JP2012246553A

JP2012246553A - Seawater electrolysis system and seawater electrolysis method

Info

Publication number: JP2012246553A
Application number: JP2011120886A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mizutani; 洋水谷; Hiroyuki Takanami; 宏幸高波; Tatsuya Matsumura; 達也松村; Kenji Nakamura; 謙治中村; Taku Ike; 卓池
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: JP5791377B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve downsizing of a chlorination equipment by reducing electrode area.SOLUTION: A seawater electrolysis system 100 is equipped with the chlorination equipment 2 that electrolyzes seawater W passed through an electrolytic cell body 20 housing an anode and a cathode as electrodes by electric current applied between the anode and the cathode, wherein the anode is made of titanium coated by a coating material containing iridium oxide. The seawater electrolysis system 100 is equipped with a concentrating means for increasing the concentration of chloride ions contained in the seawater, wherein the concentrating means is located before the chlorination equipment 2.

Description

本発明は、海水に電気分解を施すことで次亜塩素酸を発生させる海水電解装置を備えた海水電解システム、及び海水電解方法に関するものである。 The present invention relates to a seawater electrolysis system including a seawater electrolysis apparatus that generates hypochlorous acid by electrolyzing seawater, and a seawater electrolysis method.

従来、海水を多量に使用する火力発電所、原子力発電所、海水淡水化プラント、化学プラント等においては、その取水口や配管、復水器、各種冷却器などの海水と接する部分の藻類や貝類の付着繁殖が大きな問題となっている。
この問題を解決するために、天然の海水に電気分解を施すことで次亜塩素酸を生成し、当該次亜塩素酸を取水口中に注入することにより海洋生物の付着を抑制する海水電解装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, in thermal power plants, nuclear power plants, seawater desalination plants, chemical plants, etc. that use a large amount of seawater, the algae and shellfish that are in contact with seawater such as intakes, piping, condensers, and various coolers Adherence breeding is a big problem.
In order to solve this problem, there is a seawater electrolyzer that generates hypochlorous acid by electrolyzing natural seawater, and suppresses the adhesion of marine organisms by injecting the hypochlorous acid into a water inlet. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

即ち、この海水電解装置は、筐体状をなす電解槽本体内に電極としての陽極・陰極が配置された構造をなしており、当該電解槽本体内に海水が流通されるようになっている。海水中には塩化物イオン及び水酸化イオンが存在するため、陽極・陰極間に電流を通電させると、陽極では塩素が生成され、陰極では水酸化ナトリウムが生成される。そして、塩素と水酸化ナトリウムが反応することによって、海洋生物の付着抑制効果を有する次亜塩素酸が生成される。 That is, this seawater electrolysis apparatus has a structure in which an anode and a cathode as electrodes are arranged in an electrolytic cell main body having a casing shape, and seawater is distributed in the electrolytic cell main body. . Since chloride ions and hydroxide ions exist in sea water, when current is passed between the anode and the cathode, chlorine is generated at the anode and sodium hydroxide is generated at the cathode. And hypochlorous acid which has the adhesion suppression effect of a marine organism is produced | generated by chlorine and sodium hydroxide reacting.

ここで、上記海水電解装置の電解槽内に配置される電極、特に、陽極としては、一般にチタン基板に白金を主体とした複合金属、即ち、白金主体コーティング材をコーティングしたものが使用されている（例えば特許文献２参照）。
また、海水淡水化装置等の海水濃縮装置から排出される塩分濃度の高い濃縮水を処理水として使用する海水電解装置も知られている。この海水電解装置は、濃縮水を電気分解することにより生成される電解処理水中の次亜塩素酸の濃度を高めることで消費電力を低減し、海水電解装置の効率化、小型化を図ったものである（例えば特許文献３参照）。 Here, as the electrode, particularly the anode, disposed in the electrolytic cell of the seawater electrolysis apparatus, generally, a titanium substrate is coated with a composite metal mainly composed of platinum, that is, a platinum-based coating material. (For example, refer to Patent Document 2).
There is also known a seawater electrolyzer that uses concentrated water having a high salt concentration discharged from a seawater concentrator such as a seawater desalination apparatus as treated water. This seawater electrolyzer reduces the power consumption by increasing the concentration of hypochlorous acid in the electrolyzed water produced by electrolyzing the concentrated water, improving the efficiency and miniaturization of the seawater electrolyzer (For example, see Patent Document 3).

特許第３３８９０８２号公報Japanese Patent No. 3389082 特開２００１−２６２３８８号公報JP 2001-262388 A 特開平９−２９４９８６号公報JP-A-9-294986

ところで、海水電解装置に海水濃縮水を導入して次亜塩素酸を発生させる場合、塩化物イオンの濃度に応じて電極表面での電流密度を高くすることによって、次亜塩素酸発生効率を高くすることが考えられる。しかしながら、電流密度が増大すると陽極近傍で発生する酸素や陰極近傍で発生するスケールの量も増加することから、却って電極の消耗が早く進行してしまう。そのため、白金主体コーティング材を使用した電極では、電極表面での電流密度を高くすることはできず、例えば電流密度の最大値を１５Ａ／ｄｍ^２程度に抑えることが技術常識とされていた。
このように電気分解の電流密度を抑える必要があるため、海水の濃縮水から十分な次亜塩素酸を発生させるためには数多くの電極を配置する必要があり、生産コストの増大、装置の大型化を招いてしまっていた。 By the way, when introducing seawater concentrated water into a seawater electrolyzer to generate hypochlorous acid, the efficiency of hypochlorous acid generation is increased by increasing the current density on the electrode surface according to the concentration of chloride ions. It is possible to do. However, as the current density increases, the amount of oxygen generated in the vicinity of the anode and the amount of scale generated in the vicinity of the cathode also increase. Therefore, in an electrode using a platinum-based coating material, the current density on the electrode surface cannot be increased. For example, it has been common technical knowledge to suppress the maximum value of the current density to about 15 A / dm ² .
Since it is necessary to suppress the current density of electrolysis in this way, in order to generate sufficient hypochlorous acid from the concentrated water of seawater, it is necessary to arrange a large number of electrodes, which increases the production cost and increases the size of the device. Has been invited.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、海水濃縮水を利用して電極の単位面積当たりの次亜塩素酸の発生量を増加させることによって、電極面積の低減を可能とする海水電解システム及び海水電解方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to reduce the electrode area by increasing the amount of hypochlorous acid generated per unit area of the electrode using seawater concentrated water. An object of the present invention is to provide a seawater electrolysis system and a seawater electrolysis method.

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係る海水電解システムは、電極として陽極及び陰極が収納された電解槽本体内に流通される海水を、前記陽極及び前記陰極間に通電される電流によって電気分解する海水電解装置を備え、前記陽極は、酸化イリジウムを含むコーティング材をチタンに被覆してなり、前記海水電解装置の前段に、前記海水中に含まれる塩化物イオンの濃度を高める濃縮手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
That is, the seawater electrolysis system according to the present invention includes a seawater electrolysis apparatus that electrolyzes seawater circulated in an electrolytic cell main body in which an anode and a cathode are housed as electrodes by an electric current passed between the anode and the cathode. The anode is formed by coating titanium with a coating material containing iridium oxide, and is provided with a concentrating means for increasing the concentration of chloride ions contained in the seawater in the previous stage of the seawater electrolysis apparatus. To do.

また、本発明に係る海水電解方法は、電極として陽極及び陰極が収納される電解槽本体内に流通された海水を、前記陽極及び前記陰極間に通電される電流によって電気分解する海水電解方法において、前記陽極として酸化イリジウムを含むコーティング材を被覆したチタンを使用し、前記海水を前記電解槽に流通する前に、該海水中に含まれる塩化物イオンの濃度を高めることを特徴とする。 Further, the seawater electrolysis method according to the present invention is a seawater electrolysis method in which seawater circulated in an electrolytic cell main body in which an anode and a cathode are housed as electrodes is electrolyzed by a current passed between the anode and the cathode. Titanium coated with a coating material containing iridium oxide is used as the anode, and the concentration of chloride ions contained in the seawater is increased before the seawater is distributed to the electrolytic cell.

このような特徴の海水電解システムにおいては、海水電解装置に塩化物イオン濃度、電気伝導度を高めた濃縮水を導入する。さらに、陽極のコーティング材に酸化イリジウムが含まれるため、電極表面での電流密度を高く設定することができ、生成される電解処理水に含まれる次亜塩素酸の濃度を高めることができる。即ち、電極の単位面積当たりの次亜塩素酸の発生量を増加させることによって、電極面積を低減させることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。 In the seawater electrolysis system having such characteristics, concentrated water having increased chloride ion concentration and electrical conductivity is introduced into the seawater electrolysis apparatus. Furthermore, since iridium oxide is contained in the coating material of the anode, the current density on the electrode surface can be set high, and the concentration of hypochlorous acid contained in the generated electrolytically treated water can be increased. That is, by increasing the amount of hypochlorous acid generated per unit area of the electrode, the electrode area can be reduced and the apparatus can be made compact.

また、本発明に係る海水電解システムにおいて、前記海水電解装置は、前記電極表面の電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２の範囲となるように、前記陽極及び前記陰極間に電流を通電する電源装置を備えることが好ましい。 Moreover, in the seawater electrolysis system according to the present invention, the seawater electrolysis apparatus energizes a current between the anode and the cathode so that a current density on the electrode surface is in a range of 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ^2. It is preferable to provide a power supply device.

このような特徴の海水電解システムにおいては、電極表面での電流密度が従来の１５Ａ／ｄｍ^２よりも大きい２０Ａ／ｄｍ^２以上とされているため、電気分解に伴って陰極で発生する水素ガスの量が従来に比べて増大する。この多量の水素ガスによって、電極の洗浄効果が発現されるため、陽極へのマンガンスケールの付着、及び、陰極でのカルシウム、マグネシウム等のスケールの付着を防止することができる。また、陽極付近で発生する酸素の量も増大するが、酸化イリジウムは酸素への十分な耐久性を備えているため、当該酸素によって電極が消耗することを防止することができる。
なお、電流密度が大き過ぎる場合、例えば６０Ａ／ｄｍ^２を超える場合には、陽極及び陰極でのスケール発生量が水素の洗浄効果の有効な範囲を超えてしまう。これに対して、本発明では電流密度の上限を６０Ａ／ｄｍ^２としているため、水素により洗浄効果を有効に発現させることができ、陽極及び陰極でのスケール付着を効果的に防止することが可能となる。 In the seawater electrolysis system having such characteristics, the current density on the electrode surface is set to 20 A / dm ² or more, which is larger than the conventional 15 A / dm ^2, so that the hydrogen gas generated at the cathode accompanying electrolysis is reduced. The amount increases compared to the conventional one. Since this large amount of hydrogen gas produces an electrode cleaning effect, it is possible to prevent the manganese scale from adhering to the anode and the scales such as calcium and magnesium from adhering to the cathode. Further, although the amount of oxygen generated in the vicinity of the anode increases, iridium oxide has sufficient durability against oxygen, so that the electrode can be prevented from being consumed by the oxygen.
When the current density is too large, for example, exceeding 60 A / dm ² , the amount of scale generated at the anode and the cathode exceeds the effective range of the hydrogen cleaning effect. On the other hand, in the present invention, since the upper limit of the current density is 60 A / dm ² , the cleaning effect can be effectively expressed by hydrogen, and scale adhesion at the anode and the cathode can be effectively prevented. It becomes.

また、前記電源装置は、前記電極表面の電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２の範囲となるように、前記陽極及び前記陰極間に電流を通電することが好ましい。
これによって、水素ガスによる洗浄効果をより一層効果的に発現させることができ、陽極及び陰極でのスケール付着を有効に防止することができる。 Further, the power supply device, as the current density of the electrode surface is in the range of ^{^{20A / dm 2 ~50A / dm 2}} , it is preferable to energizing a current between the anode and the cathode.
Thereby, the cleaning effect by hydrogen gas can be expressed more effectively, and scale adhesion at the anode and the cathode can be effectively prevented.

また、前記海水電解装置の下流に水素分離手段を設け、該水素分離手段によって前記陰極において生成された水素ガスを分離することが好ましい。
これによって、水素ガスが後段の機器を損傷させることを防止することができる。 Moreover, it is preferable that a hydrogen separation means is provided downstream of the seawater electrolysis apparatus, and the hydrogen gas generated at the cathode is separated by the hydrogen separation means.
This can prevent hydrogen gas from damaging the subsequent device.

また、前記電解槽本体の流出口から流出する電気分解後の前記海水を、前記電解槽本体の流入口から流入する前の前記海水に混合させる循環流路を備えることが好ましい。
電流密度を高くすればするほど、電極表面へのスケールの付着が懸念されるが、海水電解装置の電解槽を通過した海水中に含まれるスケール成分による種晶効果により、電極表面へスケール付着を防止することができる。 Moreover, it is preferable to provide the circulation flow path which mixes the seawater after the electrolysis flowing out from the outlet of the electrolytic cell main body with the seawater before flowing in from the inlet of the electrolytic cell main body.
The higher the current density, the more concerned the scale adheres to the electrode surface. However, due to the seed crystal effect of the scale components contained in the seawater that has passed through the electrolyzer of the seawater electrolyzer, the scale adheres to the electrode surface. Can be prevented.

さらに、本発明に係る海水電解システムにおいては、前記コーティング材に、タンタルの酸化物が添加されていてもよい。
酸素に対する耐久性が高いタンタルをコーティング材に添加することで、陽極で発生する酸素への耐久性を向上させ、電極の異常消耗をより一層効果的に防止することができる。 Furthermore, in the seawater electrolysis system according to the present invention, an oxide of tantalum may be added to the coating material.
By adding tantalum having high durability against oxygen to the coating material, durability against oxygen generated at the anode can be improved, and abnormal consumption of the electrode can be more effectively prevented.

また、本発明に係る海水電解システムにおいて、前記電極は、前記海水の流通方向一方側の部分が前記陽極とされるとともに他方側の部分が前記陰極とされた複数の二極電極板を含み、これら二極電極板を前記流通方向に間隔をあけて配列してなる電極群が、互いに平行をなすように複数配置され、互いに平行に隣り合う前記電極群同士の前記二極電極板が、前記陽極と前記陰極とを対向させて配置されていることが好ましい。 Further, in the seawater electrolysis system according to the present invention, the electrode includes a plurality of bipolar electrode plates in which a portion on one side of the circulation direction of the seawater is the anode and a portion on the other side is the cathode. A plurality of electrode groups in which these bipolar electrode plates are arranged at intervals in the flow direction are arranged in parallel to each other, and the bipolar electrode plates of the electrode groups adjacent to each other in parallel are It is preferable that the anode and the cathode are arranged to face each other.

このように、陽極及び陰極を有する二極電極板を集約的に配置することで、装置自体のコンパクト化を図ることができる。
また、各二極電極板は海水の流通方向に沿って配置されているため、海水の流通が妨げられることはない。これにより、海水の流速を高く維持することができるため、当該海水による電極へのスケール付着の防止効果を有効に得ることができる。
さらに、互いに平行に隣り合う電極群同士の陽極及び陰極が対向していることから、これら陽極及び陰極の間に通電することで、電極間を流通する海水に対して効率的に電気分解を施すことが可能となる。 Thus, the apparatus itself can be made compact by collectively arranging the bipolar electrode plates having the anode and the cathode.
Moreover, since each bipolar electrode plate is arrange | positioned along the distribution direction of seawater, distribution of seawater is not prevented. Thereby, since the flow velocity of seawater can be maintained high, the prevention effect of scale adhesion to the electrode by the seawater can be effectively obtained.
Furthermore, since the anode and cathode of the electrode groups adjacent to each other in parallel face each other, the electrolysis is efficiently performed on the seawater flowing between the electrodes by energizing between the anode and cathode. It becomes possible.

また、本発明の海水電解システムにおいては、各前記電極群における前記流通方向に隣り合う前記二極電極板同士の間隔が、互いに平行に隣り合う前記電極群同士の間隔の８倍以上に設定されていることが好ましい。
流通方向に隣り合う二極電極板同士の間隔が小さい場合には、これら二極電極板同士の間を流通する電流、即ち、電気分解への寄与の小さい迷走電流が発生する。この迷走電流は電極表面での電流密度が高くなるほど顕著なものとなる。これに対して、上記のように流通方向に隣り合う二極電極板同士の間隔の適正化を図ることにより、当該迷走電流の発生を抑制し、海水電解効率の低下を防止することができる。 Moreover, in the seawater electrolysis system of the present invention, the interval between the bipolar electrode plates adjacent to each other in the flow direction in each electrode group is set to 8 times or more than the interval between the electrode groups adjacent in parallel to each other. It is preferable.
When the distance between the two bipolar electrode plates adjacent to each other in the flow direction is small, a current flowing between the two bipolar electrode plates, that is, a stray current having a small contribution to electrolysis is generated. This stray current becomes more prominent as the current density on the electrode surface increases. On the other hand, by optimizing the interval between the two bipolar electrode plates adjacent to each other in the flow direction as described above, generation of the stray current can be suppressed and deterioration of seawater electrolysis efficiency can be prevented.

本発明の実施形態に係る海水電解システムの概要を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an outline of a seawater electrolysis system concerning an embodiment of the present invention. 図１の海水電解装置の概要を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline | summary of the seawater electrolysis apparatus of FIG. 図２の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. 電源装置における定電流制御回路の定電流制御カーブを説明するグラフである。It is a graph explaining the constant current control curve of the constant current control circuit in a power supply device. 水素分離装置を示す概略図である。It is the schematic which shows a hydrogen separator. 塩素発生効率測定試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a chlorine generation efficiency measurement test. 電極消耗量測定試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of an electrode consumption measurement test.

以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は第一実施形態に係る海水電解システム１００の概要を示す模式図である。海水電解システム１００は、海水が流通する取水用水路１から海水Ｗを取水し、海水電解装置２にて海水を電気分解した後、電解処理水Ｅを取水用水路１に注入するシステムである。
この海水電解システム１００は、海水電解装置２に取水用水路１から海水Ｗを導入する取水部３と、上記海水電解装置２と、海水電解装置２から排出された電解処理水Ｅ中の水素を分離する水素分離装置４と、海水電解装置２にて電気分解された電解処理水Ｅが貯留される貯留タンク５と、貯留タンク５の電解処理水Ｅを取水用水路１に注入する注水部６と、電解処理水Ｅを循環させる循環部７とを備えている。
また、取水部３には淡水化装置５３が設けられている。この淡水化装置５３は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を利用して海水を淡水（脱塩水）と、濃縮水Ｃに分離する装置である。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a seawater electrolysis system 100 according to the first embodiment. The seawater electrolysis system 100 is a system that takes seawater W from a water intake channel 1 through which seawater circulates, electrolyzes seawater with a seawater electrolyzer 2, and then injects electrolyzed water E into the water channel 1.
The seawater electrolysis system 100 separates hydrogen in the electrolyzed water E discharged from the water intake unit 3 for introducing the seawater W from the intake water channel 1 to the seawater electrolyzer 2, the seawater electrolyzer 2, and the seawater electrolyzer 2. A hydrogen separator 4 that performs electrolysis treatment of water E that has been electrolyzed in the seawater electrolysis device 2, a water injection unit 6 that injects the electrolyzed water E of the storage tank 5 into the water channel 1, And a circulation unit 7 for circulating the electrolytically treated water E.
Further, the water intake unit 3 is provided with a desalination device 53. The desalination apparatus 53 is an apparatus that separates seawater into fresh water (demineralized water) and concentrated water C using a reverse osmosis membrane (RO membrane).

海水電解装置２は、図２に示すように、電解槽本体２０、電極支持箱２６、端子板２８，２９及び複数の電極３０から構成されている。
電解槽本体２０は、両端が開口する略筒状をなす外筒２１を備えており、該外筒２１の一端側には該一端側の開口を閉塞する上流側蓋部２２が設けられ、さらに、外筒２１の他端側には該他端側の開口を閉塞する下流側蓋部２４が設けられている。電解槽本体２０は、これら外筒２１、上流側蓋部２２及び下流側蓋部２４によって所定の耐圧強度が確保されている。 As shown in FIG. 2, the seawater electrolysis apparatus 2 includes an electrolytic cell body 20, an electrode support box 26, terminal plates 28 and 29, and a plurality of electrodes 30.
The electrolytic cell main body 20 includes an outer cylinder 21 having a substantially cylindrical shape with both ends opened, and an upstream lid portion 22 that closes the opening on the one end side is provided on one end side of the outer cylinder 21. On the other end side of the outer cylinder 21, a downstream lid portion 24 that closes the opening on the other end side is provided. The electrolytic cell main body 20 has a predetermined pressure resistance strength secured by the outer cylinder 21, the upstream lid portion 22, and the downstream lid portion 24.

また、上流側蓋部２２には、電解槽本体２０内外を連通する流入口２３が開口しており、下流側蓋部２４には電解槽本体２０内外を連通する流出口２５が開口している。即ち、電解槽本体２０においては、上流側蓋部２２の流入口２３から海水Ｗが導入され、該海水Ｗが外筒２１内を流入口２３側から流出口２５側に向かって一方向に流通した後、該流出口２５から電解処理水Ｅを流出するようになっている。以下では、電解槽本体２０内の流入口２３側を上流側、流出口２５側を下流側と称する。 The upstream lid 22 has an inlet 23 communicating with the inside and outside of the electrolytic cell body 20, and the downstream lid 24 has an outlet 25 communicating with the inside and outside of the electrolytic cell body 20. . That is, in the electrolytic cell main body 20, seawater W is introduced from the inlet 23 of the upstream lid portion 22, and the seawater W flows through the outer cylinder 21 in one direction from the inlet 23 to the outlet 25. After that, the electrolytically treated water E flows out from the outlet 25. Hereinafter, the inlet 23 side in the electrolytic cell main body 20 is referred to as an upstream side, and the outlet 25 side is referred to as a downstream side.

電極支持箱２６は、例えばプラスチック等の電気絶縁材で構成された筒状をなす部材であって、海水Ｗの流通方向に延在するように電解槽本体２０内に収納されている。この電極支持箱２６は、複数の固定部材２７を介して上流側蓋部２２及び下流側蓋部２４に固定されている。また、電極支持箱２６の内部には、電極３０を支持するための支持バー２６ａが複数設けられている。
端子板２８，２９は、電極支持箱２６内に支持される電極３０に対して、電解槽本体２０外部からの電流を供給する役割を有しており、上記電極支持箱２６の両端に一対が配置されている。 The electrode support box 26 is a cylindrical member made of an electrical insulating material such as plastic, for example, and is housed in the electrolytic cell main body 20 so as to extend in the flow direction of the seawater W. The electrode support box 26 is fixed to the upstream lid portion 22 and the downstream lid portion 24 via a plurality of fixing members 27. A plurality of support bars 26 a for supporting the electrodes 30 are provided inside the electrode support box 26.
The terminal plates 28 and 29 have a role of supplying a current from the outside of the electrolytic cell body 20 to the electrode 30 supported in the electrode support box 26, and a pair is provided at both ends of the electrode support box 26. Is arranged.

電極３０は、板状をなしており、上記電極支持箱２６の支持バー２６ａに複数が配列状態で固定支持されている。本実施形態においては、この電極３０として、二極電極板３１、陽極板３２及び陰極板３３の三種類が用いられている。 The electrode 30 has a plate shape, and a plurality of electrodes 30 are fixedly supported on the support bar 26a of the electrode support box 26 in an arrayed state. In the present embodiment, three types of electrodes 30, a bipolar electrode plate 31, an anode plate 32, and a cathode plate 33 are used as the electrode 30.

二極電極板３１は、電極基板としてのチタン基板を二分し、その一方を陽極Ａ、他方を陰極Ｋとした構造を有している。即ち、二極電極板３１は、その一端側半分の領域が、酸化イリジウムを含有するコーティング材（酸化イリジウム主体コーティング材）が表面に被覆された陽極Ａとされており、他端側半分の領域は、上記酸化イリジウム主体コーティング材が表面に被覆されてない陰極Ｋとされている。 The bipolar electrode plate 31 has a structure in which a titanium substrate as an electrode substrate is divided into two, one of which is an anode A and the other is a cathode K. That is, the bipolar electrode plate 31 has a half region at one end side as an anode A whose surface is coated with a coating material containing iridium oxide (iridium oxide-based coating material), and a half region at the other end side. Is a cathode K whose surface is not coated with the above-mentioned iridium oxide-based coating material.

また、陽極板３２は、上記チタン基板の表面全体に酸化イリジウム主体コーティング材が被覆された構造をなしており、該陽極板３２全体が電気分解の際の陽極Ａとして機能する。一方、陰極板３３としては、コーティングが施されていないチタン基板が採用されており、該陰極板３３全体が電気分解の際の陰極Ｋとして機能する。 The anode plate 32 has a structure in which the entire surface of the titanium substrate is covered with an iridium oxide-based coating material, and the entire anode plate 32 functions as the anode A during electrolysis. On the other hand, as the cathode plate 33, an uncoated titanium substrate is employed, and the entire cathode plate 33 functions as a cathode K during electrolysis.

なお、上記酸化イリジウム主体コーティング材は、酸化イリジウムの含有量が質量比で５０％以上に設定されており、好ましくは６０％〜７０％の範囲に設定されている。これにより、酸化イリジウムによる被覆効果を良好に得ることができる。
また、酸化イリジウム主体コーティング材には、タンタルが添加されていることが好ましい。さらに、この酸化イリジウム主体コーティング材は、白金が含有されていないものであることが好ましい。 In the iridium oxide-based coating material, the iridium oxide content is set to 50% or more by mass ratio, preferably 60% to 70%. Thereby, the coating effect by iridium oxide can be acquired favorably.
Moreover, it is preferable that tantalum is added to the iridium oxide-based coating material. Further, the iridium oxide-based coating material preferably does not contain platinum.

ここで、電極支持箱２６内における三種類の電極３０の配列構造について説明する。二極電極板３１、陽極板３２及び陰極板３３はそれぞれ電極支持箱２６内の支持バー２６ａに固定支持されている。
上記電極３０のうち二極電極板３１は、図２及び図３に示すように、陽極Ａを液入口側に向けるとともに陰極Ｋを液出口側に向けて、その延在方向が海水Ｗの流通方向に沿うように複数配列されている。また、これら二極電極板３１は、上記流通方向に間隔をあけて直列的に配列されることで電極群Ｍを構成している。そして、このような電極群Ｍは、互いに平行をなすように間隔をあけて複数が設けられており、即ち、互いに並列的に複数が設けられている。 Here, the arrangement structure of the three types of electrodes 30 in the electrode support box 26 will be described. The bipolar electrode plate 31, the anode plate 32, and the cathode plate 33 are each fixedly supported by a support bar 26a in the electrode support box 26.
As shown in FIGS. 2 and 3, the bipolar electrode plate 31 of the electrodes 30 has the anode A facing the liquid inlet side and the cathode K facing the liquid outlet side, and the extending direction of the seawater W is distributed. A plurality are arranged along the direction. Further, these bipolar electrode plates 31 constitute an electrode group M by being arranged in series at intervals in the flow direction. A plurality of such electrode groups M are provided at intervals so as to be parallel to each other, that is, a plurality is provided in parallel with each other.

ここで、互いに平行に隣り合う電極群Ｍ同士は、相対的に上記流通方向に二極電極板３１の２分の１ピッチ分だけずれた状態で配置されている。これにより、互いに平行に隣り合う電極群Ｍ同士の二極電極板３１は、陽極Ａと陰極Ｋとが対向状態となる。また、本実施形態においては、図３に示すように、各電極群Ｍにおける上記流通方向に隣り合う二極電極板３１同士の間隔は、互いに平行に隣り合う電極群Ｍ同士の間隔、即ち、互いに平行に隣り合う二極電極板３１同士の間隔の８倍以上に設定されていることが好ましい。 Here, the electrode groups M adjacent in parallel to each other are arranged in a state of being relatively shifted by a half pitch of the bipolar electrode plate 31 in the flow direction. Thereby, in the bipolar electrode plate 31 of the electrode groups M adjacent to each other in parallel, the anode A and the cathode K face each other. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the interval between the bipolar electrode plates 31 adjacent to each other in the flow direction in each electrode group M is the interval between the electrode groups M adjacent in parallel to each other, that is, It is preferable that the distance is set to 8 times or more of the interval between the bipolar electrode plates 31 adjacent to each other in parallel.

一方、陽極板３２及び陰極板３３は、上記二極電極板３１の上流側又は下流側において、海水Ｗの流通方向に沿って複数が平行に配列されている。
陽極板３２は、その下流側の端部が一対の端子板２８，２９のうちの下流側にある端子板２９に接続されており、これら陽極板３２の上流側の端部はそれぞれ上記二極電極板３１の陰極Ｋと流通方向に直交する方向に対抗状態とされている。さらに、陰極板３３は、その上流側の端部が一対の端子板２８，２９のうちの上流側にある端子板２８に接続されており、これら陰極板３３の下流側の端部はそれぞれ上記二極電極板３１の陽極Ａと流通方向に直交する方向に対向状態とされている。 On the other hand, a plurality of anode plates 32 and cathode plates 33 are arranged in parallel along the flow direction of the seawater W on the upstream side or the downstream side of the bipolar electrode plate 31.
The anode plate 32 is connected at its downstream end to a terminal plate 29 on the downstream side of the pair of terminal plates 28 and 29, and the upstream end of these anode plates 32 is respectively connected to the two electrodes. The electrode plate 31 is opposed to the cathode K in a direction perpendicular to the flow direction. Further, the cathode plate 33 has an upstream end connected to the terminal plate 28 on the upstream side of the pair of terminal plates 28 and 29, and the downstream end of each of the cathode plates 33 is the above-described one. The electrode plate 31 is opposed to the anode A of the bipolar electrode plate 31 in a direction orthogonal to the flow direction.

電源装置４０は、海水Ｗの電気分解に供される電流を供給する装置であって、直流電源４１と、定電流制御回路４２とを備えている。
直流電源４１は、直流電力を出力する電源であって、例えば交流電源から出力される交流電力を直流に整流して出力する構成であってもよい。 The power supply device 40 is a device that supplies a current for electrolysis of the seawater W, and includes a DC power supply 41 and a constant current control circuit 42.
The DC power supply 41 is a power supply that outputs DC power, and may be configured to rectify and output AC power output from the AC power supply to DC, for example.

定電流制御回路４２は、直流電源４１から供給される直流電力を定電流として出力する回路であって、電流通電区間の電気抵抗の変化にかかわらず当該電流通電区に所定の定電流を出力可能とされている。即ち、この定電流制御回路４２は、直流電源４１から直流電力が入力された際に、図４に示すように、当該直流電力の電圧値を振れ幅ΔＶの範囲で制御することにより、定電流制御カーブ上の所望の電流値を定電流として出力するようになっている。
このような定電流制御回路４２は、一対のリード線４３，４４を介して陽極Ａが下流側の端子板２９に接続されるとともに陰極Ｋが上流側の端子板２８に接続されており、これにより、定電流制御回路４２にて生成される定電流が端子板２８，２９を介して電極３０に通電されるようになっている。 The constant current control circuit 42 is a circuit that outputs DC power supplied from the DC power supply 41 as a constant current, and can output a predetermined constant current to the current energizing section regardless of a change in electric resistance in the current energizing section. It is said that. That is, when the DC power is input from the DC power source 41, the constant current control circuit 42 controls the voltage value of the DC power within the range of the fluctuation width ΔV as shown in FIG. A desired current value on the control curve is output as a constant current.
In such a constant current control circuit 42, the anode A is connected to the downstream terminal plate 29 and the cathode K is connected to the upstream terminal plate 28 via a pair of lead wires 43 and 44. Thus, the constant current generated by the constant current control circuit 42 is supplied to the electrode 30 via the terminal plates 28 and 29.

ここで、本実施形態の電源装置４０においては、電極３０表面での電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２の範囲になるように、定電流制御回路４２が定電流を生成する。即ち、電解槽本体２０内での電極３０の表面積に応じた定電流を生成して当該定電流を電極３０に供給することにより、電極３０表面での電流密度を２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２の範囲としている。 Here, in the power supply device 40 of the present embodiment, the current density on the surface of the electrode 30 is set to be in the range of 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ² , preferably 20 A / dm ^{2 to} 50 A / dm ^2. The current control circuit 42 generates a constant current. That is, by generating a constant current corresponding to the surface area of the electrode 30 in the electrolytic cell body 20 and supplying the constant current to the electrode 30, the current density on the surface of the electrode 30 is set to 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm. ² , preferably 20 A / dm ^{2 to} 50 A / dm ² .

なお、従来から使用されている白金を主体とした複合金属（白金主体コーティング材）をコーティングした電極においては、電流密度の増加に伴って電極の消耗を進行させる酸素やスケールの量も増加するため、該電流密度の最大値を１５Ａ／ｄｍ^２程度に設定している。これに対して、本実施形態においては、従来よりも電流密度が高い２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２の範囲で電気分解を行うこととしている。 In the case of electrodes coated with a platinum-based composite metal (platinum-based coating material) that has been used in the past, the amount of oxygen and scale that increase electrode consumption increases as the current density increases. The maximum value of the current density is set to about 15 A / dm ² . In contrast, in the present embodiment, conventionally current density is high ^{^{20A / dm 2 ~60A / dm 2}} , preferably in the carrying out the electrolysis in the range of ^{^{20A / dm 2 ~50A / dm 2}} .

取水部３は、取水流路５１、第一ポンプ５２、淡水化装置５３、第一流量計５４、及び第一開閉制御弁５５とから構成されている。
取水流路５１は一端が取水用水路１に接続されるとともに他端が海水電解装置２における電解槽本体２０の流入口２３に接続された流路である。
第一ポンプ５２は、この取水流路５１の中途に設けられており、当該第一ポンプ５２が取水用水路１の海水Ｗを一定の出力で汲み上げることで、この海水Ｗが上記流入口２３へと導入される。 The water intake unit 3 includes a water intake channel 51, a first pump 52, a desalination device 53, a first flow meter 54, and a first opening / closing control valve 55.
The intake flow channel 51 is a flow channel having one end connected to the intake water channel 1 and the other end connected to the inlet 23 of the electrolytic cell body 20 in the seawater electrolysis apparatus 2.
The first pump 52 is provided in the middle of the intake channel 51, and the first pump 52 pumps up the seawater W in the intake water channel 1 with a constant output, so that the seawater W enters the inlet 23. be introduced.

淡水化装置５３は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を利用して海水を淡水（脱塩水）と、濃縮水Ｃに分離する装置である。淡水化装置５３により分離された淡水は、淡水ライン５６を介して淡水タンク（図示せず）に送られ、濃縮水Ｃは、取水流路５１の第一開閉制御弁５５を介して海水電解装置２に導入される。 The desalination apparatus 53 is an apparatus that separates seawater into fresh water (demineralized water) and concentrated water C using a reverse osmosis membrane (RO membrane). The fresh water separated by the desalinator 53 is sent to a fresh water tank (not shown) via a fresh water line 56, and the concentrated water C is sent to a seawater electrolyzer via a first opening / closing control valve 55 of the intake channel 51. 2 is introduced.

第一流量計５４は、取水流路５１における取水流路５１の下流側に設けられており、当該取水流路５１を通過する濃縮水Ｃの流量Ｑ_１を検出する。
また、第一開閉制御弁５５は、取水流路５１における第一流量計５４の上流側に設けられた弁であって、第一流量計５４が検出する濃縮水Ｃの流量Ｑ_１に基づいて開閉制御されるようになっている。これによって、取水流路５１及び電解槽本体２０の液体流通領域の面積比に応じて取水路を流通する濃縮水Ｃの流量を調整することで、電解槽本体２０内を流通する濃縮水Ｃの流速を任意に調整することができるようになっている。 The first flow meter 54 is provided on the downstream side of the intake channel 51 in the intake channel 51, and detects the flow rate Q ₁ of the concentrated water C passing through the intake channel 51.
The first open / close control valve 55 is a valve provided on the upstream side of the first flow meter 54 in the intake flow channel 51, and is based on the flow rate Q ₁ of the concentrated water C detected by the first flow meter 54. Opening and closing is controlled. Thereby, the flow rate of the concentrated water C flowing through the electrolytic cell main body 20 is adjusted by adjusting the flow rate of the concentrated water C flowing through the intake channel according to the area ratio of the liquid flowing region of the intake water flow channel 51 and the electrolytic cell main body 20. The flow rate can be adjusted arbitrarily.

本実施形態の海水電解装置２においては、電解槽本体２０内を流通する濃縮水Ｃの流速が、少なくとも０．７ｍ／ｓ以上となるように第一開閉制御弁５５が制御されることが好ましい。
なお、第一開閉制御弁５５の開閉制御によって電解槽本体２０内での濃縮水Ｃの流速を調整する構成のみならず、例えば第一ポンプ５２の出力を制御することによって電解槽本体２０内での濃縮水Ｃの流速を調整する構成であってもよい。 In the seawater electrolysis apparatus 2 of the present embodiment, the first opening / closing control valve 55 is preferably controlled so that the flow rate of the concentrated water C flowing through the electrolytic cell main body 20 is at least 0.7 m / s or more. .
In addition, not only the structure which adjusts the flow rate of the concentrated water C in the electrolytic cell main body 20 by the open / close control of the first open / close control valve 55, but also, for example, in the electrolytic cell main body 20 by controlling the output of the first pump 52. The structure which adjusts the flow rate of this concentrated water C may be sufficient.

水素分離装置４は、上記海水電解装置２における電解槽本体２０の流出口２５から流出する電解処理水Ｅに含まれる水素ガスを分離する装置である。図５に示すように、水素分離装置４は、上部に排気筒５７が設けられた受液槽５８と、中間流路８を介して電解槽２０の流出口２５と接続され、受液槽５８の内部上方の気相部５８ａに電解処理水を引き込む導入管５９と、導入管５９の途中に設けられたスプレーノズル６０と、受液槽５８の内部下方の液相部５８ｂに設けられた攪拌機６１とを備えている。 The hydrogen separator 4 is a device that separates hydrogen gas contained in the electrolyzed water E flowing out from the outlet 25 of the electrolytic cell main body 20 in the seawater electrolyzer 2. As shown in FIG. 5, the hydrogen separation device 4 is connected to a liquid receiving tank 58 provided with an exhaust pipe 57 in the upper part and an outlet 25 of the electrolytic cell 20 via the intermediate flow path 8. An inlet pipe 59 for drawing electrolytically treated water into the gas phase part 58 a above the interior of the liquid, a spray nozzle 60 provided in the middle of the inlet pipe 59, and a stirrer provided in the liquid phase part 58 b below the interior of the liquid receiving tank 58. 61.

スプレーノズル６０は、導入管５９に導入された電解処理水Ｅを受液槽５８の内部上方の気相部５８ａに噴射させるように構成されている。攪拌機６１は、スクリュー６２と、このスクリュー６２を回転させるモータ６３とからなり、受液槽５８の液相部５８ｂに溜まった液体に旋回流を強制発生させるように構成されている。また、受液槽５８の下部には、電解処理水が排出される排出口６４が設けられている。 The spray nozzle 60 is configured to inject the electrolytically treated water E introduced into the introduction pipe 59 into the gas phase part 58 a above the liquid receiving tank 58. The stirrer 61 includes a screw 62 and a motor 63 that rotates the screw 62, and is configured to forcibly generate a swirling flow in the liquid accumulated in the liquid phase portion 58b of the liquid receiving tank 58. In addition, a discharge port 64 through which electrolytically treated water is discharged is provided in the lower part of the liquid receiving tank 58.

貯留タンク５は、水素分離装置４における排出口６４から排出される電解処理水Ｅが一時的に貯留されるタンクである。 The storage tank 5 is a tank in which electrolytically treated water E discharged from the discharge port 64 in the hydrogen separator 4 is temporarily stored.

注水部６は、流路の注水部６６、第二ポンプ６７、第二流量計６８及び第二開閉制御弁６９とから構成されている。
流路の注水部６６は一端が貯留タンク５に接続されるとともに他端が取水用水路１に接続された流路である。
第二ポンプ６７は、この流路の注水部６６の中途に設けられており、当該第二ポンプ６７が貯留タンク５内の電解処理水Ｅを一定の出力で送り込むことによって、この電解処理水Ｅが取水用水路１へと導入される。 The water injection unit 6 includes a water injection unit 66 for the flow path, a second pump 67, a second flow meter 68, and a second opening / closing control valve 69.
The water injection part 66 of the flow path is a flow path having one end connected to the storage tank 5 and the other end connected to the intake water channel 1.
The second pump 67 is provided in the middle of the water injection portion 66 of the flow path, and the second pump 67 sends the electrolytically treated water E in the storage tank 5 with a constant output, so that the electrolytically treated water E is supplied. Is introduced into the intake channel 1.

第二流量計６８は、流路の注水部６６における流路の下流側に設けられており、当該流路の注水部６６を通過する電解処理水Ｅの流量Ｑ_２を検出する。
また、第二開閉制御弁６９は、流路の注水部６６における第二流量計６８の上流側に設けられた弁であって、第二流量計６８が検出する電解処理水Ｅの流量Ｑ_２に基づいて開閉制御されるようになっている。これによって、取水用水路１に注入される電解処理水Ｅの流量が調整される。なお、第二開閉制御弁６９の開閉制御によって取水用水路１への電解処理水Ｅの注入量を調整する構成のみならず、例えば第二ポンプ６７の出力を制御することによって取水用水路１への電解処理水Ｅの注入量を調整する構成であってもよい。 Second flow meter 68 is provided on the downstream side of the flow path in the water injection section 66 of the flow path, to detect the flow rate Q ₂ of the electrolyzed water E passing through the water injection unit 66 of the flow path.
The second open / close control valve 69 is a valve provided on the upstream side of the second flow meter 68 in the water injection section 66 of the flow path, and the flow rate Q ₂ of the electrolytic treatment water E detected by the second flow meter 68. The opening and closing is controlled based on the above. As a result, the flow rate of the electrolytically treated water E injected into the intake water channel 1 is adjusted. Not only the configuration for adjusting the injection amount of the electrolyzed water E to the intake water channel 1 by the open / close control of the second open / close control valve 69 but also the electrolysis to the intake water channel 1 by controlling the output of the second pump 67, for example. The structure which adjusts the injection amount of the treated water E may be sufficient.

循環部７は、注水部６の流路の注水部６６を流れる電解処理水Ｅを取水部３の取水流路５１に循環させる部位である。この循環部７は、循環流路７１と、第三流量計７２と、第三開閉制御弁７３とから構成されている。
循環流路７１は一端が流路の注水部６６に接続されるとともに他端が取水流路５１に接続された流路である。本実施形態においては、循環流路７１の一端は、流路の注水部６６における第二ポンプ６７と第二開閉制御弁６９との間に接続されており、該循環流路７１の他端は、取水流路５１における第一開閉制御弁５５と第一流量計５４の間に接続されている。 The circulation part 7 is a part that circulates the electrolytically treated water E flowing through the water injection part 66 of the flow path of the water injection part 6 to the water intake flow path 51 of the water supply part 3. The circulation unit 7 includes a circulation channel 71, a third flow meter 72, and a third opening / closing control valve 73.
The circulation flow path 71 is a flow path having one end connected to the water injection section 66 of the flow path and the other end connected to the water intake flow path 51. In the present embodiment, one end of the circulation channel 71 is connected between the second pump 67 and the second open / close control valve 69 in the water injection section 66 of the channel, and the other end of the circulation channel 71 is The first open / close control valve 55 and the first flow meter 54 in the intake flow channel 51 are connected.

第三流量計７２は、循環流路７１の中途に設けられており、当該循環流路７１を通過する電解処理水Ｅの流量Ｑ_３を検出する。
また、第三開閉制御弁７３は、循環流路７１における第三流量計７２の下流側に設けられた弁であって、第三流量計７３が検出する電解処理水Ｅの流量Ｑ_３に基づいて開閉制御されるようになっている。これによって、流路の注水部６６から循環流路７１を介して取水流路５１に循環される電解処理水Ｅの流量を任意に制御することができる。 The third flow meter 72 is provided in the middle of the circulation channel 71 and detects the flow rate Q ₃ of the electrolytically treated water E passing through the circulation channel 71.
The third open / close control valve 73 is a valve provided on the downstream side of the third flow meter 72 in the circulation channel 71, and is based on the flow rate Q ₃ of the electrolyzed water E detected by the third flow meter 73. Opening and closing is controlled. As a result, the flow rate of the electrolytically treated water E circulated from the water injection section 66 of the flow path to the intake water flow path 51 via the circulation flow path 71 can be arbitrarily controlled.

次に、本実施形態の海水電解システム１００の作用、及び、海水電解システム１００を用いた海水Ｗの電解方法について説明する。
取水用水路１を流通する海水Ｗのうちの一部は、取水部３によって淡水化装置５３に導入される。即ち、取水用水路１の海水Ｗが第一ポンプ５２によって取水流路５１内に汲み上げられることで、当該取水流路５１を介して淡水化装置５３内に海水Ｗが導入される。これにより、海水Ｗは淡水と濃縮水Ｃとに分離される。 Next, the operation of the seawater electrolysis system 100 of the present embodiment and the method for electrolyzing seawater W using the seawater electrolysis system 100 will be described.
Part of the seawater W flowing through the intake water channel 1 is introduced into the desalination apparatus 53 by the intake unit 3. That is, the seawater W in the water intake channel 1 is pumped into the water intake channel 51 by the first pump 52, whereby the seawater W is introduced into the desalination apparatus 53 through the water intake channel 51. Thereby, the seawater W is separated into fresh water and concentrated water C.

淡水化装置５３は、海水Ｗに圧力をかけてＲＯ膜に通し、海水Ｗの塩分を濃縮して淡水を漉し出す。これにより、海水Ｗの塩化物イオン濃度は、例えば２０，０００ｍｇ／ｌから３０，０００〜４０，０００ｍｇ／ｌまで濃縮され、濃縮水Ｃが生成される。淡水は淡水ライン５６を介して淡水を貯留する淡水タンク（図示せず）に送られ、濃縮水Ｃは、取水流路５１を介して電解槽本体２０内に導入される。
これにより、電解槽本体２０内の電極３０が濃縮水Ｃに浸漬される。この際、第一開閉制御弁５５が第一流量計５４の検出する流量に応じて開閉することで、電解槽本体２０内において流通方向に流通する濃縮水Ｃの流速が所望の値に調整される。 The desalinator 53 applies pressure to the seawater W, passes it through the RO membrane, concentrates the salinity of the seawater W, and begins to drain the freshwater. Thereby, the chloride ion concentration of the seawater W is concentrated from, for example, 20,000 mg / l to 30,000 to 40,000 mg / l, and concentrated water C is generated. Fresh water is sent to a fresh water tank (not shown) that stores fresh water via a fresh water line 56, and concentrated water C is introduced into the electrolytic cell main body 20 via a water intake channel 51.
Thereby, the electrode 30 in the electrolytic cell main body 20 is immersed in the concentrated water C. At this time, the flow rate of the concentrated water C flowing in the flow direction in the electrolytic cell main body 20 is adjusted to a desired value by opening and closing the first opening / closing control valve 55 according to the flow rate detected by the first flow meter 54. The

このように電解槽本体２０内を流通する濃縮水Ｃには、電極３０によって電気分解が施される。即ち、電源装置４０における直流電源４１の直流電力に基づいて定電流制御回路４２にて所望の定電流が生成され、当該定電流がリード線４３，４４を介して端子板２８，２９に供給される。これら端子板２８，２９を介して供給される電流は、電解槽本体２０内を陽極板３２、二極電極板３１、陰極板３３と順次直列に流通していく。 Thus, the concentrated water C flowing through the electrolytic cell main body 20 is electrolyzed by the electrode 30. That is, a desired constant current is generated by the constant current control circuit 42 based on the DC power of the DC power supply 41 in the power supply device 40, and the constant current is supplied to the terminal plates 28 and 29 via the lead wires 43 and 44. The The electric current supplied through these terminal plates 28 and 29 circulates in series with the anode plate 32, the bipolar electrode plate 31 and the cathode plate 33 in the electrolytic cell body 20.

具体的には、定電流制御回路４２から陽極板３２に流通された電流が、濃縮水Ｃを介して二極電極板３１の陰極Ｋに到達すると、この二極電極板３１内を流通することで当該二極電極板３１の陽極Ａに到達し、その後、この陽極Ａに対向する他の二極電極板３１の陰極Ｋに濃縮水内を流通して到達する。このように、電流が陽極板３２から複数の二極電極板３１を順次流通し、最終的には陰極板３３まで流通する。なお、この際の電流の各電極３０表面における電流密度は、定電流制御回路４２によって、２０Ａ／ｄｍ^２〜４０Ａ／ｄｍ^２、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜３０Ａ／ｄｍ^２の範囲に制御される。 Specifically, when the current circulated from the constant current control circuit 42 to the anode plate 32 reaches the cathode K of the bipolar electrode plate 31 via the concentrated water C, the current flows through the bipolar electrode plate 31. And reaches the anode A of the bipolar electrode plate 31 and then reaches the cathode K of the other bipolar electrode plate 31 facing the anode A through the concentrated water. In this manner, current flows from the anode plate 32 to the plurality of bipolar electrode plates 31 in sequence, and finally to the cathode plate 33. Note that the current density at the surface of each electrode 30 at this time is controlled by the constant current control circuit 42 to a range of 20 A / dm ^{2 to} 40 A / dm ² , preferably 20 A / dm ^{2 to} 30 A / dm ^2. .

このように濃縮水Ｃに通電される電流は、上記定電流制御回路４２の作用により、濃縮水Ｃの電気抵抗の変化にかかわらず、電極３０表面での電流密度が一定とされる。即ち、電解槽本体２０内を流通する濃縮水Ｃはその電気抵抗の値が刻々と変化するが、図４に示すように、定電流制御回路４２が電圧を所定の振れ幅ΔＶで制御することで、電極３０表面での電流密度を一定に保持する。 As described above, the current supplied to the concentrated water C has a constant current density on the surface of the electrode 30 regardless of a change in the electrical resistance of the concentrated water C by the action of the constant current control circuit 42. That is, although the electric resistance value of the concentrated water C flowing through the electrolytic cell main body 20 changes every moment, as shown in FIG. 4, the constant current control circuit 42 controls the voltage with a predetermined fluctuation width ΔV. Thus, the current density on the surface of the electrode 30 is kept constant.

上記のように、電極３０間の濃縮水内を電流が流通することで濃縮水Ｃに対して電気分解が施される。
即ち、陽極Ａにおいては、下記（１）式に示すように、濃縮水Ｃ中の塩化物イオンから電子ｅが奪われ酸化が起こり、塩素が生成される。
２Ｃｌ⁻ → Ｃｌ_２＋２ｅ …（１）
一方、陰極Ｋにおいては、下記（２）式に示すように、濃縮水Ｃ中の水に電子が与えられて還元が起こり、水酸化イオンと水素ガスが生成される。
２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ → ２ＯＨ⁻ ＋Ｈ_２ …（２） As described above, the concentrated water C is electrolyzed by the current flowing through the concentrated water between the electrodes 30.
That is, in the anode A, as shown in the following formula (1), the electrons e are taken from the chloride ions in the concentrated water C, oxidation occurs, and chlorine is generated.
2Cl ⁻ → Cl ₂ + 2e (1)
On the other hand, at the cathode K, as shown in the following formula (2), electrons are given to the water in the concentrated water C to cause reduction, and hydroxide ions and hydrogen gas are generated.
2H ₂ O + 2e → 2OH ⁻ + H ₂ (2)

また、下記（３）式に示すように、陰極Ｋで生成された水酸化イオンは濃縮水中のナトリウムイオンと反応して水酸化ナトリウムが生成される。
２Ｎａ^＋＋２ＯＨ⁻ → ２ＮａＯＨ …（３） In addition, as shown in the following formula (3), the hydroxide ions generated at the cathode K react with sodium ions in the concentrated water to generate sodium hydroxide.
2Na ⁺ + 2OH ⁻ → 2NaOH (3)

さらに、（４）式に示すように、水酸化ナトリウムと塩素とが反応することにより、次亜塩素酸、塩化ナトリウム及び水が生成される。
Ｃｌ_２＋２ＮａＯＨ → ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ …（４）
このように、濃縮水Ｃの電気分解に基づいて、海洋生成物の付着に対して抑制効果を有する次亜塩素酸が生成される。
次亜塩素酸の濃度は、濃縮水Ｃの塩化物イオン濃度が３０，０００〜４０，０００ｍｇ／ｌまで高められていることから、２，５００〜５，０００ｐｐｍとされることが好ましい。 Furthermore, as shown in the formula (4), sodium hydroxide and chlorine react to produce hypochlorous acid, sodium chloride, and water.
Cl ₂ + 2NaOH → NaClO + NaCl + H ₂ O (4)
Thus, based on the electrolysis of the concentrated water C, hypochlorous acid having an inhibitory effect on the adhesion of marine products is generated.
The concentration of hypochlorous acid is preferably 2,500 to 5,000 ppm because the chloride ion concentration of concentrated water C is increased to 30,000 to 40,000 mg / l.

そして、電気分解が施された濃縮水Ｃは、水素ガスとともに電解処理水Ｅとして電解槽本体２０の流出口２５から流出し、中間流路８を通過して水素分離装置４に流入する。
水素ガス及び電解処理水Ｅからなる気液混合流体は、水素分離装置４の導入管５９に導入され、スプレーノズル６０によって受液槽５８の気相部５８ａに噴射される。これにより気泡として電解処理水Ｅに混入された水素ガスが脱気処理され、排気筒５７より排気される。 Then, the concentrated water C subjected to electrolysis flows out from the outlet 25 of the electrolytic cell main body 20 as the electrolytically treated water E together with hydrogen gas, passes through the intermediate flow path 8 and flows into the hydrogen separator 4.
A gas-liquid mixed fluid composed of hydrogen gas and electrolyzed water E is introduced into the introduction pipe 59 of the hydrogen separator 4 and sprayed to the gas phase part 58 a of the liquid receiving tank 58 by the spray nozzle 60. As a result, the hydrogen gas mixed in the electrolytically treated water E as bubbles is degassed and exhausted from the exhaust cylinder 57.

一方、電解処理水Ｅは、受液槽５８の液相部５８ｂに貯留される。貯留された電解処理水Ｅは攪拌機６１によって攪拌される。即ち、電解処理水Ｅは、モータ６３によって回転するスクリュー６２によって生じた旋回流によって強制的に攪拌される。これにより、電気分解に伴って発生するスケールが、受液槽５８の底部に堆積することが防止される。受液槽５８に一旦貯留された電解処理水Ｅは、受液槽５８の底部に設けられた排出口６４より排出され、貯留タンク５に導入される。 On the other hand, the electrolytically treated water E is stored in the liquid phase part 58 b of the liquid receiving tank 58. The stored electrolytically treated water E is agitated by the agitator 61. That is, the electrolytically treated water E is forcibly agitated by the swirling flow generated by the screw 62 rotated by the motor 63. Thereby, the scale generated with the electrolysis is prevented from being deposited on the bottom of the liquid receiving tank 58. The electrolytically treated water E once stored in the liquid receiving tank 58 is discharged from the discharge port 64 provided at the bottom of the liquid receiving tank 58 and introduced into the storage tank 5.

貯留タンク５に一時的に貯留された電解処理水Ｅが第二ポンプ６７によって流路の注水部６６内に導入されると、電解処理水Ｅは循環流路７１の一端が接続された流路の注水部６６の分岐部において、流路の注水部６６を流通する電解処理水Ｅと循環流路７１を流通する電解処理水Ｅとに分流する。 When the electrolyzed water E temporarily stored in the storage tank 5 is introduced into the water injection part 66 of the flow path by the second pump 67, the electrolyzed water E is a flow path to which one end of the circulation flow path 71 is connected. In the branch portion of the water injection section 66, the water is divided into the electrolytic treatment water E flowing through the water injection section 66 of the flow path and the electrolytic treatment water E flowing through the circulation flow path 71.

流路の注水部６６を流通する電解処理水Ｅは、取水用水路１に注入される。即ち、貯留タンク５内の次亜塩素酸を含んだ電解処理水Ｅが、第二ポンプ６７が稼動することによって流路の注水部６６を介して取水用水路１に注入される。この際、第二開閉制御弁６９が第二流量計６８の検出する流量に応じて開閉することで、取水用水路１への次亜塩素酸を含む電解処理水Ｅの流量が調整される。 The electrolytically treated water E flowing through the water injection part 66 of the flow path is injected into the intake water channel 1. That is, the electrolytically treated water E containing hypochlorous acid in the storage tank 5 is injected into the intake water channel 1 through the water injection part 66 of the flow channel when the second pump 67 is operated. At this time, the flow rate of the electrolytically treated water E containing hypochlorous acid to the intake water channel 1 is adjusted by opening and closing the second open / close control valve 69 according to the flow rate detected by the second flow meter 68.

ここで、生成される次亜塩素酸の総量は、電源装置４０から電極３０に供給される電流の総量に概ね比例する。したがって、電極３０に供給した電流量を記録することによって、発生した次亜塩素酸の総量を把握することができる。また、取水用水路１に注入される電解処理水Ｅの次亜塩素酸濃度は、発生した次亜塩素酸の総量を取水用水路１に注入される海水Ｗの流量Ｑ_２で割ることによって算出することができる。したがって、次亜塩素酸の総量に応じて、第二開閉制御弁６９を制御して取水用水路１に注入される電解処理水Ｅの流量Ｑ_２を決定することにより、当該電解処理水Ｅ内の次亜塩素酸濃度を調整することができる。 Here, the total amount of hypochlorous acid produced is approximately proportional to the total amount of current supplied from the power supply device 40 to the electrode 30. Therefore, the total amount of hypochlorous acid generated can be grasped by recording the amount of current supplied to the electrode 30. Further, the hypochlorous acid concentration of the electrolyzed water E injected into the intake water channel 1 is calculated by dividing the total amount of generated hypochlorous acid by the flow rate Q ₂ of the seawater W injected into the water channel 1. Can do. Thus, depending on the total amount of hypochlorous acid, by controlling the second shut-off control valve 69 determines the flow rate Q ₂ of the electrolyzed water E to be injected into the intake canal 1, in the electrolyzed water E Hypochlorous acid concentration can be adjusted.

一方、循環流路７１を流通する電解処理水Ｅは、当該循環流路７１の他端にて取水流路５１内に導入される。即ち、循環流路７１を通過した電解処理水Ｅが取水流路５１を通過する海水Ｗに合流し、再度電解槽本体２０内に導入される。この際、第三開閉制御弁７３が第三流量計７２の検出する流量に応じて開閉することで、取水流路５１を流通する海水Ｗに合流する電解処理水Ｅの流量を調整することができる。
このように、電解槽本体２０の流出口２５から流出した電解処理水Ｅが、循環流路７１を流通することで、電解槽本体２０の流入口２３から再流入する。 On the other hand, the electrolytically treated water E flowing through the circulation channel 71 is introduced into the intake channel 51 at the other end of the circulation channel 71. That is, the electrolyzed water E that has passed through the circulation channel 71 merges with the seawater W that passes through the intake channel 51 and is again introduced into the electrolytic cell body 20. At this time, the third opening / closing control valve 73 opens and closes according to the flow rate detected by the third flow meter 72, thereby adjusting the flow rate of the electrolyzed water E joining the seawater W flowing through the water intake passage 51. it can.
Thus, the electrolytically treated water E flowing out from the outlet 25 of the electrolytic cell main body 20 flows again through the inlet 23 of the electrolytic cell main body 20 by flowing through the circulation channel 71.

上記実施形態によれば、海水電解装置２に塩化物イオン濃度、電気伝導度を高めた濃縮水Ｃを導入する。さらに、陽極Ａのコーティング材に酸化イリジウムが含まれるため、電極３０表面での電流密度を２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２の範囲、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２に設定することができ、生成される電解処理水Ｅに含まれる次亜塩素酸の濃度を高めることができる。即ち、電極の単位面積当たりの次亜塩素酸の発生量を増加させることによって、電極面積を低減させることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。 According to the said embodiment, the concentrated water C which raised the chloride ion density | concentration and the electrical conductivity into the seawater electrolysis apparatus 2 is introduce | transduced. Furthermore, because it contains iridium oxide coating of the anode A, the scope current density at the electrode 30 surface of ^{^{20A / dm 2 ~60A / dm 2}} , it preferably is set to ^20A / dm ² ^~50A / dm 2 And the concentration of hypochlorous acid contained in the generated electrolytically treated water E can be increased. That is, by increasing the amount of hypochlorous acid generated per unit area of the electrode, the electrode area can be reduced and the apparatus can be made compact.

ここで、一般に、酸化イリジウム主体コーティング材を被覆した陽極Ａには、電気分解の際に海水Ｗ中に含まれるマンガンイオンに起因したマンガンスケールが付着する。このマンガンスケールの付着によって陽極Ａの消耗が進行してしまい、さらに、電極３０表面の触媒活性が低下するため、塩素発生効率が低下してしまうという不都合が生じる。また、陰極Ｋは、海水Ｗ中に含まれるマグネシウムやカルシウムに起因したスケールが付着し、このスケールによってやはり電極３０の消耗が進行してしまう。 Here, generally, the manganese scale resulting from the manganese ions contained in the seawater W adheres to the anode A coated with the iridium oxide-based coating material. Due to the adhesion of the manganese scale, the consumption of the anode A proceeds, and further, the catalytic activity on the surface of the electrode 30 decreases, resulting in a disadvantage that the chlorine generation efficiency decreases. Further, the cathode K is attached with a scale caused by magnesium or calcium contained in the seawater W, and the consumption of the electrode 30 also proceeds due to this scale.

これに対して、上記実施形態によれば、電極３０表面での電流密度が従来の１５Ａ／ｄｍ^２よりも大きい２０Ａ／ｄｍ^２以上に設定されているため、電気分解に伴って陰極Ｋで発生する水素ガスの量が従来に比べて増大する。この多量の水素ガスによって、電極３０の洗浄効果が発現されるため、陽極Ａへのマンガンスケールの付着、及び、陰極Ｋでのカルシウム、マグネシウム等のスケールの付着を防止することができる。
さらに、電極３０表面での電流密度の増加によって、陽極Ａ付近で発生する酸素の量も増大するが、酸化イリジウムは酸素への十分な耐久性を備えているため、当該酸化イリジウムを含むコーティング材で被覆された陽極Ａが酸素によって消耗してしまうことを防止することができる。 In contrast, according to the above embodiment, the current density on the surface of the electrode 30 is set to 20 A / dm ² or more, which is larger than the conventional 15 A / dm ^2. The amount of hydrogen gas to be increased increases compared to the conventional case. Since the cleaning effect of the electrode 30 is expressed by this large amount of hydrogen gas, the adhesion of manganese scale to the anode A and the adhesion of scales such as calcium and magnesium to the cathode K can be prevented.
Furthermore, the amount of oxygen generated in the vicinity of the anode A increases due to an increase in the current density on the surface of the electrode 30, but iridium oxide has a sufficient durability against oxygen, and thus a coating material containing the iridium oxide. It can be prevented that the anode A covered with is consumed by oxygen.

また、河口付近、湾内の海水は、塩化物イオン濃度が通常の海水より薄く、電気伝導度も低いため、電極の異常消耗などにより、運転の安定性が問題となることがあったが、濃縮液Ｃを電解処理水２に通すことで、塩素イオン濃度、電気伝導度を高められる為、処理性能の安定化を図ることができる。 In addition, seawater in the vicinity of the river mouth and in the bay has a lower chloride ion concentration than normal seawater, and its electrical conductivity is low. By passing the liquid C through the electrolytically treated water 2, the chloride ion concentration and the electrical conductivity can be increased, so that the treatment performance can be stabilized.

また、上記増大した水素ガスは、水素分離装置４により脱気されるため、水素ガスが貯留タンク５を経由して後段の第二ポンプ６７や配管を損傷させることがない。 Further, since the increased hydrogen gas is deaerated by the hydrogen separator 4, the hydrogen gas does not damage the second pump 67 and the piping at the subsequent stage via the storage tank 5.

また、循環部７を設けたことで、電気分解の際に発生したマンガン、マグネシウム、カルシウム等のスケール成分が電解処理水Ｅと共に電解槽本体２０内に導入される。このようにスケール成分を含んだ電解処理水Ｅが再び電解槽本体２０内に導入されることにより、上記スケール成分による種晶効果により、電極３０表面へのスケール付着を防止することができる。即ち、スケール成分が種晶となり、新たに生成されるスケールは当該種晶に付着していくため、電極３０表面へのスケールの析出を回避することができる。これにより、電極３０の耐久性の向上及び塩素発生効率の低下の抑制を図ることが可能となる。 In addition, by providing the circulation unit 7, scale components such as manganese, magnesium, and calcium generated during electrolysis are introduced into the electrolytic cell body 20 together with the electrolytically treated water E. Thus, the electrolyzed water E containing the scale component is again introduced into the electrolytic cell main body 20, whereby the scale adherence to the surface of the electrode 30 can be prevented by the seed crystal effect of the scale component. That is, the scale component becomes a seed crystal, and the newly generated scale adheres to the seed crystal, so that precipitation of the scale on the surface of the electrode 30 can be avoided. Thereby, it becomes possible to improve the durability of the electrode 30 and suppress the decrease in the chlorine generation efficiency.

なお、電極３０表面での電流密度が大き過ぎる場合、例えば６０Ａ／ｄｍ^２を超える場合には、陽極Ａ及び陰極Ｋでのスケール発生量が水素の洗浄効果の有効な範囲を超えてしまう。これに対して、本実施形態では電流密度の上限を６０Ａ／ｄｍ^２としているため、水素により洗浄効果を有効に発現させ、陽極Ａ及び陰極Ｋでのスケールの付着を効果的に防止することができる。また、電流密度の上限を５０Ａ／ｄｍ^２とした際には、水素による洗浄効果をより有効に発現させることができ、スケールの付着を効果的に防止することができる。 In addition, when the current density on the surface of the electrode 30 is too large, for example, when it exceeds 60 A / dm ² , the amount of scale generated at the anode A and the cathode K exceeds the effective range of the hydrogen cleaning effect. In contrast, in the present embodiment, the upper limit of the current density is set to 60 A / dm ² , so that the cleaning effect is effectively expressed by hydrogen, and scale adhesion at the anode A and the cathode K can be effectively prevented. it can. Further, when the upper limit of the current density is 50 A / dm ² , the cleaning effect by hydrogen can be expressed more effectively, and scale adhesion can be effectively prevented.

このように、本実施形態においては、陽極Ａのコーティング材に酸化イリジウムが含まれ、さらに、電極３０表面での電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２の範囲、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２に設定されているため、水素ガスによる洗浄効果を有効に得ることができる。これによって、電極３０へのスケールの付着を防止することができるため、電極３０の耐久性の向上及び塩素発生効率の低下の抑制を図ることが可能となる。
したがって、海水電解装置２のメンテナンス性を向上させることができる他、高い塩素発生効率によって電極３０の数を減らすことができ、装置のコンパクト化を図ることができる。 Thus, in this embodiment, the coating material of the anode A contains iridium oxide, and the current density on the surface of the electrode 30 is in the range of 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ² , preferably 20 A / dm ^2. Since it is set to -50 A / dm < ² >, the cleaning effect by hydrogen gas can be obtained effectively. As a result, it is possible to prevent the scale from adhering to the electrode 30, so that it is possible to improve the durability of the electrode 30 and suppress the decrease in the chlorine generation efficiency.
Therefore, the maintainability of the seawater electrolysis apparatus 2 can be improved, and the number of electrodes 30 can be reduced due to high chlorine generation efficiency, and the apparatus can be made compact.

また、陽極Ａを被覆する酸化イリジウム主体コーティング材にタンタルの酸化物を添加した場合には、当該タンタルが酸素に対して高い耐久性を発揮するため、陽極Ａ近傍で発生する酸素による電極３０の異常消耗をより一層効果的に防止することができる。
なお、この酸化イリジウム主体コーティング材に白金を含有させないことにより、コストの低減を図ることができる。 Further, when a tantalum oxide is added to the iridium oxide-based coating material covering the anode A, the tantalum exhibits high durability against oxygen. Abnormal consumption can be more effectively prevented.
The cost can be reduced by not including platinum in the iridium oxide-based coating material.

さらに、本実施形態においては、二極電極板３１を直列的に配置して電極群Ｍを構成するとともにこの電極群Ｍを互いに平行に配列することで、多数の二極電極３０を集約的に配置しているため、塩素の総発生量を大きく担保しながら装置自体のコンパクト化を図ることができる。
また、各二極電極板３１は海水Ｗの流通方向に沿って配置されているため、海水Ｗの流通が妨げられることない。これにより、海水Ｗの流速を高く維持することができ、電極３０へのスケール付着の防止効果を有効に得ることができる。
そして、互いに平行に隣り合う電極群Ｍ同士の陽極Ａ及び陰極Ｋが対向していることから、これら陽極Ａ及び陰極Ｋの間に通電することで、電極３０間を流通する海水Ｗに対して効率的に電気分解を施すことができる。 Furthermore, in this embodiment, the bipolar electrode plates 31 are arranged in series to form the electrode group M, and the electrode groups M are arranged in parallel to each other, so that a large number of the bipolar electrodes 30 can be integrated. Because of the arrangement, the apparatus itself can be made compact while ensuring a large total amount of chlorine generated.
Moreover, since each bipolar electrode plate 31 is disposed along the flow direction of the seawater W, the flow of the seawater W is not hindered. Thereby, the flow rate of the seawater W can be maintained high, and the effect of preventing scale adhesion to the electrode 30 can be obtained effectively.
And since the anode A and the cathode K of the electrode groups M adjacent in parallel to each other are opposed to each other, the energization between the anode A and the cathode K allows the seawater W flowing between the electrodes 30 to flow. Electrolysis can be performed efficiently.

ここで、海水Ｗの流通方向に隣り合う二極電極板３１同士の間隔が小さい場合には、これら二極電極板３１同士の間を流通する電流、即ち、電気分解への寄与の小さい迷走電流が発生する。この迷走電流は電極３０表面での電流密度が高くなるほど顕著なものとなり、海水電解効率の低下を招いてしまう。
これに対して、本実施形態においては、各電極群Ｍにおける流通方向に隣り合う二極電極板３１同士の間隔が、互いに平行に隣り合う電極群Ｍ同士の間隔の８倍以上に設定されており、即ち、流通方向に隣り合う二極電極板３１同士の間隔の適正化が図られているため、上記迷走電流の発生を抑制し、海水電解効率の低下を防止することができる。 Here, when the interval between the bipolar electrode plates 31 adjacent to each other in the distribution direction of the seawater W is small, the current flowing between the bipolar electrode plates 31, that is, the stray current with a small contribution to electrolysis. Occurs. This stray current becomes more prominent as the current density on the surface of the electrode 30 increases, leading to a decrease in seawater electrolysis efficiency.
On the other hand, in this embodiment, the interval between the bipolar electrode plates 31 adjacent to each other in the flow direction in each electrode group M is set to 8 times or more the interval between the electrode groups M adjacent in parallel to each other. That is, since the interval between the two bipolar electrode plates 31 adjacent to each other in the flow direction is optimized, the generation of the stray current can be suppressed and the decrease in seawater electrolysis efficiency can be prevented.

なお、上記実施形態においては、電極３０として二極電極板３１を用いた例について説明したが、例えば、二極電極板３１を用いず陽極板３２と陰極板３３とを対向配置し、これら陽極板３２と陰極板３３間の海水Ｗに電流を通電する構成であってもよい。また、これら陽極板３２と陰極板３３とを交互に配置して、互いに隣り合って対向する陽極板３２と陰極板３３との間の海水Ｗに電流を通電する構成であってもよい。
また、実施形態において二極電極板３１は、陽極Ａを液入口側に向けるとともに陰極Ｋを液出口側に向けて配置されていたが、陽極Ａを液出口側に向けるとともに陰極Ｋを液入口側に向けて配置してもよい。 In the above embodiment, an example in which the bipolar electrode plate 31 is used as the electrode 30 has been described. For example, the anode plate 32 and the cathode plate 33 are arranged to face each other without using the bipolar electrode plate 31, and the anode The structure which supplies an electric current to the seawater W between the board 32 and the cathode plate 33 may be sufficient. Alternatively, the anode plates 32 and the cathode plates 33 may be alternately arranged, and a current may be supplied to the seawater W between the anode plates 32 and the cathode plates 33 that are adjacent to each other and face each other.
In the embodiment, the bipolar electrode plate 31 is disposed with the anode A facing the liquid inlet and the cathode K facing the liquid outlet. However, the anode A faces the liquid outlet and the cathode K faces the liquid inlet. You may arrange | position toward the side.

また、本実施形態においては、海水Ｗを濃縮し濃縮水Ｃを生成する手段として、ＲＯ膜を用いた淡水化装置５３を採用したが、濃縮水Ｃを生成する手段はこれに限ることはなく、例えば蒸留法を用いて海水Ｗを濃縮する方法を採用してもよい。 Moreover, in this embodiment, the desalination apparatus 53 using RO membrane was employ | adopted as a means to concentrate seawater W and produce | generate concentrated water C, However, The means to produce | generate concentrated water C is not restricted to this. For example, a method of concentrating the seawater W using a distillation method may be employed.

また、水素ガスが混入された電解処理水Ｅから水素ガスを分離する方法としては、本実施形態に記載したようなスプレーノズル６０を用いた水素分離装置４に限ることはなく、気液混合流体を気体と液体に分離することができれば、例えば遠心分離器等を利用した気液分離装置を採用することもできる。
さらに、気液分離装置としての水素分離装置４を別途設けることなく、貯留タンク５に、例えば貯留タンク５の液相中に空気を供給することにより水素ガスを希釈する気液分離機能を付加する構成とすることで、水素を分離してもよい。 Further, the method for separating the hydrogen gas from the electrolyzed water E mixed with the hydrogen gas is not limited to the hydrogen separation device 4 using the spray nozzle 60 as described in the present embodiment. Can be separated into gas and liquid, for example, a gas-liquid separation device using a centrifugal separator or the like can be employed.
Furthermore, without providing a separate hydrogen separation device 4 as a gas-liquid separation device, a gas-liquid separation function for diluting hydrogen gas by supplying air into the liquid phase of the storage tank 5, for example, is added to the storage tank 5. By adopting a structure, hydrogen may be separated.

また、電極３０表面へのスケール付着が問題とならなければ、循環部７を設けることなく、全ての電解処理水Ｅを取水用水路１に供給する構成としてもよい。 Further, if scale adhesion to the surface of the electrode 30 does not cause a problem, the electrolytic treatment water E may be supplied to the water channel 1 without providing the circulation unit 7.

以下、実施例について説明する。
＜塩素発生効率測定試験＞
海水Ｗ及び濃縮水Ｃを電気分解する際における電極表面の電流密度と塩素発生効率との関係を調査する試験を行なった。
電極面積が５０×５０ｍｍの板状をなす陽極板及び陰極板を用意し、５ｍｍの間隔をあけて対向配置させた。陽極板としては、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）を質量比で５０％以上含むコーティング材をチタン基板に被覆したものを使用した。また、陰極板としては、コーティング材を被覆しないチタン基板を使用した。
海水Ｗの塩化物イオン濃度は、２０，０００ｍｇ／ｌとし、濃縮水Ｃの塩化物イオン濃度は、３０，０００〜４０，０００ｍｇ／ｌとした。 Examples will be described below.
<Chlorine generation efficiency measurement test>
A test was conducted to investigate the relationship between the current density on the electrode surface and the chlorine generation efficiency when electrolyzing seawater W and concentrated water C.
An anode plate and a cathode plate each having a plate shape with an electrode area of 50 × 50 mm were prepared and arranged to face each other with an interval of 5 mm. As the anode plate, a titanium substrate coated with a coating material containing 50% or more of iridium oxide (IrO ₂ ) by mass ratio was used. As the cathode plate, a titanium substrate not coated with a coating material was used.
The chloride ion concentration of the seawater W was 20,000 mg / l, and the chloride ion concentration of the concentrated water C was 30,000 to 40,000 mg / l.

これら陽極板及び陰極板を海水Ｗ及び濃縮水Ｃ中に浸漬し、当該海水Ｗ及び濃縮水Ｃを２５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させ、陽極板及び陰極板間に通電することにより電気分解を行った。そして、各電流密度における塩素発生効率を測定した。
なお、塩素発生効率とは、流通させる電流の電流密度に基づいて理論上発生し得る塩素量に対しての実際に発生する塩素量の比率を意味している。
この塩素発生効率の測定結果を図６に示す。 These anode plate and cathode plate are immersed in seawater W and concentrated water C, and the seawater W and concentrated water C are circulated at a flow rate of 250 ml / min, and electrolysis is performed by energizing between the anode plate and the cathode plate. It was. And the chlorine generation efficiency in each current density was measured.
The chlorine generation efficiency means the ratio of the actually generated chlorine amount to the theoretically generated chlorine amount based on the current density of the flowing current.
The measurement result of this chlorine generation efficiency is shown in FIG.

図６に示すように、海水Ｗ、濃縮水Ｃ共に電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２未満の場合には、電流密度が大きくなるに連れて塩素発生効率が上昇する。
濃縮なしの海水Ｗの場合、電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２〜３０Ａ／ｄｍ^２の際には塩素発生効率は一定となり、電流密度が３０Ａ／ｄｍ^２を超えると塩素発生効率が徐々に低下していく。また、電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２、３０Ａ／ｄｍ^２の際の塩素効率は９６％と最も高い値が得られた。
なお、白金を含むコーティング材を使用した電極において技術常識とされていた電流密度が１５Ａ／ｄｍ^２の場合には、塩素発生効率は９３％であった。
このことから、海水Ｗの場合においても、酸化イリジウムを含むコーティング材を使用した電極においては、電流密度を２０Ａ／ｄｍ^２〜３０Ａ／ｄｍ^２の範囲に設定することにより、高い塩素発生効率を得られることがわかった。これは、発生する水素ガスの量が増大したため、当該水素ガスによる陽極板及び陰極板のスケール洗浄効果が得られたことに起因すると考えられる。 As shown in FIG. 6, when both the seawater W and the concentrated water C have a current density of less than 20 A / dm ² , the chlorine generation efficiency increases as the current density increases.
If seawater W without concentration, chlorine generation efficiency during the current density is ^20A / dm ² ^~30A / dm 2 is constant, the current density is 30A / dm ² by weight, the chlorine evolution efficiency gradually decreases Go. Further, the highest chlorine efficiency of 96% was obtained when the current densities were 20 A / dm ² and 30 A / dm ² .
In addition, in the case where the current density, which was a common technical knowledge in an electrode using a coating material containing platinum, was 15 A / dm ² , the chlorine generation efficiency was 93%.
From this, even in the case of seawater W, in an electrode using a coating material containing iridium oxide, high chlorine generation efficiency is obtained by setting the current density in the range of 20 A / dm ^{2 to} 30 A / dm ^2. I found out that This is considered to be due to the fact that the amount of generated hydrogen gas is increased, and the effect of scale cleaning of the anode plate and the cathode plate by the hydrogen gas is obtained.

一方、濃縮水Ｃの場合、電流密度が２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２の際に塩素発生効率は一定であり、電流密度が６０Ａ／ｄｍ^２の際にも塩素発生効率は、９３％と高い効率を維持していた。
このことから、濃縮水Ｃの場合には、電流密度を２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２の範囲に設定することにより、高い塩素発生効率を得られることがわかり、濃縮なしの場合と比較して、電流密度を高くすることができることがわかった。 On the other hand, in the case of concentrated water C, the chlorine generation efficiency is constant when the current density is 20 A / dm ^{2 to} 50 A / dm ² , and the chlorine generation efficiency is 93% when the current density is 60 A / dm ^2. High efficiency was maintained.
From this, in the case of concentrated water C, it can be seen that a high chlorine generation efficiency can be obtained by setting the current density in the range of 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ² , compared with the case without concentration. It was found that the current density can be increased.

以上のように、塩素発生効率測定試験によって、海水電解装置２に濃縮水Ｃを導入することによって電気分解の際の電極表面での電流密度を２０Ａ／ｄｍ^２〜６０Ａ／ｄｍ^２、好ましくは２０Ａ／ｄｍ^２〜５０Ａ／ｄｍ^２の範囲に設定することで高い塩素発生効率を得ることができることがわかった。
なお、電気分解を長時間続けると電極が徐々に消耗していくため、測定結果を示す図６のカーブはより急峻なものになっていくと考えられる。したがって、特に電極が消耗した後には、電流密度を上記範囲に設定することがより一層有効であることが推認できる。 As described above, by introducing concentrated water C into the seawater electrolysis apparatus 2 by a chlorine generation efficiency measurement test, the current density on the electrode surface during electrolysis is 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ² , preferably 20 A. It was found that high chlorine generation efficiency can be obtained by setting the ratio in the range of / dm ^{2 to} 50 A / dm ² .
In addition, since the electrode is gradually consumed when electrolysis is continued for a long time, it is considered that the curve of FIG. 6 showing the measurement result becomes steeper. Therefore, it can be inferred that setting the current density in the above range is even more effective, particularly after the electrodes are consumed.

＜電解寿命試験結果＞
海水Ｗの電気分解の際の電流密度と触媒保持量との関係を調査する試験を行なった。
塩素発生効率測定試験と同様、電極面積が５０×５０ｍｍの板状をなす陽極板及び陰極板を用意し、５ｍｍの間隔をあけて対向配置させた。陽極板としては、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）を質量比で５０％以上含むコーティング材をチタン基板に被覆したものと、白金（Ｐｔ）を含むコーティング材をチタン基板に被覆したものとの二種類を用いた。また、陰極板としては、コーティング材を被覆しないチタン基板を使用した。
これら陽極板及び陰極板をそれぞれ海水Ｗ中に浸漬し、当該海水Ｗを２５０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させ、陽極板及び陰極板間に通電することにより電気分解を行った。そして、各電流密度における触媒保持量を時間とともに測定した。
なお、触媒保持量とは、電気分解後に保持される電極の触媒量を意味しており、時間とともに触媒保持量が小さくなればそれだけ電極が消耗したことになる。この触媒保持量の測定結果を図７に示す。 <Electrolytic life test results>
A test was conducted to investigate the relationship between the current density during electrolysis of seawater W and the amount of catalyst retained.
Similarly to the chlorine generation efficiency measurement test, a plate-like anode plate and cathode plate having an electrode area of 50 × 50 mm were prepared and arranged to face each other with an interval of 5 mm. As an anode plate, there are two types: one in which a coating material containing 50% or more of iridium oxide (IrO ₂ ) is coated on a titanium substrate, and one in which a coating material containing platinum (Pt) is coated on a titanium substrate. Using. As the cathode plate, a titanium substrate not coated with a coating material was used.
The anode plate and the cathode plate were respectively immersed in seawater W, the seawater W was circulated at a flow rate of 250 ml / min, and electrolysis was performed by energizing between the anode plate and the cathode plate. The amount of catalyst retained at each current density was measured over time.
The catalyst retention amount means the catalyst amount of the electrode retained after the electrolysis, and the electrode is consumed as much as the catalyst retention amount decreases with time. The measurement result of this catalyst retention amount is shown in FIG.

図７に示すように、陽極板として白金を含むコーティング材を使用した場合（Ｐｔ／Ｔｉ）には、触媒保持量は時間とともに徐々に低下していき、特に、電流密度が大きいほど、触媒保持量の低下が顕著なものとなることがわかった。
一方、陽極板として酸化イリジウムを含むコーティング材を使用した場合（ＩｒＯ_２）には、時間が経過しても触媒保持量が低下することはなかった。
これにより、酸化イリジウムを含むコーティング材を使用した陽極板は、白金を含むコーティング材を使用した陽極板に比べて、電極の耐久性が高いことがわかった。 As shown in FIG. 7, when a coating material containing platinum is used as the anode plate (Pt / Ti), the catalyst retention amount gradually decreases with time, and in particular, the catalyst retention increases as the current density increases. It was found that the decrease in the amount became remarkable.
On the other hand, when a coating material containing iridium oxide was used as the anode plate (IrO ₂ ), the catalyst retention amount did not decrease over time.
Thus, it was found that the anode plate using the coating material containing iridium oxide has higher electrode durability than the anode plate using the coating material containing platinum.

Ａ…陽極、Ｋ…陰極、Ｍ…電極群、Ｗ…海水、２…海水電解装置、４…水素分離装置（水素分離手段）、７…循環部、２０…電解槽本体、３０…電極、３１…二極電極板、３２…陽極板、３３…陰極板、４０…電源装置、５３…淡水化装置（濃縮手段）、７１…循環流路、１００…海水電解システム。 A ... anode, K ... cathode, M ... electrode group, W ... seawater, 2 ... seawater electrolyzer, 4 ... hydrogen separator (hydrogen separator), 7 ... circulating part, 20 ... electrolytic cell body, 30 ... electrode, 31 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Bipolar electrode plate, 32 ... Anode plate, 33 ... Cathode plate, 40 ... Power supply device, 53 ... Desalination apparatus (concentration means), 71 ... Circulation flow path, 100 ... Seawater electrolysis system.

Claims

A seawater electrolysis system comprising a seawater electrolysis apparatus for electrolyzing seawater circulated in an electrolytic cell main body in which an anode and a cathode are housed as electrodes, by a current passed between the anode and the cathode,
The anode is formed by coating titanium with a coating material containing iridium oxide,
A seawater electrolysis system characterized by comprising a concentrating means for increasing the concentration of chloride ions contained in the seawater in a preceding stage of the seawater electrolysis apparatus.

The seawater electrolysis apparatus includes a power supply device that supplies current between the anode and the cathode such that a current density on the electrode surface is in a range of 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ^2. Item 2. A seawater electrolysis system according to item 1.

The power supply device, as the current density of the electrode surface is in the range of ^{^{20A / dm 2 ~50A / dm 2}} , according to claim 2, characterized by energizing a current between the anode and the cathode Seawater electrolysis system.

The seawater according to any one of claims 1 to 3, wherein hydrogen separation means is provided downstream of the seawater electrolysis apparatus, and hydrogen gas generated at the cathode is separated by the hydrogen separation means. Electrolytic system.

2. The apparatus according to claim 1, further comprising a circulation flow path for mixing the seawater after electrolysis flowing out from the outlet of the electrolytic cell main body with the seawater before flowing in from the inlet of the electrolytic cell main body. Item 5. The seawater electrolysis system according to any one of items 4.

The seawater electrolysis system according to any one of claims 1 to 5, wherein a tantalum oxide is added to the coating material.

The electrode includes a plurality of bipolar electrode plates in which a portion on one side of the distribution direction of the seawater is the anode and a portion on the other side is the cathode,
A plurality of electrode groups in which these bipolar electrode plates are arranged at intervals in the flow direction are arranged so as to be parallel to each other,
The bipolar electrode plate of the electrode groups adjacent to each other in parallel is arranged with the anode and the cathode facing each other. Seawater electrolysis system.

The distance between the bipolar electrode plates adjacent to each other in the flow direction in each of the electrode groups is set to 8 times or more of the distance between the electrode groups adjacent in parallel to each other. The seawater electrolysis system described.

In the seawater electrolysis method of electrolyzing seawater circulated in an electrolytic cell main body in which an anode and a cathode are housed as electrodes, by a current passed between the anode and the cathode,
Using titanium coated with a coating material containing iridium oxide as the anode,
Before circulating the seawater to the electrolytic cell, the concentration of chloride ions contained in the seawater is increased.

The current is passed between the anode and the cathode so that the current density on the electrode surface is in a range of 20 A / dm ^{2 to} 60 A / dm ² . Seawater electrolysis method.