JP2004091834A - Ion exchange membrane electrolytic cell - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン交換膜電解槽に関するものであり、とくに複極式フィルタープレス型イオン交換膜電解槽に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
食塩水の電気分解に使用される電解槽に代表される複極式のフィルタープレス型イオン交換膜電解槽は、イオン交換膜で区画した電極室において高電流密度の電流を通電して電気分解を行なっており、陰極室内および陽極室内では大量の気体が発生する。
電極室内で発生した気体を気泡として含んだ電解液から気泡が分離する際に、電極室内の圧力が大きく変動し、電解槽の運転に悪影響を及ぼしたり、イオン交換膜を劣化させたりすることがあった。
このために、電極室内で発生した気泡を含有した電解液から気体を速やかに分離することが可能な電解槽が求められていた。
こうした課題を解決するために、フィルタープレス型電解槽の上部に気液分離手段を設け電極室内の気体を円滑に分離する電解槽が提案されている。
【0003】
例えば、電極室上部に気液分離室を設け、電極室上部と気液分離室の間を断面積が小さな開口部で結合したり、あるいは上部に樋状のものを設け、溢流によって電解液から気液分離と電解槽の側面からの排出を行なうものが特開平8−100286号公報等が知られている。
【0004】
ところがこれらのものでは、電解槽の圧力変動への対策が未だ充分なものではなかったり、電極室の上部に位置するイオン交換膜面に、電解槽の運転中あるいは停止中に気体の滞留部が形成され、気体の滞留部に面するイオン交換膜が早期に劣化するという問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電極室内で発生した気泡を含有した電解液から円滑な気体の分離が可能で、電極室内での圧力の変動も小さく、イオン交換膜に悪影響を及ぼすことがなく、効率的な電気分解が可能なイオン交換膜電解槽を提供することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、隔壁板から間隔を設けて配置した電極をイオン交換膜によって区画して電極室を形成したイオン交換膜電解槽において、隔壁板に電極室内の電解液の循環部材を取り付けて隔壁板との間の空間に電解液の下降流路を設けるとともに、電極室の上部の隣接する電解槽ユニットを積層する際のフランジ面の裏面に気液分離手段を設け、気液分離手段には電極室内を上昇した流体が通過することができない部材から形成された衝突板を設けるとともに、衝突板よりも下方に、衝突板によって流路が変更された気液混相流体が流入する下降流路への開口部を位置させるとともに、気液分離手段の気体領域とを連通する連通路を隔壁板側に設けた電解槽ユニットから構成されたイオン交換膜電解槽によって解決することができる。
【0007】
また、衝突板が、気液分離手段の隔壁板側、およびフランジ面の裏面側の異なる高さの位置から対向面に向かって伸びた複数の部材から構成された前記のイオン交換膜電解槽である。
また、隔壁板側から中央部に向けて延びた衝突板は、連通路を形成する連通路形成部材を介して隔壁板に接合されているとともに、連通路形成部材の衝突板の壁面に接する部分には、連通路形成部材の下端部から衝突板の壁面の上端部まで延びた開口部を有するとともに、衝突板の上端部よりも上方部は、隔壁板との間に間隔を形成した前記のイオン交換膜電解槽である。
また、衝突板は、フランジ面の裏面および隔壁板のそれぞれに垂直であって間隔を設けて配置された保持部材と結合した前記のイオン交換膜電解槽である。
また、衝突板は気液分離手段の隔壁板とフランジ面の裏面側の両者に結合した一つの部材である前記のイオン交換膜電解槽である。
【0008】
また、衝突板の隔壁板側の面は、隔壁板との間に配置され上下方向に延びる間隔を設けて配置した帯状の接合部によって隔壁板に接合されて、隣接する接合部の間には隔壁板との間に空間によって連通路を形成した連通路形成部材の連通路の裏面に接合された前記のイオン交換膜電解槽である。
衝突板は、フランジ部の裏面および隔壁板に垂直に、間隔を設けて配置された保持部材と結合した前記のイオン交換膜電解槽である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明のイオン交換膜電解槽は、電極室上部に、隔壁板と反対側の面をフランジ部に位置する気液分離手段を設けたので、電極室の上部に位置するイオン交換膜面には気体領域が形成されることはなく、また上昇した気液混合流体は、流体が通過することができない衝突板への衝突の後に反射して流路を変えられて、電極室内に設けた電解液下降流路側へ導入され、気泡は隔壁板との間に形成された連通路を通じて気液分離手段の上部の気体領域へと速やかに流入するので、安定した電気分解を効率的に行うことが可能となる。
また、衝突板をフランジ部の裏面に配置したので、衝突板あるいは衝突板に設けた保持部材は、単位電解槽を組み立てた際に電解槽の積層面へ加わる押圧力によって電解槽の変形等が生じることはなく安定した運転が可能となる。
【0010】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明の電解槽の一実施例を説明する図であり、図1(A)は、複数個の電解槽ユニットを積層したイオン交換膜電解槽の断面を説明する図であり、図1(B)は、電解槽ユニットの陽極側から見た平面図であり、図1(C)は、気液分離手段を説明する断面図である。
図1(A)に示すように、イオン交換膜電解槽1は複数の複極式の電解槽ユニット2をイオン交換膜3を介して積層して組み立てられている。
電解槽ユニット2には、陽極室隔壁板4から間隔を設けて陽極5が配置され、陽極室6が形成されている。
また、陰極室隔壁板7から間隔を設けて陰極8が配置されており、陰極室側隔壁板7とイオン交換膜3の間に陰極室9が形成されている。
また、陽極室6、陰極室9の上部には、それぞれ陽極室側気液分離手段20、陰極室側気液分離手段40が設けられている。
【0011】
陽極室6、および陰極室9には、それぞれ電解液の内部循環を行なわせるために下降流路を形成する陽極液循環部材10、陰極液循環部材11が設けられており、陽極液循環部材10、陰極液循環部材1によって。それぞれ陽極室隔壁板4、陰極室隔壁板7との間に陽極液下降流路12、および陰極液下降流路13が形成されている。
また、電解槽ユニット2の陽極室6には、陽極供給管14が取り付けられ、陽極室側気液分離手段20には、濃度が低下した陽極液と気体を排出する陽極側排出管15が取り付けられている。
【0012】
また、図1(C)に示すように、陽極室側気液分離手段20は、陽極室6の上部に配置され、一方の壁面は陽極室隔壁板4の延長部に結合され、他方の面は電解槽ユニットの複数個を積層して電解槽を組み立てた際に隣接する電解槽ユニットとガスケットを介して積層するフランジ面21を形成しており、図1(A)に示すようにフランジ面に配置されたガスケット16を介在させて積層されている。 陽極室側気液分離手段20の陽極隔壁板4と対向するフランジ面21の裏面には、流体が透過しないL字状の板材から形成された第一の衝突板22が帯状の接合部で結合されており、他端が気液分離手段内部に伸びている。
【0013】
また、第一の衝突板22よりも上部には、流体が透過しないL字状の板材から形成された第二の衝突板23が陽極室隔壁板4側から伸びている。また、陽極室隔壁板4側に配置された陽極側連通路形成用部材24によって、陽極室側気液分離手段の気体領域25と陽極室6内部を連通する連通路26が形成されている。
【0014】
陽極室6内において発生した気泡は、陽極液循環部材10と陽極5の間の領域を気体の浮力によって上昇し、陽極室の上部の陽極室側気液分離手段20の内部に設けた第一の衝突板22に衝突して流路を変更されて、陽極液下降流路12へと流入するとともに、陽極室隔壁板4との間の領域に開口した連通路26から気液分離手段の気体領域25へと流入して気液分離が行われる。また、一部は、第二の衝突板23と対向する面との開口を通じて上部へと流入した陽極液は、連通路26を通じて上昇した陽極液と液面27を形成している。
陰極室側には、陰極室側気液分離手段40を有しており、陰極側気液分離手段40の陽極隔壁板7と対向する陰極側フランジ面41の裏面には、流体が透過しないL字状の板材から形成された陰極側の第一の衝突板42が帯状の接合部によって結合されており、他端が気液分離手段内部に伸びている。
【0015】
また、陰極側の第一の衝突板42よりも上部には、流体が透過しないL字状の板材から形成された第二の衝突板43が陰極室隔壁板7側から延びている。また、陰極室隔壁板7側に配置された陰極室連通路形成用部材44によって、陰極側気液分離手段の気体領域45と陰極室9内部を連通する連通路46が形成されている。
陰極室9内において発生した気泡は、陰極液循環部材11と陰極8の間の領域を気体の浮力によって上昇し、陽極室の上部の陰極室側気液分離手段40の内部に設けた、陰極側の第一の衝突板42に衝突して下方へ流路を変更されて、陰極液下降流路13へと流入するとともに、陰極隔壁板7との間の領域に開口した連通路46から気液分離手段の気体領域45へと流入する。また、一部は、第二の衝突板43の開口を通じて、上部へと流入し液面47を形成している。
【0016】
以上の説明では、陽極室、陰極室のいずれにも、気液分離手段を設けた電解槽について説明をしたが、食塩水のイオン交換膜電解槽においては、発生した塩素による影響が大きな陽極室のみに気液分離手段を設けたものであっても良い。
【0017】
図2は、気液分離手段の動作を説明する図であり、一部を切り欠いた斜視図である。
陽極室側気液分離手段20は、陽極室6の上部に配置され、一方の壁面は陽極室隔壁板4の延長部に結合され、他方の面は電解槽ユニットの複数個を積層して電解槽を組み立てた際に隣接する電解槽ユニットとガスケットを介して積層するフランジ面21を形成している。
陽極室側気液分離手段20の陽極隔壁板4と対向するフランジ面21の裏面には、流体が透過しないL字状の板材であって、電解槽ユニットの幅方向に延びる第一の衝突板22が帯状の接合部によって結合されて、接合部は気密に形成されており、他端が気液分離手段内部に伸びている。
【0018】
また、第一の衝突板22よりも上部には、流体が透過しないL字状の板材からなり、電解槽ユニットの幅方向に延びた第二の衝突板23が陽極室隔壁板4側に取り付けられている。また、陽極室隔壁板4側に配置された陽極側連通路形成用部材24によって、陽極室気液分離手段の気体領域25と陽極室6内部を連通する連通路26が形成されている。
【0019】
陽極室6内において発生した気泡は、陽極液循環部材10と陽極5の間の領域を気体の浮力によって上昇流17を形成して上昇し、第一の衝突板22に衝突して下方へ流路18を変更されて、陽極液下降流路12へと流入し、気液混相流体の気泡に富んだ滞留部19を形成する。そして、陽極室隔壁板4との間の領域に開口した連通路26から気液分離手段の気体領域25へと気液混相流体が流入して気液分離が行われるとともに、陽極液下降流路12を下降して循環が形成される。また、一部は、第一の衝突板22と第二の衝突板23の開口部を通じて上部へと流入する。
【0020】
第一の衝突板22と第二の衝突板23の間には、保持部材30が間隔を設けて接合されており、電解槽ユニットを積層した際に電解槽の積層面に加わる押圧力による電解槽の変形を防止し、剛性が大きな電解槽が形成される。
【0021】
図3は、気液分離手段の他の実施例を説明する図である。
図3(A)は、陽極室側気液分離手段の断面を説明する図であり、図3(B)は、は、陽極室側気液分離手段を隔壁板側から見た図である。
陽極室側気液分離手段20は、電解槽ユニットの複数個を積層して電解槽を組み立てた際に隣接する電解槽ユニットとガスケットを介して積層するフランジ面21の裏面には、流体が透過しないL字状の板材であって、電解槽ユニットの幅方向に延びる第一の衝突板22が帯状の接合部によって結合されて、接合部は気密に形成されており、他端が気液分離手段内部に伸びている。
【0022】
また、第一の衝突板22よりも上部には、流体が透過しないL字状の板材からなり、電解槽ユニットの幅方向に延びた第二の衝突板23が陽極室隔壁板4側に取り付けられている。
第一の衝突板22および第二の衝突板23は、保持部材30と接合されている。そして、第二の衝突板23と陽極側の隔壁板4の間には、陽極側連通路形成用部材24が配置されており一体に接合されている。
【0023】
陽極側連通路形成用部材24の下端部は、第二の衝突板23と下端部がほぼ一致して配置されており、第二の衝突板23の高さh1に相当する長さの、開口部31が形成されており、開口部31の下端部は、開放部32を有している。また、開口部31の上端部は第二の衝突板23の上端部にほぼ一致している。
そして、開口部の上端部よりも上部に位置する偏向部33は、隔壁板との間に連通路を形成するように隔壁板とは反対側へ第二の衝突板23の上面に沿って折れ曲がり、更に、上方へ直角に折れ曲がっている。
【0024】
これによって、第二の衝突板23と陽極側連通路形成用部材24を陽極室隔壁板7と一体に接合した場合には、開放部32、開口部31を通じた連通路26が間隔を設けて形成されるとともに、平板部35において第二の衝突板23と陽極室隔壁板とが一体化することができるので、複数の電解槽ユニットを積層して電解槽を組み立てる際には、フランジ面から押圧されても連通路26をはじめ、電解槽ユニットの各部が変形を生じることはない。
【0025】
以上の説明では、陽極側連通路形成用部材24の下端部が開放部を有し、下端部が第二の衝突板の下端部と一致する例を挙げたが、陽極側連通路形成用部材の下端部が開放したものである場合には、下端部は第二の衝突板の下端部よりも上部に位置したものであっても良く、また、開口部の一部が第二の衝突板の下端部よりも下部に存在する場合には下端部は開放部を有したものでなくても良い。
【0026】
図4は、気液分離手段の他の実施例を説明する図であり、一部を切り欠いた斜視図である。
陽極室側気液分離手段20は、陽極室6の上部に配置され、一方の壁面は陽極室隔壁板4の延長部に結合され、他方の面は電解槽ユニットの複数個を積層して電解槽を組み立てた際に隣接する電解槽ユニットとガスケットを介して積層するフランジ面21を形成している。
陽極室側気液分離手段20の陽極隔壁板4と対向するフランジ面21の裏面には、流体が透過しないJ字状の板材であって、フランジ面21の裏面に帯状の接触部によって接合されて衝突板22Aが取り付けられている。
【0027】
衝突板22Aは、電極室の断面を水平に覆い、陽極室隔壁板4との間には、連通路形成部材24Aを介して陽極室隔壁板4に接合されている。連通路形成部材24Aは、電解槽ユニットの上下方向に延びた帯状の複数の接合部35によって陽極室隔壁板4に接合されているとともに、隣接する接合部の間には隔壁板との間に間隙を設けて連通路26を形成している。
【0028】
また、接合部35には、保持部材30が設けられており、電解槽ユニットを積層した際にフランジ面に加わる圧力による変形を防止している。保持部材30と接合部35とを同等の幅とすることによって、接合部35から電解液が気液分離手段の気体領域へ流入することを防止することができる。
衝突板は、J字形に限らず、U字形等の部材を用いることができるが、気液分離室内の変形等を防止するために装着する保持部材との固定特性等を考慮すれば、U字形よりもJ字形の方が好ましい。J字形であれば、保持部材の係合および固定性がより良好なものとなる。
【0029】
また、連通路形成用部材としては、衝突板、保持部材との接合、固定性が良好で、隔壁板との間に所定の間隔を保持することができる部材であれば、凹部と凸部を設けた部材、厚みが一定の板材を切除した櫛状部材を挙げることができる。また、以上のように1個、あるいは少数のの部材で気液分離手段の幅方向全体に連通路を形成するものではなく、所定の厚みと幅を有する板状体を間隔を設けて配置することも可能ではあるが、大型の電解槽ユニットを精度良く製造するうえでは現実的ではない。
【0030】
また、本発明においては、陽極室側気液分離手段は、陽極室隔壁と同様のチタンやチタン合金を用いることができる、陰極側気液分離手段は、ニッケルおよびその合金、ステンレス等の金属材料によって作製することができる。
液体、気体の漏洩を防止する必要がある個所においては、各部材は線状に溶接を行うことが必要であるが、厳密に流体の浸入を防止する必要がない個所には、間隔を設けて点状に溶接を行っても良い。
【0031】
【発明の効果】
本発明のイオン交換膜電解槽では、極室内を上昇してきた気液混相流は、気液分離手段に設けた衝突板に衝突して、電極室内の下降通路の開口部へと強制的に方向を変化させられ、下降流路から電極室内を循環するとともに、気液分離手段と隔壁板との間の連通路から気体領域へと速やかに移動する。このため、電極室内でのイオン交換膜面には、発生した気体の滞留部が生じず、イオン交換膜へ悪影響を及ぼすことがない。また気液混相流が狭い通路を通ることにより、小さい気泡が分散された気泡流となり気液の分離が円滑に行なわれ、電極室内からの排出速度も大きくなり電極室内での圧力変動が生じず、高電流密度で安定した運転ができる。
更に、気液分離手段に設けた、衝突板、および保持部材によって、剛性の大きな電解槽を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の電解槽の一実施例を説明する図である。
【図2】図2は、気液分離手段の動作を説明する図である。
【図3】図3は、気液分離手段の他の実施例を説明する図である。
【図4】図4は、気液分離手段の他の実施例を説明する図である。
【符号の説明】
1…イオン交換膜電解槽、2…電解槽ユニット、3…イオン交換膜、4…陽極室隔壁板、5…陽極、6…陽極室、7…陰極室隔壁板、8…陰極、9…陰極室、10…陽極液循環部材、11…陰極液循環部材、12…陽極液下降流路、13…陰極液下降流路、14…陽極供給管、15…陽極側排出管、16…ガスケット、17…上昇流、18…流路、19…滞留部、20…陽極室側気液分離手段、21…フランジ面、22…第一の衝突板、22A…衝突板、23…第二の衝突板、24…陽極側連通路形成用部材、24A…連通路形成部材、25…気体領域、26…連通路、27…液面、30…保持部材、h1…第二の衝突板の高さ、31…開口部、32…開放部、33…偏向部、34…平板部、35…接合部、h1…第二の衝突板の高さ、40…陰極室側気液分離手段、41…陰極側フランジ面、42…第一の衝突板、43…第二の衝突板、44…陰極室連通路形成用部材、45…気体領域、46…連通路、47…液面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion exchange membrane electrolytic cell, and more particularly to a bipolar filter press type ion exchange membrane electrolytic cell.
[0002]
[Prior art]
A bipolar electrode type filter press type ion exchange membrane electrolytic cell represented by an electrolytic cell used for the electrolysis of saline is used to carry out electrolysis by passing a high current density current through an electrode chamber partitioned by an ion exchange membrane. And a large amount of gas is generated in the cathode chamber and the anode chamber.
When bubbles are separated from the electrolyte containing gas generated in the electrode chamber as bubbles, the pressure inside the electrode chamber fluctuates greatly, which may adversely affect the operation of the electrolytic cell or deteriorate the ion exchange membrane. there were.
For this reason, there has been a demand for an electrolytic cell capable of quickly separating gas from an electrolytic solution containing bubbles generated in an electrode chamber.
In order to solve such problems, there has been proposed an electrolytic cell provided with gas-liquid separating means above a filter press type electrolytic cell to smoothly separate gas in an electrode chamber.
[0003]
For example, a gas-liquid separation chamber is provided at the upper part of the electrode chamber, and the upper part of the electrode chamber and the gas-liquid separation chamber are connected by an opening having a small cross-sectional area, or a gutter-shaped one is provided at the upper part, and the overflow of the electrolyte Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-100286 discloses an apparatus which performs gas-liquid separation and discharge from the side of an electrolytic cell.
[0004]
However, in these devices, measures against pressure fluctuations in the electrolytic cell are not yet sufficient, and a gas stagnation portion is formed on the surface of the ion exchange membrane located above the electrode chamber during operation or stop of the electrolytic cell. There is a problem that the ion exchange membrane formed and facing the gas retaining portion deteriorates early.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention enables a smooth separation of gas from an electrolytic solution containing bubbles generated in an electrode chamber, small fluctuations in pressure in the electrode chamber, no adverse effect on an ion exchange membrane, and efficient electric power. It is an object of the present invention to provide a decomposable ion exchange membrane electrolytic cell.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide an ion exchange membrane electrolytic cell in which electrodes arranged at intervals from a partition plate are partitioned by an ion exchange membrane to form an electrode chamber, wherein a circulating member for the electrolyte in the electrode chamber is attached to the partition plate. Along with providing a descending flow path for the electrolytic solution in the space between the partition plate and providing a gas-liquid separating means on the back surface of the flange surface when laminating the adjacent electrolytic cell units on the upper part of the electrode chamber, the gas-liquid separating means Is provided with a collision plate formed of a member through which the fluid that has risen in the electrode chamber cannot pass, and a descending flow passage into which a gas-liquid multiphase fluid whose flow passage has been changed by the collision plate flows below the collision plate. An ion exchange membrane electrolytic cell comprising an electrolytic cell unit provided on the partition plate side with a communication passage communicating with the gas region of the gas-liquid separation means while locating an opening to the gas-liquid separation means can be solved.
[0007]
Further, in the above-mentioned ion-exchange membrane electrolytic cell, the collision plate is composed of a plurality of members extending toward the opposing surface from positions at different heights on the partition plate side of the gas-liquid separation means and the back surface side of the flange surface. is there.
The collision plate extending from the partition plate side toward the center is joined to the partition plate via a communication passage forming member that forms a communication passage, and a portion of the communication passage forming member that contacts the wall surface of the collision plate. Has an opening extending from the lower end of the communication passage forming member to the upper end of the wall surface of the collision plate, and the upper portion of the collision plate above the upper end thereof has a gap formed with the partition plate. It is an ion exchange membrane electrolytic cell.
In addition, the collision plate is the above-mentioned ion exchange membrane electrolytic cell combined with a holding member which is perpendicular to the back surface of the flange surface and the partition plate and is arranged at intervals.
The collision plate is the above-mentioned ion exchange membrane electrolytic cell, which is one member connected to both the partition plate of the gas-liquid separation means and the back surface of the flange surface.
[0008]
In addition, the surface of the collision plate on the partition plate side is joined to the partition plate by a band-like joint disposed between the partition plate and the space extending in the up-down direction and arranged between the adjacent joints. The ion exchange membrane electrolytic cell is joined to a back surface of the communication path of the communication path forming member in which a communication path is formed by a space between the partition wall plate and the communication path forming member.
The collision plate is the above-mentioned ion-exchange membrane electrolytic cell combined with a holding member arranged at an interval perpendicular to the back surface of the flange portion and the partition plate.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Since the ion exchange membrane electrolytic cell of the present invention is provided with gas-liquid separation means located on the upper part of the electrode chamber, the surface opposite to the partition plate on the flange portion, the ion exchange membrane surface located on the upper part of the electrode chamber has The gas region is not formed, and the gas-liquid mixed fluid that has risen is reflected after the collision with the collision plate through which the fluid cannot pass, the flow path is changed, and the electrolyte provided in the electrode chamber is changed. The bubbles are introduced into the descending flow path side, and the bubbles quickly flow into the gas region above the gas-liquid separation means through the communication path formed between the partition wall plate, so that stable electrolysis can be efficiently performed. It becomes.
In addition, since the collision plate is arranged on the back surface of the flange portion, the collision plate or the holding member provided on the collision plate may be deformed by the pressing force applied to the lamination surface of the electrolytic bath when the unit electrolytic bath is assembled. Stable operation is possible without any occurrence.
[0010]
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the electrolytic cell of the present invention, and FIG. 1 (A) is a diagram illustrating a cross section of an ion exchange membrane electrolytic cell in which a plurality of electrolytic cell units are stacked. FIG. 1B is a plan view of the electrolytic cell unit viewed from the anode side, and FIG. 1C is a cross-sectional view illustrating a gas-liquid separation unit.
As shown in FIG. 1 (A), the ion exchange membrane
In the
A
Above the
[0011]
The
An
[0012]
Further, as shown in FIG. 1 (C), the anode chamber side gas-liquid separation means 20 is disposed above the
[0013]
Above the
[0014]
Bubbles generated in the
On the cathode chamber side, there is provided a cathode chamber side gas-liquid separation means 40, and on the back surface of the cathode
[0015]
Above the
Bubbles generated in the cathode chamber 9 rise in the region between the
[0016]
In the above description, an electrolytic cell provided with gas-liquid separation means in both the anode chamber and the cathode chamber has been described. Only the gas-liquid separation means may be provided.
[0017]
FIG. 2 is a view for explaining the operation of the gas-liquid separation means, and is a partially cutaway perspective view.
The anode chamber side gas-liquid separation means 20 is disposed above the
On the back surface of the
[0018]
Above the
[0019]
The bubbles generated in the
[0020]
The holding
[0021]
FIG. 3 is a view for explaining another embodiment of the gas-liquid separation means.
FIG. 3A is a diagram illustrating a cross section of the anode chamber side gas-liquid separation means, and FIG. 3B is a view of the anode chamber side gas-liquid separation means viewed from the partition plate side.
The anode chamber-side gas-liquid separation means 20 is configured such that when a plurality of electrolytic cell units are laminated to assemble the electrolytic cell, a fluid permeates the back surface of the
[0022]
Above the
The
[0023]
The lower end of the anode-side communication
The deflecting
[0024]
Thereby, when the
[0025]
In the above description, an example was given in which the lower end of the anode-side communication
[0026]
FIG. 4 is a view for explaining another embodiment of the gas-liquid separation means, and is a partially cutaway perspective view.
The anode chamber side gas-liquid separation means 20 is disposed above the
The back surface of the
[0027]
The
[0028]
Further, a holding
The collision plate is not limited to the J-shape, and may be a U-shape or the like. However, in consideration of a fixing property with a holding member to be attached to prevent deformation or the like in the gas-liquid separation chamber, a U-shape is used. A J-shape is more preferable than a J-shape. If it is a J-shape, the engagement and fixability of the holding member will be better.
[0029]
In addition, as the member for forming the communication path, the recess and the protrusion may be used as long as the member has good bonding and fixability with the collision plate and the holding member, and can maintain a predetermined distance between the collision plate and the partition plate. The provided member and a comb-like member obtained by cutting a plate material having a constant thickness can be given. Further, as described above, one or a small number of members do not form a communication path in the entire width direction of the gas-liquid separation means, but plate-like bodies having a predetermined thickness and width are arranged at intervals. Although it is possible, it is not realistic in manufacturing a large electrolytic cell unit with high accuracy.
[0030]
Further, in the present invention, the anode chamber side gas-liquid separation means can use the same titanium or titanium alloy as the anode chamber partition wall. The cathode side gas-liquid separation means is nickel and its alloys, metal materials such as stainless steel. Can be produced by
In places where it is necessary to prevent leakage of liquids and gases, it is necessary to weld each member in a linear manner, but in places where it is not necessary to strictly prevent infiltration of fluids, provide an interval. The welding may be performed in a point shape.
[0031]
【The invention's effect】
In the ion-exchange membrane electrolytic cell of the present invention, the gas-liquid multiphase flow that has risen in the electrode chamber collides with the collision plate provided in the gas-liquid separation means, and is forcibly directed to the opening of the descending passage in the electrode chamber. Is circulated in the electrode chamber from the descending flow path, and quickly moves from the communication path between the gas-liquid separation means and the partition plate to the gas area. For this reason, the generated gas does not remain on the surface of the ion exchange membrane in the electrode chamber, and does not adversely affect the ion exchange membrane. In addition, since the gas-liquid multiphase flow passes through the narrow passage, small bubbles are dispersed in a bubble flow, and gas-liquid separation is performed smoothly, the discharge speed from the electrode chamber is increased, and pressure fluctuation in the electrode chamber does not occur. Stable operation at high current density.
Further, an electrolytic cell having high rigidity can be obtained by the collision plate and the holding member provided in the gas-liquid separation means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the electrolytic cell of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of a gas-liquid separation unit.
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the gas-liquid separation means.
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the gas-liquid separation means.
[Explanation of symbols]
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