JP2009520884A - Naイオン伝導セラミックス膜を使用した過塩素酸ナトリウム製造の電解プロセス - Google Patents
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Abstract
Description
4重量%の塩化ナトリウム水溶液を使用して過塩素酸ナトリウムを製造した。
海水を使用して過塩素酸ナトリウムを製造した。
26重量%の塩化ナトリウム水溶液を使用して過塩素酸ナトリウムを製造した。
塩化ナトリウム溶液を使用して過塩素酸ナトリウムを製造した。
海水を使用して過塩素酸ナトリウムを製造した。
非分割セルとNaイオン伝導性セラミックス膜を使用したセルとの過塩素酸ナトリウムの製造性能を比較した。
Naイオン伝導性セラミックス膜を有する電解セルにおける、過塩素酸ナトリウムの発生効率に対する反応温度の影響を調べた。
電解セルにおける、過塩素酸ナトリウムの発生の電流効率に対する操作電流密度の影響を調べた。
過塩素酸ナトリウムの製造の電流効率に対する電解セルの陽極液のpHの影響を調べた。
過塩素酸ナトリウムの製造における塩化ナトリウム高濃度溶液の影響を調べた。
Claims (41)
- 塩素酸ナトリウムの製造方法であって、(a)Naイオンを選択的に透過させ、アノードを形成する陽極液室とカソードを形成する陰極液室とを分離するように設計されたNaイオン伝導セラミックス膜から成る電解質セルを得る工程と;(b)電解質セルの陽極液室にNaClから成る水溶液を供給する工程と;(c)電解質セルの陰極液室中に水とNaイオンを供給する工程と;(d)電解質セルに電流を印加する工程であって、当該電流印加工程が、(i)陽極液室中の塩素イオンを2Cl−→Cl2+2e−の式に従って酸化してCl2+H2O→HOCl+HClの式に従って塩素酸を形成する工程と、(ii)陽極液室から陰極液室にNaイオン伝導セラミックス膜を介してNaイオンを透過させる工程と、(iii)陰極液室中のNaイオンの存在下でNa++H2O+e−→NaOH+1/2H2の式に従って水を分解する工程から成り;e)陰極液室から陽極液室に制御されてNaOHが移送され、HOCl+HCl+2NaOH→2NaOCl+NaCl+2H2Oの式に従って塩素酸ナトリウムを陽極液室中に形成する工程と;(f)陽極液室から塩素酸ナトリウムから成る溶液を回収除去する工程とから成ることを特徴とする塩素酸ナトリウムの製造方法。
- 塩化ナトリウムから成る水溶液が陽極液室に断続的に供給され、塩素酸ナトリウム溶液が陽極液室から断続的に回収除去される請求項1に記載の製造方法。
- 水が陰極液室に断続的に供給され、水酸化ナトリウム溶液が陰極液室から断続的に取出されて陽極液室に添加され、塩素酸ナトリウムが製造される請求項2に記載の製造方法。
- 塩化ナトリウムから成る水溶液が陽極液室に連続的に供給され、塩素酸ナトリウム溶液が陽極液室から連続的に回収除去される請求項1に記載の製造方法。
- 水が陰極液室に連続的に供給され、水酸化ナトリウム溶液が陰極液室から連続的に取出されて陽極液室に添加され、塩素酸ナトリウムが製造される請求項4に記載の製造方法。
- 塩化ナトリウムから成る水溶液が海水または塩水である請求項1に記載の製造方法。
- 塩化ナトリウムから成る水溶液が、塩化ナトリウムを常用水、軟水または脱イオン水に溶解して調製される請求項1に記載の製造方法。
- 水溶液中の塩化ナトリウムの濃度が、水に対する飽和濃度未満である請求項1に記載の製造方法。
- 水溶液中の塩化ナトリウムの濃度が、水溶液に対して0.1〜26重量%である請求項1に記載の製造方法。
- 水溶液中の塩化ナトリウムの濃度が、水溶液1Lに対して2〜200gである請求項1に記載の製造方法。
- 陰極液室に供給される水とNaイオンが、水酸化ナトリウムの不飽和溶液から成る請求項1に記載の製造方法。
- 陰極液室に供給される水とNaイオンが、溶液に対して50重量%以下の濃度の水酸化ナトリウム溶液である請求項1に記載の製造方法。
- 陽極液室から回収除去され塩素酸ナトリウム溶液が、溶液に対して0.1〜20重量%の濃度の塩素酸ナトリウム溶液である請求項1に記載の製造方法。
- 陽極液室から回収除去され塩素酸ナトリウム溶液が、溶液1Lに対して0.1〜30gの塩素酸ナトリウムを有する請求項1に記載の製造方法。
- 陽極液室から回収除去され塩素酸ナトリウム溶液が、溶液1Lに対して2〜20gの塩素酸ナトリウムを有する請求項1に記載の製造方法。
- 更に、陽極液室のpHが14未満の範囲内に成るように溶液のpHを維持する工程を含む請求項1に記載の製造方法。
- 更に、電解セルの操作温度を40度未満に維持する工程を含む請求項1に記載の製造方法。
- 電解セルに印加する電流密度が0.1アンペア/インチ2よりも大きい請求項1に記載の製造方法。
- 電解セルに印加する電流密度が0.01〜1.16アンペア/インチ2である請求項1に記載の製造方法。
- Naイオン伝導セラミックス膜がNaイオン超伝導材から成る請求項1に記載の製造方法。
- Naイオン超伝導材が、式Na1+xZr2SixP3−xO12且つ0≦x≦3で示される材料である請求項20に記載の製造方法。
- Naイオン超伝導材が、式Na5RESi4O12且つREがY、Nd、Dy、Sm又はそれらの組合せで示される材料である請求項20に記載の製造方法。
- Naイオン超伝導材が、非化学量論的Na不足材料であって、式(Na5RESi4O12)1−δ(RE2O3・2SiO2)δ且つREがNd、Dy、Sm又はそれらの組合せで且つδが化学量論からの偏差の値で示される材料である請求項20に記載の製造方法。
- Naイオン伝導セラミックス膜が、一体化した平板、一体化したチューブ、一体化したハニカム又はこれらの基本構造を支持している構造体である請求項1に記載の製造方法。
- Naイオン伝導セラミックス膜が、Naイオン伝導セラミックス固体電解質材料の上にNaイオン選択性ポリマー層が積層されているNaイオン伝導セラミックス−ポリマー複合膜である請求項1に記載の製造方法。
- Naイオン伝導セラミックス膜が、2以上の異なるNaイオン伝導セラミックス材料を結合した層の複数層から成る請求項1に記載の製造方法。
- Naイオン伝導セラミックス膜が多孔性セラミックス基材上に支持された薄いシート形状またはより厚い板形状の平板幾何学形状を有する請求項1に記載の製造方法。
- Naイオン伝導セラミックス膜が多孔性セラミックス基材上に支持された薄いシート形状またはより厚いチューブ形状のチューブ幾何学形状を有する請求項1に記載の製造方法。
- 更に、陰極液室から水素ガスを回収除去する工程を有する請求項1に記載の製造方法。
- 回収除去された水素ガスが、エネルギー発生プロセスにおける燃料として供給される請求項1に記載の製造方法。
- 過塩素酸ナトリウムから成る溶液が現場で他の応用用途に使用されるために製造される請求項1に記載の製造方法。
- (a)原料である塩化ナトリウム水溶液を有する電気化学的活性なアノードを有する陽極液室であって、塩素イオンを2Cl−→Cl2+2e−の式に従って酸化し、生じた塩素が水と反応してCl2+H2O→HOCl+HClの式に従って塩素酸を形成する陽極液室と、(b)電気化学的活性なカソードを有する陰極液室であって、Naイオンを選択的に透過させ且つアノードを形成する陽極液室とカソードを形成する陰極液室とを分離するように設計されたNaイオン伝導セラミックス膜を有し、原料である水とNaイオンを有し、Na++H2O+e−→NaOH+1/2H2の式に従って水を分解する陰極液室と、(c)陰極液室から水素を回収除去するためのベントと、(d)陰極液室からNaOHの1部を除去して陽極液室に導くためのNaOH除去流体通路であって、HOCl+HCl+2NaOH→2NaOCl+NaCl+2H2Oの式に従って塩素酸ナトリウムの生成を可能にする流体通路と、(e)陽極液室で形成された塩素酸ナトリウムを除去するための塩素酸ナトリウム除去流体通路とから成る塩素酸ナトリウムを製造するための電解セル。
- Naイオン伝導セラミックス膜がNaイオン超伝導材から成る請求項32に記載の電解セル。
- Naイオン超伝導材が、式Na1+xZr2SixP3−xO12且つ0≦x≦3で示される材料である請求項33に記載の電解セル。
- Naイオン超伝導材が、式Na5RESi4O12且つREがY、Nd、Dy、Sm又はそれらの組合せで示される材料である請求項33に記載の電解セル。
- Naイオン超伝導材が、非化学量論的Na不足材料であって、式(Na5RESi4O12)1−δ(RE2O3・2SiO2)δ且つREがNd、Dy、Sm又はそれらの組合せで且つδが化学量論からの偏差の値で示される材料である請求項33に記載の電解セル。
- Naイオン伝導セラミックス膜が、一体化した平板、一体化したチューブ、一体化したハニカム又はこれらの基本構造を支持している構造体である請求項32に記載の電解セル。
- Naイオン伝導セラミックス膜が、Naイオン伝導セラミックス固体電解質材料の上にNaイオン選択性ポリマー層が積層されているNaイオン伝導セラミックス−ポリマー複合膜である請求項32に記載の電解セル。
- Naイオン伝導セラミックス膜が、2以上の異なるNaイオン伝導セラミックス材料を結合した層の複数層から成る請求項32に記載の電解セル。
- Naイオン伝導セラミックス膜が多孔性セラミックス基材上に支持された薄いシート形状またはより厚い板形状の平板幾何学形状を有する請求項32に記載の電解セル。
- Naイオン伝導セラミックス膜が多孔性セラミックス基材上に支持された薄いシート形状またはより厚いチューブ形状のチューブ幾何学形状を有する請求項32に記載の電解セル。
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