo 1, excepto que no se incluyó ningún conductor de alimentación de malla de níquel. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el electrodo integrado en la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el colchón sirve como conductor de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 15]

En el ejemplo 15, se usó un sustrato idéntico al del Ejemplo 3 (grosor calibrado de 30 jm y relación de apertura del 44 %) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. El cátodo usado en el Ejemplo de referencia 1, que estaba degradado y tenía una tensión electrolítica mejorada, se colocó en lugar del conductor de alimentación de malla de níquel. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación electrolítica se realizó con una estructura idéntica a la del Ejemplo 1. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada (sirve como conductor de alimentación), el electrodo para electrólisis (cátodo), la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el cátodo que se degrada y tiene una tensión electrolítica mejorada sirve como conductor de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 16]

Se proporcionó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Ambas superficies de la lámina de titanio se sometieron a un tratamiento de corrugación. Se formó una hoja porosa perforando esta lámina de titanio con orificios circulares mediante punzonado. El diámetro del orificio fue de 1 mm y la relación de apertura fue del 14 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,37 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

Se preparó un líquido de recubrimiento para su uso en la formación de un catalizador de electrodo mediante el siguiente procedimiento. Una solución de cloruro de rutenio con una concentración de rutenio de 100 g/l (Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.), cloruro de iridio con una concentración de iridio de 100 g/l (Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.) y tetracloruro de titanio (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) se mezclaron de manera que la relación molar entre el elemento de rutenio, el elemento de iridio y el elemento de titanio fuera de 0,25:0,25:0,5. Esta solución mixta se agitó suficientemente y se usó como líquido de recubrimiento de ánodo.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos.

La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propilenodieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). Después de aplicar el líquido de recubrimiento anterior sobre la lámina porosa de titanio, se realizaron un secado a 60 °C durante 10 minutos y un horneado a 475 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se realizó repetidamente y a continuación se realizó un horneado a 520 °C durante una hora.

El electrodo producido por el método anterior se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. Se permitió que el electrodo cortado se adhiriera a través de la tensión superficial de la solución acuosa con respecto a una posición central sustancial del lado de la capa de ácido sulfónico de la membrana de intercambio iónico A (tamaño: 160 mm x 160 mm) producida en el [Método (i)] y se equilibró con una solución acuosa 0,1 N de NaOH.

El cátodo se preparó con el siguiente procedimiento. En primer lugar, se proporcionó como sustrato una malla de alambre de níquel de malla 40 que tenía un diámetro de línea de 150 jm . Después del granallado con alúmina como pretratamiento, la malla de alambre se sumergió en ácido clorhídrico 6 N durante 5 minutos, se lavó suficientemente con agua pura y se secó.

A continuación, una solución de cloruro de rutenio con una concentración de rutenio de 100 g/l (Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.) y cloruro de cerio (KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) se mezclaron de manera que la relación molar entre el elemento rutenio y el cerio elemento fuera de 1:0,25. Esta solución mixta se agitó suficientemente y se usó como líquido de recubrimiento de cátodo.

La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propilenodieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 300 °C durante 3 minutos y un horneado a 550 °C durante 10 minutos. Posteriormente, se realizó un horneado a 550 °C durante una hora. Se repitió una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado.

Como colector de la cámara catódica, se usó un metal expandido de níquel. El colector tenía un tamaño de 95 mm de largo x 110 mm de ancho. Como cuerpo metálico elástico, se usó un colchón formado tejiendo alambre fino de níquel. Sobre el colector se colocó el colchón como cuerpo metálico elástico. El cátodo producido por el método anterior se colocó encima del mismo y se usó una cuerda hecha de Teflon(R) para fijar las cuatro esquinas de la malla al colector.

Incluso cuando las cuatro esquinas de la porción de membrana del electrodo integrado en la membrana, que se formó al integrar la membrana con los ánodos, se apretaron y se colgaron de tal manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera en paralelo con el suelo permitiendo que el electrodo mirara hacia el lado del suelo, el electrodo no se desprendió o no se desplazó. Además, cuando ambos extremos de un lado se apretaron y se colgaron de manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera vertical al suelo, el electrodo no se desprendió o no se desplazó.

El ánodo usado en el Ejemplo de referencia 3, que estaba degradado y tenía una tensión electrolítica mejorada, se fijó a la celda de ánodo mediante soldadura, y el electrodo integrado en la membrana anterior se intercaló entre la celda de ánodo y la celda de cátodo de manera que se permitió que la superficie sobre la que se unió el electrodo mirara hacia el lado de la cámara anódica. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo, la membrana, el electrodo para electrólisis (ánodo de lámina porosa de titanio) y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada se dispusieron en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero. El ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada sirvió como conductor de alimentación. El ánodo de lámina porosa de titanio y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada solo estaban en contacto físico entre sí y no se fijaron entre sí mediante soldadura.

La evaluación de esta estructura se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 26 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 6 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 4 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0060 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 17]

En el ejemplo 17, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 jm y una relación de apertura del 30 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,37 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 30 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 5 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0030 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 18]

En el ejemplo 18, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 |jm y una relación de apertura del 42 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,38 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 32 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 12 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 2,5 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0022 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 19]

En el ejemplo 19, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 50 jm y una relación de apertura del 47 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,40 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 69 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 19 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 8 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0024 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 20]

En el ejemplo 20, se usó una tela no tejida de titanio que tenía un grosor calibrado de 100 jm , un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 20 jm , un peso base de 100 g/m2 y una relación de apertura del 78 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 114 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 14 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 2 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0228 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 21]

En el ejemplo 21, se usó una malla de alambre de titanio de malla 150 que tenía un grosor calibrado de 120 |jm y un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 60 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La relación de apertura fue del 42 %. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 21, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,60 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 140 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 20 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 10 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0132 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo 22]

En el ejemplo 22, se usó un ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada de la misma manera que en el Ejemplo 16 como conductor de alimentación de ánodo, y se usó una tela no tejida de titanio idéntica a la del Ejemplo 20 como cátodo. Se usó un cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada de la misma manera que en el Ejemplo 15 como conductor de alimentación de cátodo, y se usó un electrodo de lámina de níquel idéntico al del Ejemplo 3 como cátodo. En la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión mejorada, el cátodo de lámina porosa de níquel, la membrana, el ánodo de tela no tejida de titanio y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada se disponen en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el cátodo y el ánodo degradados y que tienen una tensión electrolítica mejorada sirven como conductores de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo (ánodo) fue de 114 jm , y el grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo (ánodo), fue de 14 jm . El grosor del electrodo (cátodo) fue de 38 jm , y el grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo (cátodo), fue de 8 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente tanto en el ánodo como en el cátodo.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo (ánodo), el valor promedio de L¹y L²fue de 2 mm. Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo (cátodo), el valor promedio de L¹y L²fue de 0 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo (ánodo), la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0228 (kPas/m) en la condición de medición 2. Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo (cátodo), la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0027 (kPas/m) en la condición de medición 2.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue buena: "1". El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0" tanto en el ánodo como en el cátodo. En el ejemplo 22, el cátodo y los ánodos se combinaron fijando el cátodo a una superficie de la membrana y el ánodo a la otra superficie y se sometieron a la evaluación de daños en la membrana.

[Ejemplo 23]

En el ejemplo 23, se usó una membrana microporosa "Zirfon Perl UTP 500" fabricada por Agfa.

La membrana Zirfon se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y se usó para la prueba. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

De manera similar al caso en el que se usó una membrana de intercambio iónico como membrana, se observó una fuerza adhesiva suficiente. La membrana microporosa se puso en estrecho contacto con el electrodo a través de la tensión superficial y la propiedad de manipulación fue buena: "1".

[Ejemplo 24]

Se proporcionó una tela de carbono obtenida tejiendo una fibra de carbono que tenía un grosor calibrado de 566 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se preparó un líquido de recubrimiento para su uso en la formación de un catalizador de electrodo sobre esta tela de carbono mediante el siguiente procedimiento. Se mezcló una solución de nitrato de rutenio con una concentración de rutenio de 100 g/l (FURUYA METAL Co., Ltd.) y nitrato de cerio (KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) de manera que la relación molar entre el elemento rutenio y el elemento cerio fuera 1:0,25. Esta solución mixta se agitó suficientemente y se usó como líquido de recubrimiento de cátodo.

La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propilenodieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088 (nombre comercial), grosor de 10 mm) alrededor de un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento anterior. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido fue de 570 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 4 jm . El grosor de la capa catalítica fue el grosor total de óxido de rutenio y óxido de cerio.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 0 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,19 (kPas/m) en la condición de medición 1 y de 0,176 (kPas/m) en la condición de medición 2.

El electrodo tenía una propiedad de manipulación de "2" y se determinó que era manipulable como un laminado grande.

La tensión era alta, el daño en la membrana se evaluó como "1" y se observó daño en la membrana. Se concibió que esto se debe a que el NaOH que se había generado en el electrodo se acumuló en la interfaz entre el electrodo y la membrana para elevar la concentración del mismo, debido a la alta resistencia a la ventilación del electrodo del Ejemplo 24.

[Ejemplo de referencia 1]

En el Ejemplo de referencia 1, se usó un cátodo usado como cátodo en un electrolizador grande durante ocho años, degradado y con una tensión electrolítica mejorada. El cátodo anterior se colocó en lugar del conductor de alimentación de malla de níquel sobre el colchón de la cámara catódica, y la membrana de intercambio iónico A producida en el [Método (i)] se intercaló entre los mismos. A continuación, se realizó la evaluación electrolítica. En el Ejemplo de referencia 1, no se usó ningún electrodo integrado en la membrana. En la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada, la membrana de intercambio iónico A y los ánodos se dispusieron en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero.

Como resultado de la evaluación electrolítica con esta estructura, la tensión fue de 3,04 V, la eficiencia de corriente fue del 97,0 %, la concentración de sal común en sosa cáustica (valor convertido basándose en el 50 %) fue de 20 ppm. En consecuencia, debido a la degradación del cátodo, la tensión era alta.

[Ejemplo de referencia 2]

En el Ejemplo de referencia 2, se usó un conductor de alimentación de malla de níquel como cátodo. Es decir, la electrólisis se realizó sobre una malla de níquel sin recubrimiento de catalizador en la misma.

El cátodo de malla de níquel se colocó sobre el colchón de la cámara catódica, y la membrana de intercambio iónico A producida en el [Método (i)] se intercaló entre los mismos. A continuación, se realizó la evaluación electrolítica. En la estructura en sección de la celda eléctrica del Ejemplo de referencia 2, el colector, el colchón, la malla de níquel, la membrana de intercambio iónico A y los ánodos se dispusieron en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero.

Como resultado de la evaluación electrolítica con esta estructura, la tensión fue de 3,38 V, la eficiencia de corriente fue del 97,7 %, la concentración de sal común en sosa cáustica (valor convertido basándose en el 50 %) fue de 24 ppm. En consecuencia, la tensión era alta porque el catalizador del cátodo no tenía recubrimiento.

[Ejemplo de referencia 3]

En el Ejemplo de referencia 3, se usó un ánodo usado como ánodo en un electrolizador grande durante aproximadamente ocho años, degradado y con una tensión electrolítica mejorada.

En la estructura en sección de la celda electrolítica del Ejemplo de referencia 3, el colector, el colchón, el cátodo, la membrana de intercambio iónico A producida en el [Método (i)] y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada se dispusieron en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero.

Como resultado de la evaluación electrolítica con esta estructura, la tensión fue de 3,18 V, la eficiencia de corriente fue del 97,0 %, la concentración de sal común en sosa cáustica (valor convertido basándose en el 50 %) fue de 22 ppm. En consecuencia, debido a la degradación del ánodo, la tensión era alta.

[Ejemplo comparativo 1]

En el Ejemplo comparativo 1, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 |jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 1, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,68 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

La masa por área unitaria fue de 67,5 (mg/cm2). La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,05 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 64 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 22 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 13 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0168 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo comparativo 2]

En el Ejemplo comparativo 2, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de ^{10 0}|jm y una relación de apertura del 16 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 2, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 107 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 7 jm .

La masa por área unitaria fue de 78,1 (mg/cm2). La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,04 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 37 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 25 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "⁰".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 18,5 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0176 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo comparativo 3]

En el Ejemplo comparativo 3, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 40 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 3, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,70 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

El recubrimiento del sustrato para electrodo para electrólisis se realizó mediante revestimiento iónico de la misma manera que en el Ejemplo ⁶. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 110 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de ¹⁰jm .

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,07 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de ^{2 8 0}mm de diámetro (²) fue del 80 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 32 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 11 mm.

[Ejemplo comparativo 4]

En el Ejemplo comparativo 4, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 58 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 4, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 |jm. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 109 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 9 jm .

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,06 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 69 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 39 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 11,5 mm.

[Ejemplo comparativo 5]

En el Ejemplo comparativo 5, se usó una malla de alambre de níquel que tenía un grosor calibrado de 300 jm y una relación de apertura del 56 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Es difícil medir la rugosidad superficial de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 5, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 308 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm .

La masa por área unitaria fue de 49,2 (mg/cm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 88 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 42 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana y el electrodo puede desprenderse y caerse de la membrana durante la manipulación. Hubo un problema en la propiedad de manipulación, que se evaluó como "3". Cuando se operó realmente el electrodo de gran tamaño, fue posible evaluar la propiedad de manipulación como "3". El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 23 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0034 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo comparativo 6]

En el Ejemplo comparativo 6, se usó una malla de alambre de níquel que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de apertura del 37 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 6, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,65 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación de la electrólisis del electrodo, los resultados de medición de la fuerza adhesiva y la adhesividad se realizaron de la misma manera que en el Ejemplo 1. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 210 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

La masa por área unitaria fue de 56,4 mg/cm2 Por lo tanto, el resultado del método de evaluación de devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 63 %, y la adhesividad entre el electrodo y la membrana fue deficiente. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana y el electrodo puede desprenderse y caerse de la membrana durante la manipulación. Hubo un problema en la propiedad de manipulación, que se evaluó como "3". El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 19 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0096 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo comparativo 7]

En el Ejemplo comparativo 7, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 500 jm y una relación de apertura del 17 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 7, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,60 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 508 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm .

La masa por área unitaria fue de 152,5 (mg/cm2). La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,01 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue inferior al 5 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue inferior al 5 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana, el electrodo se desprendiera y cayera de la membrana durante la manipulación, etc. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el electrodo no se recuperó y quedó enrollado en la forma de tubería de PVC. Por lo tanto, no fue posible medir los valores de L¹y L².

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0072 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo comparativo 8]

En el Ejemplo comparativo 8, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 800 jm y una relación de apertura del 8 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 8, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,61 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 808 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm .

La masa por área unitaria fue de 251,3 (mg/cm2). La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,01 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue inferior al 5 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue inferior al 5 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana, el electrodo se desprendiera y cayera de la membrana durante la manipulación, etc. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,07 (kPas/m) o menos en la condición de medición 1 y de 0,0172 (kPas/m) en la condición de medición 2.

[Ejemplo comparativo 9]

En el Ejemplo comparativo 9, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 1000 |jm y una relación de apertura del 46 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 9, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,59 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 16 y los resultados se muestran en la Tabla 2.

El grosor del electrodo fue de 1011 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 11 jm .

La masa por área unitaria fue de 245,5 (mg/cm2). La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,01 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue inferior al 5 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue inferior al 5 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana, el electrodo se desprendiera y cayera de la membrana durante la manipulación, etc. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

[Ejemplo comparativo 10]

En el Ejemplo comparativo 10, se produjo un conjunto de membrana-electrodo comprimiendo térmicamente un electrodo sobre una membrana con referencia a un documento de la técnica anterior (Ejemplos de la Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública N.° 58-48686).

Se usó un metal expandido de níquel que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo para realizar el recubrimiento del electrodo de la misma manera que en el Ejemplo 1. Posteriormente, una superficie del electrodo se sometió a un tratamiento de inactivación en el siguiente procedimiento. Se fijó cinta adhesiva de poliimida (Chukoh Chemical Industries, Ltd.) a una superficie del electrodo. Se aplicó una dispersión de PTFE (Dupont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., 31-JR (nombre comercial)) sobre la otra superficie y se secó en un horno de mufla a 120 °C durante 10 minutos. Se despegó la cinta de poliimida y se realizó un tratamiento de sinterización en un horno de mufla ajustado a 380 °C durante 10 minutos. Esta operación se repitió dos veces para inactivar una superficie del electrodo.

Se produjo una membrana formada por dos capas de un polímero de perfluorocarbono cuyo grupo funcional terminal es "-COOCH³" (polímero C) y un polímero de perfluorocarbono cuyo grupo terminal es "-SO²F" (polímero S). El grosor de la capa de polímero C era de 3 milésimas de pulgada y el grosor de la capa de polímero S era de 4 milésimas de pulgada. Esta membrana bicapa se sometió a un tratamiento de saponificación para introducir así grupos de intercambio iónico en los terminales del polímero por hidrólisis. Los terminales del polímero C se hidrolizaron en grupos de ácido carboxílico y los terminales del polímero S en grupos sulfo. La capacidad de intercambio iónico como grupo de ácido sulfónico fue de 1,0 mequiv./g, y la capacidad de intercambio iónico como grupo de ácido carboxílico fue de 0,9 mequiv./g.

La superficie del electrodo inactivado se dispuso de forma opuesta y se presionó térmicamente sobre la superficie que tenía grupos de ácido carboxílico como grupos de intercambio iónico para integrar la membrana de intercambio iónico y el electrodo. La única superficie del electrodo quedó expuesta incluso después de la compresión térmica, y el electrodo no atravesó ninguna porción de la membrana.

Posteriormente, para suprimir la unión de las burbujas que se generarían durante la electrólisis a la membrana, se aplicó a ambas superficies una mezcla de óxido de circonio y un polímero de perfluorocarbono en el que se habían introducido grupos sulfo. Por lo tanto, se produjo el conjunto de membrana-electrodo del Ejemplo comparativo 10.

Cuando la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) se midió usando este conjunto de membranaelectrodo, el electrodo no se movió hacia arriba porque el electrodo y la membrana estaban fuertemente unidos entre sí mediante compresión térmica. A continuación, la membrana de intercambio iónico y la placa de níquel se fijaron para que no se movieran y se tiró hacia arriba del electrodo con una fuerza mayor. Cuando se aplicó una fuerza de 1,50 (N/mgcm2), se rompió una porción de la membrana. El conjunto de membrana-electrodo del Ejemplo comparativo 10 tenía una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) de al menos 1,50 (N/mgcm2) y estaba fuertemente unido.

Cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (1), el área en contacto con la tubería de plástico era inferior al 5 %. Por otro lado, cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2), el electrodo y la membrana estaban unidos entre sí al 100 %, pero la membrana no estaba devanada en torno a la columna en primer lugar. El resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue el mismo. El resultado significó que el electrodo integrado perjudicó la propiedad de manipulación de la membrana para dificultar así el enrollado de la membrana en un rollo y el plegado de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0". Adicionalmente, cuando se realizó la evaluación electrolítica, la tensión era alta, la eficiencia de corriente era baja, la concentración de sal común en la sosa cáustica (valor convertido sobre la base del 50 %) se elevó y el rendimiento electrolítico se deterioró.

El grosor del electrodo fue de 114 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 14 jm .

[Ejemplo comparativo 11]

En el Ejemplo comparativo 11, se usó una malla de níquel de malla 40 con un diámetro de línea de 150 jm , un grosor calibrado de 300 jm y una relación de apertura del 58 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Excepto por lo descrito anteriormente, se produjo un conjunto de membrana-electrodo de la misma manera que en el Ejemplo comparativo 10.

Cuando la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) se midió usando este conjunto de membranaelectrodo, el electrodo no se movió hacia arriba porque el electrodo y la membrana estaban fuertemente unidos entre sí mediante compresión térmica. A continuación, la membrana de intercambio iónico y la placa de níquel se fijaron para que no se movieran y se tiró hacia arriba del electrodo con una fuerza mayor. Cuando se aplicó una fuerza de 1,60 (N/mgcm2), se rompió una porción de la membrana. El conjunto de membrana-electrodo del Ejemplo comparativo 11 tenía una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) de al menos 1,60 (N/mgcm2) y estaba fuertemente unido.

Cuando la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (1) se realizó usando este conjunto de membrana-electrodo, el área de contacto con la tubería de plástico fue inferior al 5 %. Por otro lado, cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2), el electrodo y la membrana estaban unidos entre sí al 100 %, pero la membrana no estaba devanada en torno a la columna en primer lugar. El resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue el mismo. El resultado significó que el electrodo integrado perjudicó la propiedad de manipulación de la membrana para dificultar así el enrollado de la membrana en un rollo y el plegado de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que era problemático. Adicionalmente, cuando se realizó la evaluación electrolítica, la tensión era alta, la eficiencia de corriente era baja, la concentración de sal común en la sosa cáustica se elevó y el rendimiento electrolítico se deterioró.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 23 mm.

[Ejemplo comparativo 12]

(Preparación del catalizador)

Se produjo una solución acuosa de sal metálica añadiendo 0,728 g de nitrato de plata (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) y 1,86 g de nitrato de cerio hexahidrato (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) a 150 ml de agua pura. Se produjo una solución alcalina añadiendo 240 g de agua pura a 100 g de una solución acuosa al 15 % de hidróxido de tetrametilamonio (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Mientras se agitaba la solución alcalina usando un agitador magnético, se le añadió gota a gota la solución acuosa de sal metálica a 5 ml/minuto usando una bureta. Una suspensión que contenía las partículas de hidróxido metálico resultantes se filtró por succión y a continuación se lavó con agua para eliminar el contenido de álcali. Posteriormente, el residuo se transfirió a 200 ml de 2-propanol (KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) y se dispersó de nuevo mediante un aparato de dispersión ultrasónica (US-600T, NISSEI Corporation) durante 10 minutos para obtener una suspensión uniforme.

Se obtuvo una suspensión de negro de carbón dispersando 0,36 g de negro de carbón hidrófobo (DENKA BLACK(R) AB-7 (nombre comercial), Denka Company Limited) y 0,84 g de negro de carbón hidrófilo (Ketjenblack(R) EC-600JD (nombre comercial), Mitsubishi Chemical Corporation) en 100 ml de 2-propanol y dispersando la mezcla mediante el aparato de dispersión ultrasónica durante 10 minutos. La suspensión de precursor de hidróxido metálico y la suspensión de negro de carbón se mezclaron y se dispersaron mediante el aparato de dispersión ultrasónica durante 10 minutos. Esta suspensión se filtró por succión y se secó a temperatura ambiente durante medio día para obtener negro de carbón que contenía el precursor de hidróxido metálico disperso y fijo. Posteriormente, se usó un horno de cocción de gas inerte (tipo VMF165, YAMADA DENKI CO., LTD.) para realizar un horneado en una atmósfera de nitrógeno a 400 °C durante una hora para obtener negro de carbón A que contenía un catalizador de electrodo disperso y fijo.

(Producción de polvo para la capa de reacción)

A 1,6 g del negro de carbón A que contenía un catalizador de electrodo disperso y fijo, 0,84 ml de un tensioactivo Triton(R) X-100 (nombre comercial, ICN Biomedicals) diluido al 20 % en peso con agua pura y 15 ml de agua pura, y la mezcla se dispersó mediante un aparato de dispersión ultrasónica durante 10 minutos. A esta dispersión se le añadieron 0,664 g de una dispersión de politetrafluoroetileno (PTFE) (PTFE30J (nombre comercial), Dupont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd.). Después de agitar la mezcla durante cinco minutos, se realizó la filtración por succión. Adicionalmente, el residuo se secó en un secador a 80 °C durante una hora y se realizó la pulverización mediante un molino para obtener un polvo para la capa de reacción A.

(Producción de polvo para la capa de difusión de gas)

Se dispersaron 20 g de negro de carbón hidrófobo (DENKA BLACK(R) AB-7 (nombre comercial)), 50 ml de un tensioactivo Triton(R) X-100 (nombre comercial) diluido al 20 % en peso con agua pura y 360 ml de agua pura mediante un aparato de dispersión ultrasónica durante 10 minutos. A la dispersión resultante se le añadieron 22,32 g de la dispersión de PTFE.

La mezcla se agitó durante 5 minutos y, a continuación, se realizó la filtración. Adicionalmente, el residuo se secó en un secador a 80 °C durante una hora y se realizó la pulverización mediante un molino para obtener un polvo para la capa de difusión de gas A.

(Producción del electrodo de difusión de gas)

A 4 g del polvo para la capa de difusión de gas A se le añadieron 8,7 ml de etanol, y la mezcla se amasó en forma de pasta. Este polvo para la capa de difusión de gas en forma de pasta se transformó en forma de lámina mediante un formador de rodillos. Una malla de plata (SW = 1, LW = 2 y grosor = 0,3 mm) como colector se incrustó en la lámina y finalmente se le dio forma de lámina con un grosor de 1,8 mm. A 1 g del polvo para la capa de reacción A se le añadieron 2,2 ml de etanol, y la mezcla se amasó en forma de pasta. Este polvo para la capa de reacción en forma de pasta se transformó en forma de lámina con un grosor de 0,2 mm. Adicionalmente, las dos láminas, es decir, la lámina obtenida usando el polvo para la capa de difusión de gas A producida y la lámina obtenida usando el polvo para la capa de reacción A, se laminaron y se les dio una forma de lámina que tenía un grosor de 1,8 mm mediante un formador de rodillos. Esta lámina laminada se secó a temperatura ambiente durante todo un día y una noche para eliminar el etanol. Además, para eliminar el tensioactivo restante, la lámina se sometió a un tratamiento de pirólisis al aire a 300 °C durante una hora.

La lámina se envolvió en una lámina de aluminio y se sometió a prensado en caliente por una máquina de prensado en caliente (SA303 (nombre comercial), TESTER SANGYO CO,. LTD.) a 360 °C y 50 kgf/cm2 durante 1 minuto para obtener un electrodo de difusión de gas. El grosor del electrodo de difusión de gas era de 412 |jm.

El electrodo resultante se usó para realizar una evaluación electrolítica. En la estructura en sección de la celda electrolítica, el colector, el colchón, el conductor de alimentación de malla de níquel, el electrodo, la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 25,88 (kPas/m) en la condición de medición 1.

La propiedad de manipulación fue de "3", lo que era problemático. Adicionalmente, cuando se realizó la evaluación electrolítica, la eficiencia de corriente era baja, la concentración de sal común en la sosa cáustica se elevó y el rendimiento electrolítico se deterioró notablemente. El daño en la membrana, que se evaluó como "3", también tenía un problema.

Estos resultados han revelado que el electrodo de difusión de gas obtenido en el Ejemplo comparativo 12 tenía un rendimiento electrolítico notablemente bajo. Adicionalmente, se observaron daños en prácticamente toda la superficie de la membrana de intercambio iónico. Se concibió que esto se debe a que el NaOH que se había generado en el electrodo se acumuló en la interfaz entre el electrodo y la membrana para elevar la concentración del mismo, debido a la resistencia a la ventilación notablemente alta del electrodo de difusión de gas del Ejemplo comparativo 12.

[Ejemplo comparativo 13]

Se proporcionó una línea de níquel que tenía un grosor calibrado de 150 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de corrugación por esta línea de níquel. Es difícil medir la rugosidad superficial de la línea de níquel. Por lo tanto, en el Ejemplo comparativo 13, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la línea de níquel. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm .

La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propilenodieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088 (nombre comercial), grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento anterior. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor de una línea de níquel producida en el Ejemplo comparativo 13 fue de 158 jm .

La línea de níquel producida por el método anterior se cortó en una longitud de 110 mm y una longitud de 95 mm. Como se muestra en la figura 16, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con un adhesivo instantáneo (Aron Alpha(R), TOAGOSEI CO., LTD.) para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 2.

La porción del electrodo en la que se superponen las líneas de níquel tenía el grosor más grande y el grosor del electrodo fue de 306 jm . El grosor de la capa catalítica fue de 6 jm . La relación de apertura fue del 99,7 %.

La masa por área unitaria del electrodo fue de 0,5 (mg/cm2). Las fuerzas aplicadas por masa unitaria-área unitaria (1) y (2) fueron ambas iguales o inferiores al límite inferior de medición de la máquina de prueba de tracción. Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (1) fue inferior al 5 %, y aumentaron las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 15 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,001 (kPas/m) o menos en la condición de medición 2. Cuando se midió en la condición de medición 2 con SENSE (intervalo de medición) establecido en H (alta) del aparato de medición de resistencia a la ventilación, el valor de la resistencia a la ventilación fue de 0,0002 (kPas/m).

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 17 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,16 V.

[Ejemplo comparativo 14]

En el Ejemplo comparativo 14, se usó el electrodo producido en el Ejemplo comparativo 13. Como se muestra en la figura 18, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con un adhesivo instantáneo (Aron Alpha(R), TOAGOSEI CO., ^lT^d.) para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 2.

La porción del electrodo en la que se superponen las líneas de níquel tenía el grosor más grande y el grosor del electrodo fue de 306 |jm. El grosor de la capa catalítica fue de 6 |jm. La relación de apertura fue del 99,4 %.

La masa por área unitaria del electrodo fue de 0,9 (mg/cm2). Las fuerzas aplicadas por masa unitaria-área unitaria (1) y (2) fueron ambas iguales o inferiores al límite inferior de medición de la máquina de prueba de tracción. Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (1) fue inferior al 5 %, y aumentaron las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 16 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,001 (kPas/m) o menos en la condición de medición 2. Cuando se midió en la condición de medición 2 con SENSE (intervalo de medición) establecido en H (alta) del aparato de medición de resistencia a la ventilación, la resistencia a la ventilación fue de 0,0004 (kPas/m).

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 19 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,18 V.

[Ejemplo comparativo 15]

En el Ejemplo comparativo 15, se usó el electrodo producido en el Ejemplo comparativo 13. Como se muestra en la figura 20, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con un adhesivo instantáneo (Aron Alpha(R), TOAGOSEI CO., lTd .) para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 2.

La porción del electrodo en la que se superponen las líneas de níquel tenía el grosor más grande y el grosor del electrodo fue de 306 jm . El grosor de la capa catalítica fue de 6 jm . La relación de apertura fue del 98,8 %.

La masa por área unitaria del electrodo fue de 1,9 (mg/cm2). Las fuerzas aplicadas por masa unitaria-área unitaria (1) y (2) fueron ambas iguales o inferiores al límite inferior de medición de la máquina de prueba de tracción. Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (1) fue inferior al 5 %, y aumentaron las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 14 mm.

Cuando se midió la resistencia a la ventilación del electrodo, la resistencia a la ventilación fue de 0,001 (kPas/m) o menos en la condición de medición 2. Cuando se midió en la condición de medición 2 con SENSE (intervalo de medición) establecido en H (alta) del aparato de medición de resistencia a la ventilación, la resistencia a la ventilación fue de 0,0005 (kPas/m).

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 21 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,18 V.

continuación

En la Tabla 2, todas las muestras pudieron sostenerse por sí mismas por la tensión superficial antes de la medición de la "fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1)" y la "fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2)" (es decir, no se resbalaron hacia abajo).

En los Ejemplos comparativos 1, 2, 7 a 9, dado que la masa por área unitaria era grande y la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) era pequeña, la adhesividad a la membrana era deficiente. Por lo tanto, con un electrolizador de gran tamaño (por ejemplo, 1,5 m de largo y 3 m de ancho), la membrana, que es una membrana de polímero, puede aflojarse inevitablemente durante la manipulación. En este momento, el electrodo se desprende y, por lo tanto, las muestras no resisten el uso práctico.

En los Ejemplos comparativos 3 y 4, dado que la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) era pequeña, la adhesividad a la membrana era deficiente. Por lo tanto, con un electrolizador de gran tamaño (por ejemplo, 1,5 m de largo y 3 m de ancho), la membrana, que es una membrana de polímero, puede aflojarse inevitablemente durante la manipulación. En este momento, el electrodo se desprende y, por lo tanto, las muestras no resisten el uso práctico.

En los Ejemplos comparativos 5 y 6, la masa por área unitaria es grande y la adhesividad a la membrana era deficiente. Por lo tanto, con un electrolizador de gran tamaño (por ejemplo, 1,5 m de largo y 3 m de ancho), la membrana, que es una membrana de polímero, puede aflojarse inevitablemente durante la manipulación. En este momento, el electrodo se desprende y, por lo tanto, las muestras no resisten el uso práctico.

En los Ejemplos comparativos 10 y 11, dado que la membrana y el electrodo estaban fuertemente unidos por prensado térmico, el electrodo no se desprendió de la membrana durante la manipulación como en los Ejemplos comparativos 1,2, 7 a 9. Sin embargo, debido a la unión firme al electrodo, se perdió la flexibilidad de la membrana de polímero. Por lo tanto, es difícil enrollar las muestras en un rollo y doblar las muestras. Las muestras tienen malas propiedades de manipulación y no resisten el uso práctico.

Además, en los Ejemplos comparativos 10 y 11, el rendimiento electrolítico se deterioró significativamente. Posiblemente, la tensión aumentó notablemente debido a que el flujo de iones se inhibió por el hecho de que el electrodo quedó incrustado en la membrana de intercambio iónico. Con respecto a la razón de la disminución de la eficiencia de corriente y la degradación de la concentración de sal común en la sosa cáustica, los posibles factores incluyeron una alta eficiencia de corriente, la aparición de un grosor desigual de la capa de ácido carboxílico debido a la incrustación del electrodo en la capa de ácido carboxílico que tiene el efecto de exhibir selectividad iónica, y la penetración del electrodo incrustado en una porción de la capa de ácido carboxílico.

Adicionalmente, en los Ejemplos comparativos 10 y 11, en el caso en el que ocurrió un problema en la membrana o en el electrodo y fue necesario el reemplazo, no fue posible reemplazar uno de la membrana y el electrodo debido a la unión firme, lo que generó un mayor coste.

En el Ejemplo comparativo 12, el rendimiento electrolítico se deterioró significativamente. Posiblemente, la tensión aumentó notablemente debido a que se acumuló un producto en la interfaz entre la membrana y el electrodo.

En los Ejemplos comparativos 13 a 15, ambas fuerzas aplicadas por masa unitaria-área unitaria (1) y (2) fueron pequeñas (iguales o inferiores al límite inferior de medición) y, por lo tanto, la adhesividad a la membrana era deficiente. Por lo tanto, con un electrolizador de gran tamaño (por ejemplo, 1,5 m de largo y 3 m de ancho), la membrana, que es una membrana de polímero, puede aflojarse inevitablemente durante la manipulación. En este momento, el electrodo se desprende y, por lo tanto, las muestras no resisten el uso práctico.

En la presente realización, la membrana y el electrodo están en estrecho contacto entre sí en cada superficie con una fuerza moderada y, por lo tanto, no hay problemas tales como que el electrodo se desprenda durante la manipulación. El flujo de iones en la membrana no se inhibe y, por lo tanto, se exhibe un buen rendimiento electrolítico.

<Verificación de la segunda realización>

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la segunda realización (en la sección de <Verificación de la segunda realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la segunda realización (en la sección de <Verificación de la segunda realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 31 a 42 según sea apropiado.

Como la invención reivindicada (laminado) de la primera realización se encuentra dentro del alcance del laminado de la segunda realización en su forma más amplia, muchos ejemplos de acuerdo con la segunda realización también son según la invención reivindicada. Específicamente, los Ejemplos 2-1 a 2-24 son según con la invención.

[Método de evaluación]

(1) Relación de apertura

Relación de apertura (relación de vacío) (%) = (1 - (masa del electrodo)/(volumen del electrodo x gravedad específica del metal)) x 100

(2) Masa por área unitaria (mg/cm2)

[Método (i)]

<Forma de la sonda> ángulo cónico = 60°, radio de la punta = 2 jm , fuerza de medición estática = 0,75 mN <Estándar de rugosidad> JIS2001

<Curva de evaluación> R

<Filtro> GAUSS

<Valor de corte Ac> 0,8 mm

<Valor de corte As> 2,5 jm

<Número de secciones> 5

<Pre-ejecución, post-ejecución> disponible

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico A a continuación.

Además, se añadió el 20 % en masa de óxido de circonio con un tamaño de partícula primaria de 1 |jm a una solución de etanol al 5 % en masa de la resina de tipo ácido de la resina B y se dispersó para preparar una suspensión, y la suspensión se pulverizó sobre ambas superficies de la membrana compuesta anterior mediante un método de pulverización en suspensión para formar recubrimientos de óxido de circonio en las superficies de la membrana compuesta para obtener una membrana de intercambio iónico A. La densidad del recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,5 mg/cm2. El tamaño de partícula promedio se midió mediante un analizador del tamaño de partícula (fabricado por SHIMADZU CORPORATION, "SALD(R) 2200").

En la figura 31 se muestra una vista esquemática de un método para evaluar la fuerza aplicada (1).

[Método (ii)]

(Membrana y columna)

El método de evaluación (1) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. En los Ejemplos comparativos 1 y 2, el electrodo se integró con la membrana de intercambio iónico mediante prensado térmico y, por lo tanto, se proporcionó una pieza integrada de una membrana de intercambio iónico y un electrodo (electrodo de un cuadrado de 130 mm). Después de sumergir suficientemente la membrana de intercambio iónico en agua pura, se colocó la membrana sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 280 mm. Posteriormente, se eliminó el exceso de solución con un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo de celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm). El rodillo se hizo rodar sobre la membrana de intercambio iónico de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 32. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo de la tubería de plástico que tenía un diámetro exterior de 280 mm.

(Membrana y electrodo)

El método de evaluación (2) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en agua pura y a continuación se laminaron. Este laminado se colocó sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 280 mm de modo que el electrodo se ubicara en el exterior. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 33 con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo.

(Membrana y electrodo)

El método de evaluación (3) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en agua pura y a continuación se laminaron. Este laminado se colocó sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 145 mm de modo que el electrodo se ubicara en el exterior. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 34 con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo.

(8) Propiedad de manipulación (evaluación de la respuesta)

1: buena propiedad de manipulación

2: puede ser manipulado

3: difícil de manipular

4: no puede ser manipulado sustancialmente

Aquí, la muestra del Ejemplo comparativo 2-5, proporcionada en un tamaño equivalente al de una celda electrolítica grande que incluye un electrodo de un tamaño de 1,3 m x 2,5 m y una membrana de intercambio iónico de un tamaño de 1,5 m x 2,8 m, se sometió a manipulación. El resultado de la evaluación del Ejemplo comparativo 5 ("3" como se describe a continuación) se usó como índice para evaluar la diferencia entre la evaluación de los anteriores (A) y (B) y la del de gran tamaño. Es decir, en el caso de que el resultado de la evaluación de un laminado pequeño fuera "1" o "2", se determinó que no había problema en la propiedad de manipulación incluso si el laminado se proporcionaba en un tamaño mayor.

El ánodo se produjo mediante la aplicación de una solución mixta de cloruro de rutenio, cloruro de iridio y tetracloruro de titanio sobre un sustrato de titanio sometido a granallado y un tratamiento de grabado ácido como pretratamiento,

seguido de secado y horneado. El ánodo se fijó en la cámara anódica mediante soldadura. Como cátodo, se usó uno descrito en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos. Como colector de la cámara catódica, se usó un metal expandido de níquel. El colector tenía un tamaño de 95 mm de largo x 110 mm de ancho. Como cuerpo metálico elástico, se usó un colchón formado tejiendo alambre fino de níquel. Sobre el colector se colocó el colchón como cuerpo metálico elástico. Se colocó encima una malla de níquel formada por alambre de níquel de tejido tafetán con un diámetro de 150 |jm en un tamaño de malla de tamiz de 40, y se usó una cuerda hecha de Teflon(R) para fijar las cuatro esquinas de la malla de Ni al colector. Esta malla de Ni se usó como conductor de alimentación. Esta celda electrolítica tiene una estructura de espacio cero mediante el uso de la fuerza repulsiva del colchón como cuerpo metálico elástico. Como juntas, se usaron juntas de caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM). Como membrana, se usó la membrana de intercambio iónico A (cuadrado de 160 mm) producida en el [Método (i)].

La celda electrolítica anterior se usó para realizar la electrólisis de la sal común. La concentración de salmuera (concentración de cloruro de sodio) en la cámara anódica se ajustó a 205 g/l. La concentración de hidróxido de sodio en la cámara catódica se ajustó al 32 % en masa. Se ajustó la temperatura tanto en la cámara anódica como en la cámara catódica para permitir que la temperatura en cada celda electrolítica alcanzara 90 °C. La electrólisis de sal común se realizó a una densidad de corriente de 6 kA/m2 para medir la tensión, la eficiencia de corriente y la concentración de sal común en la sosa cáustica. La eficiencia de la corriente aquí es la proporción de la cantidad de sosa cáustica producida con respecto a la corriente que pasa, y cuando los iones de impureza y los iones de hidróxido en lugar de los iones de sodio se mueven a través de la membrana de intercambio iónico debido a la corriente que pasa, la eficiencia de la corriente disminuye. La eficiencia de la corriente se obtuvo dividiendo el número de moles de sosa cáustica producidos durante un determinado tiempo por el número de moles de los electrones de la corriente que pasa durante ese tiempo. El número de moles de sosa cáustica se obtuvo recuperando la sosa cáustica producida por la electrólisis en un recipiente de plástico y midiendo su masa. Como concentración de sal común en la sosa cáustica, se mostró un valor obtenido al convertir la concentración de sosa cáustica basándose en el 50 %.

La especificación del electrodo y el conductor de alimentación usados en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos se muestra en la Tabla 3.

(12) Prueba de deformación elástica del electrodo

La membrana de intercambio iónico A (membrana) y el electrodo producido en el [Método (i)] se cortaron cada uno en un cuadrado de 110 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. Después de laminar la membrana de intercambio iónico y el electrodo para producir un laminado en condiciones de una temperatura: 23 ± 2 °C y una humedad relativa: 30 ± 5 %, el laminado se devanó en torno a la tubería de PVC que tenía un diámetro exterior de ^32 mm y una longitud de 20 cm sin ningún espacio, como se muestra en la figura 35. El laminado se fijó usando una brida de polietileno de manera que el devanado del laminado no se desprendiera de la tubería de PVC ni se aflojara. El laminado se mantuvo en este estado durante 6 horas. Posteriormente, se retiró la brida y se desenrolló el laminado de la tubería de PVC. Solo se colocó el electrodo sobre una placa superficial, y se midieron las alturas L¹y L²de una porción levantada de la placa superficial para determinar un valor promedio. Este valor se usó como índice de deformación del electrodo. Es decir, un valor menor significa que es poco probable que el laminado se deforme.

Se evaluó la blandura de los electrodos deformados (electrodos que no volvieron a su estado plano original) después de la deformación plástica de acuerdo con un método como se muestra en la figura 36. Es decir, se colocó un electrodo deformado sobre una membrana suficientemente sumergida en agua pura. Se fijó un extremo del electrodo y se presionó el otro extremo levantado sobre la membrana para liberar una fuerza, y se realizó una evaluación de si el electrodo deformado se ajustaba a la membrana.

(13) Evaluación de daños en la membrana

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico B a continuación.

Por separado, se proporcionó un polímero (B2) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO²F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,10 mg de equivalente/g. Este polímero se extruyó en una sola capa para obtener una película Y con un grosor de 20 jm .

Adicionalmente, un polímero (B3) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO²F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,05 mg de equivalente/g se hidrolizó y a continuación se convirtió en un tipo de ácido con ácido clorhídrico. Se añadieron partículas de óxido de circonio que tenían un tamaño de partícula promedio de partículas primarias de 0,02 jm a una solución mixta 50/50 (relación en masa) de agua y etanol en la que se disolvió el polímero (B3') de este tipo de ácido en una proporción del 5 % en masa de tal forma que la relación en masa del polímero (B3') con respecto a las partículas de óxido de circonio era de 20/80. Posteriormente, el polímero (B3') se dispersó en una suspensión de partículas de óxido de circonio con un molino de bolas para obtener una suspensión.

Esta suspensión se aplicó mediante un método de pulverización sobre ambas superficies de la membrana de intercambio iónico y se secó para obtener una membrana B de intercambio iónico que tenía una capa de recubrimiento que contenía el polímero (B3') y las partículas de óxido de circonio. La densidad de recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,35 mg/cm2.

El ánodo usado fue el mismo que en la (9) Evaluación electrolítica.

La celda electrolítica anterior se usó para realizar la electrólisis de la sal común. La concentración de salmuera (concentración de cloruro de sodio) en la cámara anódica se ajustó a 205 g/l. La concentración de hidróxido de sodio en la cámara catódica se ajustó al 32 % en masa. Se ajustó la temperatura tanto en la cámara anódica como en la cámara catódica de manera que la temperatura en cada celda electrolítica alcanzara 70 °C. La electrólisis de sal común se realizó a una densidad de corriente de 8 kA/m2. La electrólisis se detuvo 12 horas después del comienzo de la electrólisis, y la membrana de intercambio iónico B se retiró y se observó su estado de daño.

"0" significa que no hay daño. "1 a 3" significa que había daño presente, y un número mayor significa un mayor grado de daño.

(14) Resistencia a la ventilación del electrodo

La resistencia a la ventilación del electrodo se midió usando un medidor de permeabilidad al aire KES-F8 (nombre comercial, KATO TECH CO., LTD.). La unidad para el valor de la resistencia a la ventilación es kPas/m. La medición se repitió 5 veces y se enumeró el valor promedio en la Tabla 4. La medición se realizó en las dos condiciones siguientes. La temperatura de la cámara de medición era de 24 °C y la humedad relativa del 32 %.

Condición de medición 1 (resistencia a la ventilación 1)

Velocidad del pistón: 0,2 cm/s

Volumen de ventilación: 0,4 cc/cm2/s

Intervalo de medición: SENSE L (bajo)

Tamaño de muestra: 50 mm x 50 mm

Condición de medición 2 (resistencia a la ventilación 2)

Velocidad del pistón: 2 cm/s

Volumen de ventilación: 4 cc/cm2/s

Intervalo de medición: SENSE M (medio) o H (alto)

Tamaño de muestra: 50 mm x 50 mm

[Ejemplo 2-1]

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido en el Ejemplo 2-1 fue de 24 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa. El grosor fue el grosor total del óxido de rutenio y óxido de cerio.

Los resultados de la medición de la fuerza adhesiva del electrodo producido por el método anterior se muestran en la Tabla 4. Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

El electrodo resultante se sometió a evaluación electrolítica. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

[Ejemplo 2-2]

En el Ejemplo 2-2, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 22 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 44 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo fue de 29 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 7 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-3]

En el Ejemplo 2-3, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 30 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 1,38 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 44 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-4]

En el Ejemplo 2-4, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 16 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 75 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo fue de 24 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 |jm.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-5]

En el Ejemplo 2-5, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 20 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Ambas superficies de esta lámina de níquel se sometieron a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . Ambas superficies tenían la misma rugosidad. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 49 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Adicionalmente, cuando la cantidad de recubrimiento después de la electrólisis se midió por XRF, sustancialmente el 100 % del recubrimiento permaneció en ambas superficies. Teniendo en cuenta la comparación con los Ejemplos 2-1 a 2-4, esto indica que la otra superficie no opuesta a la membrana puede lograr un rendimiento electrolítico satisfactorio cuando la cantidad de recubrimiento es pequeña o no hay recubrimiento presente.

[Ejemplo 2-6]

En el Ejemplo 2-6, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1, excepto que el recubrimiento del sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se realizó mediante revestimiento iónico, y los resultados se muestran en la Tabla 4. En el revestimiento iónico, la formación de la película se realizó usando una temperatura de calentamiento de 200 °C y un objetivo de metal Ru en una atmósfera de argón/oxígeno a una presión de formación de película de 7 x 10'2 Pa. El recubrimiento formado fue óxido de rutenio.

El grosor del electrodo fue de 26 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-7]

En el Ejemplo 2-7, el sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se produjo mediante un método de electroconformación. La fotomáscara tenía una forma formada por la disposición vertical y horizontal de cuadrados de 0,485 mm x 0,485 mm en un intervalo de 0,15 mm. La exposición, el revelado y la galvanoplastia se realizaron secuencialmente para obtener una lámina porosa de níquel que tenía un grosor calibrado de 20 |jm y una relación de apertura del 56 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-8]

En el Ejemplo 2-8, el sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se produjo mediante un método de electroconformación. El sustrato tenía un grosor calibrado de 50 jm y una relación de apertura del 56 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,73 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-9]

En el Ejemplo 2-9, se usó una tela no tejida de níquel que tenía un grosor calibrado de 150 jm y una relación de vacío del 76 % (fabricada por NIKKO TECHNO, Ltd.) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La tela no tejida tenía un diámetro de fibra de níquel de aproximadamente 40 jm y un peso base de 300 g/m2 Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo fue de 165 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 15 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 29 mm y el electrodo no volvió al estado plano original. A continuación, cuando se evaluó la blandura después de la deformación plástica, el electrodo se adaptó a la membrana debido a la tensión superficial. Por lo tanto, se observó que el electrodo podía ponerse en contacto con la membrana mediante una pequeña fuerza incluso si el electrodo estaba deformado plásticamente y este electrodo tenía una propiedad de manipulación satisfactoria.

[Ejemplo 2-10]

En el Ejemplo 2-10, se usó una tela no tejida de níquel que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de vacío del 72 % (fabricada por NIKKO TECHNO, Ltd.) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La tela no tejida tenía un diámetro de fibra de níquel de aproximadamente 40 jm y un peso base de 500 g/m2. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-11]

En el Ejemplo 2-11, se usó níquel espumado que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de vacío del 72 % (fabricado por Mitsubishi Materials Corporation) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-12]

En el Ejemplo 2-12, se usó una malla de níquel de malla 200 con un diámetro de línea de 50 |jm, un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 37 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. El tratamiento de granallado no cambió la relación de apertura. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la red de metal. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-12, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra de una pieza de alambre de la malla de alambre fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-13]

En el Ejemplo 2-13, se usó una malla de níquel de malla 150 con un diámetro de línea de 65 jm , un grosor calibrado de 130 jm y una relación de apertura del 38 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. El tratamiento de granallado no cambió la relación de apertura. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la red de metal. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-13, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,66 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-14]

En el Ejemplo 2-14, se usó un sustrato idéntico al del Ejemplo 2-3 (grosor calibrado de 30 jm y relación de apertura del 44 %) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La evaluación electrolítica se realizó con una estructura idéntica a la del Ejemplo 2-1, excepto que no se incluyó ningún conductor de alimentación de malla de níquel. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el electrodo integrado en la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el colchón sirve como conductor de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-15]

En el Ejemplo 2-15, se usó un sustrato idéntico al del Ejemplo 2-3 (grosor calibrado de 30 |jm y relación de apertura del 44 %) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. El cátodo usado en el Ejemplo de referencia 1, que estaba degradado y tenía una tensión electrolítica mejorada, se colocó en lugar del conductor de alimentación de malla de níquel. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación electrolítica se realizó con una estructura idéntica a la del Ejemplo 2-1. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada (sirve como conductor de alimentación), el electrodo para electrólisis (cátodo), la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el cátodo que se degrada y tiene una tensión electrolítica mejorada sirve como conductor de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-16]

Se proporcionó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Ambas superficies de la lámina de titanio se sometieron a un tratamiento de corrugación. Se formó una hoja porosa perforando esta lámina de titanio con orificios circulares mediante punzonado. El diámetro del orificio fue de 1 mm y la relación de apertura fue del 14 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,37 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). Después de aplicar el líquido de recubrimiento anterior sobre la lámina porosa de titanio, se realizaron un secado a 60 °C durante 10 minutos y un horneado a 475 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se realizó repetidamente y a continuación se realizó un horneado a 520 °C durante una hora.

El cátodo se preparó con el siguiente procedimiento. En primer lugar, se proporcionó como sustrato una malla de alambre de níquel de malla 40 que tenía un diámetro de línea de 150 |jm. Después del granallado con alúmina como pretratamiento, la malla de alambre se sumergió en ácido clorhídrico 6 N durante 5 minutos, se lavó suficientemente con agua pura y se secó.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 300 °C durante 3 minutos y un horneado a 550 °C durante 10 minutos. Posteriormente, se realizó un horneado a 550 °C durante una hora. Se repitió una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado.

La evaluación de esta estructura se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo fue de 26 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 6 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 4 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

[Ejemplo 2-17]

En el Ejemplo 2-17, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 |jm y una relación de apertura del 30 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,37 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 5 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

[Ejemplo 2-18]

En el Ejemplo 2-18, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 jm y una relación de apertura del 42 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,38 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-19]

En el Ejemplo 2-19, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 50 jm y una relación de apertura del 47 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,40 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo fue de 69 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 19 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 8 mm. Se encontró que el electrodo tenía una amplia región de deformación elástica.

[Ejemplo 2-20]

En el Ejemplo 2-20, se usó una tela no tejida de titanio que tenía un grosor calibrado de 100 jm , un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 20 jm , un peso base de 100 g/m2 y una relación de apertura del 78 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-21]

En el Ejemplo 2-21, se usó una malla de alambre de titanio de malla 150 que tenía un grosor calibrado de 120 jm y un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 60 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La relación de apertura fue del 42 %. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la red de metal. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-21, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,60 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 2-22]

En el Ejemplo 2-22, se usó un ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 como conductor de alimentación de ánodo, y se usó una tela no tejida de titanio idéntica a la del Ejemplo 2-20 como ánodo. Se usó un cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada de la misma manera que en el Ejemplo 2-15 como conductor de alimentación de cátodo, y se usó un electrodo de lámina de níquel idéntico al del Ejemplo 2-3 como cátodo. En la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión mejorada, el cátodo de lámina porosa de níquel, la membrana, el ánodo de tela no tejida de titanio y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada se disponen en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el cátodo y el ánodo degradados y que tienen una tensión electrolítica mejorada sirven como conductores de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo (ánodo) fue de 114 |jm, y el grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo (ánodo), fue de 14 jm . El grosor del electrodo (cátodo) fue de 38 jm , y el grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo (cátodo), fue de 8 jm .

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo (ánodo), el valor promedio de Li y L²fue de 2 mm. Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo (cátodo), el valor promedio de L¹y L²fue de 0 mm.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue buena: "1". El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0" tanto en el ánodo como en el cátodo. En el Ejemplo 2-22, el cátodo y los ánodos se combinaron fijando el cátodo a una superficie de la membrana y el ánodo a la otra superficie y se sometieron a la evaluación de daños en la membrana.

[Ejemplo 2-23]

En el Ejemplo 2-23, se usó una membrana microporosa "Zirfon Perl UTP 500" fabricada por Agfa.

La membrana Zirfon se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y se usó para la prueba. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-3 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

[Ejemplo 2-24]

Se proporcionó una tela de carbono obtenida tejiendo una fibra de carbono que tenía un grosor calibrado de 566 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se preparó un líquido de recubrimiento para su uso en la formación de un catalizador de electrodo sobre esta tela de carbono mediante el siguiente procedimiento. Se mezcló una solución de nitrato de rutenio con una concentración de rutenio de 100 g/l (FURUYA METAL Co., Ltd.) y nitrato de cerio (KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) de manera que la relación molar entre el elemento rutenio y el elemento cerio fuera 1:0,25. Esta solución mixta se agitó suficientemente y se usó como líquido de recubrimiento de cátodo.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088 (nombre comercial), grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento anterior. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido fue de 570 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 4 jm . El grosor de la capa catalítica fue el grosor total de óxido de rutenio y óxido de cerio.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 0 mm.

La tensión era alta, el daño en la membrana se evaluó como "1" y se observó daño en la membrana. Se concibió que esto se debe a que el NaOH que se había generado en el electrodo se acumuló en la interfaz entre el electrodo y la membrana para elevar la concentración del mismo, debido a la alta resistencia a la ventilación del electrodo del Ejemplo 2-24.

[Ejemplo de referencia 1]

[Ejemplo de referencia 2]

[Ejemplo de referencia 3]

[Ejemplo 2-25]

En el Ejemplo 2-25, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 |jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-25, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,68 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

[Ejemplo 2-26]

En el Ejemplo 2-26, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 16 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-26, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

La masa por área unitaria fue de 78,1 (mg/cm2). La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,04 (N/mgcm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 37 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 25 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "4", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

[Ejemplo 2-27]

En el Ejemplo 2-27, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 40 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-27, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,70 |jm. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. El recubrimiento del sustrato para electrodo para electrólisis se realizó mediante revestimiento iónico de la misma manera que en el Ejemplo 2-6. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,07 (N/mg cm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 80 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 32 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

[Ejemplo 2-28]

En el Ejemplo 2-28, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 58 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-28, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 11,5 mm.

[Ejemplo 2-29]

En el Ejemplo 2-29, se usó una malla de alambre de níquel que tenía un grosor calibrado de 300 jm y una relación de apertura del 56 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Es difícil medir la rugosidad superficial de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-29, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-1 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

El grosor del electrodo fue de 308 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm .

[Ejemplo 2-30]

En el Ejemplo 2-30, se usó una malla de alambre de níquel que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de apertura del 37 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-30, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,65 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación de la electrólisis del electrodo, los resultados de medición de la fuerza adhesiva y la adhesividad se realizaron de la misma manera que en el Ejemplo 2-1. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

La masa por área unitaria fue de 56,4 mg/cm2. Por lo tanto, el resultado del método de evaluación de devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 63 %, y la adhesividad entre el electrodo y la membrana fue deficiente. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana y el electrodo puede desprenderse y caerse de la membrana durante la manipulación. Hubo un problema en la propiedad de manipulación, que se evaluó como "3". El daño en la membrana se evaluó como "0".

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 19 mm.

[Ejemplo 2-31]

En el Ejemplo 2-31, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 500 jm y una relación de apertura del 17 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-31, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,60 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

[Ejemplo 2-32]

En el Ejemplo 2-32, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 800 |jm y una relación de apertura del 8 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-32, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,61 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

[Ejemplo 2-33]

En el Ejemplo 2-33, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 1000 jm y una relación de apertura del 46 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-33, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,59 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2-16 y los resultados se muestran en la Tabla 4.

[Ejemplo 2-34]

Se proporcionó una línea de níquel que tenía un grosor calibrado de 150 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de corrugación por esta línea de níquel. Es difícil medir la rugosidad superficial de la línea de níquel. Por lo tanto, en el Ejemplo 2-34, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la línea de níquel. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm .

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088 (nombre comercial), grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento anterior. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor de una línea de níquel producida en el Ejemplo 2-34 fue de 158 jm .

La línea de níquel producida por el método anterior se cortó en una longitud de 110 mm y una longitud de 95 mm. Como se muestra en la figura 37, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con un adhesivo instantáneo (Aron Alpha(R), TOAGOSEI CO., LTD.) para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de L¹y L²fue de 15 mm.

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 38 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,16 V.

[Ejemplo 2-35]

En el Ejemplo 2-35, se usó el electrodo producido en el Ejemplo 2-34. Como se muestra en la figura 39, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con un adhesivo instantáneo (Aron Alpha(R), TOAGOSEI CO., LTD.) para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Cuando se realizó una prueba de deformación del electrodo, el valor promedio de Li y L²fue de 16 mm.

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 40 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,18 V.

[Ejemplo 2-36]

En el Ejemplo 2-36, se usó el electrodo producido en el Ejemplo 2-34. Como se muestra en la figura 41, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con un adhesivo instantáneo (Aron Alpha(R), TOAGOSEI CO., LTD.) para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 4.

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 42 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,18 V.

[Ejemplo comparativo 2-1]

En el Ejemplo comparativo 2-1, se produjo un conjunto comprimido térmicamente comprimiendo térmicamente un electrodo sobre una membrana con referencia a un documento de la técnica anterior (Ejemplos de la Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública N.° 58-48686).

Se usó un metal expandido de níquel que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo para realizar el recubrimiento del electrodo de la misma manera que en el Ejemplo 2-1. Posteriormente, una superficie del electrodo se sometió a un tratamiento de inactivación en el siguiente procedimiento. Se fijó cinta adhesiva de poliimida (Chukoh Chemical Industries, Ltd.) a una superficie del electrodo. Se aplicó una dispersión de PTFE (Dupont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., 31-JR (nombre comercial)) sobre la otra superficie y se secó en un horno de mufla a 120 °C durante 10 minutos. Se despegó la cinta de poliimida y se realizó un tratamiento de sinterización en un horno de mufla ajustado a 380 °C durante 10 minutos. Esta operación se repitió dos veces para inactivar una superficie del electrodo.

Se produjo una membrana formada por dos capas de un polímero de perfluorocarbono cuyo grupo funcional terminal es "-COOCH³" (polímero C) y un polímero de perfluorocarbono cuyo grupo funcional terminal es "-SO²F" (polímero S). El grosor de la capa de polímero C era de 3 milésimas de pulgada y el grosor de la capa de polímero S era de 4 milésimas de pulgada. Esta membrana bicapa se sometió a un tratamiento de saponificación para introducir así grupos de intercambio iónico en los terminales del polímero por hidrólisis. Los terminales del polímero C se hidrolizaron en grupos de ácido carboxílico y los terminales del polímero S en grupos sulfo. La capacidad de intercambio iónico como grupo de ácido sulfónico fue de 1,0 mequiv./g, y la capacidad de intercambio iónico como grupo de ácido carboxílico fue de 0,9 mequiv./g.

Posteriormente, para suprimir la unión de las burbujas que se generarían durante la electrólisis a la membrana, se aplicó a ambas superficies una mezcla de óxido de circonio y un polímero de perfluorocarbono en el que se habían introducido grupos sulfo. Por lo tanto, se produjo el conjunto comprimido térmicamente del Ejemplo comparativo 2 1.

Cuando la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) se midió usando este conjunto comprimido térmicamente, el electrodo no se movió hacia arriba porque el electrodo y la membrana estaban fuertemente unidos entre sí mediante compresión térmica. A continuación, la membrana de intercambio iónico y la placa de níquel se fijaron para que no se movieran y se tiró hacia arriba del electrodo con una fuerza mayor. Cuando se aplicó una fuerza de 1,5o (N/mgcm2), se rompió una porción de la membrana. El conjunto comprimido térmicamente del Ejemplo comparativo 2-1 tenía una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) de al menos 1,50 (N/mgcm2) y estaba fuertemente unido.

[Ejemplo comparativo 2-2]

En el Ejemplo comparativo 2-2, se usó una malla de níquel de malla 40 con un diámetro de línea de 150 jm , un grosor calibrado de 300 jm y una relación de apertura del 58 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Excepto por lo descrito anteriormente, se produjo un conjunto comprimido térmicamente de la misma manera que en el Ejemplo comparativo 2-1.

Cuando la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) se midió usando este conjunto comprimido térmicamente, el electrodo no se movió hacia arriba porque el electrodo y la membrana estaban fuertemente unidos entre sí mediante compresión térmica. A continuación, la membrana de intercambio iónico y la placa de níquel se fijaron para que no se movieran y se tiró hacia arriba del electrodo con una fuerza mayor. Cuando se aplicó una fuerza de 1,60 (N/mgcm2), se rompió una porción de la membrana. El conjunto comprimido térmicamente del Ejemplo comparativo 2-2 tenía una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) de al menos 1,60 (N/mgcm2) y estaba fuertemente unido.

Cuando la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (1) se realizó usando este conjunto comprimido térmicamente, el área de contacto con la tubería de plástico fue inferior al 5 %. Por otro lado, cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2), el electrodo y la membrana estaban unidos entre sí al 100 %, pero la membrana no estaba devanada en torno a la columna en primer lugar. El resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm (3) fue el mismo. El resultado significó que el electrodo integrado perjudicó la propiedad de manipulación de la membrana para dificultar así el enrollado de la membrana en un rollo y el plegado de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que era problemático. Adicionalmente, cuando se realizó la evaluación electrolítica, la tensión era alta, la eficiencia de corriente era baja, la concentración de sal común en la sosa cáustica se elevó y el rendimiento electrolítico se deterioró.

T l 1

continuación

En la Tabla 4, todas las muestras pudieron sostenerse por sí mismas por la tensión superficial antes de la medición de la "fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1)" y la "fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2)" (es decir, no se resbalaron hacia abajo).

<Verificación de la tercera realización> (tercera realización no según la invención como se reivindica)

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la tercera realización (en la sección de <Verificación de la tercera realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la tercera realización (en la sección de <Verificación de la tercera realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 57 a 62 según sea apropiado.

(1) Evaluación electrolítica (tensión (V), eficiencia de corriente (%))

Una celda de ánodo de titanio que tenía una cámara anódica en la que se proporcionó un ánodo (celda de terminal anódico) y una celda de cátodo que tenía una cámara catódica de níquel en la que se proporcionó un cátodo (celda de terminal catódico) se dispusieron opuestamente. Se dispusieron un par de juntas entre las celdas y se intercaló una membrana de intercambio iónico entre las juntas. A continuación, la celda de ánodo, la junta, la membrana de intercambio iónico, la junta y el cátodo se pusieron en estrecho contacto para obtener una celda electrolítica.

El ánodo se produjo mediante la aplicación de una solución mixta de cloruro de rutenio, cloruro de iridio y tetracloruro de titanio sobre un sustrato de titanio sometido a granallado y un tratamiento de grabado ácido como pretratamiento, seguido de secado y horneado. El ánodo se fijó en la cámara anódica mediante soldadura. Como cátodo, se usó uno descrito en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos. Como colector de la cámara catódica, se usó un metal expandido de níquel. El colector tenía un tamaño de 95 mm de largo x 110 mm de ancho. Como cuerpo metálico elástico, se usó un colchón formado tejiendo alambre fino de níquel. Sobre el colector se colocó el colchón como cuerpo metálico elástico. Se colocó encima una malla de níquel formada por alambre de níquel de tejido tafetán con un diámetro de 150 |jm en un tamaño de malla de tamiz de 40, y se usó una cuerda hecha de Teflon(R) para fijar las cuatro esquinas de la malla de Ni al colector. Esta malla de Ni se usó como conductor de alimentación. En esta celda electrolítica, la fuerza repulsiva del colchón como cuerpo elástico metálico se usó para lograr una estructura de espacio cero. Como juntas, se usaron juntas de caucho de etileno-propilenodieno (EPDM). Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico a continuación.

Como materiales de núcleo de refuerzo, se usaron monofilamentos de 90 denier fabricados de politetrafluoroetileno (PTFE) (en lo sucesivo en el presente documento, hilos de PTFE). Como hilos de sacrificio, se usaron hilos obtenidos mediante la torsión seis filamentos de 35 denier de tereftalato de polietileno (PET) 200 veces/m. En primer lugar, en cada una de la DT y la DM, los hilos de PTFE y los hilos de sacrificio se tejieron en tafetán con 24 hilos de PTFE/pulgada de modo que se dispusieran dos hilos de sacrificio entre hilos de PTFE adyacentes, para obtener una tela tejida. La tela tejida resultante se unió a presión con un rodillo para obtener una tela tejida con un grosor de 70 jm .

A continuación, se proporcionaron una resina A de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂COOCH₃y tenía una capacidad de intercambio iónico de 0,85 mg de equivalente/g, y una resina B de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₂)OCF₂CF₂SO²F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,03 mg de equivalente/g.

La membrana compuesta resultante se sumergió en una solución acuosa a 80 °C que contenía el 30 % en masa de dimetilsulfóxido (DMSO) y el 15 % en masa de hidróxido de potasio (KOH) durante 20 minutos para la saponificación. A continuación, la membrana compuesta se sumergió en una solución acuosa a 50 °C que contenía hidróxido de sodio (NaOH) 0,5 N durante 1 hora para reemplazar el contraión del grupo de intercambio iónico por Na y a continuación se lavó con agua. Además, la membrana se secó a 60 °C.

Además, se añadió un 20 % en masa de óxido de circonio con un tamaño de partícula promedio (tamaño de partícula primaria) de 1 jm a una solución de etanol al 5 % en masa de la resina de tipo ácido de la resina B y se dispersó para preparar una suspensión, y la suspensión se pulverizó sobre ambas superficies de la membrana compuesta anterior mediante un método de pulverización en suspensión para formar recubrimientos de óxido de circonio sobre las superficies de la membrana compuesta para obtener una membrana de intercambio iónico. La densidad de recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,5 mg/cm2 El tamaño de partícula promedio se midió con un analizador del tamaño de partícula (por ejemplo, fabricado por SHIMADZU CORPORATION, "SALD(R) 2200").

La celda electrolítica anterior se usó para realizar la electrólisis de la sal común. La concentración de salmuera (concentración de cloruro de sodio) en la cámara anódica se ajustó a 205 g/l. La concentración de hidróxido de sodio en la cámara catódica se ajustó al 32 % en masa. Se ajustó la temperatura tanto en la cámara anódica como en la cámara catódica de manera que la temperatura en cada celda electrolítica alcanzara 90 °C. La electrólisis de sal común se realizó a una densidad de corriente de 6 kA/m2 para medir la tensión y la densidad de corriente. La eficiencia de la corriente aquí es la proporción de la cantidad de sosa cáustica producida con respecto a la corriente que pasa, y cuando los iones de impureza y los iones de hidróxido en lugar de los iones de sodio se mueven a través de la membrana de intercambio iónico debido a la corriente que pasa, la eficiencia de la corriente disminuye. La eficiencia de la corriente se obtuvo dividiendo el número de moles de sosa cáustica producidos durante un determinado período de tiempo por el número de moles de los electrones de la corriente que pasa durante ese período de tiempo. El número de moles de sosa cáustica se obtuvo recuperando la sosa cáustica producida por la electrólisis en un recipiente de plástico y midiendo su masa.

(2) Propiedad de manipulación (evaluación de la respuesta)

(A) La membrana de intercambio iónico (membrana) mencionada anteriormente se cortó en un cuadrado de 170 mm, y el electrodo obtenido de cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos mencionados a continuación se cortó en un tamaño de 95 x 110 mm. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se laminaron y se colocaron inmóviles sobre una placa de Teflon. El intervalo entre la celda de ánodo y la celda de cátodo usada en la evaluación electrolítica se fijó en aproximadamente 3 cm. Se levantó el laminado colocado inmóvil y se realizó una operación de inserción y mantenimiento del laminado entre las mismas. Esta operación se realizó mientras se comprobaba la dislocación y caída del electrodo.

(B) El laminado se colocó inmóvil sobre una placa de Teflon de la misma manera que en el punto (A) anterior. Las dos esquinas adyacentes de la porción de membrana del laminado se sujetaron con las manos para levantar el laminado de modo que quedara vertical. Las dos esquinas sostenidas con las manos se movieron desde este estado para estar cerca una de la otra de modo que la membrana sobresaliera o se hundiera. Esta operación se repitió de nuevo para comprobar la adaptabilidad del electrodo a la membrana. Los resultados se evaluaron en una escala de cuatro niveles de 1 a 4 sobre la base de los siguientes índices:

1: buena propiedad de manipulación

2: puede ser manipulado

3: difícil de manipular

4: no puede ser manipulado sustancialmente

Aquí, con respecto a las muestras de los Ejemplos 3-4 y 3-6, las muestras que tenían el mismo tamaño que la celda electrolítica grande también se sometieron a una evaluación de las propiedades de manipulación, como se menciona a continuación. Los resultados de evaluación de los Ejemplos 3-4 y 3-6 se usaron como índices para evaluar la diferencia entre la evaluación de los puntos (A) y (B) anteriores y la de los de gran tamaño. Es decir, en el caso de que el resultado de la evaluación de un laminado pequeño fuera "1" o "2", se determinó que la propiedad de manipulación es buena incluso si el laminado se proporciona en un tamaño mayor.

(3) Proporción de la región fija

El área de la superficie opuesta al electrodo para electrólisis en la membrana de intercambio iónico (el total de la porción correspondiente a la superficie conductora y la porción correspondiente a la superficie no conductora) se calculó como área S1. A continuación, se calculó el área del electrodo para electrólisis como el área de la superficie conductora S2. Las áreas S1 y S2 se identificaron con el área del laminado de la membrana de intercambio iónico y el electrodo para electrólisis al observarse desde el lado del electrodo para electrólisis (véase la figura 57). Con respecto a la forma del electrodo para electrólisis, incluso un electrodo con aperturas tenía una relación de apertura inferior al 90 %. Por lo tanto, el electrodo para electrólisis se consideró una placa plana (la porción de apertura debía incluirse en el área).

El área de la región fija S3 también se identificó como el área cuando el laminado se veía desde arriba como en la figura 57 (lo mismo se aplica al área de la porción que corresponde únicamente a la superficie conductora S3'). En el caso de que la cinta de PTFE que se menciona a continuación se fijara como elemento de fijación, la porción superpuesta de la cinta no se incluiría en el área. Como alternativa, en el caso de que se fijaran hilos de PTFE y un adhesivo mencionado a continuación como elementos de fijación, el área presente en los lados posteriores del electrodo y la membrana se incluyó en el área.

Como se ha descrito anteriormente, 100 x (S3/S1) se calculó como la proporción del área de la región fija a(%) con respecto al área de la superficie opuesta al electrodo para electrólisis en la membrana de intercambio iónico. Adicionalmente, 100 x S3'/S2 se calculó como la proporción del área de la porción correspondiente únicamente a la superficie conductora de la región fija p con respecto al área de la superficie conductora.

[Ejemplo 3-1]

Como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 22 |jm. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

Se formó una hoja porosa perforando esta lámina de níquel con orificios circulares mediante punzonado. La relación de apertura fue del 44 %.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido en el Ejemplo 3-1 fue de 24 jm . El grosor de la capa catalítica que contenía óxido de rutenio y óxido de cerio, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa.

El electrodo producido por el método anterior se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. La superficie rugosa del electrodo se dispuso de manera opuesta en una posición central sustancial del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico (tamaño: 160 mm x 160 mm) equilibrada con una solución acuosa 0,1 N de NaOH. Se usó cinta de PTFE (fabricada por NITTO DENKO CORPORATION) para fijar los cuatro lados de modo que la membrana de intercambio iónico y el electrodo quedaran intercalados como se muestra en la figura 57 (cabe apreciar que la figura 57 ilustra una vista esquemática solo con fines ilustrativos, y las dimensiones son no necesariamente precisas. Lo mismo se aplica a las siguientes figuras). En el Ejemplo 3-1, la cinta de PTFE era el elemento de fijación, la proporción a era del 60 % y la proporción p era del 1,0 %.

El electrodo integrado en la membrana anterior se intercaló entre la celda de ánodo y la celda de cátodo de modo que se permitió que la superficie sobre la que se unió el electrodo mirara hacia el lado de la cámara catódica. En la estructura en sección, el colector, el colchón, el conductor de alimentación de malla de níquel, el electrodo, la membrana y el ánodo están dispuestos en este orden desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero.

El electrodo resultante se sometió a evaluación. Los resultados se muestran en la Tabla 5.

El electrodo exhibió una baja tensión y una alta eficiencia de corriente. La propiedad de manipulación también fue relativamente buena: "2".

[Ejemplo 3-2]

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3-1, excepto por el aumento del área en la que la cinta de PTFE se superpone a la superficie electrolítica, como se muestra en la figura 58. Es decir, en el Ejemplo 3-2, se permitió que el área de la cinta de PTFE aumentara en la dirección en el plano del electrodo para electrólisis y, por lo tanto, el área de la superficie electrolítica en el electrodo para electrólisis disminuyó que en el Ejemplo 3 1. En el Ejemplo 3-2, la proporción a era del 69 % y la proporción p era del 23 %. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 5.

El electrodo exhibió una baja tensión y una alta eficiencia de corriente. La propiedad de manipulación también fue buena: "1".

[Ejemplo 3-3]

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3-1, excepto por el aumento del área en la que la cinta de PTFE se superpone a la superficie electrolítica, como se muestra en la figura 59. Es decir, en el Ejemplo 3-3, se permitió que el área de la cinta de PTFE aumentara en la dirección en el plano del electrodo para electrólisis y, por lo tanto, el área de la superficie electrolítica en el electrodo para electrólisis disminuyó que en el Ejemplo 3 1. En el Ejemplo 3-3, la proporción a era del 87 % y la proporción p era del 67 %. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 5.

[Ejemplo 3-4]

Se proporcionó un electrodo idéntico al del Ejemplo 3-1 y se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. La superficie rugosa del electrodo se dispuso de manera opuesta en una posición central sustancial del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico (tamaño: 160 mm x 160 mm) equilibrada con una solución acuosa 0,1 N de NaOH. Se usó hilo de PTFE para coser el electrodo en el lado izquierdo del mismo en dirección vertical sobre la membrana de intercambio iónico, como se muestra en la figura 60. Se permitió que el hilo de PTFE pasara a través de una porción a una distancia vertical de 10 mm y una distancia horizontal de 10 mm desde una esquina del electrodo, desde el lado posterior de la lámina de la figura 60 hasta el lado frontal de la misma, se dejó pasar a través de una porción a una distancia vertical de 35 mm y una distancia horizontal de 10 mm, desde el lado frontal de la lámina hasta el lado posterior, se dejó pasar a través de una porción a una distancia vertical de 60 mm y una distancia horizontal de 10 mm, de nuevo desde el lado posterior de la lámina hasta el lado frontal de la misma, y se dejó pasar a través de un porción a una distancia vertical de 85 mm y una distancia horizontal de 10 mm, desde el lado frontal de la lámina hasta el lado posterior de la misma. Una solución obtenida por dispersión de una resina de tipo ácido S de una resina que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₂)OCF₂CF₂SO²F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,03 mg de equivalente/g con un contenido del 5 % en masa en etanol se aplicó sobre las porciones en las que el hilo pasó a través de la membrana de intercambio iónico.

Como se ha descrito anteriormente, en el Ejemplo 3-4, la proporción a era del 0,35 % y la proporción p era del 0,86 %.

Incluso cuando las cuatro esquinas de la porción de membrana del electrodo integrado en la membrana, que se formó al integrar la membrana con el electrodo, se apretaron y se colgaron de tal manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera en paralelo con el suelo permitiendo que el electrodo mirara hacia el lado del suelo, el electrodo no se cayó. Incluso cuando ambos extremos de un lado se apretaron y se colgaron de manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera vertical al suelo, el electrodo no se cayó.

Adicionalmente, en el Ejemplo 3-4 se proporcionaron una membrana de intercambio iónico y un electrodo, cada uno formado en un tamaño más grande. Se proporcionaron una membrana de intercambio iónico con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho y cuatro cátodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho. Los cátodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico, y los cátodos se unieron a la membrana de intercambio iónico mediante hilo de PTFE para producir un laminado. En este ejemplo, la proporción a era del 0,013 % y la proporción p era del 0,017 %.

Cuando se realizó una operación de ajuste de un electrolizador grande con el electrodo integrado en la membrana, que se formó al integrar la membrana con el electrodo, fue posible lograr un ajuste suave.

[Ejemplo 3-5]

Se proporcionó un electrodo idéntico al del Ejemplo 3-1 y se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. La superficie rugosa del electrodo se dispuso de manera opuesta en una posición central sustancial del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico (tamaño: 160 mm x 160 mm) equilibrada con una solución acuosa 0,1 N de NaOH. Se usó una resina de fijación hecha de polipropileno que se muestra en la figura 61 para fijar la membrana de intercambio iónico y el electrodo. Es decir, la resina se colocó en dos porciones en total: una porción a una distancia vertical de 20 mm y una distancia horizontal de 20 mm desde una esquina del electrodo, y adicionalmente, una porción a una distancia vertical de 20 mm y una distancia horizontal de 20 mm desde la esquina situada debajo la misma. Sobre las porciones en las que la resina de fijación pasó a través de la membrana de intercambio iónico, se aplicó una solución similar a la del Ejemplo 3-4.

Como se ha descrito anteriormente, en el Ejemplo 3-5, la resina de fijación y la resina S sirvieron como elementos de fijación, la proporción a era del 0,47 % y la proporción p era del 1,1 %.

[Ejemplo 3-6]

Se proporcionó un electrodo idéntico al del Ejemplo 3-1 y se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. La superficie rugosa del electrodo se dispuso de manera opuesta en una posición central sustancial del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico (tamaño: 160 mm x 160 mm) equilibrada con una solución acuosa 0,1 N de NaOH. Como se muestra en la figura 62, se usó un adhesivo de cianoacrilato (nombre comercial: Aron Alpha, TOAGOSEI CO., LTD.) para fijar la membrana de intercambio iónico y el electrodo. Es decir, la membrana y el electrodo se fijaron con el adhesivo en cinco puntos en un lado vertical del electrodo (los puntos estaban separados por igual) y ocho puntos en un lado horizontal del electrodo (los puntos estaban separados por igual).

Como se ha descrito anteriormente, en el Ejemplo 3-6, el adhesivo sirvió como elementos de fijación, la proporción a era del 0,78 % y la proporción p era del 1,9 %.

El electrodo exhibió una baja tensión y una alta eficiencia de corriente. La propiedad de manipulación también fue relativamente buena: "1".

Adicionalmente, en el Ejemplo 3-6 se proporcionaron una membrana de intercambio iónico y un electrodo, cada uno formado en un tamaño más grande. Se proporcionaron una membrana de intercambio iónico con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho y cuatro cátodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho. El borde de un lado horizontal de cada cuatro cátodos se conectó entre sí con el adhesivo anterior para formar un cátodo grande (1,2 m de largo y 2,4 m de ancho). Este cátodo grande se unió a la porción central del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico con Aron Alpha para producir un laminado. Es decir, la membrana y el electrodo se fijaron con el adhesivo en cinco puntos en un lado vertical del electrodo (los puntos estaban separados por igual) y ocho puntos en un lado horizontal del electrodo (los puntos estaban separados por igual), de la misma manera que en la figura 62. En este ejemplo, la proporción a era del 0,019 % y la proporción p era del 0,024 %.

[Ejemplo 3-7]

Se proporcionó un electrodo idéntico al del Ejemplo 3-1 y se cortó en un tamaño de 95 mm de largo y 110 mm de ancho para la evaluación electrolítica. La superficie rugosa del electrodo se dispuso de manera opuesta en una posición central sustancial del lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico (tamaño: 160 mm x 160 mm) equilibrada con una solución acuosa 0,1 N de NaOH. Se aplicó una solución similar a la del Ejemplo 3-4 para fijar la membrana de intercambio iónico y el electrodo. Es decir, la resina se colocó en dos porciones en total: una porción a una distancia vertical de 20 mm y una distancia horizontal de 20 mm desde una esquina del electrodo, y adicionalmente, una porción a una distancia vertical de 20 mm y una distancia horizontal de 20 mm desde la esquina situada debajo la misma (véase la figura 61).

Como se ha descrito anteriormente, en el Ejemplo 3-7, la resina S sirvió como elementos de fijación, la proporción a era del 2,0 % y la proporción p era del 4,8 %.

Incluso cuando las cuatro esquinas de la porción de membrana del electrodo integrado en la membrana, que se formó integrando la membrana con el electrodo, se apretaron y se colgaron de tal manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera en paralelo con el suelo permitiendo que el electrodo mirara hacia el lado del suelo, el electrodo no se cayó. Incluso cuando ambos extremos de un lado se apretaron y se colgaron de manera que el electrodo integrado en la membrana estuviera vertical al suelo, el electrodo no se cayó.

[Ejemplo comparativo 3-1]

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3-1, excepto por el aumento del área en la que la cinta de PTFE se superpone a la superficie electrolítica. Es decir, en el Ejemplo comparativo 3-1, se permitió que el área de la cinta de PTFE aumentara en la dirección en el plano del electrodo para electrólisis y, por lo tanto, el área de la superficie electrolítica en el electrodo para electrólisis disminuyó que en el Ejemplo 3-1. En el Ejemplo comparativo 3-1, la proporción a es del 93 % y la proporción p es del 83 %. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 5.

La tensión era alta y la eficiencia de corriente también era baja. La propiedad de manipulación fue buena: "1".

[Ejemplo comparativo 3-2]

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3-1, excepto por el aumento del área en la que la cinta de PTFE se superpone a la superficie electrolítica. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 5. Es decir, en el Ejemplo comparativo 3-2, se permitió que el área de la cinta de PTFE aumentara en la dirección en el plano del electrodo para electrólisis.

En el Ejemplo comparativo 3-2, la proporción a y la proporción p eran del 100 %, y toda la superficie electrolítica era una región fija cubierta con PTFe . Por consiguiente, no fue posible suministrar una solución electrolítica y, por lo tanto, no fue posible realizar la electrólisis. La propiedad de manipulación fue buena: "1".

[Ejemplo comparativo 3-3]

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3-1, excepto que no se usó cinta de PTFE, es decir, la proporción a y la proporción p fueron del 0 %. Los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 5.

El electrodo exhibió una baja tensión y una alta eficiencia de corriente. Por otro lado, dado que no había una región fija de la membrana y el electrodo, no fue posible manipular la membrana y el electrodo como un laminado (pieza integrada) y, por lo tanto, la propiedad de manipulación fue de "4".

Los resultados de la evaluación de los Ejemplos 3-1 a 7 y los Ejemplos comparativos 3-1 a 3 también se muestran en la Tabla 5 a continuación.

<Verificación de la cuarta realización> (cuarta realización no según la invención como se reivindica)

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la cuarta realización (en la sección de <Verificación de la cuarta realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la cuarta realización (en la sección de <Verificación de la cuarta realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 79 a 90 según sea apropiado.

[Método de evaluación]

(1) Relación de apertura

(2) Masa por área unitaria (mg/cm2)

[Método (i)]

<Curva de evaluación> R

<Filtro> GAUSS

<Valor de corte Ac> 0,8 mm

<Valor de corte As> 2,5 jm

<Número de secciones> 5

<Pre-ejecución, post-ejecución> disponible

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico A a continuación.

Usando estas resinas A y B, se obtuvo una película bicapa X en la que el grosor de la capa de resina A era de 15 |jm y el grosor de la capa de resina B era de 104 |jm mediante un método de matriz T de coextrusión.

Posteriormente, el papel antiadhesivo (gofrado en forma cónica con una altura de 50 jim), un material de refuerzo y la película X se laminaron en este orden en una placa caliente que tenía una fuente de calor y una fuente de vacío en el interior y que tenía microporos sobre su superficie, se calentaron, se despresurizaron en las condiciones de una temperatura superficial de placa caliente de 223 °C y un grado de presión reducida de 0,067 MPa durante 2 minutos y a continuación se retiró el papel antiadhesivo para obtener una membrana compuesta.

Además, se añadió el 20 % en masa de óxido de circonio con un tamaño de partícula primaria de 1 jm a una solución de etanol al 5 % en masa de la resina de tipo ácido de la resina B y se dispersó para preparar una suspensión, y la suspensión se pulverizó sobre ambas superficies de la membrana compuesta anterior mediante un método de pulverización en suspensión para formar recubrimientos de óxido de circonio en las superficies de la membrana compuesta para obtener una membrana de intercambio iónico A. La densidad del recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,5 mg/cm2. El tamaño de partícula promedio se midió mediante un analizador del tamaño de partícula (fabricado por SHIMADZU CORPORATION, "SALD(R) 2200").

En la figura 79 se muestra una vista esquemática de un método para evaluar la fuerza aplicada (1).

[Método (ii)]

(Membrana y columna)

El método de evaluación (1) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. En los Ejemplos 33 y 34, el electrodo se integró con la membrana de intercambio iónico mediante prensado térmico y, por lo tanto, se proporcionó una pieza integrada de una membrana de intercambio iónico y un electrodo (electrodo de un cuadrado de 130 mm). Después de sumergir suficientemente la membrana de intercambio iónico en agua pura, se colocó la membrana sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 280 mm. Posteriormente, se eliminó el exceso de solución con un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo de celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm). El rodillo se hizo rodar sobre la membrana de intercambio iónico de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 80. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo de la tubería de plástico que tenía un diámetro exterior de 280 mm.

(Membrana y electrodo)

El método de evaluación (2) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en agua pura y a continuación se laminaron. Este laminado se colocó sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 280 mm de modo que el electrodo se ubicara en el exterior. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 81 con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo.

(Membrana y electrodo)

El método de evaluación (3) se realizó mediante el siguiente procedimiento.

La membrana de intercambio iónico A (membrana) producida en el [Método (i)] se cortó en un cuadrado de 170 mm y el electrodo se cortó en un cuadrado de 130 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. La membrana de intercambio iónico y el electrodo se sumergieron suficientemente en agua pura y a continuación se laminaron. Este laminado se colocó sobre la superficie curvada de una tubería de plástico (polietileno) que tenía un diámetro exterior de 145 mm de modo que el electrodo se ubicara en el exterior. Posteriormente, un rodillo formado devanando un caucho esponjoso de EPDM de tipo celda cerrada que tenía un grosor de 5 mm en torno a una tubería de cloruro de vinilo (diámetro exterior: 38 mm) se hizo rodar de izquierda a derecha de la vista esquemática que se muestra en la figura 82 con una ligera presión sobre el electrodo para eliminar el exceso de solución. El rodillo se hizo rodar una sola vez. Un minuto después, se midió la proporción de una porción a la que la membrana de intercambio iónico se puso en estrecho contacto con el electrodo.

(8) Propiedad de manipulación (evaluación de la respuesta)

1: buena propiedad de manipulación

2: puede ser manipulado

3: difícil de manipular

4: no puede ser manipulado sustancialmente

Aquí, la muestra del Ejemplo 4-28, proporcionada en un tamaño equivalente al de una celda electrolítica grande que incluye un electrodo de un tamaño de 1,3 m x 2,5 m y una membrana de intercambio iónico de un tamaño de 1,5 m x 2,8 m, se sometió a manipulación. El resultado de la evaluación del Ejemplo 28 ("3" como se describe a continuación) se usó como índice para evaluar la diferencia entre la evaluación de los anteriores (A) y (B) y la del de gran tamaño. Es decir, en el caso de que el resultado de la evaluación de un laminado pequeño fuera "1" o "2", se determinó que no había problema en la propiedad de manipulación incluso si el laminado se proporcionaba en un tamaño mayor.

Una celda de ánodo de titanio que tenía una cámara anódica en la que se proporcionó un ánodo (celda de terminal anódico) y una celda de cátodo que tenía una cámara catódica de níquel en la que se proporcionó un cátodo (celda de terminal catódico) se dispusieron opuestamente. Se dispuso un par de juntas entre las celdas, y se intercaló entre las juntas un laminado (un laminado de la membrana de intercambio iónico A y un electrodo para electrólisis). Aquí, tanto la membrana de intercambio iónico A como el electrodo para electrólisis se intercalaron directamente entre las juntas. A continuación, la celda de ánodo, la junta, el laminado, la junta y el cátodo se pusieron en estrecho contacto entre sí para obtener una celda electrolítica, y se proporcionó un electrolizador que incluía la celda.

La especificación del electrodo y el conductor de alimentación usados en cada uno de los Ejemplos y Ejemplos comparativos se muestra en la Tabla 6.

(11) Medición del grosor de la capa catalítica, el sustrato para electrodo para electrólisis y el grosor del electrodo Para el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis, se usó un calibrador de grosor Digimatic (fabricado por Mitutoyo Corporation, escala mínima 0,001 mm) para calcular un valor promedio de 10 puntos obtenidos al medir uniformemente en el plano. El valor se usó como el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis (grosor calibrado). Para el grosor del electrodo se usó un calibrador de grosor Digimatic para calcular un valor promedio de 10 puntos obtenido al medir uniformemente en el plano, de la misma manera que para el sustrato para electrodo. El valor se usó como el grosor del electrodo (grosor calibrado). El grosor de la capa catalítica se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo.

(12) Prueba de deformación elástica del electrodo

La membrana de intercambio iónico A (membrana) y el electrodo producido en el [Método (i)] se cortaron cada uno en un cuadrado de 110 mm. La membrana de intercambio iónico se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y a continuación se usó para la prueba. Después de laminar la membrana de intercambio iónico y el electrodo para producir un laminado en condiciones de una temperatura: 23 ± 2 °C y una humedad relativa: 30 ± 5 %, el laminado se devanó en torno a la tubería de PVC que tenía un diámetro exterior de $32 mm y una longitud de 20 cm sin ningún espacio, como se muestra en la figura 83. El laminado se fijó usando una brida de polietileno de manera que el devanado del laminado no se desprendiera de la tubería de PVC ni se aflojara. El laminado se mantuvo en este estado durante 6 horas. Posteriormente, se retiró la brida y se desenrolló el laminado de la tubería de PVC. Solo se colocó el electrodo sobre una placa superficial, y se midieron las alturas Li y L²de una porción levantada de la placa superficial para determinar un valor promedio. Este valor se usó como índice de deformación del electrodo. Es decir, un valor menor significa que es poco probable que el laminado se deforme.

Se evaluó la blandura de los electrodos deformados (electrodos que no volvieron a su estado plano original) después de la deformación plástica de acuerdo con un método como se muestra en la figura 84. Es decir, se colocó un electrodo deformado sobre una membrana suficientemente sumergida en agua pura. Se fijó un extremo del electrodo y se presionó el otro extremo levantado sobre la membrana para liberar una fuerza, y se realizó una evaluación de si el electrodo deformado se ajustaba a la membrana.

(13) Evaluación de daños en la membrana

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico B a continuación.

Adicionalmente, un polímero (B3) de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CFa)OCF₂CF₂SO²F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,05 mg de equivalente/g se hidrolizó y a continuación se convirtió en un tipo de ácido con ácido clorhídrico. Se añadieron partículas de óxido de circonio que tenían un tamaño de partícula promedio de partículas primarias de 0,02 |jm a una solución mixta 50/50 (relación en masa) de agua y etanol en la que se disolvió el polímero (B3') de este tipo de ácido en una proporción del 5 % en masa de tal forma que la relación en masa del polímero (B3') con respecto a las partículas de óxido de circonio era de 20/80. Posteriormente, el polímero (B3') se dispersó en una suspensión de partículas de óxido de circonio con un molino de bolas para obtener una suspensión.

El ánodo usado fue el mismo que en la (9) Evaluación electrolítica.

"O" significa que no hay daños. "x" significa que había daños presentes sustancialmente en toda la superficie de la membrana de intercambio iónico.

(14) Resistencia a la ventilación del electrodo

La resistencia a la ventilación del electrodo se midió usando un medidor de permeabilidad al aire KES-F8 (nombre comercial, KATO TECH CO., LTD.). La unidad para el valor de la resistencia a la ventilación es kPas/m. La medición se repitió 5 veces y se enumeró el valor promedio en la Tabla 7. La medición se realizó en las dos condiciones siguientes. La temperatura de la cámara de medición era de 24 °C y la humedad relativa del 32 %.

•Condición de medición 1 (resistencia a la ventilación 1)

Velocidad del pistón: 0,2 cm/s

Volumen de ventilación: 0,4 cc/cm2/s

Intervalo de medición: SENSE L (bajo)

Tamaño de muestra: 50 mm x 50 mm

•Condición de medición 2 (resistencia a la ventilación 2)

Velocidad del pistón: 2 cm/s

Volumen de ventilación: 4 cc/cm2/s

Intervalo de medición: SENSE M (medio) o H (alto)

Tamaño de muestra: 50 mm x 50 mm

[Ejemplo 4-1]

Como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 16 jm . Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido en el Ejemplo 4-1 fue de 24 |jm. El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 8 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa. El grosor fue el grosor total del óxido de rutenio y óxido de cerio.

Los resultados de la medición de la fuerza adhesiva del electrodo producido por el método anterior se muestran en la Tabla 7. Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

El electrodo resultante se sometió a evaluación electrolítica. Los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-2]

En el Ejemplo 4-2, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 22 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 44 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-3]

En el Ejemplo 4-3, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 30 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 1,38 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 44 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-4]

En el Ejemplo 4-4, se usó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 16 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,71 |jm. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 75 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-5]

En el Ejemplo 4-5, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 20 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Ambas superficies de esta lámina de níquel se sometieron a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,96 jm . Ambas superficies tenían la misma rugosidad. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. La relación de apertura fue del 49 %. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Adicionalmente, cuando la cantidad de recubrimiento después de la electrólisis se midió por XRF, sustancialmente el 100 % del recubrimiento permaneció en ambas superficies. Teniendo en cuenta la comparación con los Ejemplos 4-1 a 4-4, esto indica que la otra superficie no opuesta a la membrana puede lograr un rendimiento electrolítico satisfactorio cuando la cantidad de recubrimiento es pequeña o no hay recubrimiento presente.

[Ejemplo 4-6]

En el Ejemplo 4-6, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1, excepto que el recubrimiento del sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se realizó mediante revestimiento iónico, y los resultados se muestran en la Tabla 7. En el revestimiento iónico, la formación de la película se realizó usando una temperatura de calentamiento de 200 °C y un objetivo de metal Ru en una atmósfera de argón/oxígeno a una presión de formación de película de 7 x 10'2 Pa. El recubrimiento formado fue óxido de rutenio.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-7]

En el Ejemplo 4-7, el sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se produjo mediante un método de electroconformación. La fotomáscara tenía una forma formada por la disposición vertical y horizontal de cuadrados de 0,485 mm x 0,485 mm en un intervalo de 0,15 mm. La exposición, el revelado y la galvanoplastia se realizaron secuencialmente para obtener una lámina porosa de níquel que tenía un grosor calibrado de 20 jm y una relación de apertura del 56 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,71 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-8]

En el Ejemplo 4-8, el sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo se produjo mediante un método de electroconformación. El sustrato tenía un grosor calibrado de 50 jm y una relación de apertura del 56 %. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,73 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-9]

En el Ejemplo 4-9, se usó una tela no tejida de níquel que tenía un grosor calibrado de 150 |jm y una relación de vacío del 76 % (fabricada por NIKKO TECHNO, Ltd.) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La tela no tejida tenía un diámetro de fibra de níquel de aproximadamente 40 jm y un peso base de 300 g/m2 Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

El grosor del electrodo fue de 165 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de l5 jm .

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-10]

En el Ejemplo 4-10, se usó una tela no tejida de níquel que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de vacío del 72 % (fabricada por NIKKO TECHNO, Ltd.) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La tela no tejida tenía un diámetro de fibra de níquel de aproximadamente 40 jm y un peso base de 500 g/m2. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-11]

En el Ejemplo 4-11, se usó níquel espumado que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de vacío del 72 % (fabricado por Mitsubishi Materials Corporation) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-12]

En el Ejemplo 4-12, se usó una malla de níquel de malla 200 con un diámetro de línea de 50 |jm, un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 37 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. El tratamiento de granallado no cambió la relación de apertura. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la red de metal. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-12, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra de una pieza de alambre de la malla de alambre fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-13]

En el Ejemplo 4-13, se usó una malla de níquel de malla 150 con un diámetro de línea de 65 jm , un grosor calibrado de 130 jm y una relación de apertura del 38 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. El tratamiento de granallado no cambió la relación de apertura. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la red de metal. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-13, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,66 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. El electrodo tenía una propiedad de manipulación de "2" y se determinó que era manipulable como un laminado grande. El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0".

[Ejemplo 4-14]

En el Ejemplo 4-14, se usó un sustrato idéntico al del Ejemplo 4-3 (grosor calibrado de 30 |jm y relación de apertura del 44 %) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. La evaluación electrolítica se realizó con una estructura idéntica a la del Ejemplo 4-1, excepto que no se incluyó ningún conductor de alimentación de malla de níquel. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el electrodo integrado en la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el colchón sirve como conductor de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-15]

En el Ejemplo 4-15, se usó un sustrato idéntico al del Ejemplo 4-3 (grosor calibrado de 30 jm y relación de apertura del 44 %) como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. El cátodo usado en el Ejemplo de referencia 1, que estaba degradado y tenía una tensión electrolítica mejorada, se colocó en lugar del conductor de alimentación de malla de níquel. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación electrolítica se realizó con una estructura idéntica a la del Ejemplo 4-1. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada (sirve como conductor de alimentación), el cátodo, la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el cátodo que se degrada y tiene una tensión electrolítica mejorada sirve como conductor de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-16]

El ánodo usado en el Ejemplo de referencia 3, que estaba degradado y tenía una tensión electrolítica mejorada, se fijó a la celda de ánodo mediante soldadura, y el electrodo integrado en la membrana anterior se intercaló entre la celda de ánodo y la celda de cátodo de manera que se permitió que la superficie sobre la que se unió el electrodo mirara hacia el lado de la cámara anódica. Es decir, en la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo, la membrana, el ánodo de lámina porosa de titanio, y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada se dispusieron en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero. El ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada sirvió como conductor de alimentación. El ánodo de lámina porosa de titanio y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada solo estaban en contacto físico entre sí y no se fijaron entre sí mediante soldadura.

La evaluación de esta estructura se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-17]

En el Ejemplo 4-17, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 jm y una relación de apertura del 30 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,37 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-18]

En el Ejemplo 4-18, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 20 jm y una relación de apertura del 42 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,38 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-19]

En el Ejemplo 4-19, se usó una lámina de titanio que tenía un grosor calibrado de 50 jm y una relación de apertura del 47 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie fue de 0,40 |jm. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-20]

En el Ejemplo 4-20, se usó una tela no tejida de titanio que tenía un grosor calibrado de 100 jm , un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 20 jm , un peso base de 100 g/m2 y una relación de apertura del 78 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-21]

En el Ejemplo 4-21, se usó una malla de alambre de titanio de malla 150 que tenía un grosor calibrado de 120 jm y un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 60 jm como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. La relación de apertura fue del 42 %. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. Es difícil medir la rugosidad de la superficie de la red de metal. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-21, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,60 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Se observó una fuerza adhesiva suficiente.

[Ejemplo 4-22]

En el Ejemplo 4-22, se usó un ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 como conductor de alimentación de ánodo, y se usó una tela no tejida de titanio idéntica a la del Ejemplo 4-20 como ánodo. Se usó un cátodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada de la misma manera que en el Ejemplo 4-15 como conductor de alimentación de cátodo, y se usó un electrodo de lámina de níquel idéntico al del Ejemplo 4-3 como cátodo. En la estructura en sección de la celda, el colector, el colchón, el cátodo que se degradó y tenía una tensión mejorada, el cátodo de lámina porosa de níquel, la membrana, el ánodo de tela no tejida de titanio y el ánodo que se degradó y tenía una tensión electrolítica mejorada se disponen en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero, y el cátodo y el ánodo degradados y que tienen una tensión electrolítica mejorada sirven como conductores de alimentación. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Adicionalmente, el electrodo exhibió una baja tensión, alta eficiencia de corriente y una baja concentración de sal común en sosa cáustica. La propiedad de manipulación también fue buena: "1". El daño a la membrana también se evaluó como bueno: "0" tanto en el ánodo como en el cátodo. En el Ejemplo 4-22, el cátodo y los ánodos se combinaron fijando el cátodo a una superficie de la membrana y el ánodo a la otra superficie y se sometieron a la evaluación de daños en la membrana.

[Ejemplo 4-23]

En el Ejemplo 4-23, se usó una membrana microporosa "Zirfon Perl UTP 500" fabricada por Agfa.

La membrana Zirfon se sumergió en agua pura durante 12 horas o más y se usó para la prueba. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-3 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo de referencia 1]

[Ejemplo de referencia 2]

[Ejemplo de referencia 3]

[Ejemplo 4-24]

En el Ejemplo 4-24, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 |jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-24, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,68 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-25]

En el Ejemplo 4-25, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 |jm y una relación de apertura del 16 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-25, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-26]

En el Ejemplo 4-26, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 40 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-26, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,70 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. El recubrimiento del sustrato para electrodo para electrólisis se realizó mediante revestimiento iónico de la misma manera que en el Ejemplo 4-6. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,07 (N/mg cm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de ^{2 8 0}mm de diámetro (²) fue del 80 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 32 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

[Ejemplo 4-27]

En el Ejemplo 4-27, se usó un metal expandido de níquel completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 58 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-27, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 |jm. La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

La fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) fue un valor tan pequeño como 0,06 (N/mg cm2). Por lo tanto, el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (2) fue del 69 %, y el resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 39 %. Las porciones en las que el electrodo se desprendió de la membrana aumentaron. Esto se debe a que había problemas porque era probable que el electrodo se desprendiera al manipular el electrodo integrado en la membrana y porque el electrodo se desprendía y se caía de la membrana durante la manipulación. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que también era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0".

[Ejemplo 4-28]

En el Ejemplo 4-28, se usó una malla de alambre de níquel que tenía un grosor calibrado de 300 jm y una relación de apertura del 56 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Es difícil medir la rugosidad superficial de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-28, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-1 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-29]

En el Ejemplo 4-29, se usó una malla de alambre de níquel que tenía un grosor calibrado de 200 jm y una relación de apertura del 37 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial de la malla de alambre. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-29, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,65 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación de la electrólisis del electrodo, los resultados de medición de la fuerza adhesiva y la adhesividad se realizaron de la misma manera que en el Ejemplo 4-1. Los resultados se muestran en la Tabla 7.

El grosor del electrodo fue de 210 jm . El grosor de la capa catalítica, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 10 |jm.

La masa por área unitaria fue de 56,4 (mg/cm2). Por lo tanto, el resultado del método de evaluación de devanado en torno a una columna de 145 mm de diámetro (3) fue del 63 %, y la adhesividad entre el electrodo y la membrana fue deficiente. Esto se debe a que era probable que el electrodo se desprendiera cuando se manipulaba el electrodo integrado en la membrana y el electrodo puede desprenderse y caerse de la membrana durante la manipulación. Hubo un problema en la propiedad de manipulación, que se evaluó como "3". El daño en la membrana se evaluó como "0".

[Ejemplo 4-30]

En el Ejemplo 4-30, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 500 jm y una relación de apertura del 17 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-30, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,60 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-31]

En el Ejemplo 4-31, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 800 jm y una relación de apertura del 8 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-31, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,61 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-32]

En el Ejemplo 4-32, se usó un metal expandido de titanio completamente laminado que tenía un grosor calibrado de 1000 |jm y una relación de apertura del 46 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La relación de apertura no cambió después del tratamiento de granallado. Es difícil medir la rugosidad superficial del metal expandido. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-32, una placa de titanio que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de titanio se tomó como la rugosidad superficial de la malla de alambre. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,59 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado. Excepto por lo descrito anteriormente, la evaluación anterior se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 4-16 y los resultados se muestran en la Tabla 7.

[Ejemplo 4-33]

En el Ejemplo 4-33, se produjo un conjunto de membrana-electrodo comprimiendo térmicamente un electrodo sobre una membrana con referencia a un documento de la técnica anterior (Ejemplos de la Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública N.° 58-48686).

Se usó un metal expandido de níquel que tenía un grosor calibrado de 100 jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo para realizar el recubrimiento del electrodo de la misma manera que en el Ejemplo 4-1. Posteriormente, una superficie del electrodo se sometió a un tratamiento de inactivación en el siguiente procedimiento. Se fijó cinta adhesiva de poliimida (Chukoh Chemical Industries, Ltd.) a una superficie del electrodo. Se aplicó una dispersión de PTFE (Dupont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., 31-JR (nombre comercial)) sobre la otra superficie y se secó en un horno de mufla a 120 °C durante 10 minutos. Se despegó la cinta de poliimida y se realizó un tratamiento de sinterización en un horno de mufla ajustado a 380 °C durante 10 minutos. Esta operación se repitió dos veces para inactivar una superficie del electrodo.

Posteriormente, para suprimir la unión de las burbujas que se generarían durante la electrólisis a la membrana, se aplicó a ambas superficies una mezcla de óxido de circonio y un polímero de perfluorocarbono en el que se habían introducido grupos sulfo. Por lo tanto, se produjo el conjunto de membrana-electrodo del Ejemplo 4-33.

Cuando la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) se midió usando este conjunto de membranaelectrodo, el electrodo no se movió hacia arriba porque el electrodo y la membrana estaban fuertemente unidos entre sí mediante compresión térmica. A continuación, la membrana de intercambio iónico y la placa de níquel se fijaron para que no se movieran y se tiró hacia arriba del electrodo con una fuerza mayor. Cuando se aplicó una fuerza de 1,5o (N/mgcm2), se rompió una porción de la membrana. El conjunto de electrodo de membrana del Ejemplo 4-33 tenía una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) de al menos 1,50 (N/mgcm2) y estaba fuertemente unido.

Cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (1), el área en contacto con la tubería de plástico era inferior al 5 %. Por otro lado, cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2), el electrodo y la membrana estaban unidos entre sí al 100 %, pero la membrana no estaba devanada en torno a la columna en primer lugar. El resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm (3) fue el mismo. El resultado significó que el electrodo integrado perjudicó la propiedad de manipulación de la membrana para dificultar así el enrollado de la membrana en un rollo y el plegado de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que era problemático. El daño en la membrana se evaluó como "0". Adicionalmente, cuando se realizó la evaluación electrolítica, la tensión era alta, la eficiencia de corriente era baja, la concentración de sal común en la sosa cáustica (valor convertido sobre la base del 50 %) se elevó y el rendimiento electrolítico se deterioró.

[Ejemplo 4-34]

En el Ejemplo 4-34, se usó una malla de níquel de malla 40 con un diámetro de línea de 150 jm , un grosor calibrado de 300 jm y una relación de apertura del 58 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Excepto por lo descrito anteriormente, se produjo un conjunto de membrana-electrodo de la misma manera que en el Ejemplo 4-33.

Cuando la fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) se midió usando este conjunto de membranaelectrodo, el electrodo no se movió hacia arriba porque el electrodo y la membrana estaban fuertemente unidos entre sí mediante compresión térmica. A continuación, la membrana de intercambio iónico y la placa de níquel se fijaron para que no se movieran y se tiró hacia arriba del electrodo con una fuerza mayor. Cuando se aplicó una fuerza de 1,60 (N/mgcm2), se rompió una porción de la membrana. El conjunto de electrodo de membrana del Ejemplo 4-34 tenía una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1) de al menos 1,60 (N/mgcm2) y estaba fuertemente unido.

Cuando la evaluación del devanado en torno a la columna de 280 mm de diámetro (1) se realizó usando este conjunto de membrana-electrodo, el área de contacto con la tubería de plástico fue inferior al 5 %. Por otro lado, cuando se realizó la evaluación del devanado en torno a una columna de 280 mm de diámetro (2), el electrodo y la membrana estaban unidos entre sí al 100 %, pero la membrana no estaba devanada en torno a la columna en primer lugar. El resultado de la evaluación del devanado en torno a la columna de 145 mm (3) fue el mismo. El resultado significó que el electrodo integrado perjudicó la propiedad de manipulación de la membrana para dificultar así el enrollado de la membrana en un rollo y el plegado de la membrana. La propiedad de manipulación fue de "3", lo que era problemático. Adicionalmente, cuando se realizó la evaluación electrolítica, la tensión era alta, la eficiencia de corriente era baja, la concentración de sal común en la sosa cáustica se elevó y el rendimiento electrolítico se deterioró.

[Ejemplo 4-35]

Se proporcionó una línea de níquel que tenía un grosor calibrado de 150 |jm como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo. Se realizó un tratamiento de corrugación por esta línea de níquel. Es difícil medir la rugosidad superficial de la línea de níquel. Por lo tanto, en el Ejemplo 4-35, una placa de níquel que tenía un grosor de 1 mm se sometió simultáneamente al tratamiento de granallado durante el granallado, y la rugosidad superficial de la placa de níquel se tomó como la rugosidad superficial de la línea de níquel. Se realizó un tratamiento de granallado con alúmina de granulometría número 320. La rugosidad promedio aritmética Ra fue de 0,64 jm .

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088 (nombre comercial), grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento anterior. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor de una línea de níquel producida en el Ejemplo 4-35 fue de 158 jm .

La línea de níquel producida por el método anterior se cortó en una longitud de 110 mm y una longitud de 95 mm. Como se muestra en la figura 85, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con Aron Alpha para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 86 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,16 V.

[Ejemplo 4-36]

En el Ejemplo 4-36, se usó el electrodo producido en el Ejemplo 4-35. Como se muestra en la figura 87, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con Aron Alpha para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 88 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,18 V.

[Ejemplo 4-37]

En el Ejemplo 4-37, se usó el electrodo producido en el Ejemplo 4-35. Como se muestra en la figura 89, la línea de níquel de 110 mm y la línea de níquel de 95 mm se colocaron de manera que las líneas de níquel se superpusieran verticalmente entre sí en el centro de cada una de las líneas de níquel y se unieran entre sí en la intersección con Aron Alpha para producir un electrodo. Se evaluó el electrodo y los resultados se muestran en la Tabla 7.

Adicionalmente, la estructura que se muestra en la figura 90 se usó para colocar el electrodo (cátodo) en el conductor de alimentación de malla de Ni, y la evaluación electrolítica del electrodo se realizó mediante el método descrito en la (9) Evaluación electrolítica. Como resultado, la tensión era tan alta como 3,18 V.

[Ejemplo comparativo 4-1]

(Preparación del catalizador)

(Producción de polvo para la capa de reacción)

(Producción de polvo para la capa de difusión de gas)

Se dispersaron 20 g de negro de carbón hidrófobo (DENKA BLACK(R) AB-7 (nombre comercial)), 50 ml de un tensioactivo Triton(R) X-100 (nombre comercial) diluido al 20 % en peso con agua pura y 360 ml de agua pura mediante un aparato de dispersión ultrasónica durante 10 minutos. A la dispersión resultante se le añadieron 22,32 g de la dispersión de PTFE. La mezcla se agitó durante 5 minutos y, a continuación, se realizó la filtración. Adicionalmente, el residuo se secó en un secador a 80 °C durante una hora y se realizó la pulverización mediante un molino para obtener un polvo para la capa de difusión de gas A.

(Producción del electrodo de difusión de gas)

A 4 g del polvo para la capa de difusión de gas A se le añadieron 8,7 ml de etanol, y la mezcla se amasó en forma de pasta. Este polvo para la capa de difusión de gas en forma de pasta se transformó en forma de lámina mediante un formador de rodillos. Una malla de plata (SW = 1, LW = 2 y grosor = 0,3 mm) como colector se incrustó en la lámina y finalmente se le dio forma de lámina con un grosor de 1,8 mm. A 1 g del polvo para la capa de reacción A se le añadieron 2,2 ml de etanol, y la mezcla se amasó en forma de pasta. Este polvo para la capa de reacción en forma de pasta se transformó en forma de lámina con un grosor de 0,2 mm mediante un formador de rodillos. Adicionalmente, las dos láminas, es decir, la lámina obtenida usando el polvo para la capa de difusión de gas A producida y la lámina obtenida usando el polvo para la capa de reacción A, se laminaron y se les dio una forma de lámina que tenía un grosor de 1,8 mm mediante un formador de rodillos. Esta lámina laminada se secó a temperatura ambiente durante todo un día y una noche para eliminar el etanol. Además, para eliminar el tensioactivo restante, la lámina se sometió a un tratamiento de pirólisis al aire a 300 °C durante una hora. La lámina se envolvió en una lámina de aluminio y se sometió a prensado en caliente por una máquina de prensado en caliente (SA303 (nombre comercial), T^eS^tER SANGYO CO,. LTD.) a 360 °C y 50 kgf/cm2 durante 1 minuto para obtener un electrodo de difusión de gas. El grosor del electrodo de difusión de gas era de 412 |jm.

El electrodo resultante se usó para realizar una evaluación electrolítica. En la estructura en sección de la celda electrolítica, el colector, el colchón, el conductor de alimentación de malla de níquel, el electrodo, la membrana y el ánodo están dispuestos en el orden mencionado desde el lado de la cámara catódica para formar una estructura de espacio cero. Los resultados se muestran en la Tabla 7.

Estos resultados han revelado que el electrodo de difusión de gas obtenido en el Ejemplo comparativo 4-1 tenía un rendimiento electrolítico notablemente bajo. Adicionalmente, se observaron daños en prácticamente toda la superficie de la membrana de intercambio iónico. Se concibió que esto se debe a que el NaOH que se había generado en el electrodo se acumuló en la interfaz entre el electrodo y la membrana para elevar la concentración del mismo, debido a la resistencia a la ventilación notablemente alta del electrodo de difusión de gas del Ejemplo comparativo 4-1.

[Tabla 6]

En la Tabla 7, todas las muestras pudieron sostenerse por sí mismas por la tensión superficial antes de la medición de la "fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (1)" y la "fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria (2)" (es decir, no se resbalaron hacia abajo).

<Verificación de la quinta realización> (quinta realización no según la invención como se reivindica)

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la quinta realización (en la sección de <Verificación de la quinta realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la quinta realización (en la sección de <Verificación de la quinta realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 93 a 94 y 100 a 102 según sea apropiado.

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico A producida como se describe a continuación.

Como materiales de núcleo de refuerzo, se usaron monofilamentos de 90 denier fabricados de politetrafluoroetileno (PTFE) (en lo sucesivo en el presente documento, hilos de PTFE). Como hilos de sacrificio, se usaron hilos obtenidos mediante la torsión de seis filamentos de 35 denier de tereftalato de polietileno (PET) 200 veces/m (en lo sucesivo en el presente documento denominados hilos de PET). En primer lugar, en cada una de la DT y la DM, los hilos de PTFE y los hilos de sacrificio se tejieron en tafetán con 24 hilos de PTFE/pulgada de modo que se dispusieran dos hilos de sacrificio entre hilos de PTFE adyacentes, para obtener una tela tejida. La tela tejida resultante se unió a presión con un rodillo para obtener una tela tejida con un grosor de 70 |jm.

Además, se añadió el 20 % en masa de óxido de circonio con un tamaño de partícula primaria de 1 |jm a una solución de etanol al 5 % en masa de la resina de tipo ácido de la resina B y se dispersó para preparar una suspensión, y la suspensión se pulverizó sobre ambas superficies de la membrana compuesta anterior mediante un método de pulverización en suspensión para formar recubrimientos de óxido de circonio en las superficies de la membrana compuesta para obtener una membrana de intercambio iónico A. La densidad del recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,5 mg/cm2 Aquí, el tamaño de partícula promedio se midió mediante un analizador del tamaño de partícula (fabricado por SHIMADZU CORPORATION, "SALD(R) 2200").

Como electrodo, se usaron un cátodo y un ánodo a continuación.

Como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 22 jm . Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,95 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

Se colocó una cuba que contenía el líquido de recubrimiento anterior en la parte más baja de un aparato de recubrimiento por rodillos. La cuba se colocó de manera que un rollo de recubrimiento formado por devanado de caucho de etileno propileno-dieno (EPDM) espumado de tipo de celda cerrada (INOAC CORPORATION, E-4088, grosor de 10 mm) en torno a un cilindro de cloruro de polivinilo (PVC) estuviera siempre en contacto con el líquido de recubrimiento. Un rodillo de recubrimiento alrededor del cual se había devanado el mismo EPDM se puso en la porción superior del mismo, y se puso además encima del mismo un rodillo de PVC. El líquido de recubrimiento se aplicó permitiendo que el sustrato para el electrodo pasara entre el segundo rodillo de recubrimiento y el rodillo de PVC en la porción más superior (método de recubrimiento con rodillos). A continuación, después del secado a 50 °C durante 10 minutos, se realizaron un horneado preliminar a 150 °C durante 3 minutos y un horneado a 350 °C durante 10 minutos. Una serie de estas operaciones de recubrimiento, secado, horneado preliminar y horneado se repitió hasta que se logró una cantidad predeterminada de recubrimiento. El grosor del electrodo producido fue de 29 jm . El grosor de la capa catalítica que contenía óxido de rutenio y óxido de cerio, que se determinó restando el grosor del sustrato para electrodo para electrólisis del grosor del electrodo, fue de 7 jm . El recubrimiento se formó también sobre la superficie no rugosa.

Se usó una tela no tejida de titanio que tenía un grosor calibrado de 100 jm , un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 20 jm , un peso base de 100 g/m2 y una relación de apertura del 78 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo.

[Ejemplo 5-1]

(Ejemplo de uso de un laminado de cátodo-membrana)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionó una membrana de intercambio iónico con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Adicionalmente, se proporcionaron cuatro cátodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2.4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente.

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los cátodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico para producir un laminado de los cátodos y la membrana de intercambio iónico (véase la figura 100). Cuando los cátodos se colocaron sobre la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que funcionara la tensión superficial, y los cátodos y la membrana se integraron como si estuvieran pegados. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. El laminado resultante se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m, como se muestra en la figura 101, para producir un cuerpo bobinado. El cuerpo bobinado tenía forma cilíndrica con un diámetro exterior de 84 mm y una longitud de 1,7 m y era posible reducir el tamaño del laminado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador que tenía una estructura similar a los que se muestran en las figuras 93 y 94), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer el laminado bobinado. En este momento, el laminado se mantuvo sustancialmente vertical al suelo, pero el cátodo no se desprendió. A continuación, después de insertar el laminado entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

Fue posible reemplazar el electrodo y la membrana más fácilmente que los convencionales. Se determinó que la renovación del electrodo y el reemplazo de la membrana pueden completarse en varias decenas de minutos por celda cuando se proporciona un cuerpo bobinado laminado por adelantado durante la operación electrolítica.

[Ejemplo 5-2]

(Ejemplo de uso de un laminado de ánodo-membrana)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionó una membrana de intercambio iónico con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Adicionalmente, se proporcionaron cuatro ánodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2.4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente.

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los ánodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido sulfónico de la misma manera que en el Ejemplo 5-1 para producir un laminado de los ánodos y la membrana de intercambio iónico. Cuando los ánodos se colocaron sobre la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que funcionara la tensión superficial, y los ánodos y la membrana se integraron como si estuvieran pegados. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura de integración fue de 23 °C. El laminado resultante se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado de la misma manera que en el Ejemplo 5-1. El cuerpo bobinado tenía forma cilíndrica con un diámetro exterior de 86 mm y una longitud de 1,7 m y era posible reducir el tamaño del laminado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 5-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer el laminado bobinado. En este momento, el laminado se mantuvo sustancialmente vertical al suelo, pero el ánodo no se desprendió. A continuación, después de insertar el laminado entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

[Ejemplo 5-3]

(Ejemplo de uso de un laminado de ánodo/cátodo-membrana)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionó una membrana de intercambio iónico con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Adicionalmente, se proporcionaron cuatro ánodos y cuatro cátodos cada uno con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente.

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los cátodos se dispusieron en el lado de la capa de ácido carboxílico y los ánodos se dispusieron en el lado de la capa de ácido sulfónico sin ningún espacio de la misma manera que en el Ejemplo 5 1 para producir un laminado de los cátodos, los ánodos y la membrana de intercambio iónico. Cuando los cátodos y los ánodos se colocaron en la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que la tensión superficial funcionara y los cátodos, los ánodos y la membrana se integraron como si se pegaran entre sí. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura de integración fue de 23 °C. El laminado resultante se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado de la misma manera que en el Ejemplo 5-1. El cuerpo bobinado tenía forma cilíndrica con un diámetro exterior de 88 mm y una longitud de 1,7 m y era posible reducir el tamaño del laminado.

[Ejemplo 5-4]

(Ejemplo de uso de los cátodos)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionaron cuatro cátodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Los cuatro cátodos se dispusieron sin ningún espacio para lograr un tamaño de 1,2 m de largo y 2,4 de ancho. Los cátodos adyacentes se ataron y se fijaron de manera que los cátodos no se separaran pasando una cuerda de PTFE a través de las aperturas de cada cátodo (no mostrado), como se muestra en la figura 102. En la operación, no se aplicó presión, y la temperatura fue de 23 °C. Estos cátodos se devanaron en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado de la misma manera que en el Ejemplo 5-1. El cuerpo bobinado tenía forma cilíndrica con un diámetro exterior de 78 mm y una longitud de 1,7 m y era posible reducir el tamaño del laminado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 5-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer los cátodos bobinados. En este momento, los cátodos se mantuvieron sustancialmente verticales al suelo, pero los cátodos no se desprendieron. A continuación, después de insertar los cátodos entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

Era posible reemplazar los cátodos más fácilmente que en los convencionales. Se determinó que la renovación de los cátodos puede completarse en varias decenas de minutos por celda cuando se proporciona un cuerpo bobinado de cátodo por adelantado durante la operación electrolítica.

[Ejemplo 5-5]

(Ejemplo de uso de los ánodos)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionaron cuatro ánodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Los cuatro ánodos se dispusieron sin ningún espacio para lograr un tamaño de 1,2 m de largo y 2,4 de ancho. Los ánodos adyacentes se ataron entre sí con una cuerda de PTFE y se fijaron de manera que los ánodos no se separaran, de la misma manera que en el Ejemplo 5-4. En la operación, no se aplicó presión, y la temperatura fue de 23 °C. Estos ánodos se devanaron en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado de la misma manera que en el Ejemplo 5-1. El cuerpo bobinado tenía forma cilíndrica con un diámetro exterior de 81 mm y una longitud de 1,7 m y era posible reducir el tamaño del laminado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 5-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer los ánodos bobinados. En este momento, los ánodos se mantuvieron sustancialmente verticales al suelo, pero los ánodos no se desprendieron. A continuación, después de insertar los ánodos entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

Era posible reemplazar los ánodos más fácilmente que en los convencionales. Se determinó que la renovación de los ánodos puede completarse en varias decenas de minutos por celda cuando se proporciona un cuerpo bobinado de ánodo por adelantado durante la operación electrolítica.

[Ejemplo comparativo 5-1]

(Renovación convencional del electrodo)

En un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 5-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, las celdas electrolíticas se izaron del electrolizador grande con un polipasto. Las celdas electrolíticas extraídas se transportaron a una planta donde se disponía de soldadura.

Después de quitar el ánodo fijado por soldadura en la nervadura de la celda electrolítica, rebabas o similares en la porción de la que se quitó el ánodo con una amoladora y etc., para alisar la porción. El cátodo se quitó retirando la porción fijada plegando la porción dentro del colector.

Posteriormente, se colocó un nuevo ánodo en la nervadura de la cámara anódica y el nuevo ánodo se fijó a la celda electrolítica mediante soldadura por puntos. De manera similar, en el caso del cátodo, se colocó un nuevo cátodo en el lado del cátodo y se fijó plegando el cátodo en el colector.

La celda electrolítica renovada se transportó a la posición del electrolizador grande, y la celda electrolítica se devolvió al electrolizador usando un polipasto.

El período requerido desde la liberación del estado fijo de la celda electrolítica y la membrana de intercambio iónico hasta la refijación de la celda electrolítica fue de un día o más.

<Verificación de la sexta realización> (sexta realización no según la invención como se reivindica)

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la sexta realización (en la sección de <Verificación de la sexta realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la sexta realización (en la sección de <Verificación de la sexta realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 105 a 106 según sea apropiado.

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico b producida como se describe a continuación.

Además, se añadió el 20 % en masa de óxido de circonio con un tamaño de partícula primaria de 1 jm a una solución de etanol al 5 % en masa de la resina de tipo ácido de la resina B y se dispersó para preparar una suspensión, y la suspensión se pulverizó sobre ambas superficies de la membrana compuesta anterior mediante un método de pulverización en suspensión para formar recubrimientos de óxido de circonio en las superficies de la membrana compuesta para obtener una membrana de intercambio iónico A. La densidad del recubrimiento de óxido de circonio medida por medición de rayos X fluorescentes fue de 0,5 mg/cm2 Aquí, el tamaño de partícula promedio se midió mediante un analizador del tamaño de partícula (fabricado por SHIMADZU CORPORATION, "SALD(R) 2200").

Como electrodo, se usaron un cátodo y un ánodo a continuación.

Se usó una tela no tejida de titanio que tenía un grosor calibrado de 100 |jm, un diámetro de fibra de titanio de aproximadamente 20 jm , un peso base de 100 g/m2 y una relación de apertura del 78 % como sustrato para electrodo para electrólisis de ánodo.

[Ejemplo 6-1]

(Ejemplo de uso de un laminado de cátodo-membrana)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionó una membrana de intercambio iónico b con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Adicionalmente, se proporcionaron cuatro cátodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2.4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente.

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico b en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los cátodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico para producir un laminado de los cátodos y la membrana de intercambio iónico b. Cuando los cátodos se colocaron en la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que funcionara la tensión superficial, y los cátodos y la membrana se integraron como si estuvieran pegados. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. Este laminado se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado. Para fundir la membrana de intercambio iónico b, se requiere una temperatura de 200 °C o más. En el presente ejemplo, la membrana de intercambio iónico no se fundió durante la integración.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador que tenía una estructura similar a los que se muestran en las figuras 105 y 106), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer el laminado bobinado. En este momento, el laminado se mantuvo sustancialmente vertical al suelo, pero el cátodo no se desprendió. A continuación, después de insertar el laminado entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

Fue posible reemplazar el electrodo y la membrana más fácilmente que los convencionales. Se determinó que la renovación del electrodo y el reemplazo de la membrana pueden completarse en varias decenas de minutos por celda.

[Ejemplo 6-2]

(Ejemplo de uso de un laminado de ánodo-membrana)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionó una membrana de intercambio iónico b con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Adicionalmente, se proporcionaron cuatro ánodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2.4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente.

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico b en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los ánodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido sulfónico de la membrana de intercambio iónico para producir un laminado de los ánodos y la membrana de intercambio iónico. Cuando los ánodos se colocaron sobre la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que funcionara la tensión superficial, y los ánodos y la membrana se integraron como si estuvieran pegados. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. Este laminado se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 6-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer el laminado bobinado. En este momento, el laminado se mantuvo sustancialmente vertical al suelo, pero el ánodo no se desprendió. A continuación, después de insertar el laminado entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

[Ejemplo 6-3]

(Ejemplo de uso de un laminado de ánodo/cátodo-membrana)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionó una membrana de intercambio iónico b con un tamaño de 1,5 m de largo y 2,5 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Adicionalmente, se proporcionaron cuatro ánodos y cuatro cátodos cada uno con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente.

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico b en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los cátodos se dispusieron en el lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico y los ánodos se dispusieron en el lado de la capa de ácido sulfónico de la membrana de intercambio iónico sin ningún espacio para producir un laminado de los cátodos, los ánodos y la membrana de intercambio iónico b. Cuando los cátodos y los ánodos se colocaron en la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que la tensión superficial funcionara y los cátodos, los ánodos y la membrana se integraron como si se pegaran entre sí. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. Este laminado se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

[Ejemplo comparativo 6-1]

Se produjo un laminado de membrana-electrodo comprimiendo térmicamente un electrodo sobre una membrana de la siguiente manera, con referencia a los ejemplos de la Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública N.° 58 48686.

Se usó un metal expandido de níquel que tenía un grosor calibrado de 100 |jm y una relación de apertura del 33 % como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo para realizar el recubrimiento del electrodo de la misma manera que en el Ejemplo 6-1. El electrodo tenía un tamaño de 200 mm x 200 mm, y el número de electrodos era 72. Posteriormente, una superficie de cada electrodo se sometió a un tratamiento de inactivación en el siguiente procedimiento. Se fijó cinta adhesiva de poliimida (Chukoh Chemical Industries, Ltd.) a una superficie de los electrodos. Se aplicó una dispersión de PTF^e(Dupont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., 31-JR (nombre comercial)) sobre la otra superficie y se secó en un horno de mufla a 120 °C durante 10 minutos. Se despegó la cinta de poliimida y se realizó un tratamiento de sinterización en un horno de mufla ajustado a 380 °C durante 10 minutos. Esta operación se repitió dos veces para inactivar una superficie de los electrodos.

Se produjo una membrana formada por dos capas de un polímero de perfluorocarbono cuyo grupo funcional terminal es "-COOCH³" (polímero C) y un polímero de perfluorocarbono cuyo grupo terminal es "-SO²F" (polímero S). El grosor de la capa de polímero C era de 3 milésimas de pulgada y el grosor de la capa de polímero S era de 4 milésimas de pulgada. Esta membrana bicapa se sometió a un tratamiento de saponificación para introducir así grupos de intercambio iónico en los terminales del polímero por hidrólisis. Los terminales del polímero C se hidrolizaron en grupos de ácido carboxílico y los terminales del polímero S en grupos sulfo. La capacidad de intercambio iónico como grupo de ácido sulfónico fue de 1,0 mequiv./g, y la capacidad de intercambio iónico como grupo de ácido carboxílico fue de 0,9 mequiv./g. El tamaño de la membrana de intercambio iónico resultante fue similar al del Ejemplo 6-1.

La superficie del electrodo inactivado del electrodo anterior se dispuso de forma opuesta y se presionó térmicamente (se comprimió térmicamente) sobre la superficie que tenía grupos de ácido carboxílico como grupos de intercambio iónico para integrar la membrana de intercambio iónico y los electrodos. Es decir, a una temperatura a la que fundió la membrana de intercambio iónico, los 72 electrodos de un cuadrado de 200 mm se integraron en una membrana de intercambio iónico que tenía un tamaño de 1500 mm de largo y 2500 mm de ancho. La única superficie de cada electrodo quedó expuesta incluso después de la compresión térmica, y los electrodos no atravesaron ninguna porción de la membrana.

Para el tamaño grande de 1500 mm x 2500 mm, se requirió un período de un día o más para el proceso de integración de la membrana de intercambio iónico y los electrodos mediante compresión térmica. Es decir, se determinó que el Ejemplo comparativo 6-1 requería un período más largo para la renovación del electrodo y el reemplazo de la membrana que en los Ejemplos.

<Verificación de la séptima realización> (séptima realización, no según la invención como se reivindica)

Como se describirá a continuación, los Ejemplos experimentales de acuerdo con la séptima realización (en la sección de <Verificación de la séptima realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "ejemplos") y los Ejemplos experimentales no según la séptima realización (en la sección de <Verificación de la séptima realización> en lo sucesivo en el presente documento, denominada simplemente "Ejemplos comparativos") se proporcionaron y se evaluaron mediante el siguiente método. Los detalles se describirán con referencia a las figuras 114 a 115 según sea apropiado.

Como membrana, se usó una membrana de intercambio iónico producida como se describe a continuación.

A continuación, se proporcionaron una resina A de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF (CF³) OCF₂CF₂COOCH³y tenía una capacidad de intercambio iónico de 0,85 mg de equivalente/g, y una resina B de una resina seca que era un copolímero de CF₂=CF₂y CF₂=CFOCF₂CF(CF₃)OCF₂CF₂SO₂F y tenía una capacidad de intercambio iónico de 1,03 mg de equivalente/g.

Como electrodo, se usaron un cátodo y un ánodo a continuación.

Como sustrato para electrodo para electrólisis de cátodo, se proporcionó una lámina de níquel electrolítico que tenía un grosor calibrado de 22 |jm. Una superficie de esta lámina de níquel se sometió a un tratamiento de corrugación por medio de niquelado electrolítico. La rugosidad promedio aritmética Ra de la superficie rugosa fue de 0,95 jm . La medición de la rugosidad superficial se realizó en las mismas condiciones que para la medición de la rugosidad superficial de la placa de níquel sometida al tratamiento de granallado.

[Ejemplo 7-1]

(Ejemplo de uso de un laminado de cátodo-membrana)

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los cátodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico para producir un laminado de los cátodos y la membrana de intercambio iónico. Cuando los cátodos se colocaron sobre la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que funcionara la tensión superficial, y los cátodos y la membrana se integraron como si estuvieran pegados. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. Este laminado se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador que tenía una estructura similar a los que se muestran en las figuras 114 y 115), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer el laminado bobinado. En este momento, el laminado se mantuvo sustancialmente vertical al suelo, pero el cátodo no se desprendió. A continuación, después de insertar el laminado entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

[Ejemplo 7-2]

(Ejemplo de uso de un laminado de ánodo-membrana)

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los ánodos se dispusieron sin ningún espacio en el lado de la capa de ácido sulfónico de la membrana de intercambio iónico para producir un laminado de los ánodos y la membrana de intercambio iónico. Cuando los ánodos se colocaron sobre la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que funcionara la tensión superficial, y los ánodos y la membrana se integraron como si estuvieran pegados. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. Este laminado se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 7-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer el laminado bobinado. En este momento, el laminado se mantuvo sustancialmente vertical al suelo, pero el ánodo no se desprendió. A continuación, después de insertar el laminado entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar el laminado entre las mismas.

[Ejemplo 7-3]

(Ejemplo de uso de un laminado de ánodo/cátodo-membrana)

Después de sumergir la membrana de intercambio iónico en una solución al 2 % de bicarbonato de sodio durante todo el día y la noche, los cátodos se dispusieron en el lado de la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico y los ánodos se dispusieron en el lado de la capa de ácido sulfónico de la membrana de intercambio iónico sin ningún espacio para producir un laminado de los cátodos, los ánodos y la membrana de intercambio iónico. Cuando los cátodos y los ánodos se colocaron en la membrana, el contacto con la solución acuosa de bicarbonato de sodio hizo que la tensión superficial funcionara y los cátodos, los ánodos y la membrana se integraron como si se pegaran entre sí. No se aplicó ninguna presión para tal integración. La temperatura en la integración fue de 23 °C. Este laminado se devanó en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

[Ejemplo 7-4]

(Ejemplo de uso de los cátodos)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionaron cuatro cátodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Los cuatro cátodos se dispusieron sin ningún espacio para lograr un tamaño de 1,2 m de largo y 2,4 m de ancho. Los cátodos adyacentes se ataron entre sí con una cuerda de PTFE y se fijaron de manera que los cátodos no se separaran. En la operación, no se aplicó presión, y la temperatura fue de 23 °C. Estos cátodos se devanaron en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 7-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer los cátodos bobinados. En este momento, los cátodos se mantuvieron sustancialmente verticales al suelo, pero los cátodos no se desprendieron. A continuación, después de insertar los cátodos entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar los cátodos entre las mismas.

[Ejemplo 7-5]

(Ejemplo de uso de los ánodos)

Se produjo de antemano un cuerpo bobinado de la siguiente manera. En primer lugar, se proporcionaron cuatro ánodos con un tamaño de 0,3 m de largo y 2,4 m de ancho de acuerdo con el método mencionado anteriormente. Los cuatro ánodos se dispusieron sin ningún espacio para lograr un tamaño de 1,2 m de largo y 2,4 m de ancho. Los ánodos adyacentes se ataron entre sí con una cuerda de PTFE y se fijaron de manera que los ánodos no se separaran. En la operación, no se aplicó presión, y la temperatura fue de 23 °C. Estos ánodos se devanaron en torno a una tubería de cloruro de polivinilo (PVC) que tenía un diámetro exterior de 76 mm y una longitud de 1,7 m para producir un cuerpo bobinado.

A continuación, en un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 7-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, el cuerpo bobinado se transportó al electrolizador grande. En el electrolizador grande, mientras la tubería de PVC estaba en posición vertical, se liberó el estado bobinado para extraer los ánodos bobinados. En este momento, los ánodos se mantuvieron sustancialmente verticales al suelo, pero los ánodos no se desprendieron. A continuación, después de insertar los ánodos entre las celdas electrolíticas, las celdas electrolíticas se movieron para intercalar los ánodos entre las mismas.

[Ejemplo comparativo 7-1]

(Renovación convencional del electrodo)

En un electrolizador grande existente (electrolizador similar al del Ejemplo 7-1), se liberó un estado fijo de las celdas electrolíticas adyacentes y la membrana de intercambio iónico por medio de un dispositivo de prensa, y la membrana existente se eliminó para proporcionar un espacio entre las celdas electrolíticas. Posteriormente, las celdas electrolíticas se izaron del electrolizador grande con un polipasto. Las celdas electrolíticas extraídas se transportaron a una planta donde se disponía de soldadura.

Después de quitar el ánodo fijado por soldadura en la nervadura de la celda electrolítica, rebabas o similares en la porción de la que se quitó el ánodo con una amoladora para alisar la porción. El cátodo se quitó retirando la porción fijada plegando la porción dentro del colector.

La presente solicitud se basa en las Solicitudes de Patente Japonesas presentadas el 22 de marzo de 2017 (Solicitudes de Patente Japonesas N.° 2017-056524 y N.° 2017-056525) y Solicitudes de Patente Japonesas presentadas el 20 de marzo de 2018 (Solicitudes de Patente Japonesas N.° 2018-053217, N.° 2018-053146, N.° 2018-053144, N.° 2018-053231, N.° 2018-053145, N.° 2018-053149 y N.° 2018-053139), cuyo contenido se incorpora en el presente documento por referencia.

Lista de números de referencia

Lista de números de referencia para la figura 1

10 sustrato para electrodo para electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 2 a 4

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo

Lista de números de referencia para las figuras 5 a 9

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

10 cámara de nodos

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 10

1 plantilla de estricción (SUS)

2 electrodo

3 membrana

4 placa de níquel (granallada con alúmina de granulometría número 320) 100 cara delantera

200 cara lateral

Lista de números de referencia para las figuras 11 a 13

1 membrana

2a tubería de polietileno con un diámetro exterior de 280 mm

2b tubería de polietileno con un diámetro exterior de 145 mm

3 porción deslaminada

4 porción en estrecho contacto

5 electrodo

Lista de números de referencia para la figura 14

1 tubería de cloruro de polivinilo (PVC)

2 membrana de intercambio iónico

3 electrodo

4 placa superficial

Lista de números de referencia para la figura 15

1 placa superficial

2 electrodo deformado

10 plantilla para fijar el electrodo

20 dirección en la que se aplica una fuerza

Lista de números de referencia para las figuras 16 a 21

1 línea de níquel de 110 mm

2 línea de níquel de 950 mm

3 marco

Lista de números de referencia para la figura 22

10 sustrato para electrodo para electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 23 a 25

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo

Lista de números de referencia para las figuras 26 a 30

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

10 cámara anódica

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 31

1 plantilla de estricción (SUS)

2 electrodo

3 membrana

200 cara lateral

Lista de números de referencia para las figuras 32 a 34

1 membrana

2a tubería de polietileno con un diámetro exterior de 280 mm

2b tubería de polietileno con un diámetro exterior de 145 mm

3 porción deslaminada

4 porción en estrecho contacto

5 electrodo

Lista de números de referencia para la figura 35

1 tubería de cloruro de polivinilo (PVC)

2 membrana de intercambio iónico

3 electrodo

4 placa superficial

Lista de números de referencia para la figura 36

1 placa superficial

2 electrodo deformado

10 plantilla para fijar el electrodo

20 dirección en la que se aplica una fuerza

Lista de números de referencia para las figuras 37 a 42

1 línea de níquel de 110 mm

2 línea de níquel de 950 mm

3 marco

Lista de números de referencia para la figura 43

10 sustrato para electrodo para electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 44 a 46

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo 504

Lista de números de referencia para las figuras 47 a 51

1 laminado

2 electrodo para electrólisis

2a superficie interior del electrodo para electrólisis

2b superficie exterior del electrodo para electrólisis

3 membrana

3a superficie interior de la membrana

3b superficie exterior de la membrana

7 elemento de fijación

Lista de números de referencia para las figuras 52 a 56

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

10 cámara anódica

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 63 a 67

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

10 cámara anódica

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 68

10 sustrato para electrodo para electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 69 a 71

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo

Lista de números de referencia para las figuras 72 a 78

1 laminado

2 electrodo para electrólisis

2a superficie interior del electrodo para electrólisis

2b superficie exterior del electrodo para electrólisis

3 membrana

3a superficie interior de la membrana

3b superficie exterior de la membrana

7 elemento de fijación

A junta

B membrana

C electrodo para electrólisis

A1 perímetro más exterior de la junta

B1 perímetro más exterior de la membrana

C1 perímetro más exterior del electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 79

1 plantilla de estricción (SUS)

2 electrodo

3 membrana

200 cara lateral

Lista de números de referencia para las figuras 80 a 82

1 membrana

2a tubería de polietileno con un diámetro exterior de 280 mm

2b tubería de polietileno con un diámetro exterior de 145 mm

3 porción deslaminada

4 porción en estrecho contacto

5 electrodo

Lista de números de referencia para la figura 84

1 placa superficial

2 electrodo deformado

10 plantilla para fijar el electrodo

20 dirección en la que se aplica una fuerza

Lista de números de referencia para las figuras 85 a 90

1 línea de níquel de 110 mm

2 línea de níquel de 950 mm

3 marco

Lista de números de referencia para las figuras 91 a 95

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

10 cámara anódica

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 96

10 sustrato para electrodo para electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 97 a 99

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo

Lista de números de referencia para las figuras 103 a 107

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

10 cámara anódica

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 108

10 sustrato para electrodo para

electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 109 a 111

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo

Lista de números de referencia para las figuras 112 a 118

1 celda electrolítica

2 membrana de intercambio iónico

2a nueva membrana de intercambio iónico 4 electrolizador

5 dispositivo de prensa

6 terminal catódico

7 terminal anódico

8 marco de electrolizador

9 laminado

10 cámara anódica

11 ánodo

12 junta de ánodo

13 junta de cátodo

18 absorbedor de corriente inversa

18a sustrato

18b capa absorbente de corriente inversa

19 parte inferior de cámara anódica

20 cámara catódica

21 cátodo

22 cuerpo metálico elástico

23 colector

24 soporte

30 pared divisoria

40 estructura de cátodo para electrólisis

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para la figura 119

10 sustrato para electrodo para electrólisis

20 primera capa

30 segunda capa

100 electrodo para electrólisis

Lista de números de referencia para las figuras 120 a 122

1 membrana de intercambio iónico

2 capa de ácido carboxílico

3 capa de ácido sulfónico

4 material de núcleo de refuerzo

10 cuerpo de membrana

11a, 11b capa de recubrimiento

21, 22 material de núcleo de refuerzo

100 electrolizador

200 ánodo

300 cátodo

52 hilo de refuerzo

504a hilo de sacrificio

504 orificio continuo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un producto que comprende:

(a) una membrana y

(b) un electrodo para electrólisis que tiene:

(i) una masa por área unitaria de 48 mg/cm2 o menos, determinada cortando el electrodo en un tamaño de 130 mm x 100 mm, midiendo la masa a través de una balanza electrónica y calculando la masa por área unitaria dividiendo el valor de la masa por dicha área; y

(ii) una fuerza aplicada por masa unitaria-área unitaria, determinada como se describe en la descripción, de 0,08 N/mgcm2 o más y 1,2 N/mg cm2 o menos; y

(c) un líquido incluido entre la membrana y el electrodo para electrólisis, en donde dicho líquido genera una tensión superficial y, por lo tanto, aplica una fuerza entre la membrana y el electrodo para electrólisis, integrando así la membrana y el electrodo para electrólisis para constituir un laminado.

2. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el electrodo para electrólisis comprende un sustrato para electrodo para electrólisis y una capa catalítica, y el sustrato para electrodo para electrólisis tiene un grosor de 300 |jm o menos.

3. El producto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde el electrodo para electrólisis tiene una estructura porosa y tiene una relación de apertura del 5 al 90 %, determinada cortando el electrodo en un tamaño de 130 mm x 100 mm, usando un calibrador de grosor Digimatic con una escala mínima de 0,001 mm para medir uniformemente en el plano y calcular a partir de diez puntos el valor promedio del grosor del electrodo para calcular el volumen, midiendo la masa a través de una balanza electrónica, y calcular la relación de apertura a partir de la gravedad específica de cada metal de acuerdo con la siguiente fórmula:

Relación de apertura = (1 -(masa del electrodo)/(volumen del electrodo x gravedad específica del metal)) x 100.

4. El producto de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el electrodo tiene una estructura porosa y tiene una relación de apertura del 10 al 80 %.

5. El producto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el electrodo para electrólisis tiene un grosor de 315 jm o menos.

6. El producto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la resistencia a la ventilación del electrodo para electrólisis es de 24 kPas/m o menos cuando el electrodo para electrólisis tiene un tamaño de 50 mm x 50 mm, determinado usando un comprobador de permeabilidad al aire para medir el valor de la resistencia a la ventilación a una temperatura de 24 °C, una humedad relativa del 32 %, una velocidad del pistón de 0,2 cm/s y un volumen de ventilación de 0,4 cc/cm2/s y calcular a partir de cinco puntos el valor promedio del valor de resistencia a la ventilación.

7. Un cuerpo bobinado que comprende el producto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.