JP2018159129A - Laminate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminate that can improve work efficiency in updating an electrode in an electrolytic cell and can express excellent electrolytic performance even after updating.SOLUTION: A laminate has an electrolysis electrode, and a diaphragm or a power feeder in contact with the electrolysis electrode. An applied force per unit mass/unit area of the electrolysis electrode, with respect to the diaphragm or power feeder, is less than 1.5 N/mg cm. The electrolysis electrode can be readily peeled, to save the time and effort for replacement.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、積層体に関する。   The present invention relates to a laminate.

食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液の電気分解、水の電気分解(以下、「電解」という。)では、隔膜、より具体的にはイオン交換膜や微多孔膜を備えた電解槽を用いた方法が利用されている。この電解槽は、多くの場合その内部に多数直列に接続された電解セルを備える。各電解セルの間に隔膜を介在させて電解が行われる。電解セルでは、陰極を有する陰極室と、陽極を有する陽極室とが、隔壁(背面板)を介して、あるいはプレス圧力、ボルト締め等による押し付けを介して、背中合わせに配置されている。
現在これら電解槽に使用される陽極、陰極は、電解セルのそれぞれ陽極室、陰極室に溶接、折り込み等の方法により固定され、その後、保管、顧客先へ輸送される。一方、隔膜はそれ自体単独で塩化ビニル(塩ビ)製のパイプ等に巻いた状態で保管、顧客先へ輸送される。顧客先では電解セルを電解槽のフレーム上に並べ、隔膜を電解セルの間に挟んで電解槽を組み立てる。このようにして電解セルの製造および顧客先での電解槽の組立が実施されている。このような電解槽に適用しうる構造物として、特許文献1、2には、隔膜と電極が一体となった構造物が開示されている。
In the electrolysis of aqueous alkali metal chloride solutions such as saline and water (hereinafter referred to as “electrolysis”), a diaphragm, more specifically, an electrolytic cell equipped with an ion exchange membrane or a microporous membrane was used. The method is being used. In many cases, the electrolytic cell includes electrolytic cells connected in series inside the electrolytic cell. Electrolysis is performed with a diaphragm interposed between the electrolysis cells. In an electrolysis cell, a cathode chamber having a cathode and an anode chamber having an anode are arranged back to back through a partition wall (back plate) or by pressing by pressing pressure, bolting, or the like.
The anode and cathode currently used in these electrolytic cells are fixed to the anode chamber and cathode chamber of the electrolytic cell by welding, folding, etc., and then stored and transported to customers. On the other hand, the diaphragm itself is stored in a state wrapped around a pipe made of vinyl chloride (vinyl chloride) and transported to a customer. The customer assembles the electrolytic cell by arranging the electrolytic cells on the frame of the electrolytic cell and sandwiching the diaphragm between the electrolytic cells. In this way, the electrolytic cell is manufactured and the electrolytic cell is assembled at the customer site. As a structure applicable to such an electrolytic cell, Patent Documents 1 and 2 disclose a structure in which a diaphragm and an electrode are integrated.

特開昭58−048686JP 58-048686 特開昭55−148775JP 55-148775 A

電解運転をスタートし、継続していくと様々な要因で各部品は劣化、電解性能が低下し、ある時点で各部品を交換することになる。隔膜は電解セルの間から抜き出し、新しい隔膜を挿入することで簡単に更新することができる。一方、陽極や陰極は電解セルに固定されているため、電極更新時には電解槽から電解セルを取り出し、専用の更新工場まで搬出、溶接等の固定を外して古い電極を剥ぎ取った後、新しい電極を設置し、溶接等の方法で固定、電解工場に運搬、電解槽に戻す、という非常に煩雑な作業が発生するという課題がある。ここで、特許文献1、2に記載の隔膜と電極とを熱圧着にて一体とした構造物を上記の更新に利用することが考えられるが、当該構造物は、実験室レベルでは比較的容易に製造可能であっても、実際の商業サイズの電解セル(例えば、縦1.5m、横3m)に合わせて製造することは容易ではない。また、電解性能(電解電圧、電流効率、苛性ソーダ中食塩濃度等)、耐久性が著しく悪く、隔膜と界面の電極上で塩素ガスや水素ガスが発生するため、長期間電解に使用すると完全に剥離してしまい、実用上使用できるものではない。
本発明は、上記の従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、電解槽における電極更新の際の作業効率を向上させることができ、さらに、更新後も優れた電解性能を発現することができる積層体を提供することを目的とする。
When the electrolysis operation is started and continued, each part deteriorates due to various factors, and the electrolysis performance deteriorates. At a certain point, each part is replaced. The diaphragm can be easily updated by removing it from between the electrolysis cells and inserting a new diaphragm. On the other hand, since the anode and cathode are fixed to the electrolytic cell, when the electrode is renewed, the electrolytic cell is taken out from the electrolytic cell, taken out to the dedicated renewal factory, and the old electrode is peeled off by removing the fixing such as welding, and then the new electrode And fixing by a method such as welding, transporting to an electrolytic factory, and returning to an electrolytic cell. Here, it is conceivable to use a structure in which the diaphragm and the electrode described in Patent Documents 1 and 2 are integrated by thermocompression bonding for the above update, but the structure is relatively easy at the laboratory level. However, it is not easy to manufacture in accordance with an actual commercial size electrolysis cell (for example, 1.5 m in length and 3 m in width). In addition, electrolysis performance (electrolysis voltage, current efficiency, sodium chloride concentration in caustic soda, etc.) and durability are remarkably poor, and chlorine gas and hydrogen gas are generated on the electrode at the diaphragm and interface. Therefore, it cannot be used practically.
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can improve the working efficiency at the time of electrode renewal in an electrolytic cell, and further exhibits excellent electrolytic performance even after renewal. It aims at providing the laminated body which can be manufactured.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、イオン交換膜及び微多孔膜などの隔膜や劣化した既存電極などの給電体と弱い力で接着する電極とを備える積層体により、輸送、ハンドリングが容易となり、新品の電解槽をスタートさせる時や、劣化した部品を更新する時の作業が大幅に簡素化でき、さらに、電解性能も維持または向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の態様を包含する。
〔1〕
電解用電極と、
前記電解用電極に接する、隔膜又は給電体と、
を備え、
前記隔膜又は給電体に対する、前記電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.5N/mg・cm2未満である、積層体。
〔2〕
前記隔膜又は給電体に対する、前記電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、0.005N/mg・cm2超である〔1〕に記載の積層体。
〔3〕
前記給電体が、金網、金属不織布、パンチングメタル、エキスパンドメタル、又は発泡金属である、〔1〕又は〔2〕に記載の積層体。
〔4〕
前記隔膜の少なくとも1つの表面層として、親水性酸化物粒子とイオン交換基が導入されたポリマーの混合物を含む層を有する、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の積層体。
〔5〕
前記電解用電極と前記隔膜又は給電体との間に液体が介在する、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の積層体。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have a laminate including a diaphragm such as an ion exchange membrane and a microporous membrane, a deteriorated existing electrode, and an electrode that adheres with a weak force. It has been found that it is easy to transport and handle, greatly simplify the work when starting a new electrolytic cell or renewing deteriorated parts, and also maintain or improve the electrolytic performance, The present invention has been completed.
That is, this invention includes the following aspects.
[1]
An electrode for electrolysis;
A diaphragm or a power feeder in contact with the electrode for electrolysis;
With
The laminated body whose force per unit mass and unit area of the electrode for electrolysis with respect to the diaphragm or the power feeding body is less than 1.5 N / mg · cm 2 .
[2]
The laminated body according to [1], wherein the force per unit mass / unit area of the electrode for electrolysis with respect to the diaphragm or the power feeding body is more than 0.005 N / mg · cm 2 .
[3]
The laminated body according to [1] or [2], wherein the power feeding body is a metal mesh, a metal nonwoven fabric, a punching metal, an expanded metal, or a foam metal.
[4]
The laminate according to any one of [1] to [3], which has a layer containing a mixture of hydrophilic oxide particles and a polymer into which an ion exchange group is introduced as at least one surface layer of the diaphragm.
[5]
The laminate according to any one of [1] to [4], wherein a liquid is interposed between the electrode for electrolysis and the diaphragm or the power feeding body.

本発明の積層体によれば、電解槽における電極更新の際の作業効率を向上させることができ、さらに、更新後も優れた電解性能を発現することができる。   According to the laminate of the present invention, it is possible to improve the working efficiency at the time of electrode renewal in an electrolytic cell, and it is possible to develop excellent electrolytic performance even after renewal.

本発明の一実施形態における電解用電極の模式的断面図である。It is a typical sectional view of the electrode for electrolysis in one embodiment of the present invention. イオン交換膜の一実施形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one Embodiment of an ion exchange membrane. イオン交換膜を構成する強化芯材の開口率を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the aperture ratio of the reinforcing core material which comprises an ion exchange membrane. イオン交換膜の連通孔を形成する方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the method of forming the communicating hole of an ion exchange membrane. 電解セルの模式的断面図である。It is a typical sectional view of an electrolysis cell. 2つの電解セルが直列に接続された状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state where two electrolysis cells were connected in series. 電解槽の模式図である。It is a schematic diagram of an electrolytic cell. 電解槽を組み立てる工程を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the process of assembling an electrolytic cell. 電解セルが備える逆電流吸収体の模式的断面図である。It is a typical sectional view of a reverse current absorber with which an electrolysis cell is provided. 実施例に記載の単位質量・単位面積当たりにかかる力(1)の評価方法の模式図である。It is a schematic diagram of the evaluation method of force (1) applied per unit mass and unit area described in the examples. 実施例に記載の直径280mm円柱巻き付け評価方法(1)の模式図である。It is a schematic diagram of the 280-mm diameter cylindrical winding evaluation method (1) as described in an Example. 実施例に記載の直径280mm円柱巻き付け評価方法(2)の模式図である。It is a schematic diagram of the 280-mm diameter cylindrical winding evaluation method (2) as described in an Example. 実施例に記載の直径145mm円柱巻き付け評価方法(3)の模式図である。It is a schematic diagram of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation method (3) described in the Examples. 実施例に記載の電極の弾性変形試験の模式図である。It is a schematic diagram of the elastic deformation test of the electrode as described in an Example. 塑性変形後のやわらかさの評価方法の模式図である。It is a schematic diagram of the evaluation method of the softness after plastic deformation. 実施例34にて作製した電極の模式図である。6 is a schematic diagram of an electrode produced in Example 34. FIG. 実施例34にて作製した電極をニッケルメッシュ給電体上に設置するために用いた構造体の模式図である。It is a schematic diagram of the structure used in order to install the electrode produced in Example 34 on a nickel mesh electric power feeder. 実施例35にて作製した電極の模式図である。22 is a schematic diagram of an electrode produced in Example 35. FIG. 実施例35にて作製した電極をニッケルメッシュ給電体上に設置するために用いた構造体の模式図である。It is a schematic diagram of the structure used in order to install the electrode produced in Example 35 on a nickel mesh electric power feeder. 実施例36にて作製した電極の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of an electrode produced in Example 36. 実施例36にて作製した電極をニッケルメッシュ給電体上に設置するために用いた構造体の模式図である。It is a schematic diagram of the structure used in order to install the electrode produced in Example 36 on a nickel mesh electric power feeder.

以下、本発明の実施形態(以下、本実施形態ともいう)について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は以下の内容に限定されない。また、添付図面は実施形態の一例を示したものであり、形態はこれに限定して解釈されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、図面中上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づく。図面の寸法及び比率は図示されたものに限られるものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as the present embodiment) will be described in detail with reference to the drawings as necessary. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the following contents. The accompanying drawings show an example of the embodiment, and the form is not construed as being limited thereto. The present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof. Note that the positional relationship such as up, down, left, and right in the drawing is based on the positional relationship shown in the drawing unless otherwise specified. The dimensions and ratios of the drawings are not limited to those shown in the drawings.

〔積層体〕
本実施形態の積層体は、電解用電極と、前記電解用電極に接する、隔膜又は給電体と、を備え、前記隔膜又は給電体に対する、前記電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.5N/mg・cm2未満である。このように構成されているため、本実施形態の積層体は、電解槽における電極更新の際の作業効率を向上させることができ、さらに、更新後も優れた電解性能を発現することができる。
すなわち、本実施形態の積層体により、電極を更新する際、電解セルに固定された既存電極を剥がすなど煩雑な作業を伴うことなく、隔膜の更新と同じような簡単な作業で電極を更新することができるため、作業効率が大幅に向上する。
更に、本発明の積層体によれば、電解性能を新品時の性能を維持または向上させることができる。そのため、従来の新品の電解セルに固定され陽極、陰極として機能している電極は、給電体として機能するだけでよく、触媒コーティングを大幅に削減あるいはゼロにすることが可能になる。
本実施形態の積層体は、たとえば、塩ビ製のパイプ等に巻いた状態(ロール状など)で保管、顧客先へ輸送などをすることが可能となり、ハンドリングが大幅に容易となる。
なお、本実施形態における給電体としては、劣化した電極(すなわち既存電極)や、触媒コーティングがされていない電極等、後述する種々の基材を適用できる。
また、本実施形態の積層体は、上記した構成を有する限り、一部に固定部を有しているものであってもよい。すなわち、本実施形態の積層体が固定部を有している場合は、当該固定を有しない部分を測定に供し、得られる電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.5N/mg・cm2未満であればよい。
[Laminate]
The laminate of the present embodiment includes an electrode for electrolysis and a diaphragm or a power supply body in contact with the electrode for electrolysis, and a force per unit mass / unit area of the electrode for electrolysis applied to the diaphragm or the power supply body. Is less than 1.5 N / mg · cm 2 . Since it is comprised in this way, the laminated body of this embodiment can improve the working efficiency at the time of the electrode update in an electrolytic cell, and also can express the outstanding electrolysis performance after the update.
That is, when the electrode is renewed by the laminate of the present embodiment, the electrode is renewed by a simple operation similar to the renewal of the diaphragm without a complicated work such as peeling off the existing electrode fixed to the electrolytic cell. Work efficiency is greatly improved.
Furthermore, according to the laminate of the present invention, the electrolytic performance can be maintained or improved when new. Therefore, an electrode fixed to a conventional new electrolytic cell and functioning as an anode and a cathode only needs to function as a power feeder, and the catalyst coating can be greatly reduced or eliminated.
The laminated body of the present embodiment can be stored and transported to a customer, for example, in a state (roll shape or the like) wound around a PVC pipe or the like, and handling becomes much easier.
In addition, as a power supply body in this embodiment, various base materials to be described later can be applied, such as a deteriorated electrode (that is, an existing electrode) or an electrode that is not coated with a catalyst.
Moreover, as long as the laminated body of this embodiment has an above-described structure, it may have a fixing part in part. That is, when the laminate of the present embodiment has a fixing portion, the portion not having the fixing is subjected to measurement, and the force per unit mass / unit area of the obtained electrode for electrolysis is 1.5 N. / Mg · cm 2 is sufficient.

〔電解用電極〕
本実施形態の電解用電極は、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、給電体(劣化した電極及び触媒コーティングがされていない電極)などと良好な接着力を有する観点から、単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.5N/mg・cm2未満であり、好ましくは1.2N/mg・cm2以下であり、より好ましくは1.20N/mg・cm2以下である。更に好ましくは1.1N/mg・cm2以下であり、更に好ましくは1.10N/mg・cm2以下であり、一層好ましくは1.0N/mg・cm2以下であり、より一層好ましくは1.00N/mg・cm2以下である。
電解性能をより向上させる観点から、好ましくは0.005N/(mg・cm2)超であり、より好ましくは0.08N/(mg・cm2)以上であり、さらに好ましくは0.1N/mg・cm2以上であり、よりさらに好ましくは0.14N/(mg・cm2)以上である。大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、0.2N/(mg・cm2)以上が更により好ましい。
上記かかる力は、例えば、後述する開孔率、電極の厚み、算術平均表面粗さ等を適宜調整することで上記範囲とすることができる。より具体的には、例えば、開孔率を大きくすると、かかる力は小さくなる傾向にあり、開孔率を小さくすると、かかる力は大きくなる傾向にある。
また、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体などと良好な接着力を有し、さらに、経済性の観点から、単位面積あたりの質量が、48mg/cm2以下であることが好ましく、より好ましくは、30mg/cm2以下であり、さらに好ましくは、20mg/cm2以下であり、さらに、ハンドリング性、接着性及び経済性を合わせた総合的な観点から、15mg/cm2以下であることが好ましい。下限値は、特に限定されないが、例えば、1mg/cm2程度である。
上記単位面積あたりの質量は、例えば、後述する開孔率、電極の厚み等を適宜調整することで上記範囲とすることができる。より具体的には、例えば、同じ厚みであれば、開孔率を大きくすると、単位面積あたりの質量は小さくなる傾向にあり、開孔率を小さくすると、単位面積あたりの質量は大きくなる傾向にある。
[Electrode for electrolysis]
The electrode for electrolysis of this embodiment has good handling properties, and has good adhesion to diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, power feeders (degraded electrodes and electrodes without catalyst coating), etc. from the viewpoint of having, such a force per unit mass and unit area is less than 1.5 N / mg · cm 2, preferably not more than 1.2 N / mg · cm 2, more preferably 1.20N / mg · cm 2 or less. Still more preferably not more than 1.1N / mg · cm 2, still more preferably not more than 1.10N / mg · cm 2, even more preferably at 1.0N / mg · cm 2 or less, even more preferably 1 0.000 N / mg · cm 2 or less.
From the viewpoint of improving the electrolysis performance, preferably 0.005N / (mg · cm 2) greater, more preferably 0.08N / (mg · cm 2) or more, more preferably 0.1 N / mg · It is cm 2 or more, more preferably 0.14 N / (mg · cm 2 ) or more. From the viewpoint of easy handling at a large size (for example, size 1.5 m × 2.5 m), 0.2 N / (mg · cm 2 ) or more is even more preferable.
The force can be set to the above range by appropriately adjusting, for example, the aperture ratio, electrode thickness, arithmetic average surface roughness, and the like, which will be described later. More specifically, for example, when the aperture ratio is increased, the force tends to decrease, and when the aperture ratio is decreased, the force tends to increase.
In addition, good handleability is obtained, and it has good adhesion with diaphragms such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes and power supply bodies that are not coated with a catalyst, and from the viewpoint of economy The mass per unit area is preferably 48 mg / cm 2 or less, more preferably 30 mg / cm 2 or less, and further preferably 20 mg / cm 2 or less. In addition, it is preferably 15 mg / cm 2 or less from a comprehensive viewpoint that combines economic efficiency. Although a lower limit is not specifically limited, For example, it is about 1 mg / cm < 2 >.
The mass per unit area can be set to the above range by appropriately adjusting, for example, the porosity described later, the thickness of the electrode, and the like. More specifically, for example, with the same thickness, increasing the aperture ratio tends to decrease the mass per unit area, and decreasing the aperture ratio tends to increase the mass per unit area. is there.

かかる力は、以下の方法(i)または(ii)により測定でき、詳細には、実施例に記載のとおりである。かかる力は、方法(i)の測
定により得られた値(「かかる力(1)」とも称す)と、方法(ii)の測定により得られた値(「かかる力(2)」とも称す)とが、同一であってもよく、異なっていてもよいが、いずれの値であっても1.5N/mg・cm2未満となる。
Such force can be measured by the following method (i) or (ii), and details are as described in Examples. The force is a value obtained by the measurement of the method (i) (also referred to as “force (1)”) and a value obtained by the measurement of the method (ii) (also referred to as “force (2)”). May be the same or different from each other, but any value is less than 1.5 N / mg · cm 2 .

〔方法(i)〕
粒番号320のアルミナでブラスト加工を施して得られるニッケル板(厚み1.2mm、200mm角)と、イオン交換基が導入されたパーフルオロカーボン重合体の膜の両面に無機物粒子と結合剤を塗布したイオン交換膜(170mm角、ここでいうイオン交換膜の詳細については、実施例に記載のとおりである)と電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させ、この積層体を純水にて十分に浸漬した後、積層体表面に付着した余分な水分を除去することで測定用サンプルを得る。なお、ブラスト処理後のニッケル板の算術平均表面粗さ(Ra)は、0.5〜0.8μmである。算術平均表面粗さ(Ra)の具体的な算出方法は、実施例に記載のとおりである。
温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この測定用サンプル中の電極サンプルのみを引張圧縮試験機を用いて、垂直方向に10mm/分で上昇させて、電極サンプルが、垂直方向に10mm上昇したときの加重を測定する。この測定を3回実施して平均値を算出する。
この平均値を、電極サンプルとイオン交換膜の重なり部分の面積、およびイオン交換膜と重なっている部分の電極サンプルにおける質量で除して、単位質量・単位面積あたりのかかる力(1)(N/mg・cm2)を算出する。
[Method (i)]
Inorganic particles and a binder were applied to both surfaces of a nickel plate (thickness 1.2 mm, 200 mm square) obtained by blasting with alumina having a grain number 320 and a perfluorocarbon polymer film into which ion exchange groups were introduced. An ion exchange membrane (170 mm square, the details of the ion exchange membrane here are as described in the examples) and an electrode sample (130 mm square) are laminated in this order, and this laminate is made of pure water. After sufficient immersion, a sample for measurement is obtained by removing excess water adhering to the surface of the laminate. In addition, the arithmetic average surface roughness (Ra) of the nickel plate after blasting is 0.5 to 0.8 μm. The specific calculation method of arithmetic average surface roughness (Ra) is as described in the examples.
Under conditions of a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%, only the electrode sample in the measurement sample was raised at 10 mm / min in the vertical direction using a tensile / compression tester, Measure the load when rising 10 mm vertically. This measurement is performed 3 times and an average value is calculated.
The average value is divided by the area of the overlapping portion of the electrode sample and the ion exchange membrane and the mass of the electrode sample of the portion overlapping the ion exchange membrane, and the force per unit mass / unit area (1) (N / Mg · cm 2 ).

方法(i)により得られる、単位質量・単位面積あたりのかかる力(1)は、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体と良好な接着力を有するとの観点から、1.5N/mg・cm2未満であり、1.2N/mg・cm2以下あることが好ましく、より好ましくは1.20N/mg・cm2以下であり、さらに好ましくは1.1N/mg・cm2以下であり、さらにより好ましくは1.10N/mg・cm2以下であり、一層好ましくは1.0N/mg・cm2以下であり、より一層好ましくは1.00N/mg・cm2以下である。また、電解性能をより向上させる観点から、好ましくは0.005N/(mg・cm2)超であり、より好ましくは0.08N/(mg・cm2)以上であり、さらに好ましくは、0.1N/(mg・cm2)以上であり、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、よりさらに好ましくは、0.14N/(mg・cm2)であり、0.2N/(mg・cm2)以上であることが一層好ましい。
本実施形態の電解用電極が、かかる力(1)を満たすと、例えば、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜あるいは給電体と一体化して(すなわち積層体として)用いることができるため、電極を更新する際、溶接等の方法で電解セルに固定されている陰極及び陽極の張り替え作業が不要となり、作業効率が大幅に向上する。また、本実施形態の電解用電極を、イオン交換膜や微多孔膜あるいは給電体と一体化した積層体として用いることで、電解性能を新品時の性能と同等または向上させることができる。
新品の電解セルを出荷する際には、従来は電解セルに固定された電極に触媒コーティングが施されていたが、触媒コーティングをしていない電極に本実施形態の電解用電極を組み合わせるのみで、電極として用いることができるため、触媒コーティングをするための製造工程や触媒の量を大幅に削減あるいはゼロにすることができる。触媒コーティングが大幅に削減あるいはゼロになった従来の電極は、本実施形態の電解用電極と電気的に接続し、電流を流すための給電体として機能させることができる。
The force (1) per unit mass / unit area obtained by the method (i) provides good handling properties, and includes membranes such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes and catalyst coatings. from the standpoint of having no power feeder and good adhesion, less than 1.5N / mg · cm 2, preferably in 1.2N / mg · cm 2 or less, more preferably 1.20N / mg · cm 2 or less, more preferably 1.1 N / mg · cm 2 or less, even more preferably 1.10 N / mg · cm 2 or less, and even more preferably 1.0 N / mg · cm 2 or less. More preferably 1.00 N / mg · cm 2 or less. From the viewpoint of further improving electrolytic performance, preferably 0.005N / (mg · cm 2) greater, more preferably 0.08N / (mg · cm 2) or more, more preferably, 0. 1 N / (mg · cm 2 ) or more, and more preferably 0.14 N / (mg from the viewpoint that handling at a large size (for example, size 1.5 m × 2.5 m) is facilitated. · Cm 2 ), more preferably 0.2 N / (mg · cm 2 ) or more.
When the electrode for electrolysis according to the present embodiment satisfies the force (1), for example, the electrode can be used integrally with a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane or a power feeding body (that is, as a laminate). When renewing, the work of replacing the cathode and the anode fixed to the electrolysis cell by a method such as welding becomes unnecessary, and the working efficiency is greatly improved. Moreover, by using the electrode for electrolysis of the present embodiment as a laminated body integrated with an ion exchange membrane, a microporous membrane, or a power feeding body, the electrolysis performance can be equal to or improved with the performance of a new article.
When shipping a new electrolysis cell, conventionally, the catalyst coating was applied to the electrode fixed to the electrolysis cell, but only by combining the electrode for electrolysis of this embodiment with the electrode not coated with the catalyst, Since it can be used as an electrode, it is possible to greatly reduce or eliminate the manufacturing process and the amount of catalyst for performing catalyst coating. The conventional electrode in which the catalyst coating is greatly reduced or zero can be electrically connected to the electrode for electrolysis of the present embodiment, and can function as a power feeder for flowing current.

〔方法(ii)〕
粒番号320のアルミナでブラスト加工を施して得られるニッケル板(厚み1.2mm、200mm角、上記方法(i)と同様のニッケル板)と、電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させ、この積層体を純水にて十分に浸漬した後、積層体表面に付着した余分な水分を除去することで測定用サンプルを得る。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この測定用サンプル中の電極サンプルのみを、引張圧縮試験機を用いて、垂直方向に10mm/分で上昇させて、電極サンプルが、垂直方向に10mm上昇したときの加重を測定する。この測定を3回実施して平均値を算出する。
この平均値を、電極サンプルとニッケル板の重なり部分の面積、およびニッケル板と重なっている部分における電極サンプルの質量で除して、単位質量・単位面積あたりの接着力(2)(N/mg・cm2)を算出する。
[Method (ii)]
A nickel plate (thickness 1.2 mm, 200 mm square, nickel plate similar to the above method (i)) obtained by blasting with alumina of grain number 320 and an electrode sample (130 mm square) are laminated in this order. After sufficiently immersing this laminate in pure water, a sample for measurement is obtained by removing excess water adhering to the surface of the laminate. Under conditions of a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%, only the electrode sample in the measurement sample was raised at 10 mm / min in the vertical direction using a tensile / compression tester, and the electrode sample was Measure the load when rising 10 mm vertically. This measurement is performed 3 times and an average value is calculated.
By dividing this average value by the area of the overlapping part of the electrode sample and the nickel plate and the mass of the electrode sample in the overlapping part of the nickel plate, the adhesive force per unit mass / unit area (2) (N / mg Calculate cm 2 ).

方法(ii)により得られる、単位質量・単位面積あたりのかかる力(2)は、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体と良好な接着力を有するとの観点から、1.5N/mg・cm2未満であり、1.2N/mg・cm2以下あることが好ましく、より好ましくは1.20N/mg・cm2以下であり、さらに好ましくは1.1N/mg・cm2以下であり、さらにより好ましくは1.10N/mg・cm2以下であり、一層好ましくは1.0N/mg・cm2以下であり、より一層好ましくは1.00N/mg・cm2以下である。電解性能をより向上させる観点から、好ましくは0.005N/(mg・cm2)超であり、より好ましくは0.08N/(mg・cm2)以上であり、さらに好ましくは、0.1N/(mg・cm2)以上であり、よりさらに好ましくは、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、よりさらに好ましくは0.14N/(mg・cm2)以上である。
本実施形態の電解用電極が、かかる力(2)を満たすと、たとえば、塩ビ製のパイプ等に巻いた状態(ロール状など)で保管、顧客先へ輸送などをすることが可能となり、ハンドリングが大幅に容易となる。また、劣化した既存電極に、本実施形態の電解用電極を張り付けて積層体とすることで、電解性能を新品時の性能と同等または向上させることができる。
The force (2) per unit mass / unit area obtained by the method (ii) provides good handling properties, and includes membranes such as ion exchange membranes and microporous membranes, deteriorated electrodes and catalyst coatings. from the standpoint of having no power feeder and good adhesion, less than 1.5N / mg · cm 2, preferably in 1.2N / mg · cm 2 or less, more preferably 1.20N / mg · cm 2 or less, more preferably 1.1 N / mg · cm 2 or less, even more preferably 1.10 N / mg · cm 2 or less, and even more preferably 1.0 N / mg · cm 2 or less. More preferably 1.00 N / mg · cm 2 or less. From the viewpoint of improving the electrolysis performance, preferably 0.005N / (mg · cm 2) greater, more preferably 0.08N / (mg · cm 2) or more, more preferably, 0.1 N / (Mg · cm 2 ) or more, more preferably still more preferably from the viewpoint that handling at a large size (for example, size 1.5 m × 2.5 m) is facilitated, still more preferably 0.14 N / (Mg · cm 2 ) or more.
When the electrode for electrolysis of the present embodiment satisfies the force (2), for example, it can be stored in a state wound in a PVC pipe or the like (roll shape), transported to a customer, etc. Will be much easier. Further, by attaching the electrode for electrolysis of the present embodiment to a deteriorated existing electrode to form a laminate, the electrolysis performance can be equal to or improved with the performance of a new article.

本実施形態の電解用電極は、弾性変形領域が広い電極であると、より良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極及び触媒コーティングがされていない給電体などとより良好な接着力を有する観点から、電解用電極の厚みは、315μm以下が好ましく、220μm以下がより好ましく、170μm以下が更に好ましく、150μm以下が更により好ましく、145μm以下が特に好ましく、140μm以下が一層好ましく、138μm以下がより一層好ましく、135μm以下が更に一層好ましい。135μm以下であれば、良好なハンドリング性が得られる。さらに、上記と同様の観点から、130μm以下が好ましく、130μm未満がより好ましく、115μm以下が更に好ましく、65μm以下がより更に好ましい。下限値は、特に限定されないが、1μm以上が好ましく、実用上から5μm以上がより好ましく、20μm以上であることがより好ましい。なお、本実施形態において、「弾性変形領域が広い」とは、電解用電極を捲回して捲回体とし、捲回状態を解除した後、捲回に由来する反りが生じ難いことを意味する。また、電解用電極の厚みとは、後述の触媒層を含む場合、電解用電極基材と触媒層を合わせた厚みを言う。   When the electrode for electrolysis of this embodiment is an electrode having a wide elastic deformation region, better handling is obtained, and a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode, and a power supply that is not coated with a catalyst. From the viewpoint of having better adhesion to the body and the like, the thickness of the electrode for electrolysis is preferably 315 μm or less, more preferably 220 μm or less, further preferably 170 μm or less, still more preferably 150 μm or less, and particularly preferably 145 μm or less, It is more preferably 140 μm or less, still more preferably 138 μm or less, and even more preferably 135 μm or less. If it is 135 micrometers or less, favorable handling property will be obtained. Further, from the same viewpoint as described above, it is preferably 130 μm or less, more preferably less than 130 μm, still more preferably 115 μm or less, and even more preferably 65 μm or less. Although a lower limit is not specifically limited, 1 micrometer or more is preferable, 5 micrometers or more are more preferable practically, and it is more preferable that it is 20 micrometers or more. In the present embodiment, “the elastic deformation region is wide” means that the electrode for electrolysis is wound into a wound body, and after the wound state is released, the warp derived from the winding is less likely to occur. . Moreover, the thickness of the electrode for electrolysis means the thickness which match | combined the electrode base material for electrolysis and the catalyst layer, when the below-mentioned catalyst layer is included.

本実施形態の電解用電極は、電解用電極基材及び触媒層を含むことが好ましい。該電解用電極基材の厚み(ゲージ厚み)は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有し、好適にロール状に巻け、良好に折り曲げることができ、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、300μm以下が好ましく、205μm以下がより好ましく、155μm以下が更に好ましく、135μm以下が更により好ましく、125μm以下がより更により好ましく、120μm以下が一層好ましく、100μm以下がより一層好ましく、ハンドリング性と経済性の観点から、50μm以下が更に一層好ましい。下限値は、特に限定さないが、例えば、1μmであり、好ましく5μmであり、より好ましくは15μmである。   It is preferable that the electrode for electrolysis of this embodiment includes an electrode substrate for electrolysis and a catalyst layer. The thickness (gauge thickness) of the electrode substrate for electrolysis is not particularly limited, but good handling properties are obtained, and a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (feeder) and a catalyst coating are applied. It has good adhesive strength with non-electrode (power supply body), can be suitably wound in a roll shape, can be folded well, and can be easily handled in large size (for example, size 1.5m x 2.5m) From the viewpoint of becoming, it is preferably 300 μm or less, more preferably 205 μm or less, still more preferably 155 μm or less, still more preferably 135 μm or less, still more preferably 125 μm or less, even more preferably 120 μm or less, and even more preferably 100 μm or less, From the viewpoint of handling properties and economy, 50 μm or less is even more preferable. Although a lower limit is not specifically limited, For example, it is 1 micrometer, Preferably it is 5 micrometers, More preferably, it is 15 micrometers.

本実施形態において、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜と電極、あるいは劣化した既存電極や触媒コーティングがされていない電極などの金属多孔板又は金属板(すなわち給電体)と電解用電極の間に液体が介在することが好ましい。当該液体は、水、有機溶媒など表面張力を発生させるものであればどのような液体でも使用することができる。液体の表面張力が大きいほど、隔膜と電解用電極、あるいは金属多孔板又は金属板と電解用電極の間にかかる力は大きくなるため、表面張力の大きな液体が好ましい。液体としては、次のものが挙げられる(カッコ内の数値は、その液体の20℃における表面張力である)。
ヘキサン(20.44mN/m)、アセトン(23.30mN/m)、メタノール(24.00mN/m)、エタノール(24.05mN/m)、エチレングリコール(50.21mN/m)水(72.76mN/m)
表面張力の大きな液体であれば、隔膜と電解用電極、あるいは金属多孔板又は金属板(給電体)と電解用電極とが一体となり(積層体となり)、電極更新が容易となる。隔膜と電解用電極、あるいは金属多孔板又は金属板(給電体)と電解用電極の間の液体は表面張力によりお互いが張り付く程度の量でよく、その結果液体量が少ないため、該積層体の電解セルに設置した後に電解液に混ざっても、電解自体に影響を与えることはない。
実用状の観点からは、液体としてエタノール、エチレングリコール、水等の表面張力が24mN/mから80mN/mの液体を使用することが好ましい。特に水、または水に苛性ソーダ、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を溶解させてアルカリ性にした水溶液が好ましい。また、これらの液体に界面活性剤を含ませ、表面張力を調製することもできる。界面活性剤を含むことで、隔膜と電解用電極、あるいは金属多孔板又は金属板(給電体)と電解用電極の接着性が変化し、ハンドリング性を調整することができる。界面活性剤としては、特に制限はなく、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤のいずれも使用できる。
In the present embodiment, a diaphragm and an electrode such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, or a metal porous plate or a metal plate (that is, a power feeder) such as an existing electrode that has deteriorated or is not coated with a catalyst and an electrode for electrolysis. It is preferable that a liquid intervenes. As the liquid, any liquid that generates surface tension, such as water or an organic solvent, can be used. Since the force applied between the diaphragm and the electrode for electrolysis, or the metal porous plate or the metal plate and the electrode for electrolysis increases as the surface tension of the liquid increases, a liquid having a large surface tension is preferable. Examples of the liquid include the following (the numerical value in parentheses is the surface tension of the liquid at 20 ° C.).
Hexane (20.44 mN / m), acetone (23.30 mN / m), methanol (24.00 mN / m), ethanol (24.05 mN / m), ethylene glycol (50.21 mN / m) water (72.76 mN) / M)
If the liquid has a large surface tension, the diaphragm and the electrode for electrolysis, or the metal porous plate or metal plate (feeder) and the electrode for electrolysis are integrated (a laminate), and the electrode can be easily renewed. The liquid between the diaphragm and the electrode for electrolysis, or the metal perforated plate or metal plate (feeder) and the electrode for electrolysis may be in such an amount that it sticks to each other due to surface tension, and as a result, the amount of liquid is small. Even if it is mixed with the electrolytic solution after being installed in the electrolytic cell, it does not affect the electrolysis itself.
From a practical viewpoint, it is preferable to use a liquid having a surface tension of 24 mN / m to 80 mN / m, such as ethanol, ethylene glycol, or water. In particular, water or an aqueous solution in which caustic soda, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate or the like is dissolved in water to make it alkaline is preferable. Moreover, surfactant can be included in these liquids, and surface tension can also be adjusted. By including the surfactant, the adhesiveness between the diaphragm and the electrode for electrolysis, or the metal porous plate or metal plate (feeder) and the electrode for electrolysis changes, and the handling property can be adjusted. There is no restriction | limiting in particular as surfactant, Both an ionic surfactant and a nonionic surfactant can be used.

本実施形態の電解用電極は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有するとの観点から、以下の方法(2)により測定した割合が、90%以上であることが好ましく、92%以上であることがより好ましく、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、95%以上であることがさらに好ましい。上限値は、100%である。
〔方法(2)〕
イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させる。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この積層体中の電極サンプルが外側になるように、ポリエチレンのパイプ(外径280mm)の曲面上に積層体を置き、積層体とパイプを純水にて十分に浸漬させ、積層体表面及びパイプに付着した余分な水分を除去し、その1分後に、イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプルとが密着している部分の面積の割合(%)を測定する。
The electrode for electrolysis of the present embodiment is not particularly limited, but good handling properties can be obtained, a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (power supply body), and an electrode without a catalyst coating (power supply) The proportion measured by the following method (2) is preferably 90% or more, more preferably 92% or more, and a large size ( For example, it is more preferably 95% or more from the viewpoint of easy handling at a size of 1.5 m × 2.5 m). The upper limit is 100%.
[Method (2)]
An ion exchange membrane (170 mm square) and an electrode sample (130 mm square) are laminated in this order. Under the conditions of a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%, the laminate is placed on the curved surface of a polyethylene pipe (outer diameter 280 mm) so that the electrode sample in the laminate is on the outside. And the pipe is sufficiently immersed in pure water to remove excess water adhering to the surface of the laminate and the pipe, and after 1 minute, the portion where the ion exchange membrane (170 mm square) and the electrode sample are in close contact Measure the area percentage (%).

本実施形態の電解用電極は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体)と良好な接着力を有し、好適にロール状に巻け、良好に折り曲げることができるとの観点から、以下の方法(3)により測定した割合が、75%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、さらに、大型サイズ(例えば、サイズ1.5m×2.5m)での取り扱いが容易になるとの観点から、90%以上であることがさらに好ましい。上限値は、100%である。
〔方法(3)〕
イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプル(130mm角)とをこの順で積層させる。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、この積層体中の電極サンプルが外側になるように、ポリエチレンのパイプ(外径145mm)の曲面上に積層体を置き、積層体とパイプを純水にて十分に浸漬させ、積層体表面及びパイプに付着した余分な水分を除去し、その1分後に、イオン交換膜(170mm角)と、電極サンプルとが密着している部分の面積の割合(%)を測定する。
The electrode for electrolysis of the present embodiment is not particularly limited, but good handling properties can be obtained, a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (power supply body), and an electrode without a catalyst coating (power supply) Body) and a good adhesive force, suitably wound in a roll shape, and from the viewpoint that it can be folded well, the ratio measured by the following method (3) is preferably 75% or more, It is more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more from the viewpoint of easy handling in a large size (for example, size 1.5 m × 2.5 m). The upper limit is 100%.
[Method (3)]
An ion exchange membrane (170 mm square) and an electrode sample (130 mm square) are laminated in this order. Under the conditions of a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%, the laminate is placed on the curved surface of a polyethylene pipe (outer diameter 145 mm) so that the electrode sample in the laminate is on the outside. And the pipe is sufficiently immersed in pure water to remove excess water adhering to the surface of the laminate and the pipe, and after 1 minute, the portion where the ion exchange membrane (170 mm square) and the electrode sample are in close contact Measure the area percentage (%).

本実施形態の電解用電極は、特に限定されないが、良好なハンドリング性が得られ、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜、劣化した電極(給電体)及び触媒コーティングがされていない電極(給電体と良好な接着力を有し、電解中に発生するガスの滞留防止の観点から、多孔構造であり、その開孔率または空隙率が5〜90%以下であることが好ましい。開孔率は、より好ましくは10〜80%以下であり、さらに好ましくは、20〜75%である。
なお、開孔率とは、単位体積あたりの開孔部の割合である。開孔部もサブミクロンオーダーまで勘案するのか、目に見える開口のみ勘案するのかによって、算出方法が様々である。本実施形態では、電極のゲージ厚み、幅、長さの値から体積Vを算出し、更に重量Wを実測することにより、開孔率Aを下記の式で算出した。
A=(1−(W/(V×ρ))×100
ρは電極の材質の密度(g/cm3)である。例えばニッケルの場合は8.908g/cm3、チタンの場合は4.506g/cm3である。開孔率の調整は、パンチングメタルであれば単位面積あたりに金属を打ち抜く面積を変更する、エキスパンドメタルであればSW(短径)、LW(長径)、送りの値を変更する、メッシュであれが金属繊維の線径、メッシュ数を変更する、エレクトロフォーミングであれば使用するフォトレジストのパターンを変更する、不織布であれば金属繊維径および繊維密度を変更する、発泡金属であれは空隙を形成させるための鋳型を変更する等の方法により適宜調整する。
The electrode for electrolysis of the present embodiment is not particularly limited, but good handling properties can be obtained, a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, a deteriorated electrode (power supply body), and an electrode without a catalyst coating (power supply) From the viewpoint of preventing adhesion of gas generated during electrolysis with a good adhesion to the body, it is preferable to have a porous structure and a porosity or porosity of 5 to 90% or less. Is more preferably 10 to 80% or less, still more preferably 20 to 75%.
In addition, a hole area rate is the ratio of the hole part per unit volume. There are various calculation methods depending on whether the aperture is also considered to the submicron order or only the visible aperture is considered. In this embodiment, the volume V was calculated from the values of the gauge thickness, width, and length of the electrode, and the weight W was measured to calculate the aperture ratio A by the following formula.
A = (1− (W / (V × ρ)) × 100
ρ is the density (g / cm 3 ) of the electrode material. For example, in the case of nickel 8.908g / cm 3, in the case of titanium which is 4.506g / cm 3. For punching metal, the hole area ratio can be adjusted by changing the punched metal area per unit area. For expanded metal, SW (minor axis), LW (major axis), and changing the feed value. Changes the wire diameter and mesh number of metal fibers, changes the photoresist pattern used for electroforming, changes the metal fiber diameter and fiber density for non-woven fabrics, and forms voids for foam metal It adjusts suitably by the method of changing the casting_mold | template for making it.

本実施形態における電解用電極は、ハンドリング性の観点から、以下の方法(A)により測定した値が、40mm以下であることが好ましく、より好ましくは29mm以下であり、さらに好ましくは10mm以下であり、更により好ましくは6.5mm以下である。なお、具体的な測定方法は、実施例に記載のとおりである。
〔方法(A)〕
温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下、イオン交換膜と前記電解用電極とを積層したサンプルを、外径φ32mmの塩化ビニル製芯材の曲面上に巻きつけて固定し、6時間静置したのちに当該電解用電極を分離して水平な板に載置したとき、当該電解用電極の両端部における垂直方向の高さL1及びL2を測定し、これらの平均値を測定値とする。
In the electrode for electrolysis in the present embodiment, the value measured by the following method (A) is preferably 40 mm or less, more preferably 29 mm or less, and further preferably 10 mm or less from the viewpoint of handling properties. Still more preferably, it is 6.5 mm or less. The specific measurement method is as described in the examples.
[Method (A)]
A sample obtained by laminating an ion exchange membrane and the electrode for electrolysis under conditions of a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5% is wound around a curved surface of a vinyl chloride core material having an outer diameter of φ32 mm, and fixed. When the electrolysis electrode is separated and placed on a horizontal plate after standing for 6 hours, the vertical heights L 1 and L 2 at both ends of the electrolysis electrode are measured, and the average value thereof is measured. Is the measured value.

本実施形態における電解用電極は、当該電解用電極を50mm×50mmのサイズとし、温度24℃、相対湿度32%、ピストン速度0.2cm/s及び通気量0.4cc/cm2/sとした場合(以下、「測定条件1」ともいう)の通気抵抗(以下、「通気抵抗1」ともいう。)が、24kPa・s/m以下であることが好ましい。通気抵抗が大きいことは、空気が流れづらいことを意味しており、密度が高い状態を指す。この状態では、電解による生成物が電極中にとどまり、反応基質が電極内部に拡散しにくくなるため、電解性能(電圧等)が悪くなる傾向にある。また、膜表面の濃度が上がる傾向にある。具体的には、陰極面では苛性濃度が上がり、陽極面では塩水の供給性が下がる傾向にある。その結果、隔膜と電極が接している界面に生成物が高濃度で滞留するため、隔膜の損傷につながり、陰極面上の電圧上昇及び膜損傷、陽極面上の膜損傷にもつながる傾向にある。本実施形態では、これらの不具合を防止するべく、通気抵抗を24kPa・s/m以下とすることが好ましい。上記同様の観点から、0.19kPa・s/m未満であることがより好ましく、0.15kPa・s/m以下であることが更に好ましく、0.07kPa・s/m以下であることが更により好ましい。
なお、本実施形態において、通気抵抗が一定以上大きいと、陰極の場合には電極で発生したNaOHが電極と隔膜の界面に滞留し、高濃度になる傾向があり、陽極の場合には塩水供給性が低下し、塩水濃度が低濃度になる傾向があり、このような滞留に起因して生じ得る隔膜への損傷を未然に防止する上では、0.19kPa・s/m未満であることが好ましく、0.15kPa・s/m以下であることがより好ましく、0.07kPa・s/m以下であることが更に好ましい。
一方、通気抵抗が低い場合、電極の面積が小さくなるため、電解面積が小さくなり電解性能(電圧等)が悪くなる傾向にある。通気抵抗がゼロの場合は、電解用電極が設置されていないため、給電体が電極として機能し、電解性能(電圧等)が著しく悪くなる傾向にある。かかる点から、通気抵抗1として特定される好ましい下限値は、特に限定されないが、0kPa・s/m超であることが好ましく、より好ましくは0.0001kPa・s/m以上であり、更に好ましくは0.001kPa・s/m以上である。
なお、通気抵抗1は、その測定法上、0.07kPa・s/m以下では十分な測定精度が得られない場合がある。係る観点から、通気抵抗1が0.07kPa・s/m以下である電解用電極に対しては、次の測定方法(以下、「測定条件2」ともいう)による通気抵抗(以下、「通気抵抗2」ともいう。)による評価も可能である。すなわち、通気抵抗2は、電解用電極を50mm×50mmのサイズとし、温度24℃、相対湿度32%、ピストン速度2cm/s及び通気量4cc/cm2/sとした場合の通気抵抗である。
具体的な通気抵抗1及び2の測定方法は、実施例に記載のとおりである。
上記通気抵抗1及び2は、例えば、後述する開孔率、電極の厚み等を適宜調整することで上記範囲とすることができる。より具体的には、例えば、同じ厚みであれば、開孔率を大きくすると、通気抵抗1及び2は小さくなる傾向にあり、開孔率を小さくすると、通気抵抗1及び2は大きくなる傾向にある。
The electrode for electrolysis in this embodiment has a size of 50 mm × 50 mm, the temperature is 24 ° C., the relative humidity is 32%, the piston speed is 0.2 cm / s, and the air flow rate is 0.4 cc / cm 2 / s. The airflow resistance (hereinafter also referred to as “airflow resistance 1”) in the case (hereinafter also referred to as “measurement condition 1”) is preferably 24 kPa · s / m or less. High ventilation resistance means that it is difficult for air to flow, and indicates a high density state. In this state, electrolysis products remain in the electrode and the reaction substrate is less likely to diffuse inside the electrode, so that the electrolysis performance (voltage, etc.) tends to deteriorate. In addition, the concentration on the film surface tends to increase. Specifically, the caustic concentration tends to increase on the cathode surface, and the supply of salt water tends to decrease on the anode surface. As a result, the product stays at a high concentration at the interface where the diaphragm and the electrode are in contact, which leads to damage to the diaphragm, and tends to lead to voltage increase on the cathode surface, film damage, and film damage on the anode surface. . In the present embodiment, in order to prevent these problems, the ventilation resistance is preferably 24 kPa · s / m or less. From the same viewpoint as described above, it is more preferably less than 0.19 kPa · s / m, further preferably 0.15 kPa · s / m or less, and further more preferably 0.07 kPa · s / m or less. preferable.
In this embodiment, if the airflow resistance is larger than a certain value, NaOH generated in the electrode tends to stay at the interface between the electrode and the diaphragm in the case of the cathode, and tends to become a high concentration. In order to prevent damage to the diaphragm, which may occur due to such retention, it may be less than 0.19 kPa · s / m. Preferably, it is 0.15 kPa · s / m or less, more preferably 0.07 kPa · s / m or less.
On the other hand, when the ventilation resistance is low, the area of the electrode is small, so that the electrolytic area is small and the electrolytic performance (voltage, etc.) tends to be poor. When the ventilation resistance is zero, since no electrode for electrolysis is installed, the power feeder functions as an electrode, and the electrolysis performance (voltage, etc.) tends to be remarkably deteriorated. From this point, a preferable lower limit value specified as the ventilation resistance 1 is not particularly limited, but is preferably more than 0 kPa · s / m, more preferably 0.0001 kPa · s / m or more, and still more preferably. 0.001 kPa · s / m or more.
In addition, if the ventilation resistance 1 is 0.07 kPa · s / m or less, sufficient measurement accuracy may not be obtained due to the measurement method. From such a viewpoint, for the electrode for electrolysis having a ventilation resistance 1 of 0.07 kPa · s / m or less, the ventilation resistance (hereinafter referred to as “ventilation resistance”) by the following measurement method (hereinafter also referred to as “measurement condition 2”). 2).) Is also possible. That is, the ventilation resistance 2 is the ventilation resistance when the electrode for electrolysis is 50 mm × 50 mm in size, the temperature is 24 ° C., the relative humidity is 32%, the piston speed is 2 cm / s, and the air flow rate is 4 cc / cm 2 / s.
A specific method for measuring the ventilation resistances 1 and 2 is as described in the examples.
The ventilation resistances 1 and 2 can be set to the above range by appropriately adjusting, for example, the aperture ratio described later and the thickness of the electrode. More specifically, for example, if the aperture ratio is increased, the ventilation resistances 1 and 2 tend to decrease when the aperture ratio is increased, and the ventilation resistances 1 and 2 tend to increase when the aperture ratio is decreased. is there.

本実施形態の電解用電極は、上述したように、隔膜又は給電体に対する、前記電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.5N/mg・cm2未満である。このように、本実施形態の電解用電極は、隔膜又は給電体(例えば、電解槽における既存の陽極又は陰極など)と適度な接着力で接することにより、隔膜又は給電体との積層体を構成することができる。すなわち、隔膜又は給電体と電解用電極とを熱圧着等の煩雑な方法により強固に接着する必要がなく、例えば、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜に含まれうる水分に由来する表面張力のような比較的弱い力のみでも接着して積層体となるため、どのようなスケールであっても容易に積層体を構成することができる。さらに、このような積層体は、優れた電解性能を発現するため、本実施形態の積層体は電解用途に適しており、例えば、電解槽の部材や当該部材の更新に係る用途に特に好ましく用いることができる。 As described above, in the electrode for electrolysis of this embodiment, the force per unit mass / unit area of the electrode for electrolysis on the diaphragm or the power feeding body is less than 1.5 N / mg · cm 2 . Thus, the electrode for electrolysis of this embodiment comprises a laminated body with a diaphragm or a power feeding body by contacting with a diaphragm or a power feeding body (for example, an existing anode or cathode in an electrolytic cell) with an appropriate adhesive force. can do. That is, it is not necessary to firmly bond the diaphragm or power supply body and the electrode for electrolysis by a complicated method such as thermocompression bonding. Since only a relatively weak force such as the above adheres to form a laminated body, the laminated body can be easily configured with any scale. Furthermore, since such a laminate exhibits excellent electrolytic performance, the laminate of the present embodiment is suitable for electrolysis applications, and is particularly preferably used for, for example, an electrolytic cell member or an application related to renewal of the member. be able to.

以下、本実施形態の電解用電極の一形態について、説明する。
本実施形態に係る電解用電極は、電解用電極基材及び触媒層を含むことが好ましい。触媒層は以下の通り、複数の層で構成されてもよいし、単層構造でもよい。
図1に示すように、本実施形態に係る電解用電極100は、電解用電極基材10と、電解用電極基材10の両表面を被覆する一対の第一層20とを備える。第一層20は電解用電極基材10全体を被覆することが好ましい。これにより、電解用電極の触媒活性及び耐久性が向上し易くなる。なお、電解用電極基材10の一方の表面だけに第一層20が積層されていてもよい。
また、図1に示すように、第一層20の表面は、第二層30で被覆されていてもよい。第二層30は、第一層20全体を被覆することが好ましい。また、第二層30は、第一層20の一方の表面だけ積層されていてもよい。
Hereinafter, one mode of the electrode for electrolysis of the present embodiment will be described.
The electrode for electrolysis according to the present embodiment preferably includes an electrode substrate for electrolysis and a catalyst layer. The catalyst layer may be composed of a plurality of layers as described below, or may have a single layer structure.
As shown in FIG. 1, the electrode for electrolysis 100 according to this embodiment includes an electrode substrate for electrolysis 10 and a pair of first layers 20 that cover both surfaces of the electrode substrate for electrolysis 10. The first layer 20 preferably covers the entire electrode substrate 10 for electrolysis. Thereby, the catalyst activity and durability of the electrode for electrolysis are easily improved. The first layer 20 may be laminated only on one surface of the electrode base material 10 for electrolysis.
Further, as shown in FIG. 1, the surface of the first layer 20 may be covered with a second layer 30. The second layer 30 preferably covers the entire first layer 20. Further, the second layer 30 may be laminated only on one surface of the first layer 20.

(電解用電極基材)
電解用電極基材10としては、特に限定されるものではないが、例えばニッケル、ニッケル合金、ステンレススチール、またはチタンなどに代表されるバルブ金属を使用でき、ニッケル(Ni)及びチタン(Ti)から選ばれる少なくとも1種の元素を含むことが好ましい。
ステンレススチールを高濃度のアルカリ水溶液中で用いた場合、鉄及びクロムが溶出すること、及びステンレススチールの電気伝導性がニッケルの1/10程度であることを考慮すると、電解用電極基材としてはニッケル(Ni)を含む基材が好ましい。
また、電解用電極基材10は、飽和に近い高濃度の食塩水中で、塩素ガス発生雰囲気で用いた場合、材質は耐食性の高いチタンであることも好ましい。
電解用電極基材10の形状には特に限定はなく、目的によって適切な形状を選択することができる。形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。この中でも、パンチングメタルあるいはエキスパンドメタルが好ましい。なお、エレクトロフォーミングとは、写真製版と電気メッキ法を組み合わせて、精密なパターンの金属薄膜を製作する技術である。基板上にフォトレジストにてパターン形成し、レジストに保護されていない部分に電気メッキを施し、金属薄を得る方法である。
電解用電極基材の形状については、電解槽における陽極と陰極との距離によって好適な仕様がある。特に限定されるものではないが、陽極と陰極とが有限な距離を有する場合には、エキスパンドメタル、パンチングメタル形状を用いることができ、イオン交換膜と電極とが接するいわゆるゼロギャップ電解槽の場合には、細い線を編んだウーブンメッシュ、金網、発泡金属、金属不織布、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金属多孔箔などを用いることができる。
電解用電極基材10としては、金属多孔箔、金網、金属不織布、パンチングメタル、エキスパンドメタル又は発泡金属が挙げられる。
パンチングメタル、エキスパンドメタルに加工する前の板材としては、圧延成形した板材、電解箔などが好ましい。電解箔は、更に後処理として母材と同じ元素でメッキ処理を施して、片面あるいは両面に凹凸をつけることが好ましい。
また、電解用電極基材10の厚みは、前述の通り、300μm以下であることが好ましく、205μm以下であることがより好ましく、155μm以下であることが更に好ましく、135μm以下であることが更により好ましく、125μm以下であることがより更により好ましく、120μm以下であることが一層好ましく、100μm以下であることがより一層好ましく、ハンドリング性と経済性の観点から、50μm以下であることがより更に一層好ましい。下限値は、特に限定さないが、例えば、1μmであり、好ましく5μmであり、より好ましくは15μmである。
(Electrode base material for electrolysis)
Although it does not specifically limit as the electrode base material 10 for electrolysis, For example, the valve metal represented by nickel, nickel alloy, stainless steel, or titanium can be used, from nickel (Ni) and titanium (Ti). It is preferable to contain at least one element selected.
When stainless steel is used in a high-concentration alkaline aqueous solution, in consideration of elution of iron and chromium and that the electrical conductivity of stainless steel is about 1/10 that of nickel, A substrate containing nickel (Ni) is preferred.
Moreover, when the electrode base material 10 for electrolysis is used in the chlorine gas generation atmosphere in the high concentration salt solution near saturation, it is also preferable that a material is titanium with high corrosion resistance.
The shape of the electrode base material 10 for electrolysis is not particularly limited, and an appropriate shape can be selected depending on the purpose. As the shape, any of punching metal, non-woven fabric, foam metal, expanded metal, metal porous foil formed by electroforming, so-called woven mesh produced by knitting metal wire, and the like can be used. Among these, punching metal or expanded metal is preferable. Electroforming is a technique for manufacturing a metal thin film with a precise pattern by combining photoengraving and electroplating. In this method, a pattern is formed with a photoresist on a substrate, and electroplating is performed on a portion not protected by the resist to obtain a thin metal.
About the shape of the electrode base material for electrolysis, there exists a suitable specification with the distance of the anode and cathode in an electrolytic cell. Although it is not particularly limited, when the anode and the cathode have a finite distance, an expanded metal or punching metal shape can be used. For example, a woven mesh knitted with a thin line, a wire net, a foam metal, a metal nonwoven fabric, an expanded metal, a punching metal, and a metal porous foil can be used.
Examples of the electrode base material 10 for electrolysis include a metal porous foil, a wire mesh, a metal nonwoven fabric, a punching metal, an expanded metal, and a foam metal.
As a plate material before being processed into a punching metal or an expanded metal, a rolled plate material, an electrolytic foil, or the like is preferable. It is preferable that the electrolytic foil is further plated with the same element as the base material as a post-treatment to make unevenness on one side or both sides.
Further, as described above, the thickness of the electrode substrate 10 for electrolysis is preferably 300 μm or less, more preferably 205 μm or less, still more preferably 155 μm or less, and even more preferably 135 μm or less. Preferably, it is still more preferably 125 μm or less, still more preferably 120 μm or less, even more preferably 100 μm or less, and even more preferably 50 μm or less from the viewpoint of handling properties and economy. preferable. Although a lower limit is not specifically limited, For example, it is 1 micrometer, Preferably it is 5 micrometers, More preferably, it is 15 micrometers.

電解用電極基材においては、電解用電極基材を酸化雰囲気中で焼鈍することによって加工時の残留応力を緩和することが好ましい。また、電解用電極基材の表面には、前記表面に被覆される触媒層との密着性を向上させるために、スチールグリッド、アルミナ粉などを用いて凹凸を形成し、その後酸処理により表面積を増加させることが好ましい。または、基材と同じ元素でメッキ処理を施し、表面積を増加させることが好ましい。   In the electrode base material for electrolysis, it is preferable to relieve the residual stress during processing by annealing the electrode base material for electrolysis in an oxidizing atmosphere. In addition, in order to improve the adhesion with the catalyst layer coated on the surface of the electrode substrate for electrolysis, irregularities are formed using a steel grid, alumina powder, etc., and then the surface area is increased by acid treatment. It is preferable to increase. Alternatively, it is preferable to increase the surface area by plating with the same element as the base material.

電解用電極基材10には、第一層20と電解用電極基材10の表面とを密着させるために、表面積を増大させる処理を行うことが好ましい。表面積を増大させる処理としては、カットワイヤ、スチールグリッド、アルミナグリッド等を用いたブラスト処理、硫酸又は塩酸を用いた酸処理、基材と同元素でのメッキ処理等が挙げられる。基材表面の算術平均表面粗さ(Ra)は、特に限定されないが、0.05μm〜50μmが好ましく、0.1〜10μmがより好ましく、0.1〜8μmがさらに好ましい。   The electrolysis electrode substrate 10 is preferably subjected to a treatment for increasing the surface area in order to bring the first layer 20 and the surface of the electrolysis electrode substrate 10 into close contact with each other. Examples of the treatment for increasing the surface area include a blast treatment using a cut wire, a steel grid, an alumina grid, etc., an acid treatment using sulfuric acid or hydrochloric acid, and a plating treatment using the same element as the substrate. The arithmetic average surface roughness (Ra) of the substrate surface is not particularly limited, but is preferably 0.05 μm to 50 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, and still more preferably 0.1 to 8 μm.

次に、本実施形態の電解用電極を食塩電解用陽極として使用する場合について説明する。
(第一層)
図1において、触媒層である第一層20は、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物のうち少なくとも1種類の酸化物を含む。ルテニウム酸化物としては、RuO2等が挙げられる。イリジウム酸化物としては、IrO2等が挙げられる。チタン酸化物としては、TiO2等が挙げられる。第一層20は、ルテニウム酸化物及びチタン酸化物の2種類の酸化物を含むか、又はルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物の3種類の酸化物を含むことが好ましい。それにより、第一層20がより安定な層になり、さらに、第二層30との密着性もより向上する。
Next, the case where the electrode for electrolysis of this embodiment is used as an anode for salt electrolysis will be described.
(First layer)
In FIG. 1, the first layer 20 that is a catalyst layer includes at least one oxide of ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide. Ruthenium oxide includes RuO 2 and the like. Examples of the iridium oxide include IrO 2 . Examples of the titanium oxide include TiO 2 . It is preferable that the first layer 20 includes two kinds of oxides of ruthenium oxide and titanium oxide, or contains three kinds of oxides of ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide. Thereby, the first layer 20 becomes a more stable layer, and the adhesion with the second layer 30 is further improved.

第一層20が、ルテニウム酸化物及びチタン酸化物の2種類の酸化物を含む場合には、第一層20に含まれるルテニウム酸化物1モルに対して、第一層20に含まれるチタン酸化物は1〜9モルであることが好ましく、1〜4モルであることがより好ましい。2種類の酸化物の組成比をこの範囲とすることによって、電解用電極100は優れた耐久性を示す。   When the first layer 20 contains two kinds of oxides of ruthenium oxide and titanium oxide, titanium oxide contained in the first layer 20 with respect to 1 mol of ruthenium oxide contained in the first layer 20. The product is preferably 1 to 9 mol, more preferably 1 to 4 mol. By setting the composition ratio of the two types of oxides within this range, the electrode for electrolysis 100 exhibits excellent durability.

第一層20が、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物の3種類の酸化物を含む場合、第一層20に含まれるルテニウム酸化物1モルに対して、第一層20に含まれるイリジウム酸化物は0.2〜3モルであることが好ましく、0.3〜2.5モルであることがより好ましい。また、第一層20に含まれるルテニウム酸化物1モルに対して、第一層20に含まれるチタン酸化物は0.3〜8モルであることが好ましく、1〜7モルであることがより好ましい。3種類の酸化物の組成比をこの範囲とすることによって、電解用電極100は優れた耐久性を示す。   When the first layer 20 includes three kinds of oxides of ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide, it is included in the first layer 20 with respect to 1 mole of ruthenium oxide included in the first layer 20. The iridium oxide is preferably 0.2 to 3 mol, and more preferably 0.3 to 2.5 mol. Moreover, it is preferable that the titanium oxide contained in the 1st layer 20 is 0.3-8 mol with respect to 1 mol of ruthenium oxide contained in the 1st layer 20, and it is more preferable that it is 1-7 mol. preferable. By setting the composition ratio of the three kinds of oxides within this range, the electrode for electrolysis 100 exhibits excellent durability.

第一層20が、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物の中から選ばれる少なくとも2種類の酸化物を含む場合、これらの酸化物は、固溶体を形成していることが好ましい。酸化物固溶体を形成することにより、電解用電極100はすぐれた耐久性を示す。   When the first layer 20 includes at least two kinds of oxides selected from ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide, it is preferable that these oxides form a solid solution. By forming the oxide solid solution, the electrode for electrolysis 100 exhibits excellent durability.

上記の組成の他にも、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物のうち少なくとも1種類の酸化物を含んでいる限り、種々の組成のものを用いることができる。例えば、DSA(登録商標)と呼ばれる、ルテニウム、イリジウム、タンタル、ニオブ、チタン、スズ、コバルト、マンガン、白金等を含む酸化物コーティングを第一層20として用いることも可能である。   In addition to the above composition, various compositions can be used as long as they contain at least one oxide of ruthenium oxide, iridium oxide, and titanium oxide. For example, an oxide coating called ruthenium, iridium, tantalum, niobium, titanium, tin, cobalt, manganese, platinum, or the like, called DSA (registered trademark), can be used as the first layer 20.

第一層20は、単層である必要はなく、複数の層を含んでいてもよい。例えば、第一層20が3種類の酸化物を含む層と2種類の酸化物を含む層とを含んでいてもよい。第一層20の厚みは0.05〜10μmが好ましく、0.1〜8μmがより好ましい。   The first layer 20 does not need to be a single layer, and may include a plurality of layers. For example, the first layer 20 may include a layer containing three types of oxides and a layer containing two types of oxides. The thickness of the first layer 20 is preferably 0.05 to 10 μm, more preferably 0.1 to 8 μm.

(第二層)
第二層30は、ルテニウムとチタンを含むことが好ましい。これにより電解直後の塩素過電圧を更に低くすることができる。
(Second layer)
The second layer 30 preferably contains ruthenium and titanium. Thereby, the chlorine overvoltage immediately after electrolysis can be further reduced.

第二層30が酸化パラジウム、酸化パラジウムと白金の固溶体あるいはパラジウムと白金の合金を含むことが好ましい。これにより電解直後の塩素過電圧を更に低くすることができる。   The second layer 30 preferably contains palladium oxide, a solid solution of palladium oxide and platinum, or an alloy of palladium and platinum. Thereby, the chlorine overvoltage immediately after electrolysis can be further reduced.

第二層30は、厚い方が電解性能を維持できる期間が長くなるが、経済性の観点から0.05〜3μmの厚みであることが好ましい。   The thicker the second layer 30 is, the longer the period during which the electrolytic performance can be maintained, but it is preferable that the thickness is 0.05 to 3 μm from the viewpoint of economy.

次に、本実施形態の電解用電極を食塩電解用陰極として使用する場合について説明する。
(第一層)
触媒層である第一層20の成分としては、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金の少なくとも1種類を含んでもよいし、含まなくてもよい。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金の少なくとも1種類を含む場合、白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金が白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムのうち少なくとも1種類の白金族金属を含むことが好ましい。
白金族金属としては、白金を含むことが好ましい。
白金族金属酸化物としては、ルテニウム酸化物を含むことが好ましい。
白金族金属水酸化物としては、ルテニウム水酸化物を含むことが好ましい。
白金族金属合金としては、白金とニッケル、鉄、コバルトとの合金を含むことが好ましい。
更に必要に応じて第二成分として、ランタノイド系元素の酸化物あるいは水酸化物を含むことが好ましい。これにより、電解用電極100はすぐれた耐久性を示す。
ランタノイド系元素の酸化物あるいは水酸化物としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウムから選ばれる少なくとも1種類を含むことが好ましい。
さらに必要に応じて、第三成分として遷移金属の酸化物あるいは水酸化物を含むことが好ましい。
第三成分を添加することにより、電解用電極100はよりすぐれた耐久性を示し、電解電圧を低減させることができる。
好ましい組み合わせの例としては、ルテニウムのみ、ルテニウム+ニッケル、ルテニウム+セリウム、ルテニウム+ランタン、ルテニウム+ランタン+白金、ルテニウム+ランタン+パラジウム、ルテニウム+プラセオジム、ルテニウム+プラセオジム+白金、ルテニウム+プラセオジム+白金+パラジウム、ルテニウム+ネオジム、ルテニウム+ネオジム+白金、ルテニウム+ネオジム+マンガン、ルテニウム+ネオジム+鉄、ルテニウム+ネオジム+コバルト、ルテニウム+ネオジム+亜鉛、ルテニウム+ネオジム+ガリウム、ルテニウム+ネオジム+硫黄、ルテニウム+ネオジム+鉛、ルテニウム+ネオジム+ニッケル、ルテニウム+ネオジム+銅、ルテニウム+サマリウム、ルテニウム+サマリウム+マンガン、ルテニウム+サマリウム+鉄、ルテニウム+サマリウム+コバルト、ルテニウム+サマリウム+亜鉛、ルテニウム+サマリウム+ガリウム、ルテニウム+サマリウム+硫黄、ルテニウム+サマリウム+鉛、ルテニウム+サマリウム+ニッケル、白金+セリウム、白金+パラジウム+セリウム、白金+パラジウム+ランタン+セリウム、白金+イリジウム、白金+パラジウム、白金+イリジウム+パラジウム、白金+ニッケル+パラジウム、白金+ニッケル+ルテニウム、白金とニッケルの合金、白金とコバルトの合金、白金と鉄の合金、などが挙げられる。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金を含まない場合、触媒の主成分がニッケル元素であることが好ましい。
ニッケル金属、酸化物、水酸化物のうち少なくとも1種類を含むことが好ましい。
第二成分として、遷移金属を添加してもよい。添加する第二成分としては、チタン、スズ、モリブデン、コバルト、マンガン、鉄、硫黄、亜鉛、銅、炭素のうち少なくとも1種類の元素を含むことが好ましい。
好ましい組み合わせとして、ニッケル+スズ、ニッケル+チタン、ニッケル+モリブデン、ニッケル+コバルトなどが挙げられる。
必要に応じ、第1層20と電解用電極基材10の間に、中間層を設けることができる。中間層を設置することにより、電解用電極100の耐久性を向上させることができる。
中間層としては、第1層20と電解用電極基材10の両方に親和性があるものが好ましい。中間層としては、ニッケル酸化物、白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物が好ましい。中間層としては、中間層を形成する成分を含む溶液を塗布、焼成することで形成することもできるし、基材を空気雰囲気中で300〜600℃の温度で熱処理を実施して、表面酸化物層を形成させることもできる。その他、熱溶射法、イオンプレーティング法など既知の方法で形成させることができる。
Next, the case where the electrode for electrolysis of this embodiment is used as a cathode for salt electrolysis will be described.
(First layer)
The components of the first layer 20 as the catalyst layer include C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Ru , Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and the like, and oxides or hydroxides of the metal.
At least one of a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, and an alloy containing a platinum group metal may or may not be included.
Platinum group metal, platinum group metal oxide, platinum group metal hydroxide, platinum group metal oxide, platinum group metal hydroxide, platinum group metal hydroxide, platinum group The alloy containing a metal preferably contains at least one platinum group metal among platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and iridium.
The platinum group metal preferably contains platinum.
The platinum group metal oxide preferably contains ruthenium oxide.
The platinum group metal hydroxide preferably contains ruthenium hydroxide.
The platinum group metal alloy preferably includes an alloy of platinum and nickel, iron, or cobalt.
Furthermore, it is preferable that an oxide or hydroxide of a lanthanoid element is included as the second component as necessary. Thereby, the electrode 100 for electrolysis shows the outstanding durability.
The oxide or hydroxide of the lanthanoid element preferably contains at least one selected from lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, and dysprosium.
Furthermore, it is preferable to contain a transition metal oxide or hydroxide as the third component as required.
By adding the third component, the electrode for electrolysis 100 exhibits better durability, and the electrolysis voltage can be reduced.
Examples of preferred combinations are ruthenium only, ruthenium + nickel, ruthenium + cerium, ruthenium + lanthanum, ruthenium + lanthanum + platinum, ruthenium + lanthanum + palladium, ruthenium + praseodymium, ruthenium + praseodymium + platinum, ruthenium + praseodymium + platinum + Palladium, ruthenium + neodymium, ruthenium + neodymium + platinum, ruthenium + neodymium + manganese, ruthenium + neodymium + iron, ruthenium + neodymium + cobalt, ruthenium + neodymium + zinc, ruthenium + neodymium + gallium, ruthenium + neodymium + sulfur, ruthenium + Neodymium + lead, ruthenium + neodymium + nickel, ruthenium + neodymium + copper, ruthenium + samarium, ruthenium + samarium + manganese, ruthenium + summary Ru + iron, ruthenium + samarium + cobalt, ruthenium + samarium + zinc, ruthenium + samarium + gallium, ruthenium + samarium + sulfur, ruthenium + samarium + lead, ruthenium + samarium + nickel, platinum + cerium, platinum + palladium + cerium, Platinum + palladium + lanthanum + cerium, platinum + iridium, platinum + palladium, platinum + iridium + palladium, platinum + nickel + palladium, platinum + nickel + ruthenium, platinum and nickel alloys, platinum and cobalt alloys, platinum and iron Alloys, etc.
When a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, or an alloy containing a platinum group metal is not included, the main component of the catalyst is preferably a nickel element.
It is preferable to include at least one of nickel metal, oxide, and hydroxide.
A transition metal may be added as the second component. The second component to be added preferably contains at least one element of titanium, tin, molybdenum, cobalt, manganese, iron, sulfur, zinc, copper, and carbon.
Preferred combinations include nickel + tin, nickel + titanium, nickel + molybdenum, nickel + cobalt and the like.
If necessary, an intermediate layer can be provided between the first layer 20 and the electrode base material 10 for electrolysis. By installing the intermediate layer, the durability of the electrode for electrolysis 100 can be improved.
As the intermediate layer, one having affinity for both the first layer 20 and the electrode substrate 10 for electrolysis is preferable. The intermediate layer is preferably nickel oxide, platinum group metal, platinum group metal oxide, or platinum group metal hydroxide. The intermediate layer can be formed by applying and baking a solution containing a component for forming the intermediate layer, or by subjecting the base material to heat treatment at a temperature of 300 to 600 ° C. in an air atmosphere, and surface oxidation. A physical layer can also be formed. In addition, it can be formed by a known method such as thermal spraying or ion plating.

(第二層)
触媒層である第一層30の成分としては、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。
白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属水酸化物、白金族金属を含む合金の少なくとも1種類を含んでもよいし、含まなくてもよい。第二層に含まれる元素の好ましい組み合わせの例としては、第一層で挙げた組み合わせなどがある。第一層と第二層の組み合わせは、同じ組成で組成比が異なる組み合わせでもよいし、異なる組成の組み合わせでもよい。
(Second layer)
The components of the first layer 30 that is the catalyst layer include C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, and Ru. , Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and the like, and oxides or hydroxides of the metal.
At least one of a platinum group metal, a platinum group metal oxide, a platinum group metal hydroxide, and an alloy containing a platinum group metal may or may not be included. Examples of preferable combinations of elements contained in the second layer include the combinations mentioned in the first layer. The combination of the first layer and the second layer may be the same composition and different composition ratios, or may be a combination of different compositions.

触媒層の厚みとしては、形成させた触媒層および中間層の合算した厚みが0.01μm〜20μmが好ましい。0.01μm以上であれば、触媒として十分機能を発揮できる。20μm以下であれば、基材からの脱落が少なく強固な触媒層を形成することができる。0.05μm〜15μmがより好ましい。より好ましくは、0.1μm〜10μmである。更に好ましくは、0.2μm〜8μmである。   As the thickness of the catalyst layer, the total thickness of the formed catalyst layer and intermediate layer is preferably 0.01 μm to 20 μm. If it is 0.01 micrometer or more, it can fully exhibit a function as a catalyst. If it is 20 μm or less, it is possible to form a strong catalyst layer with little falling off from the substrate. 0.05 μm to 15 μm is more preferable. More preferably, it is 0.1 μm to 10 μm. More preferably, it is 0.2 μm to 8 μm.

電極用電極の厚み、すなわち、電解用電極基材と触媒層の合計の厚みとしては、電解用電極のハンドリング性の点から、315μm以下が好ましく、220μm以下がより好ましく、170μm以下が更に好ましく、150μm以下が更により好ましく、145μm以下が特に好ましく、140μm以下が一層好ましく、138μm以下がより一層好ましく、135μm以下が更に一層好ましい。135μm以下であれば、良好なハンドリング性が得られる。さらに、上記と同様の観点から、130μm以下であることが好ましく、より好ましくは、130μm未満であり、更に好ましくは、115μm以下であり、より更に好ましくは、65μm以下である。下限値は、特に限定されないが、1μm以上が好ましく、実用上から5μm以上がより好ましく、20μm以上であることがより好ましい。なお、電極の厚みは、デジマチックシックスネスゲージ(株式会社ミツトヨ、最少表示0.001mm)で測定することで求めることができる。電極用電極基材の厚みは、電極用電極の厚みと同様に測定することができる。触媒層の厚みは、電極用電極の厚みから電解用電極基材の厚みを引くことで求めることができる。   The thickness of the electrode for the electrode, that is, the total thickness of the electrode substrate for electrolysis and the catalyst layer is preferably 315 μm or less, more preferably 220 μm or less, still more preferably 170 μm or less, from the viewpoint of the handleability of the electrode for electrolysis. 150 μm or less is even more preferred, 145 μm or less is particularly preferred, 140 μm or less is more preferred, 138 μm or less is even more preferred, and 135 μm or less is even more preferred. If it is 135 micrometers or less, favorable handling property will be obtained. Further, from the same viewpoint as described above, it is preferably 130 μm or less, more preferably less than 130 μm, still more preferably 115 μm or less, and still more preferably 65 μm or less. Although a lower limit is not specifically limited, 1 micrometer or more is preferable, 5 micrometers or more are more preferable practically, and it is more preferable that it is 20 micrometers or more. The thickness of the electrode can be determined by measuring with a Digimatic Sixness Gauge (Mitutoyo Corporation, minimum display 0.001 mm). The thickness of the electrode substrate for electrodes can be measured in the same manner as the thickness of the electrode for electrodes. The thickness of the catalyst layer can be determined by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode for electrodes.

(電解用電極の製造方法)
次に電解用電極100の製造方法の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態では、酸素雰囲気下での塗膜の焼成(熱分解)、あるいはイオンプレーティング、メッキ、熱溶射等の方法によって、電解用電極基材上に第一層20、好ましくは第二層30を形成することにより、電解用電極100を製造できる。このような本実施形態の製造方法では、電解用電極100の高い生産性を実現できる。具体的には、触媒を含む塗布液を塗布する塗布工程、塗布液を乾燥する乾燥工程、熱分解を行う熱分解工程により、電解用電極基材上に触媒層が形成される。ここで熱分解とは、前駆体となる金属塩を加熱して、金属又は金属酸化物とガス状物質に分解することを意味する。用いる金属種、塩の種類、熱分解を行う雰囲気等により、分解生成物は異なるが、酸化性雰囲気では多くの金属は酸化物を形成しやすい傾向がある。電極の工業的な製造プロセスにおいて、熱分解は通常空気中で行われ、多くの場合、金属酸化物あるいは金属水酸化物が形成される。
(Method for producing electrode for electrolysis)
Next, an embodiment of a method for manufacturing the electrode for electrolysis 100 will be described in detail.
In the present embodiment, the first layer 20, preferably the second layer, is formed on the electrode substrate for electrolysis by a method such as baking (thermal decomposition) of the coating film in an oxygen atmosphere or ion plating, plating, thermal spraying, or the like. By forming 30, the electrode for electrolysis 100 can be manufactured. In such a manufacturing method of this embodiment, high productivity of the electrode for electrolysis 100 can be realized. Specifically, the catalyst layer is formed on the electrode substrate for electrolysis by an application step of applying a coating solution containing a catalyst, a drying step of drying the coating solution, and a thermal decomposition step of performing thermal decomposition. Here, the thermal decomposition means heating the metal salt as a precursor to decompose into a metal or metal oxide and a gaseous substance. Although the decomposition products differ depending on the type of metal used, the type of salt, the atmosphere in which pyrolysis is performed, etc., many metals tend to form oxides in an oxidizing atmosphere. In the industrial manufacturing process of electrodes, pyrolysis is usually performed in air, and in many cases, metal oxides or metal hydroxides are formed.

(陽極の第一層の形成)
(塗布工程)
第一層20は、ルテニウム、イリジウム及びチタンのうち少なくとも1種類の金属塩を溶解した溶液(第一塗布液)を電解用電極基材に塗布後、酸素の存在下で熱分解(焼成)して得られる。第一塗布液中のルテニウム、イリジウム及びチタンの含有率は、第一層20と概ね等しい。
(Formation of the first layer of the anode)
(Coating process)
The first layer 20 is formed by applying a solution in which at least one metal salt of ruthenium, iridium and titanium is dissolved (first coating solution) to the electrode substrate for electrolysis and then thermally decomposing (baking) in the presence of oxygen. Obtained. The contents of ruthenium, iridium and titanium in the first coating solution are substantially equal to those of the first layer 20.

金属塩としては、塩化物塩、硝酸塩、硫酸塩、金属アルコキシド、その他のいずれの形態でもよい。第一塗布液の溶媒は、金属塩の種類に応じて選択できるが、水及びブタノール等のアルコール類等を用いることができる。溶媒としては、水または水とアルコール類の混合溶媒が好ましい。金属塩を溶解させた第一塗布液中の総金属濃度は特に限定されないが、1回の塗布で形成される塗膜の厚みとの兼ね合いから10〜150g/Lの範囲が好ましい。   The metal salt may be chloride, nitrate, sulfate, metal alkoxide, or any other form. The solvent of the first coating solution can be selected according to the type of metal salt, but water and alcohols such as butanol can be used. As the solvent, water or a mixed solvent of water and alcohols is preferable. The total metal concentration in the first coating solution in which the metal salt is dissolved is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 150 g / L in consideration of the thickness of the coating film formed by one coating.

第一塗布液を電解用電極基材10上に塗布する方法としては、電解用電極基材10を第一塗布液に浸漬するディップ法、第一塗布液を刷毛で塗る方法、第一塗布液を含浸させたスポンジ状のロールを用いるロール法、電解用電極基材10と第一塗布液とを反対荷電に帯電させてスプレー噴霧を行う静電塗布法等が用いられる。この中でも工業的な生産性に優れた、ロール法又は静電塗布法が好ましい。   As a method of applying the first coating solution onto the electrode substrate 10 for electrolysis, a dipping method in which the electrode substrate 10 for electrolysis is immersed in the first coating solution, a method of applying the first coating solution with a brush, a first coating solution A roll method using a sponge-like roll impregnated with an electrode, an electrostatic coating method in which the electrode base material 10 for electrolysis and the first coating liquid are charged to opposite charges and sprayed are used. Among these, the roll method or the electrostatic coating method which is excellent in industrial productivity is preferable.

(乾燥工程、熱分解工程)
電解用電極基材100に第一塗布液を塗布した後、10〜90℃の温度で乾燥し、350〜650℃に加熱した焼成炉で熱分解する。乾燥と熱分解の間に、必要に応じて100〜350℃で仮焼成を実施してもよい。乾燥、仮焼成及び熱分解温度は、第一塗布液の組成や溶媒種により、適宜選択することが出来る。一回当たりの熱分解の時間は長い方が好ましいが、電極の生産性の観点から3〜60分が好ましく、5〜20分がより好ましい。
(Drying process, pyrolysis process)
After apply | coating a 1st coating liquid to the electrode base material 100 for electrolysis, it dries at the temperature of 10-90 degreeC, and thermally decomposes with the baking furnace heated at 350-650 degreeC. You may implement temporary baking at 100-350 degreeC as needed between drying and thermal decomposition. The drying, calcination and thermal decomposition temperature can be appropriately selected depending on the composition of the first coating solution and the solvent type. Although it is preferable that the thermal decomposition time per one time is long, it is preferably 3 to 60 minutes and more preferably 5 to 20 minutes from the viewpoint of electrode productivity.

上記の塗布、乾燥及び熱分解のサイクルを繰り返して、被覆(第一層20)を所定の厚みに形成する。第一層20を形成した後に、必要に応じて更に長時間焼成する後加熱を行うと、第一層20の安定性を更に高めることができる。   The coating (first layer 20) is formed to a predetermined thickness by repeating the coating, drying, and thermal decomposition cycles described above. After the first layer 20 is formed, the stability of the first layer 20 can be further improved by performing post-heating after further baking as necessary.

(第二層の形成)
第二層30は、必要に応じて形成され、例えば、パラジウム化合物及び白金化合物を含む溶液あるいはルテニウム化合物およびチタン化合物を含む溶液(第二塗布液)を第一層20の上に塗布した後、酸素の存在下で熱分解して得られる。
(Formation of the second layer)
The second layer 30 is formed as necessary. For example, after applying a solution containing a palladium compound and a platinum compound or a solution containing a ruthenium compound and a titanium compound (second coating solution) on the first layer 20, Obtained by thermal decomposition in the presence of oxygen.

(熱分解法での陰極の第一層の形成)
(塗布工程)
第一層20は、種々の組み合わせの金属塩を溶解した溶液(第一塗布液)を電解用電極基材に塗布後、酸素の存在下で熱分解(焼成)して得られる。第一塗布液中の金属の含有率は、第一層20と概ね等しい。
(Formation of the first layer of the cathode by pyrolysis)
(Coating process)
The first layer 20 is obtained by applying a solution (first coating solution) in which various combinations of metal salts are dissolved to the electrode substrate for electrolysis and then thermally decomposing (baking) in the presence of oxygen. The metal content in the first coating solution is substantially equal to that of the first layer 20.

金属塩としては、塩化物塩、硝酸塩、硫酸塩、金属アルコキシド、その他のいずれの形態でもよい。第一塗布液の溶媒は、金属塩の種類に応じて選択できるが、水及びブタノール等のアルコール類等を用いることができる。溶媒としては、水または水とアルコール類の混合溶媒が好ましい。金属塩を溶解させた第一塗布液中の総金属濃度は特に限定されないが、1回の塗布で形成される塗膜の厚みとの兼ね合いから10〜150g/Lの範囲が好ましい。   The metal salt may be chloride, nitrate, sulfate, metal alkoxide, or any other form. The solvent of the first coating solution can be selected according to the type of metal salt, but water and alcohols such as butanol can be used. As the solvent, water or a mixed solvent of water and alcohols is preferable. The total metal concentration in the first coating solution in which the metal salt is dissolved is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 150 g / L in consideration of the thickness of the coating film formed by one coating.

第一塗布液を電解用電極基材10上に塗布する方法としては、電解用電極基材10を第一塗布液に浸漬するディップ法、第一塗布液を刷毛で塗る方法、第一塗布液を含浸させたスポンジ状のロールを用いるロール法、電解用電極基材10と第一塗布液とを反対荷電に帯電させてスプレー噴霧を行う静電塗布法等が用いられる。この中でも工業的な生産性に優れた、ロール法又は静電塗布法が好ましい。   As a method of applying the first coating solution onto the electrode substrate 10 for electrolysis, a dipping method in which the electrode substrate 10 for electrolysis is immersed in the first coating solution, a method of applying the first coating solution with a brush, a first coating solution A roll method using a sponge-like roll impregnated with an electrode, an electrostatic coating method in which the electrode base material 10 for electrolysis and the first coating liquid are charged to opposite charges and sprayed are used. Among these, the roll method or the electrostatic coating method which is excellent in industrial productivity is preferable.

(乾燥工程、熱分解工程)
電解用電極基材10に第一塗布液を塗布した後、10〜90℃の温度で乾燥し、350〜650℃に加熱した焼成炉で熱分解する。乾燥と熱分解の間に、必要に応じて100〜350℃で仮焼成を実施してもよい。乾燥、仮焼成及び熱分解温度は、第一塗布液の組成や溶媒種により、適宜選択することが出来る。一回当たりの熱分解の時間は長い方が好ましいが、電極の生産性の観点から3〜60分が好ましく、5〜20分がより好ましい。
(Drying process, pyrolysis process)
After apply | coating a 1st coating liquid to the electrode base material 10 for electrolysis, it dries at the temperature of 10-90 degreeC, and thermally decomposes with the baking furnace heated at 350-650 degreeC. You may implement temporary baking at 100-350 degreeC as needed between drying and thermal decomposition. The drying, calcination and thermal decomposition temperature can be appropriately selected depending on the composition of the first coating solution and the solvent type. Although it is preferable that the thermal decomposition time per one time is long, it is preferably 3 to 60 minutes and more preferably 5 to 20 minutes from the viewpoint of electrode productivity.

上記の塗布、乾燥及び熱分解のサイクルを繰り返して、被覆(第一層20)を所定の厚みに形成する。第一層20を形成した後に、必要に応じて更に長時間焼成する後加熱を行うと、第一層20の安定性を更に高めることができる。   The coating (first layer 20) is formed to a predetermined thickness by repeating the coating, drying, and thermal decomposition cycles described above. After the first layer 20 is formed, the stability of the first layer 20 can be further improved by performing post-heating after further baking as necessary.

(中間層の形成)
中間層は、必要に応じて形成され、例えば、パラジウム化合物あるいは白金化合物を含む溶液(第二塗布液)を基材の上に塗布した後、酸素の存在下で熱分解して得られる。あるいは、溶液を塗布することなく基材を加熱するだけで基材表面に酸化ニッケル中間層を形成させてもよい。
(Formation of intermediate layer)
An intermediate | middle layer is formed as needed, for example, after apply | coating the solution (2nd coating liquid) containing a palladium compound or a platinum compound on a base material, it obtains by thermally decomposing in presence of oxygen. Alternatively, the nickel oxide intermediate layer may be formed on the surface of the substrate simply by heating the substrate without applying the solution.

(イオンプレーティングでの陰極の第一層の形成)
第一層20はイオンプレーティングで形成させることもできる。
一例として、基材をチャンバー内に固定し、金属ルテニウムターゲットに電子線を照射する方法が挙げられる。蒸発した金属ルテニウム粒子は、チャンバー内のプラズマ中でプラスに帯電され、マイナスに帯電させた基板上に堆積する。プラズマ雰囲気はアルゴン、酸素であり、ルテニウムはルテニウム酸化物として基材上に堆積する。
(Formation of first layer of cathode by ion plating)
The first layer 20 can also be formed by ion plating.
As an example, a method of fixing a substrate in a chamber and irradiating a metal ruthenium target with an electron beam can be mentioned. The evaporated metal ruthenium particles are positively charged in the plasma in the chamber and are deposited on the negatively charged substrate. The plasma atmosphere is argon and oxygen, and ruthenium is deposited on the substrate as ruthenium oxide.

(メッキでの陰極の第一層の形成)
第一層20は、メッキ法でも形成させることもできる。
一例として、基材を陰極として使用し、ニッケルおよびスズを含む電解液中で電解メッキを実施すると、ニッケルとスズの合金メッキを形成させることができる。
(Formation of the first layer of the cathode by plating)
The first layer 20 can also be formed by a plating method.
As an example, when the substrate is used as a cathode and electrolytic plating is performed in an electrolytic solution containing nickel and tin, an alloy plating of nickel and tin can be formed.

(熱溶射での陰極の第一層の形成)
第一層20は、熱溶射法でも形成させることができる。
一例として、酸化ニッケル粒子を基材上にプラズマ溶射することにより、金属ニッケルと酸化ニッケルが混合した触媒層を形成させることができる。
(Formation of the first layer of the cathode by thermal spraying)
The first layer 20 can also be formed by a thermal spraying method.
As an example, a catalyst layer in which metallic nickel and nickel oxide are mixed can be formed by plasma spraying nickel oxide particles on a substrate.

本実施形態の電解用電極は、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜と一体化して用いることができる。そのため、膜一体電極として用いることができ、電極を更新する際の陰極及び陽極の張り替え作業が不要となり、作業効率が大幅に向上する。
また、イオン交換膜や微多孔膜などの隔膜との一体電極によれば、電解性能を新品時の性能と同等または向上させることができる。
The electrode for electrolysis of the present embodiment can be used integrally with a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane. Therefore, it can be used as a membrane-integrated electrode, and the work of replacing the cathode and anode when renewing the electrode is not required, and the working efficiency is greatly improved.
In addition, according to the integral electrode with a diaphragm such as an ion exchange membrane or a microporous membrane, the electrolysis performance can be equal to or improved with the performance when new.

以下、イオン交換膜について詳述する。
〔イオン交換膜〕
イオン交換膜は、イオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体を含む膜本体と、該膜本体の少なくとも一方面上に設けられたコーティング層とを有する。また、コーティング層は、無機物粒子と結合剤とを含み、コーティング層の比表面積は、0.1〜10m2/gである。かかる構造のイオン交換膜は、電解中に発生するガスによる電解性能への影響が少なく、安定した電解性能を発揮することができる。
上記、イオン交換基が導入されたパーフルオロカーボン重合体の膜とは、スルホ基由来のイオン交換基(−SO3−で表される基、以下「スルホン酸基」ともいう。)を有するスルホン酸層と、カルボキシル基由来のイオン交換基(−CO2−で表される基、以下「カルボン酸基」ともいう。)を有するカルボン酸層のいずれか一方を備えるものである。強度及び寸法安定性の観点から、強化芯材をさらに有することが好ましい。
無機物粒子及び結合剤については、以下コーティング層の説明の欄に詳述する。
Hereinafter, the ion exchange membrane will be described in detail.
[Ion exchange membrane]
The ion exchange membrane has a membrane body containing a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having an ion exchange group, and a coating layer provided on at least one surface of the membrane body. The coating layer includes inorganic particles and a binder, and the specific surface area of the coating layer is 0.1 to 10 m 2 / g. The ion exchange membrane having such a structure has little influence on the electrolysis performance by the gas generated during electrolysis, and can exhibit stable electrolysis performance.
The above-mentioned membrane of perfluorocarbon polymer into which an ion exchange group is introduced is a sulfonic acid having an ion exchange group derived from a sulfo group (a group represented by —SO 3 —, hereinafter also referred to as “sulfonic acid group”). And a carboxylic acid layer having an ion exchange group derived from a carboxyl group (a group represented by —CO 2 —, hereinafter also referred to as “carboxylic acid group”). From the viewpoint of strength and dimensional stability, it is preferable to further have a reinforcing core material.
The inorganic particles and the binder will be described in detail below in the description of the coating layer.

図2は、イオン交換膜の一実施形態を示す断面模式図である。イオン交換膜1は、イオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体を含む膜本体10と、膜本体10の両面に形成されたコーティング層11a及び11bを有する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an ion exchange membrane. The ion exchange membrane 1 has a membrane body 10 containing a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having an ion exchange group, and coating layers 11 a and 11 b formed on both surfaces of the membrane body 10.

イオン交換膜1において、膜本体10は、スルホ基由来のイオン交換基(−SO3 -で表される基、以下「スルホン酸基」ともいう。)を有するスルホン酸層3と、カルボキシル基由来のイオン交換基(−CO2 -で表される基、以下「カルボン酸基」ともいう。)を有するカルボン酸層2とを備え、強化芯材4により強度及び寸法安定性が強化されている。イオン交換膜1は、スルホン酸層3とカルボン酸層2とを備えるため、陽イオン交換膜として好適に用いられる。 In the ion exchange membrane 1, the membrane body 10 includes a sulfonic acid layer 3 having an ion exchange group derived from a sulfo group (a group represented by —SO 3 , hereinafter also referred to as “sulfonic acid group”), and a carboxyl group-derived. And a carboxylic acid layer 2 having an ion exchange group (a group represented by —CO 2 , hereinafter also referred to as “carboxylic acid group”), and the strength and dimensional stability are enhanced by the reinforcing core material 4. . Since the ion exchange membrane 1 includes the sulfonic acid layer 3 and the carboxylic acid layer 2, it is suitably used as a cation exchange membrane.

なお、イオン交換膜は、スルホン酸層及びカルボン酸層のいずれか一方のみを有するものであってもよい。また、イオン交換膜は、必ずしも強化芯材により強化されている必要はなく、強化芯材の配置状態も図2の例に限定されるものではない。   The ion exchange membrane may have only one of a sulfonic acid layer and a carboxylic acid layer. Further, the ion exchange membrane does not necessarily need to be reinforced by the reinforcing core material, and the arrangement state of the reinforcing core material is not limited to the example of FIG.

(膜本体)
先ず、イオン交換膜1を構成する膜本体10について説明する。
膜本体10は、陽イオンを選択的に透過する機能を有し、イオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体を含むものであればよく、その構成や材料は特に限定されず、適宜好適なものを選択することができる。
(Membrane body)
First, the membrane body 10 constituting the ion exchange membrane 1 will be described.
The membrane body 10 may have any function as long as it has a function of selectively permeating cations and includes a hydrocarbon polymer or a fluorine-containing polymer having an ion exchange group, and its configuration and material are not particularly limited. However, a suitable one can be selected as appropriate.

膜本体10におけるイオン交換基を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体は、例えば、加水分解等によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する炭化水素系重合体あるいは含フッ素系重合体から得ることができる。具体的には、例えば、主鎖がフッ素化炭化水素からなり、加水分解等によりイオン交換基に変換可能な基(イオン交換基前駆体)をペンダント側鎖として有し、且つ溶融加工が可能な重合体(以下、場合により「含フッ素系重合体(a)」という。)を用いて膜本体10の前駆体を作製した後、イオン交換基前駆体をイオン交換基に変換することにより、膜本体10を得ることができる。   The hydrocarbon polymer or fluorine-containing polymer having an ion exchange group in the membrane body 10 is, for example, a hydrocarbon polymer or fluorine-containing polymer having an ion exchange group precursor that can become an ion exchange group by hydrolysis or the like. Can be obtained from coalescence. Specifically, for example, the main chain is made of a fluorinated hydrocarbon, has a group (ion exchange group precursor) that can be converted into an ion exchange group by hydrolysis or the like as a pendant side chain, and can be melt processed. After preparing the precursor of the membrane body 10 using a polymer (hereinafter sometimes referred to as “fluorinated polymer (a)”), the membrane is obtained by converting the ion exchange group precursor into an ion exchange group. The main body 10 can be obtained.

含フッ素系重合体(a)は、例えば、下記第1群より選ばれる少なくとも一種の単量体と、下記第2群及び/又は下記第3群より選ばれる少なくとも一種の単量体と、を共重合することにより製造することができる。また、下記第1群、下記第2群、及び下記第3群のいずれかより選ばれる1種の単量体の単独重合により製造することもできる。   The fluorine-containing polymer (a) includes, for example, at least one monomer selected from the following first group and at least one monomer selected from the following second group and / or the following third group: It can be produced by copolymerization. Moreover, it can also manufacture by the homopolymerization of the monomer of 1 type chosen from either the following 1st group, the following 2nd group, and the following 3rd group.

第1群の単量体としては、例えば、フッ化ビニル化合物が挙げられる。フッ化ビニル化合物としては、例えば、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等が挙げられる。特に、イオン交換膜をアルカリ電解用膜として用いる場合、フッ化ビニル化合物は、パーフルオロ単量体であることが好ましく、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルからなる群より選ばれるパーフルオロ単量体が好ましい。   Examples of the first group of monomers include vinyl fluoride compounds. Examples of the vinyl fluoride compound include vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, and the like. In particular, when the ion exchange membrane is used as a membrane for alkaline electrolysis, the vinyl fluoride compound is preferably a perfluoro monomer, and is selected from the group consisting of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and perfluoroalkyl vinyl ether. A fluoromonomer is preferred.

第2群の単量体としては、例えば、カルボン酸型イオン交換基(カルボン酸基)に変換し得る官能基を有するビニル化合物が挙げられる。カルボン酸基に変換し得る官能基を有するビニル化合物としては、例えば、CF2=CF(OCF2CYF)s−O(CZF)t−COORで表される単量体等が挙げられる(ここで、sは0〜2の整数を表し、tは1〜12の整数を表し、Y及びZは、各々独立して、F又はCF3を表し、Rは低級アルキル基を表す。低級アルキル基は、例えば炭素数1〜3のアルキル基である。)。 Examples of the second group of monomers include vinyl compounds having a functional group that can be converted into a carboxylic acid type ion exchange group (carboxylic acid group). Examples of the vinyl compound having a functional group that can be converted into a carboxylic acid group include monomers represented by CF 2 ═CF (OCF 2 CYF) s —O (CZF) t —COOR (here, , S represents an integer of 0 to 2, t represents an integer of 1 to 12, Y and Z each independently represent F or CF 3 , and R represents a lower alkyl group. , For example, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.).

これらの中でも、CF2=CF(OCF2CYF)n−O(CF2m−COORで表される化合物が好ましい。ここで、nは0〜2の整数を表し、mは1〜4の整数を表し、YはF又はCF3を表し、RはCH3、C25、又はC37を表す。 Among them, CF 2 = CF (OCF 2 CYF) n -O (CF 2) a compound represented by m -COOR are preferred. Here, n represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 4, Y represents F or CF 3 , and R represents CH 3 , C 2 H 5 , or C 3 H 7 .

なお、イオン交換膜をアルカリ電解用陽イオン交換膜として用いる場合、単量体としてパーフルオロ化合物を少なくとも用いることが好ましいが、エステル基のアルキル基(上記R参照)は加水分解される時点で重合体から失われるため、アルキル基(R)は全ての水素原子がフッ素原子に置換されているパーフルオロアルキル基でなくてもよい。   When the ion exchange membrane is used as a cation exchange membrane for alkaline electrolysis, it is preferable to use at least a perfluoro compound as a monomer. However, the alkyl group of the ester group (see R above) is heavy when it is hydrolyzed. Since the alkyl group (R) is lost from the coalescence, the alkyl group (R) may not be a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms.

第2群の単量体としては、上記の中でも下記に表す単量体がより好ましい。
CF2=CFOCF2−CF(CF3)OCF2COOCH3
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF22COOCH3
CF2=CF[OCF2−CF(CF3)]2O(CF22COOCH3
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF23COOCH3
CF2=CFO(CF22COOCH3
CF2=CFO(CF23COOCH3
As the second group of monomers, monomers shown below are more preferable among the above.
CF 2 = CFOCF 2 -CF (CF 3) OCF 2 COOCH 3,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) 2 COOCH 3 ,
CF 2 = CF [OCF 2 -CF (CF 3)] 2 O (CF 2) 2 COOCH 3,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) 3 COOCH 3 ,
CF 2 = CFO (CF 2 ) 2 COOCH 3 ,
CF 2 = CFO (CF 2) 3 COOCH 3.

第3群の単量体としては、例えば、スルホン型イオン交換基(スルホン酸基)に変換し得る官能基を有するビニル化合物が挙げられる。スルホン酸基に変換し得る官能基を有するビニル化合物としては、例えば、CF2=CFO−X−CF2−SO2Fで表される単量体が好ましい(ここで、Xはパーフルオロアルキレン基を表す。)。これらの具体例としては、下記に表す単量体等が挙げられる。
CF2=CFOCF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO2F、
CF2=CF(CF22SO2F、
CF2=CFO〔CF2CF(CF3)O〕2CF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF2OCF3)OCF2CF2SO2F。
Examples of the third group of monomers include vinyl compounds having a functional group that can be converted into a sulfone-type ion exchange group (sulfonic acid group). The vinyl compound having a functional group that can be converted to sulfonic acid groups, e.g., CF 2 = monomer represented by CFO-X-CF 2 -SO 2 F are preferred (wherein, X is perfluoroalkylene group Represents.) Specific examples thereof include the monomers shown below.
CF 2 = CFOCF 2 CF 2 SO 2 F,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 CF 2 SO 2 F,
CF 2 = CF (CF 2 ) 2 SO 2 F,
CF 2 = CFO [CF 2 CF (CF 3 ) O] 2 CF 2 CF 2 SO 2 F,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 2 OCF 3) OCF 2 CF 2 SO 2 F.

これらの中でも、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO2F、及びCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fがより好ましい。 Among them, CF 2 = CFOCF 2 CF ( CF 3) OCF 2 CF 2 CF 2 SO 2 F, and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) OCF 2 CF 2 SO 2 F is more preferred.

これら単量体から得られる共重合体は、フッ化エチレンの単独重合及び共重合に対して開発された重合法、特にテトラフルオロエチレンに対して用いられる一般的な重合方法によって製造することができる。例えば、非水性法においては、パーフルオロ炭化水素、クロロフルオロカーボン等の不活性溶媒を用い、パーフルオロカーボンパーオキサイドやアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で、温度0〜200℃、圧力0.1〜20MPaの条件下で、重合反応を行うことができる。   Copolymers obtained from these monomers can be produced by polymerization methods developed for homopolymerization and copolymerization of fluorinated ethylene, in particular, general polymerization methods used for tetrafluoroethylene. . For example, in the non-aqueous method, an inert solvent such as perfluorohydrocarbon or chlorofluorocarbon is used, and in the presence of a radical polymerization initiator such as perfluorocarbon peroxide or azo compound, the temperature is 0 to 200 ° C., the pressure is 0. The polymerization reaction can be performed under conditions of 1 to 20 MPa.

上記共重合において、上記単量体の組み合わせの種類及びその割合は、特に限定されず、得られる含フッ素系重合体に付与したい官能基の種類及び量によって選択決定される。例えば、カルボン酸基のみを含有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群及び第2群から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。また、スルホン酸基のみを含有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群及び第3群の単量体から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。さらに、カルボン酸基及びスルホン酸基を有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群、第2群及び第3群の単量体から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。この場合、上記第1群及び第2群よりなる共重合体と、上記第1群及び第3群よりなる共重合体とを、別々に重合し、後に混合することによっても目的の含フッ素系重合体を得ることができる。また、各単量体の混合割合は、特に限定されないが、単位重合体当たりの官能基の量を増やす場合、上記第2群及び第3群より選ばれる単量体の割合を増加させればよい。   In the copolymerization, the type of monomer combination and the ratio thereof are not particularly limited, and are selected and determined depending on the type and amount of functional groups to be imparted to the resulting fluorinated polymer. For example, when a fluorine-containing polymer containing only a carboxylic acid group is used, at least one monomer may be selected from the first group and the second group and copolymerized. Further, when a fluorine-containing polymer containing only a sulfonic acid group is used, at least one monomer may be selected from each of the first group and third group monomers and copolymerized. Further, when a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group and a sulfonic acid group is used, at least one monomer is selected from the monomers of the first group, the second group, and the third group, respectively. What is necessary is just to superpose | polymerize. In this case, the desired fluorine-containing system can also be obtained by separately polymerizing the copolymer consisting of the first group and the second group and the copolymer consisting of the first group and the third group and mixing them later. A polymer can be obtained. Further, the mixing ratio of each monomer is not particularly limited, but when increasing the amount of the functional group per unit polymer, if the ratio of the monomer selected from the second group and the third group is increased. Good.

含フッ素系共重合体の総イオン交換容量は特に限定されないが、0.5〜2.0mg当量/gであることが好ましく、0.6〜1.5mg当量/gであることがより好ましい。ここで、総イオン交換容量とは、乾燥樹脂の単位重量あたりの交換基の当量のことをいい、中和滴定等によって測定することができる。   The total ion exchange capacity of the fluorine-containing copolymer is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2.0 mg equivalent / g, and more preferably 0.6 to 1.5 mg equivalent / g. Here, the total ion exchange capacity refers to the equivalent of exchange groups per unit weight of the dry resin, and can be measured by neutralization titration or the like.

イオン交換膜1の膜本体10においては、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を含むスルホン酸層3と、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を含むカルボン酸層2とが積層されている。このような層構造の膜本体10とすることで、ナトリウムイオン等の陽イオンの選択的透過性を一層向上させることができる。   In the membrane body 10 of the ion exchange membrane 1, a sulfonic acid layer 3 containing a fluorinated polymer having a sulfonic acid group and a carboxylic acid layer 2 containing a fluorinated polymer having a carboxylic acid group are laminated. Yes. By setting it as the film | membrane main body 10 of such a layer structure, the selective permeability of cations, such as a sodium ion, can be improved further.

イオン交換膜1を電解槽に配置する場合、通常、スルホン酸層3が電解槽の陽極側に、カルボン酸層2が電解槽の陰極側に、それぞれ位置するように配置する。   When the ion exchange membrane 1 is arranged in the electrolytic cell, it is usually arranged so that the sulfonic acid layer 3 is located on the anode side of the electrolytic cell and the carboxylic acid layer 2 is located on the cathode side of the electrolytic cell.

スルホン酸層3は、電気抵抗が低い材料から構成されていることが好ましく、膜強度の観点から、膜厚がカルボン酸層2より厚いことが好ましい。スルホン酸層3の膜厚は、好ましくはカルボン酸層2の2〜25倍であり、より好ましくは3〜15倍である。   The sulfonic acid layer 3 is preferably made of a material having low electric resistance, and the film thickness is preferably thicker than that of the carboxylic acid layer 2 from the viewpoint of film strength. The film thickness of the sulfonic acid layer 3 is preferably 2 to 25 times that of the carboxylic acid layer 2, and more preferably 3 to 15 times.

カルボン酸層2は、膜厚が薄くても高いアニオン排除性を有するものであることが好ましい。ここでいうアニオン排除性とは、イオン交換膜1へのアニオンの侵入や透過を妨げようとする性質をいう。アニオン排除性を高くするためには、スルホン酸層に対し、イオン交換容量の小さいカルボン酸層を配すること等が有効である。   It is preferable that the carboxylic acid layer 2 has a high anion exclusion property even if the film thickness is thin. The term “anion-exclusion” as used herein refers to a property that tends to prevent the penetration and permeation of anions into the ion exchange membrane 1. In order to increase the anion exclusion property, it is effective to arrange a carboxylic acid layer having a small ion exchange capacity with respect to the sulfonic acid layer.

スルホン酸層3に用いる含フッ素系重合体としては、例えば、第3群の単量体としてCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fを用いて得られた重合体が好適である。 Examples of the fluorine-containing polymer used for the sulfonic acid layer 3 include polymers obtained using CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F as the third group of monomers. Is preferred.

カルボン酸層2に用いる含フッ素系重合体としては、例えば、第2群の単量体としてCF2=CFOCF2CF(CF2)O(CF22COOCH3を用いて得られた重合体が好適である。 As the fluorine-containing polymer used for the carboxylic acid layer 2, for example, a polymer obtained using CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 2 ) O (CF 2 ) 2 COOCH 3 as the second group of monomers Is preferred.

(コーティング層)
イオン交換膜は、膜本体の少なくとも一方面上にコーティング層を有する。また、図2に示すとおり、イオン交換膜1においては、膜本体10の両面上にそれぞれコーティング層11a及び11bが形成されている。
コーティング層は無機物粒子と結合剤とを含む。
(Coating layer)
The ion exchange membrane has a coating layer on at least one surface of the membrane body. Further, as shown in FIG. 2, in the ion exchange membrane 1, coating layers 11 a and 11 b are formed on both surfaces of the membrane body 10, respectively.
The coating layer includes inorganic particles and a binder.

無機物粒子の平均粒径は、0.90μm以上であることがより好ましい。無機物粒子の平均粒径が0.90μm以上であると、ガス付着だけでなく不純物への耐久性が極めて向上する。すなわち、無機物粒子の平均粒径を大きくしつつ、且つ上述の比表面積の値を満たすようにすることで、特に顕著な効果が得られるようになる。このような平均粒径と比表面積を満たすため、不規則状の無機物粒子が好ましい。溶融により得られる無機物粒子、原石粉砕により得られる無機物粒子を用いることができる。好ましくは原石粉砕により得られる無機物粒子を好適に用いることができる。   The average particle size of the inorganic particles is more preferably 0.90 μm or more. When the average particle size of the inorganic particles is 0.90 μm or more, not only gas adhesion but also durability against impurities is greatly improved. That is, a particularly remarkable effect can be obtained by increasing the average particle diameter of the inorganic particles and satisfying the above-mentioned value of the specific surface area. In order to satisfy such an average particle size and specific surface area, irregular inorganic particles are preferable. Inorganic particles obtained by melting and inorganic particles obtained by crushing raw stones can be used. Preferably, inorganic particles obtained by pulverizing raw stones can be suitably used.

また、無機物粒子の平均粒径は、2μm以下とすることができる。無機物粒子の平均粒径が2μm以下であれば、無機物粒子によって膜が損傷することを防止できる。無機物粒子の平均粒径は、より好ましくは、0.90〜1.2μmである。   The average particle size of the inorganic particles can be 2 μm or less. If the average particle size of the inorganic particles is 2 μm or less, the membrane can be prevented from being damaged by the inorganic particles. The average particle diameter of the inorganic particles is more preferably 0.90 to 1.2 μm.

ここで、平均粒径は、粒度分布計(「SALD2200」島津製作所)によって測定することができる。   Here, the average particle diameter can be measured by a particle size distribution meter (“SALD2200”, Shimadzu Corporation).

無機物粒子の形状は、不規則形状であることが好ましい。不純物への耐性がより向上する。また、無機物粒子の粒度分布は 、ブロードであることが好ましい。   The shape of the inorganic particles is preferably an irregular shape. Improves resistance to impurities. The particle size distribution of the inorganic particles is preferably broad.

無機物粒子は、周期律表第IV族元素の酸化物、周期律表第IV族元素の窒化物、及び周期律表第IV族元素の炭化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の無機物を含むことが好ましい。より好ましくは、耐久性の観点から、酸化ジルコニウムの粒子である。   The inorganic particles may include at least one inorganic material selected from the group consisting of oxides of Group IV elements of the periodic table, nitrides of Group IV elements of the periodic table, and carbides of Group IV elements of the periodic table. preferable. More preferred are zirconium oxide particles from the viewpoint of durability.

この無機物粒子は、無機物粒子の原石を粉砕されることにより製造された無機物粒子であるか、または、無機物粒子の原石を溶融して精製することによって、粒子の径が揃った球状の粒子を無機物粒子であることが好ましい。   The inorganic particles are inorganic particles produced by pulverizing the raw particles of the inorganic particles, or the spherical particles having the same particle diameter are obtained by melting and purifying the raw particles of the inorganic particles. Particles are preferred.

原石粉砕方法としては、特に限定されないが、ボールミル、ビーズミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、製粉ミル、ハンマーミル、ペレットミル、VSIミル、ウィリーミル、ローラーミル、ジェットミルなどが挙げられる。また、粉砕後、洗浄されることが好ましく、そのとき洗浄方法としては、酸処理されることが好ましい。それによって、無機物粒子の表面に付着した鉄等の不純物を削減することができる。   The raw stone crushing method is not particularly limited, and examples thereof include a ball mill, a bead mill, a colloid mill, a conical mill, a disk mill, an edge mill, a milling mill, a hammer mill, a pellet mill, a VSI mill, a wheelie mill, a roller mill, and a jet mill. Moreover, it is preferable to wash | clean after grinding | pulverization, and it is preferable as an washing | cleaning method at that time to carry out an acid treatment. Thereby, impurities such as iron adhering to the surface of the inorganic particles can be reduced.

コーティング層は結合剤を含むことが好ましい。結合剤は、無機物粒子をイオン交換膜の表面に保持して、コーティング層を成す成分である。結合剤は、電解液や電解による生成物への耐性の観点から、含フッ素系重合体を含むことが好ましい。   The coating layer preferably contains a binder. The binder is a component that forms a coating layer by holding inorganic particles on the surface of the ion exchange membrane. The binder preferably contains a fluorine-containing polymer from the viewpoint of resistance to an electrolytic solution or a product by electrolysis.

結合剤としては、電解液や電解による生成物への耐性、及び、イオン交換膜の表面への接着性の観点から、カルボン酸基又はスルホン酸基を有する含フッ素系重合体であることがより好ましい。スルホン酸基を有する含フッ素重合体を含む層(スルホン酸層)上にコーティング層を設ける場合、当該コーティング層の結合剤としては、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を用いることがさらに好ましい。また、カルボン酸基を有する含フッ素重合体を含む層(カルボン酸層)上にコーティング層を設ける場合、当該コーティング層の結合剤としては、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を用いることがさらに好ましい。   The binder is more preferably a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group from the viewpoint of resistance to an electrolytic solution or a product by electrolysis and adhesion to the surface of an ion exchange membrane. preferable. When a coating layer is provided on a layer containing a fluorinated polymer having a sulfonic acid group (sulfonic acid layer), it is more preferable to use a fluorinated polymer having a sulfonic acid group as a binder for the coating layer. . Moreover, when providing a coating layer on the layer (carboxylic acid layer) containing the fluorine-containing polymer which has a carboxylic acid group, it is using the fluorine-containing polymer which has a carboxylic acid group as a binder of the said coating layer. Further preferred.

コーティング層中、無機物粒子の含有量は40〜90質量%であることが好ましく、50〜90質量%であることがより好ましい。また、結合剤の含有量は、10〜60質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがより好ましい。   In the coating layer, the content of inorganic particles is preferably 40 to 90% by mass, and more preferably 50 to 90% by mass. Moreover, it is preferable that it is 10-60 mass%, and, as for content of a binder, it is more preferable that it is 10-50 mass%.

イオン交換膜におけるコーティング層の分布密度は、1cm2当り0.05〜2mgであることが好ましい。また、イオン交換膜が表面に凹凸形状を有する場合には、コーティング層の分布密度は、1cm2当り0.5〜2mgであることが好ましい。 The distribution density of the coating layer in the ion exchange membrane is preferably 0.05 to 2 mg per 1 cm 2 . Moreover, when the ion exchange membrane has an uneven shape on the surface, the distribution density of the coating layer is preferably 0.5 to 2 mg per 1 cm 2 .

コーティング層を形成する方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることがきる。例えば、無機物粒子を結合剤を含む溶液に分散したコーティング液を、スプレー等により塗布する方法が挙げられる。   It does not specifically limit as a method of forming a coating layer, A well-known method can be used. For example, the method of apply | coating the coating liquid which disperse | distributed the inorganic substance particle | grains in the solution containing binder by spray etc. is mentioned.

(強化芯材)
イオン交換膜は、膜本体の内部に配置された強化芯材を有することが好ましい。
(Reinforced core material)
The ion exchange membrane preferably has a reinforcing core disposed inside the membrane body.

強化芯材は、イオン交換膜の強度や寸法安定性を強化する部材である。強化芯材を膜本体の内部に配置させることで、特に、イオン交換膜の伸縮を所望の範囲に制御することができる。かかるイオン交換膜は、電解時等において、必要以上に伸縮せず、長期に優れた寸法安定性を維持することができる。   The reinforcing core material is a member that reinforces the strength and dimensional stability of the ion exchange membrane. By arranging the reinforcing core material inside the membrane body, in particular, the expansion and contraction of the ion exchange membrane can be controlled within a desired range. Such an ion exchange membrane does not expand and contract more than necessary during electrolysis and can maintain excellent dimensional stability over a long period of time.

強化芯材の構成は、特に限定されず、例えば、強化糸と呼ばれる糸を紡糸して形成させてもよい。ここでいう強化糸とは、強化芯材を構成する部材であって、イオン交換膜に所望の寸法安定性及び機械的強度を付与できるものであり、かつ、イオン交換膜中で安定に存在できる糸のことをいう。かかる強化糸を紡糸した強化芯材を用いることにより、一層優れた寸法安定性及び機械的強度をイオン交換膜に付与することができる。   The configuration of the reinforcing core material is not particularly limited. For example, the reinforcing core material may be formed by spinning a yarn called a reinforcing yarn. The reinforcing yarn here is a member constituting a reinforcing core material, which can impart desired dimensional stability and mechanical strength to the ion exchange membrane, and can exist stably in the ion exchange membrane. It means a thread. By using a reinforcing core material obtained by spinning such reinforcing yarns, it is possible to impart more excellent dimensional stability and mechanical strength to the ion exchange membrane.

強化芯材及びこれに用いる強化糸の材料は、特に限定されないが、酸やアルカリ等に耐性を有する材料であることが好ましく、長期にわたる耐熱性、耐薬品性が必要であることから、含フッ素系重合体から成る繊維が好ましい。   The material of the reinforcing core material and the reinforcing yarn used therefor is not particularly limited, but is preferably a material resistant to acids, alkalis, etc., and needs long-term heat resistance and chemical resistance. A fiber made of a polymer is preferred.

強化芯材に用いられる含フッ素系重合体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、トリフルオロクロルエチレン−エチレン共重合体及びフッ化ビニリデン重合体(PVDF)等が挙げられる。これらのうち、特に耐熱性及び耐薬品性の観点からは、ポリテトラフルオロエチレンからなる繊維を用いることが好ましい。   Examples of the fluorine-containing polymer used for the reinforcing core material include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE). , Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, trifluorochloroethylene-ethylene copolymer, and vinylidene fluoride polymer (PVDF). Among these, it is preferable to use a fiber made of polytetrafluoroethylene particularly from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance.

強化芯材に用いられる強化糸の糸径は、特に限定されないが、好ましくは20〜300デニール、より好ましくは50〜250デニールである。織り密度(単位長さあたりの打ち込み本数)は、好ましくは5〜50本/インチである。強化芯材の形態としては、特に限定されず、例えば、織布、不織布、編布等が用いられるが、織布の形態であることが好ましい。また、織布の厚みは、好ましくは30〜250μm、より好ましくは30〜150μmのものが使用される。   The yarn diameter of the reinforcing yarn used for the reinforcing core material is not particularly limited, but is preferably 20 to 300 denier, more preferably 50 to 250 denier. The weaving density (the number of driving per unit length) is preferably 5 to 50 / inch. The form of the reinforcing core material is not particularly limited, and for example, a woven cloth, a non-woven cloth, a knitted cloth or the like is used, but a woven cloth is preferable. The thickness of the woven fabric is preferably 30 to 250 μm, more preferably 30 to 150 μm.

織布又は編布は、モノフィラメント、マルチフィラメント又はこれらのヤーン、スリットヤーン等が使用でき、織り方は平織り、絡み織り、編織り、コード織り、シャーサッカ等の種々の織り方が使用できる。   As the woven fabric or knitted fabric, monofilaments, multifilaments or yarns thereof, slit yarns, or the like can be used.

膜本体における強化芯材の織り方及び配置は、特に限定されず、イオン交換膜の大きさや形状、イオン交換膜に所望する物性及び使用環境等を考慮して適宜好適な配置とすることができる。   The weaving method and arrangement of the reinforcing core material in the membrane body are not particularly limited, and can be suitably arranged in consideration of the size and shape of the ion exchange membrane, the physical properties desired for the ion exchange membrane, the usage environment, and the like. .

例えば、膜本体の所定の一方向に沿って強化芯材を配置してもよいが、寸法安定性の観点から、所定の第一の方向に沿って強化芯材を配置し、かつ第一の方向に対して略垂直である第二の方向に沿って別の強化芯材を配置することが好ましい。膜本体の縦方向膜本体の内部において、略直行するように複数の強化芯材を配置することで、多方向において一層優れた寸法安定性及び機械的強度を付与することができる。例えば、膜本体の表面において縦方向に沿って配置された強化芯材(縦糸)と横方向に沿って配置された強化芯材(横糸)を織り込む配置が好ましい。縦糸と横糸を交互に浮き沈みさせて打ち込んで織った平織りや、2本の経糸を捩りながら横糸と織り込んだ絡み織り、2本又は数本ずつ引き揃えて配置した縦糸に同数の横糸を打ち込んで織った斜子織り(ななこおり)等とすることが、寸法安定性、機械的強度及び製造容易性の観点からより好ましい。   For example, the reinforcing core material may be disposed along a predetermined direction of the membrane body, but from the viewpoint of dimensional stability, the reinforcing core material is disposed along a predetermined first direction, and the first It is preferable to arrange another reinforcing core material along a second direction that is substantially perpendicular to the direction. By disposing a plurality of reinforcing cores so as to be substantially perpendicular to the inside of the membrane body in the longitudinal direction, more excellent dimensional stability and mechanical strength can be imparted in multiple directions. For example, an arrangement in which a reinforcing core material (warp yarn) arranged along the longitudinal direction and a reinforcing core material (weft yarn) arranged along the transverse direction is woven on the surface of the membrane body is preferable. A plain weave woven by weaving up and down alternately with warp and weft, or a twine weaving with weft while twisting two warps, or weaving the same number of wefts into two or several warps It is more preferable to use a diagonal weave from the viewpoint of dimensional stability, mechanical strength and manufacturability.

特に、イオン交換膜のMD方向(Machine Direction方向)及びTD方向(Transverse Direction方向)の両方向に沿って強化芯材が配置されていることが好ましい。すなわち、MD方向とTD方向に平織りされていることが好ましい。ここで、MD方向とは、後述するイオン交換膜の製造工程において、膜本体や各種芯材(例えば、強化芯材、強化糸、後述する犠牲糸等)が搬送される方向(流れ方向)をいい、TD方向とは、MD方向と略垂直の方向をいう。そして、MD方向に沿って織られた糸をMD糸といい、TD方向に沿って織られた糸をTD糸という。通常、電解に用いるイオン交換膜は、矩形状であり、長手方向がMD方向となり、幅方向がTD方向となることが多い。MD糸である強化芯材とTD糸である強化芯材を織り込むことで、多方向において一層優れた寸法安定性及び機械的強度を付与することができる。   In particular, it is preferable that the reinforcing core material is disposed along both the MD direction (Machine Direction direction) and the TD direction (Transverse Direction direction) of the ion exchange membrane. That is, it is preferable that plain weaving is performed in the MD direction and the TD direction. Here, the MD direction refers to the direction (flow direction) in which the membrane body and various core materials (for example, reinforcing core material, reinforcing yarn, sacrificial yarn described later, etc.) are transported in the ion exchange membrane manufacturing process described later. The TD direction is a direction substantially perpendicular to the MD direction. And the yarn woven along the MD direction is called MD yarn, and the yarn woven along the TD direction is called TD yarn. Usually, an ion exchange membrane used for electrolysis has a rectangular shape, and the longitudinal direction is often the MD direction and the width direction is often the TD direction. By weaving the reinforcing core material that is MD yarn and the reinforcing core material that is TD yarn, it is possible to impart more excellent dimensional stability and mechanical strength in multiple directions.

強化芯材の配置間隔は、特に限定されず、イオン交換膜に所望する物性及び使用環境等を考慮して適宜好適な配置とすることができる。   The arrangement interval of the reinforcing core material is not particularly limited, and may be suitably arranged in consideration of the physical properties desired for the ion exchange membrane and the use environment.

強化芯材の開口率は、特に限定されず、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上90%以下である。開口率は、イオン交換膜の電気化学的性質の観点からは30%以上が好ましく、イオン交換膜の機械的強度の観点からは90%以下が好ましい。   The aperture ratio of the reinforcing core material is not particularly limited, and is preferably 30% or more, more preferably 50% or more and 90% or less. The aperture ratio is preferably 30% or more from the viewpoint of the electrochemical properties of the ion exchange membrane, and preferably 90% or less from the viewpoint of the mechanical strength of the ion exchange membrane.

強化芯材の開口率とは、膜本体のいずれか一方の表面の面積(A)におけるイオン等の物質(電解液及びそれに含有される陽イオン(例えば、ナトリウムイオン))が通過できる表面の総面積(B)の割合(B/A)をいう。イオン等の物質が通過できる表面の総面積(B)とは、イオン交換膜において、陽イオンや電解液等が、イオン交換膜に含まれる強化芯材等によって遮断されない領域の総面積ということができる。   The aperture ratio of the reinforcing core is the total surface through which substances such as ions (electrolyte and cations (for example, sodium ions)) such as ions in the area (A) of either surface of the membrane body can pass. The ratio (B / A) of area (B). The total surface area (B) through which substances such as ions can pass is the total area of the ion exchange membrane where cations, electrolytes, etc. are not blocked by the reinforcing core material contained in the ion exchange membrane. it can.

図3は、イオン交換膜を構成する強化芯材の開口率を説明するための概略図である。図3はイオン交換膜の一部を拡大し、その領域内における強化芯材21及び22の配置のみを図示しているものであり、他の部材については図示を省略している。   FIG. 3 is a schematic view for explaining the aperture ratio of the reinforcing core material constituting the ion exchange membrane. FIG. 3 is an enlarged view of a part of the ion exchange membrane, and only the arrangement of the reinforcing cores 21 and 22 in the region is illustrated, and illustration of other members is omitted.

縦方向に沿って配置された強化芯材21と横方向に配置された強化芯材22によって囲まれた領域であって、強化芯材の面積も含めた領域の面積(A)から強化芯材の総面積(C)を減じることにより、上述した領域の面積(A)におけるイオン等の物質が通過できる領域の総面積(B)を求めることができる。すなわち、開口率は、下記式(I)により求めることができる。
開口率=(B)/(A)=((A)−(C))/(A) …(I)
From the area (A) of the region including the area of the reinforcing core material, which is surrounded by the reinforcing core material 21 arranged along the vertical direction and the reinforcing core material 22 arranged in the horizontal direction, the reinforcing core material By subtracting the total area (C), the total area (B) of the region through which substances such as ions in the area (A) of the region described above can pass can be obtained. That is, the aperture ratio can be obtained by the following formula (I).
Opening ratio = (B) / (A) = ((A) − (C)) / (A) (I)

強化芯材の中でも、特に好ましい形態は、耐薬品性及び耐熱性の観点から、PTFEを含むテープヤーン又は高配向モノフィラメントである。具体的には、PTFEからなる高強度多孔質シートをテープ状にスリットしたテープヤーン、又はPTFEからなる高度に配向したモノフィラメントの50〜300デニールを使用し、かつ、織り密度が10〜50本/インチである平織りであり、その厚みが50〜100μmの範囲である強化芯材であることがより好ましい。かかる強化芯材を含むイオン交換膜の開口率は60%以上であることが更に好ましい。   Among the reinforcing core materials, a particularly preferable form is a tape yarn containing PTFE or a highly oriented monofilament from the viewpoint of chemical resistance and heat resistance. Specifically, a tape yarn obtained by slitting a high-strength porous sheet made of PTFE into a tape shape, or a highly oriented monofilament made of PTFE of 50 to 300 denier, and a weave density of 10 to 50 / More preferably, the reinforcing core material is a plain weave that is inches, and has a thickness in the range of 50 to 100 μm. The aperture ratio of the ion exchange membrane containing such a reinforcing core is more preferably 60% or more.

強化糸の形状としては、丸糸、テープ状糸等が挙げられる。   Examples of the shape of the reinforcing yarn include round yarn and tape-like yarn.

(連通孔)
イオン交換膜は、膜本体の内部に連通孔を有することが好ましい。
(Communication hole)
The ion exchange membrane preferably has a communication hole inside the membrane body.

連通孔とは、電解の際に発生するイオンや電解液の流路となり得る孔をいう。また、連通孔とは、膜本体内部に形成されている管状の孔であり、後述する犠牲芯材(又は犠牲糸)が溶出することで形成される。連通孔の形状や径等は、犠牲芯材(犠牲糸)の形状や径を選択することによって制御することができる。   The communication hole refers to a hole that can serve as a flow path for ions generated during electrolysis or an electrolytic solution. The communication hole is a tubular hole formed inside the membrane body, and is formed by elution of a sacrificial core material (or sacrificial yarn) described later. The shape and diameter of the communication hole can be controlled by selecting the shape and diameter of the sacrificial core material (sacrificial yarn).

イオン交換膜に連通孔を形成することで、電解の際に電解液の移動性を確保できる。連通孔の形状は特に限定されないが、後述する製法によれば、連通孔の形成に用いられる犠牲芯材の形状とすることができる。   By forming the communication hole in the ion exchange membrane, the mobility of the electrolytic solution can be ensured during electrolysis. The shape of the communication hole is not particularly limited, but according to the manufacturing method described later, the shape of the sacrificial core material used for forming the communication hole can be obtained.

連通孔は、強化芯材の陽極側(スルホン酸層側)と陰極側(カルボン酸層側)を交互に通過するように形成されることが好ましい。かかる構造とすることで、強化芯材の陰極側に連通孔が形成されている部分では、連通孔に満たされている電解液を通して輸送されたイオン(例えば、ナトリウムイオン)が、強化芯材の陰極側にも流れることができる。その結果、陽イオンの流れが遮蔽されることがないため、イオン交換膜の電気抵抗を更に低くすることができる。   The communication hole is preferably formed so as to alternately pass through the anode side (sulfonic acid layer side) and the cathode side (carboxylic acid layer side) of the reinforcing core material. By adopting such a structure, in the portion where the communication hole is formed on the cathode side of the reinforcing core material, ions (for example, sodium ions) transported through the electrolyte filled in the communication hole are transferred to the reinforcing core material. It can also flow to the cathode side. As a result, since the cation flow is not shielded, the electric resistance of the ion exchange membrane can be further reduced.

連通孔は、イオン交換膜を構成する膜本体の所定の一方向のみに沿って形成されていてもよいが、より安定した電解性能を発揮するという観点から、膜本体の縦方向と横方向との両方向に形成されていることが好ましい。   The communication hole may be formed along only one predetermined direction of the membrane body constituting the ion exchange membrane, but from the viewpoint of exhibiting more stable electrolysis performance, the longitudinal direction and the lateral direction of the membrane body It is preferable that it is formed in both directions.

〔製造方法〕
イオン交換膜の好適な製造方法としては、以下の(1)工程〜(6)工程を有する方法が挙げられる。
(1)工程:イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体を製造する工程。
(2)工程:必要に応じて、複数の強化芯材と、酸又はアルカリに溶解する性質を有し、連通孔を形成する犠牲糸と、を少なくとも織り込むことにより、隣接する強化芯材同士の間に犠牲糸が配置された補強材を得る工程。
(3)工程:イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する前記含フッ素系重合体をフィルム化する工程。
(4)工程:前記フィルムに必要に応じて前記補強材を埋め込んで、前記補強材が内部に配置された膜本体を得る工程。
(5)工程:(4)工程で得られた膜本体を加水分解する工程(加水分解工程)。
(6)工程:(5)工程で得られた膜本体に、コーティング層を設ける工程(コーティング工程)。
〔Production method〕
As a suitable manufacturing method of an ion exchange membrane, the method which has the following (1) process-(6) processes is mentioned.
(1) Process: The process of manufacturing the fluorine-containing polymer which has an ion exchange group or the ion exchange group precursor which can become an ion exchange group by hydrolysis.
(2) Step: If necessary, by interweaving at least a plurality of reinforcing core materials and a sacrificial yarn having a property of dissolving in acid or alkali and forming a communicating hole, between adjacent reinforcing core materials A step of obtaining a reinforcing material having a sacrificial yarn disposed therebetween.
(3) Process: The process of film-forming the said fluorine-containing polymer which has an ion exchange group or the ion exchange group precursor which can become an ion exchange group by hydrolysis.
(4) Step: A step of embedding the reinforcing material in the film as necessary to obtain a membrane body in which the reinforcing material is disposed.
(5) Step: A step of hydrolyzing the membrane body obtained in the step (4) (hydrolysis step).
(6) Step: A step of providing a coating layer on the film body obtained in the step (5) (coating step).

以下、各工程について詳述する。   Hereinafter, each process is explained in full detail.

(1)工程:含フッ素系重合体を製造する工程
(1)工程では、上記第1群〜第3群に記載した原料の単量体を用いて含フッ素系重合体を製造する。含フッ素系重合体のイオン交換容量を制御するためには、各層を形成する含フッ素系重合体の製造において、原料の単量体の混合比を調整すればよい。
(1) Step: Step of producing a fluorine-containing polymer In the step (1), a fluorine-containing polymer is produced using the raw material monomers described in the first group to the third group. In order to control the ion exchange capacity of the fluorine-containing polymer, the mixing ratio of raw material monomers may be adjusted in the production of the fluorine-containing polymer forming each layer.

(2)工程:補強材の製造工程
補強材とは、強化糸を織った織布等である。補強材が膜内に埋め込まれることで、強化芯材を形成する。連通孔を有するイオン交換膜とするときには、犠牲糸も一緒に補強材へ織り込む。この場合の犠牲糸の混織量は、好ましくは補強材全体の10〜80質量%、より好ましくは30〜70質量%である。犠牲糸を織り込むことにより、強化芯材の目ズレを防止することもできる。
(2) Process: Manufacturing process of a reinforcing material A reinforcing material is a woven fabric or the like woven with reinforcing yarn. The reinforcing core material is formed by embedding the reinforcing material in the film. When an ion exchange membrane having communication holes is used, the sacrificial yarn is also woven into the reinforcing material. In this case, the blended amount of the sacrificial yarn is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, based on the entire reinforcing material. By weaving the sacrificial yarn, misalignment of the reinforcing core material can be prevented.

犠牲糸は、膜の製造工程もしくは電解環境下において溶解性を有するものであり、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、セルロース及びポリアミド等が用いられる。また、20〜50デニールの太さを有し、モノフィラメント又はマルチフィラメントからなるポリビニルアルコール等も好ましい。   The sacrificial yarn has solubility in the film production process or in an electrolytic environment, and rayon, polyethylene terephthalate (PET), cellulose, polyamide, or the like is used. Polyvinyl alcohol having a thickness of 20 to 50 denier and made of monofilament or multifilament is also preferable.

なお、(2)工程において、強化芯材や犠牲糸の配置を調整することにより、開口率や連通孔の配置等を制御することができる。   In the step (2), by adjusting the arrangement of the reinforcing core material and the sacrificial yarn, the aperture ratio, the arrangement of the communication holes, and the like can be controlled.

(3)工程:フィルム化工程
(3)工程では、前記(1)工程で得られた含フッ素系重合体を、押出し機を用いてフィルム化する。フィルムは単層構造でもよいし、上述したように、スルホン酸層とカルボン酸層との2層構造でもよいし、3層以上の多層構造であってもよい。
(3) Step: Filming step In the (3) step, the fluorine-containing polymer obtained in the step (1) is formed into a film using an extruder. The film may have a single layer structure, as described above, may have a two-layer structure of a sulfonic acid layer and a carboxylic acid layer, or may have a multilayer structure of three or more layers.

フィルム化する方法としては例えば、以下のものが挙げられる。
カルボン酸基を有する含フッ素重合体、スルホン酸基を有する含フッ素重合体をそれぞれ別々にフィルム化する方法。
カルボン酸基を有する含フッ素重合体と、スルホン酸基を有する含フッ素重合体とを共押出しにより、複合フィルムとする方法。
Examples of the method for forming a film include the following.
A method in which a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group are separately formed into films.
A method of forming a composite film by coextrusion of a fluorinated polymer having a carboxylic acid group and a fluorinated polymer having a sulfonic acid group.

なお、フィルムはそれぞれ複数枚であってもよい。また、異種のフィルムを共押出しすることは、界面の接着強度を高めることに寄与するため、好ましい。   A plurality of films may be used. Also, co-extrusion of different types of films is preferable because it contributes to increasing the adhesive strength at the interface.

(4)工程:膜本体を得る工程
(4)工程では、(2)工程で得た補強材を、(3)工程で得たフィルムの内部に埋め込むことで、補強材が内在する膜本体を得る。
(4) Step: Step of obtaining the membrane body In the step (4), in the step (2), the reinforcing material obtained in the step (2) is embedded in the film obtained in the step (3), so that the membrane body in which the reinforcing material is present is obtained. obtain.

膜本体の好ましい形成方法としては、(i)陰極側に位置するカルボン酸基前駆体(例えば、カルボン酸エステル官能基)を有する含フッ素系重合体(以下、これからなる層を第一層という)と、スルホン酸基前駆体(例えば、スルホニルフルオライド官能基)を有する含フッ素系重合体(以下、これからなる層を第二層という)を共押出し法によってフィルム化し、必要に応じて加熱源及び真空源を用いて、表面上に多数の細孔を有する平板またはドラム上に、透気性を有する耐熱性の離型紙を介して、補強材、第二層/第一層複合フィルムの順に積層して、各重合体が溶融する温度下で減圧により各層間の空気を除去しながら一体化する方法;(ii)第二層/第一層複合フィルムとは別に、スルホン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体(第三層)を予め単独でフィルム化し、必要に応じて加熱源及び真空源を用いて、表面上に多数の細孔を有する平板又はドラム上に透気性を有する耐熱性の離型紙を介して、第三層フィルム、強化芯材、第二層/第一層からなる複合フィルムの順に積層して、各重合体が溶融する温度下で減圧により各層間の空気を除去しながら一体化する方法が挙げられる。   As a preferable method for forming the film body, (i) a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group precursor (for example, a carboxylic acid ester functional group) located on the cathode side (hereinafter, a layer formed thereof is referred to as a first layer). And a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group precursor (for example, a sulfonyl fluoride functional group) (hereinafter, a layer composed of the fluorine-containing polymer is referred to as a second layer) by coextrusion, and a heating source and Using a vacuum source, a reinforcing material and a second layer / first layer composite film are laminated in this order on a flat plate or drum having a large number of pores on the surface through a heat-resistant release paper having air permeability. And (ii) including a sulfonic acid group precursor separately from the second layer / first layer composite film, while removing the air between the layers by reducing the pressure at a temperature at which each polymer melts. Fluorine polymerization (Third layer) is made into a single film in advance, using a heat source and a vacuum source, if necessary, through a flat plate having a large number of pores on the surface or a heat-resistant release paper having air permeability on the drum. Then, the third layer film, the reinforcing core material, and the composite film composed of the second layer / first layer are laminated in this order, and are integrated while removing air between the layers by reducing the pressure at a temperature at which each polymer melts. A method is mentioned.

ここで、第一層と第二層とを共押出しすることは、界面の接着強度を高めることに寄与している。   Here, co-extrusion of the first layer and the second layer contributes to increasing the adhesive strength at the interface.

また、減圧下で一体化する方法は、加圧プレス法に比べて、補強材上の第三層の厚みが大きくなる特徴を有している。更に、補強材が膜本体の内面に固定されているため、イオン交換膜の機械的強度が十分に保持できる性能を有している。   Moreover, the method of integrating under reduced pressure has the characteristic that the thickness of the 3rd layer on a reinforcing material becomes large compared with the press-pressing method. Furthermore, since the reinforcing material is fixed to the inner surface of the membrane main body, it has a performance that can sufficiently maintain the mechanical strength of the ion exchange membrane.

なお、ここで説明した積層のバリエーションは一例であり、所望する膜本体の層構成や物性等を考慮して、適宜好適な積層パターン(例えば、各層の組合せ等)を選択した上で、共押出しすることができる。   In addition, the variation of the lamination | stacking demonstrated here is an example, it considers the layer structure of a desired film | membrane main body, a physical property, etc., and after selecting a suitable lamination pattern (for example, combination of each layer etc.), it is a coextrusion. can do.

なお、イオン交換膜の電気的性能をさらに高める目的で、第一層と第二層との間に、カルボン酸基前駆体とスルホン酸基前駆体の両方を有する含フッ素系重合体からなる第四層をさらに介在させることや、第二層の代わりにカルボン酸基前駆体とスルホン酸基前駆体の両方を有する含フッ素系重合体からなる第四層を用いることも可能である。   For the purpose of further improving the electrical performance of the ion exchange membrane, a second polymer comprising a fluorine-containing polymer having both a carboxylic acid group precursor and a sulfonic acid group precursor between the first layer and the second layer. It is also possible to further interpose four layers, or to use a fourth layer made of a fluorine-containing polymer having both a carboxylic acid group precursor and a sulfonic acid group precursor instead of the second layer.

第四層の形成方法は、カルボン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体と、スルホン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体と、を別々に製造した後に混合する方法でもよく、カルボン酸基前駆体を有する単量体とスルホン酸基前駆体を有する単量体とを共重合したものを使用する方法でもよい。   The method for forming the fourth layer may be a method in which a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group precursor and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group precursor are separately produced and then mixed. A method using a copolymer of a monomer having a group precursor and a monomer having a sulfonic acid group precursor may also be used.

第四層をイオン交換膜の構成とする場合には、第一層と第四層との共押出しフィルムを成形し、第三層と第二層はこれとは別に単独でフィルム化し、前述の方法で積層してもよいし、第一層/第四層/第二層の3層を一度に共押し出しでフィルム化してもよい。   When the fourth layer is configured as an ion exchange membrane, a coextruded film of the first layer and the fourth layer is formed, and the third layer and the second layer are separately formed into a film, It may be laminated by a method, or three layers of the first layer / fourth layer / second layer may be coextruded at a time to form a film.

この場合、押出しされたフィルムが流れていく方向が、MD方向である。このようにして、イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体を、補強材上に形成することができる。   In this case, the direction in which the extruded film flows is the MD direction. In this way, a membrane body containing a fluorine-containing polymer having an ion exchange group can be formed on the reinforcing material.

また、イオン交換膜は、スルホン酸層からなる表面側に、スルホン酸基を有する含フッ素重合体からなる突出した部分、すなわち凸部を有することが好ましい。このような凸部を形成する方法としては、特に限定されず、樹脂表面に凸部を形成する公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば、膜本体の表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。例えば、前記した複合フィルムと補強材等とを一体化する際に、予めエンボス加工された離型紙を用いることによって、上記の凸部を形成させることができる。エンボス加工により凸部を形成する場合、凸部の高さや配置密度の制御は、転写するエンボス形状(離型紙の形状)を制御することで行うことができる。   Moreover, it is preferable that an ion exchange membrane has the protrusion part which consists of the fluoropolymer which has a sulfonic acid group, ie, a convex part, on the surface side which consists of a sulfonic acid layer. The method for forming such a convex portion is not particularly limited, and a known method for forming the convex portion on the resin surface can be employed. Specifically, for example, a method of embossing the surface of the film main body can be mentioned. For example, when the composite film and the reinforcing material are integrated with each other, the above-described convex portions can be formed by using a release paper that has been embossed in advance. When forming a convex part by embossing, control of the height and arrangement density of a convex part can be performed by controlling the emboss shape (shape of release paper) to transfer.

(5)加水分解工程
(5)工程では、(4)工程で得られた膜本体を加水分解して、イオン交換基前駆体をイオン交換基に変換する工程(加水分解工程)を行う。
(5) Hydrolysis step In the step (5), the membrane body obtained in the step (4) is hydrolyzed to convert the ion exchange group precursor into an ion exchange group (hydrolysis step).

また、(5)工程では、膜本体に含まれている犠牲糸を酸又はアルカリで溶解除去することで、膜本体に溶出孔を形成させることができる。なお、犠牲糸は、完全に溶解除去されずに、連通孔に残っていてもよい。また、連通孔に残っていた犠牲糸は、イオン交換膜が電解に供された際、電解液により溶解除去されてもよい。   In the step (5), elution holes can be formed in the membrane body by dissolving and removing the sacrificial yarn contained in the membrane body with acid or alkali. The sacrificial yarn may be left in the communication hole without being completely dissolved and removed. Further, the sacrificial yarn remaining in the communication hole may be dissolved and removed by the electrolytic solution when the ion exchange membrane is subjected to electrolysis.

犠牲糸は、イオン交換膜の製造工程や電解環境下において、酸又はアルカリに対して溶解性を有するものであり、犠牲糸が溶出することで当該部位に連通孔が形成される。   The sacrificial yarn is soluble in acid or alkali in the ion exchange membrane manufacturing process or in an electrolytic environment, and the sacrificial yarn is eluted to form a communication hole at the site.

(5)工程は、酸又はアルカリを含む加水分解溶液に(4)工程で得られた膜本体を浸漬して行うことができる。該加水分解溶液としては、例えば、KOHとDMSO(Dimethyl sulfoxide)とを含む混合溶液を用いることができる。   The step (5) can be performed by immersing the membrane body obtained in the step (4) in a hydrolysis solution containing an acid or an alkali. As the hydrolysis solution, for example, a mixed solution containing KOH and DMSO (dimethylsulfoxide) can be used.

該混合溶液は、KOHを2.5〜4.0N含み、DMSOを25〜35質量%含むことが好ましい。   The mixed solution preferably contains 2.5 to 4.0 N of KOH and 25 to 35% by mass of DMSO.

加水分解の温度としては、70〜100℃であることが好ましい。温度が高いほど、見かけ厚みをより厚くすることができる。より好ましくは、75〜100℃である。   The hydrolysis temperature is preferably 70 to 100 ° C. The higher the temperature, the greater the apparent thickness. More preferably, it is 75-100 degreeC.

加水分解の時間としては、10〜120分であることが好ましい。時間が長いほど、見かけ厚みをより厚くすることができる。より好ましくは、20〜120分である。   The hydrolysis time is preferably 10 to 120 minutes. The longer the time, the thicker the apparent thickness. More preferably, it is 20 to 120 minutes.

ここで、犠牲糸を溶出させることで連通孔形成する工程についてより詳細に説明する。図4(a)、(b)は、イオン交換膜の連通孔を形成する方法を説明するための模式図である。   Here, the step of forming the communication hole by eluting the sacrificial yarn will be described in more detail. FIGS. 4A and 4B are schematic views for explaining a method of forming the communication hole of the ion exchange membrane.

図4(a)、(b)では、強化糸52と犠牲糸504aと犠牲糸504aにより形成される連通孔504のみを図示しており、膜本体等の他の部材については、図示を省略している。   4 (a) and 4 (b), only the communication hole 504 formed by the reinforcing yarn 52, the sacrificial yarn 504a, and the sacrificial yarn 504a is illustrated, and other members such as the membrane body are not illustrated. ing.

まず、イオン交換膜中で強化芯材を構成することとなる強化糸52と、イオン交換膜中で連通孔504を形成するための犠牲糸504aとを、編み込み補強材とする。そして、(5)工程において犠牲糸504aが溶出することで連通孔504が形成される。   First, the reinforcing yarn 52 that forms the reinforcing core material in the ion exchange membrane and the sacrificial yarn 504a for forming the communication hole 504 in the ion exchange membrane are used as a braided reinforcing material. Then, the communication hole 504 is formed by the elution of the sacrificial yarn 504a in the step (5).

上記方法によれば、イオン交換膜の膜本体内において強化芯材、連通孔を如何なる配置とするのかに応じて、強化糸52と犠牲糸504aの編み込み方を調整すればよいため簡便である。   According to the above method, the method of weaving the reinforcing yarn 52 and the sacrificial yarn 504a may be adjusted according to the arrangement of the reinforcing core material and the communication hole in the membrane body of the ion exchange membrane.

図4(a)では、紙面において縦方向と横方向の両方向に沿って強化糸52と犠牲糸504aを織り込んだ平織りの補強材を例示しているが、必要に応じて補強材における強化糸52と犠牲糸504aの配置を変更することができる。   FIG. 4A illustrates a plain weave reinforcing material in which reinforcing yarns 52 and sacrificial yarns 504a are woven in both the vertical and horizontal directions on the paper surface. However, the reinforcing yarns 52 in the reinforcing material are used as necessary. And the arrangement of the sacrificial yarn 504a can be changed.

(6)コーティング工程
(6)工程では、原石粉砕または原石溶融により得られた無機物粒子と、結合剤とを含むコーティング液を調整し、コーティング液を(5)工程で得られたイオン交換膜の表面に塗布及び乾燥させることで、コーティング層を形成することができる。
(6) Coating step In the step (6), a coating liquid containing inorganic particles obtained by crushing or melting a raw stone and a binder is prepared, and the coating liquid is prepared from the ion exchange membrane obtained in the step (5). A coating layer can be formed by applying and drying on the surface.

結合剤としては、イオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体を、ジメチルスルホキシド(DMSO)及び水酸化カリウム(KOH)を含む水溶液で加水分解した後、塩酸に浸漬してイオン交換基の対イオンをH+に置換した結合剤(例えば、カルボキシル基又はスルホ基を有する含フッ素系重合体)が好ましい。それによって、後述する水やエタノールに溶解しやすくなるため、好ましい。 As a binder, a fluorine-containing polymer having an ion exchange group precursor is hydrolyzed with an aqueous solution containing dimethyl sulfoxide (DMSO) and potassium hydroxide (KOH), and then immersed in hydrochloric acid to form a pair of ion exchange groups. A binder in which ions are substituted with H + (for example, a fluorine-containing polymer having a carboxyl group or a sulfo group) is preferable. This is preferable because it is easy to dissolve in water or ethanol described later.

この結合剤を、水とエタノールを混合した溶液に溶解する。なお、水とエタノールの好ましい体積比10:1〜1:10であり、より好ましくは、5:1〜1:5であり、さらに好ましくは、2:1〜1:2である。このようにして得た溶解液中に、無機物粒子をボールミルで分散させてコーティング液を得る。このとき、分散する際の、時間、回転速度を調整することで、粒子の平均粒径等を調整することもできる。なお、無機物粒子と結合剤の好ましい配合量は、前述の通りである。   This binder is dissolved in a mixed solution of water and ethanol. In addition, the preferable volume ratio of water and ethanol is 10: 1 to 1:10, more preferably 5: 1 to 1: 5, and still more preferably 2: 1 to 1: 2. The inorganic particles are dispersed by a ball mill in the solution thus obtained to obtain a coating solution. At this time, the average particle diameter and the like of the particles can be adjusted by adjusting the time and the rotational speed at the time of dispersion. In addition, the preferable compounding quantity of an inorganic particle and a binder is as above-mentioned.

コーティング液中の無機物粒子及び結合剤の濃度については、特に限定されないが、薄いコーティング液とする方が好ましい。それによって、イオン交換膜の表面に均一に塗布することが可能となる。   The concentration of the inorganic particles and the binder in the coating solution is not particularly limited, but a thin coating solution is preferable. As a result, it is possible to uniformly coat the surface of the ion exchange membrane.

また、無機物粒子を分散させる際に、界面活性剤を分散液に添加してもよい。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤界面活性剤が好ましく、例えば、日油株式会社性HS−210、NS−210、P−210、E−212等が挙げられる。   Further, when dispersing the inorganic particles, a surfactant may be added to the dispersion. As the surfactant, a nonionic surfactant surfactant is preferable, and examples thereof include NOF Corporation HS-210, NS-210, P-210, E-212, and the like.

得られたコーティング液を、スプレー塗布やロール塗工でイオン交換膜表面に塗布することでイオン交換膜が得られる。   An ion exchange membrane is obtained by apply | coating the obtained coating liquid on the surface of an ion exchange membrane by spray application or roll coating.

〔微多孔膜〕
本実施形態の微多孔膜としては、前述の通り、電解用電極と積層体とすることができれば、特に限定されず、種々の微多孔膜を適用することができる。
本実施形態の微多孔膜の気孔率は、特に限定されないが、例えば、20〜90とすることができ、好ましくは30〜85である。上記気孔率は、例えば、下記の式にて算出できる。
気孔率=(1−(乾燥状態の膜重量)/(膜の厚み、幅、長さから算出される体積と膜素材の密度から算出される重量))×100
本実施形態の微多孔膜の平均孔径は、特に限定されないが、例えば、0.01μm〜10μとすることができ、好ましくは0.05μm〜5μmである。上記平均孔径は、例えば、膜を厚み方向に垂直に切断し、切断面をFE−SEMで観察する。観察される孔の直径を100点程度測定し、平均することで求めることができる。
本実施形態の微多孔膜の厚みは、特に限定されないが、例えば、10μm〜1000μmとすることができ、好ましくは50μm〜600μmである。上記厚みは、例えば、マイクロメーター(株式会社ミツトヨ製)等を用いて測定することができる。
上述のような微多孔膜の具体例としては、Agfa社製のZirfon Perl UTP 500(本実施形態において、Zirfon膜とも称す)、国際公開第2013−183584号パンフレット、国際公開第2016−203701号パンフレットなどに記載のものが挙げられる。
[Microporous membrane]
As described above, the microporous membrane of the present embodiment is not particularly limited as long as it can be an electrode for electrolysis and a laminate, and various microporous membranes can be applied.
Although the porosity of the microporous film of this embodiment is not specifically limited, For example, it can be set to 20-90, Preferably it is 30-85. The porosity can be calculated by the following formula, for example.
Porosity = (1− (weight of membrane in dry state) / (weight calculated from volume and thickness of membrane material calculated from thickness, width and length of membrane)) × 100
The average pore diameter of the microporous membrane of the present embodiment is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 μm to 10 μm, and preferably 0.05 μm to 5 μm. For example, the average pore diameter is obtained by cutting the membrane perpendicular to the thickness direction and observing the cut surface with FE-SEM. It can be obtained by measuring about 100 diameters of the observed holes and averaging them.
Although the thickness of the microporous film of this embodiment is not specifically limited, For example, it can be set as 10 micrometers-1000 micrometers, Preferably it is 50 micrometers-600 micrometers. The thickness can be measured using, for example, a micrometer (manufactured by Mitutoyo Corporation).
Specific examples of the microporous film as described above include Zirfon Perl UTP 500 (also referred to as Zirfon film in this embodiment) manufactured by Agfa, International Publication No. 2013-183854, International Publication No. 2006-203701. And the like.

本実施形態の、隔膜との積層体が優れた電解性能を発現する理由は以下のように推定している。従来技術である隔膜と電極とを熱圧着等の方法により強固に接着している場合、電極が隔膜へめり込む状態となって物理的に接着されている。この接着部分が、ナトリウムイオンの膜内の移動を妨げることとなり、電圧が大きく上昇する。一方、本実施形態のように電解用電極を隔膜または給電体を適度な接着力で接することにより、従来技術で問題であったナトリウムイオンの膜内移動を妨げることがなくなる。これにより、隔膜または給電体と電解用電極とが適度な接着力で接している場合、隔膜または給電体と電解用電極との一体物でありながら、優れた電解性能を発現することができる。   The reason why the laminate with the diaphragm of the present embodiment exhibits excellent electrolytic performance is estimated as follows. When the diaphragm and the electrode, which are conventional techniques, are firmly bonded by a method such as thermocompression bonding, the electrode is physically bonded in a state of being embedded in the diaphragm. This adhesion portion hinders the movement of sodium ions in the film, and the voltage increases greatly. On the other hand, when the electrode for electrolysis is in contact with the diaphragm or the power feeder with an appropriate adhesive force as in this embodiment, the movement of sodium ions in the membrane, which is a problem in the prior art, is not hindered. Thereby, when the diaphragm or power supply body and the electrode for electrolysis are in contact with each other with an appropriate adhesive force, excellent electrolysis performance can be expressed even though the diaphragm or power supply body and the electrode for electrolysis are integrated.

〔捲回体〕
本実施形態の捲回体は、本実施形態の積層体を含む。すなわち、本実施形態の捲回体は、本実施形態の積層体を捲回してなるものである。本実施形態の捲回体のように、本実施形態の積層体を捲回してサイズダウンさせることにより、よりハンドリング性を向上させることができる。
[Turn-up body]
The wound body of the present embodiment includes the stacked body of the present embodiment. That is, the wound body of the present embodiment is formed by winding the laminated body of the present embodiment. Like the wound body of this embodiment, handling property can be improved more by winding the laminated body of this embodiment and reducing the size.

〔電解槽〕
本実施形態の電解槽は、本実施形態の積層体を含む。以下、隔膜としてイオン交換膜を用い、食塩電解を行う場合を例として、電解槽の一実施形態を詳述する。
[Electrolysis tank]
The electrolytic cell of this embodiment includes the laminate of this embodiment. Hereinafter, an embodiment of an electrolytic cell will be described in detail by taking as an example the case of performing salt electrolysis using an ion exchange membrane as a diaphragm.

〔電解セル〕
図5は、電解セル1の断面図である。
電解セル1は、陽極室10と、陰極室20と、陽極室10及び陰極室20の間に設置された隔壁30と、陽極室10に設置された陽極11と、陰極室20に設置された陰極21と、を備える。必要に応じて基材18aと当該基材18a上に形成された逆電流吸収層18bとを有し、陰極室内に設置された逆電流吸収体18と、を備えてもよい。1つの電解セル1に属する陽極11及び陰極21は互いに電気的に接続されている。換言すれば、電解セル1は次の陰極構造体を備える。陰極構造体40は、陰極室20と、陰極室20に設置された陰極21と、陰極室20内に設置された逆電流吸収体18と、を備え、逆電流吸収体18は、図9に示すように基材18aと当該基材18a上に形成された逆電流吸収層18bとを有し、陰極21と逆電流吸収層18bとが電気的に接続されている。陰極室20は、集電体23と、当該集電体を支持する支持体24と、金属弾性体22とを更に有する。金属弾性体22は、集電体23及び陰極21の間に設置されている。支持体24は、集電体23及び隔壁30の間に設置されている。集電体23は、金属弾性体22を介して、陰極21と電気的に接続されている。隔壁30は、支持体24を介して、集電体23と電気的に接続されている。したがって、隔壁30、支持体24、集電体23、金属弾性体22及び陰極21は電気的に接続されている。陰極21及び逆電流吸収層18bは電気的に接続されている。陰極21及び逆電流吸収層は、直接接続されていてもよく、集電体、支持体、金属弾性体又は隔壁等を介して間接的に接続されていてもよい。陰極21の表面全体は還元反応のための触媒層で被覆されていることが好ましい。また、電気的接続の形態は、隔壁30と支持体24、支持体24と集電体23、集電体23と金属弾性体22がそれぞれ直接取り付けられ、金属弾性体22上に陰極21が積層される形態であってもよい。これらの各構成部材を互いに直接取り付ける方法として、溶接等があげられる。また、逆電流吸収体18、陰極21、および集電体23を総称して陰極構造体40としてもよい。
[Electrolysis cell]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the electrolysis cell 1.
The electrolysis cell 1 was installed in the anode chamber 10, the cathode chamber 20, the partition wall 30 installed between the anode chamber 10 and the cathode chamber 20, the anode 11 installed in the anode chamber 10, and the cathode chamber 20. A cathode 21. If necessary, the substrate 18a and the reverse current absorption layer 18b formed on the substrate 18a may be provided, and the reverse current absorber 18 installed in the cathode chamber may be provided. The anode 11 and the cathode 21 belonging to one electrolytic cell 1 are electrically connected to each other. In other words, the electrolytic cell 1 includes the following cathode structure. The cathode structure 40 includes a cathode chamber 20, a cathode 21 installed in the cathode chamber 20, and a reverse current absorber 18 installed in the cathode chamber 20, and the reverse current absorber 18 is shown in FIG. As shown, it has a base material 18a and a reverse current absorption layer 18b formed on the base material 18a, and the cathode 21 and the reverse current absorption layer 18b are electrically connected. The cathode chamber 20 further includes a current collector 23, a support 24 that supports the current collector, and a metal elastic body 22. The metal elastic body 22 is installed between the current collector 23 and the cathode 21. The support 24 is installed between the current collector 23 and the partition wall 30. The current collector 23 is electrically connected to the cathode 21 via the metal elastic body 22. The partition wall 30 is electrically connected to the current collector 23 via the support 24. Therefore, the partition wall 30, the support 24, the current collector 23, the metal elastic body 22, and the cathode 21 are electrically connected. The cathode 21 and the reverse current absorption layer 18b are electrically connected. The cathode 21 and the reverse current absorption layer may be directly connected, or may be indirectly connected via a current collector, a support, a metal elastic body, a partition wall, or the like. The entire surface of the cathode 21 is preferably covered with a catalyst layer for the reduction reaction. In addition, the form of electrical connection is that the partition wall 30 and the support 24, the support 24 and the current collector 23, the current collector 23 and the metal elastic body 22 are directly attached, and the cathode 21 is laminated on the metal elastic body 22. It may be a form. As a method for directly attaching these constituent members to each other, welding or the like can be mentioned. Further, the reverse current absorber 18, the cathode 21, and the current collector 23 may be collectively referred to as a cathode structure 40.

図6は、電解槽4内において隣接する2つの電解セル1の断面図である。図7は、電解槽4を示す。図8は、電解槽4を組み立てる工程を示す。図6に示すように、電解セル1、陽イオン交換膜2、電解セル1がこの順序で直列に並べられている。電解槽内において隣接する2つの電解セルのうち一方の電解セル1の陽極室と他方の電解セル1の陰極室との間にイオン交換膜2が配置されている。つまり、電解セル1の陽極室10と、これに隣接する電解セル1の陰極室20とは、陽イオン交換膜2で隔てられる。図7に示すように、電解槽4は、イオン交換膜2を介して直列に接続された複数の電解セル1から構成される。つまり、電解槽4は、直列に配置された複数の電解セル1と、隣接する電解セル1の間に配置されたイオン交換膜2と、を備える複極式電解槽である。図8に示すように、電解槽4は、イオン交換膜2を介して複数の電解セル1を直列に配置して、プレス器5により連結されることにより組み立てられる。   FIG. 6 is a cross-sectional view of two electrolytic cells 1 adjacent in the electrolytic cell 4. FIG. 7 shows the electrolytic cell 4. FIG. 8 shows a process of assembling the electrolytic cell 4. As shown in FIG. 6, the electrolytic cell 1, the cation exchange membrane 2, and the electrolytic cell 1 are arranged in series in this order. An ion exchange membrane 2 is disposed between the anode chamber of one electrolytic cell 1 and the cathode chamber of the other electrolytic cell 1 of two adjacent electrolytic cells in the electrolytic cell. That is, the anode chamber 10 of the electrolysis cell 1 and the cathode chamber 20 of the electrolysis cell 1 adjacent thereto are separated by the cation exchange membrane 2. As shown in FIG. 7, the electrolytic cell 4 is composed of a plurality of electrolytic cells 1 connected in series via an ion exchange membrane 2. That is, the electrolytic cell 4 is a bipolar electrolytic cell including a plurality of electrolytic cells 1 arranged in series and an ion exchange membrane 2 arranged between adjacent electrolytic cells 1. As shown in FIG. 8, the electrolytic cell 4 is assembled by arranging a plurality of electrolytic cells 1 in series via an ion exchange membrane 2 and connecting them by a press 5.

電解槽4は、電源に接続される陽極端子7と陰極端子6とを有する。電解槽4内で直列に連結された複数の電解セル1のうち最も端に位置する電解セル1の陽極11は、陽極端子7に電気的に接続される。電解槽4内で直列に連結された複数の電解セル2のうち陽極端子7の反対側の端に位置する電解セルの陰極21は、陰極端子6に電気的に接続される。電解時の電流は、陽極端子7側から、各電解セル1の陽極及び陰極を経由して、陰極端子6へ向かって流れる。なお、連結した電解セル1の両端には、陽極室のみを有する電解セル(陽極ターミナルセル)と、陰極室のみを有する電解セル(陰極ターミナルセル)を配置してもよい。この場合、その一端に配置された陽極ターミナルセルに陽極端子7が接続され、他の端に配置された陰極ターミナルセルに陰極端子6が接続される。   The electrolytic cell 4 has an anode terminal 7 and a cathode terminal 6 connected to a power source. The anode 11 of the electrolytic cell 1 located at the end of the plurality of electrolytic cells 1 connected in series in the electrolytic cell 4 is electrically connected to the anode terminal 7. Among the plurality of electrolytic cells 2 connected in series in the electrolytic cell 4, the cathode 21 of the electrolytic cell located at the end opposite to the anode terminal 7 is electrically connected to the cathode terminal 6. The current during electrolysis flows from the anode terminal 7 side toward the cathode terminal 6 via the anode and cathode of each electrolysis cell 1. In addition, you may arrange | position the electrolysis cell (anode terminal cell) which has only an anode chamber, and the electrolysis cell (cathode terminal cell) which has only a cathode chamber in the both ends of the connected electrolysis cell 1. FIG. In this case, the anode terminal 7 is connected to the anode terminal cell arranged at one end, and the cathode terminal 6 is connected to the cathode terminal cell arranged at the other end.

塩水の電解を行なう場合、各陽極室10には塩水が供給され、陰極室20には純水又は低濃度の水酸化ナトリウム水溶液が供給される。各液体は、電解液供給管(図中省略)から、電解液供給ホース(図中省略)を経由して、各電解セル1に供給される。また、電解液及び電解による生成物は、電解液回収管(図中省略)より、回収される。電解において、塩水中のナトリウムイオンは、一方の電解セル1の陽極室10から、イオン交換膜2を通過して、隣の電解セル1の陰極室20へ移動する。よって、電解中の電流は、電解セル1が直列に連結された方向に沿って、流れることになる。つまり、電流は、陽イオン交換膜2を介して陽極室10から陰極室20に向かって流れる。塩水の電解に伴い、陽極11側で塩素ガスが生成し、陰極21側で水酸化ナトリウム(溶質)と水素ガスが生成する。   When performing electrolysis of salt water, salt water is supplied to each anode chamber 10, and pure water or a low-concentration sodium hydroxide aqueous solution is supplied to the cathode chamber 20. Each liquid is supplied to each electrolytic cell 1 from an electrolytic solution supply pipe (not shown) via an electrolytic solution supply hose (not shown). Moreover, the electrolytic solution and the product by electrolysis are collected from an electrolytic solution collection pipe (not shown in the drawing). In electrolysis, sodium ions in brine move from the anode chamber 10 of one electrolytic cell 1 through the ion exchange membrane 2 to the cathode chamber 20 of the adjacent electrolytic cell 1. Therefore, the current during electrolysis flows along the direction in which the electrolysis cells 1 are connected in series. That is, current flows from the anode chamber 10 toward the cathode chamber 20 through the cation exchange membrane 2. Accompanying the electrolysis of salt water, chlorine gas is generated on the anode 11 side, and sodium hydroxide (solute) and hydrogen gas are generated on the cathode 21 side.

(陽極室)
陽極室10は、陽極11または陽極給電体11を有する。本実施形態の電解用電極を陽極側へ挿入した場合には、11は陽極給電体として機能する。本実施形態の電解用電極を陽極側へ挿入しない場合には、11は陽極として機能する。また、陽極室10は、陽極室10に電解液を供給する陽極側電解液供給部と、陽極側電解液供給部の上方に配置され、隔壁30と略平行または斜めになるように配置されたバッフル板と、バッフル板の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陽極側気液分離部とを有することが好ましい。
(Anode chamber)
The anode chamber 10 has an anode 11 or an anode feeder 11. When the electrode for electrolysis according to the present embodiment is inserted on the anode side, 11 functions as an anode feeder. When the electrode for electrolysis of this embodiment is not inserted into the anode side, 11 functions as an anode. Further, the anode chamber 10 is disposed above the anode-side electrolyte supply unit that supplies the electrolyte to the anode chamber 10 and the anode-side electrolyte supply unit, and is disposed so as to be substantially parallel or oblique to the partition wall 30. It is preferable to have a baffle plate and an anode-side gas-liquid separator that is disposed above the baffle plate and separates the gas from the electrolyte mixed with the gas.

(陽極)
本実施形態の電解用電極を陽極側へ挿入しない場合には、陽極室10の枠内には、陽極11が設けられている。陽極11としては、いわゆるDSA(登録商標)等の金属電極を用いることができる。DSAとは、ルテニウム、イリジウム、チタンを成分とする酸化物によって表面を被覆されたチタン基材の電極である。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(anode)
When the electrode for electrolysis of this embodiment is not inserted on the anode side, an anode 11 is provided in the frame of the anode chamber 10. As the anode 11, a metal electrode such as so-called DSA (registered trademark) can be used. DSA is a titanium-based electrode whose surface is coated with an oxide containing ruthenium, iridium and titanium.
As the shape, any of punching metal, non-woven fabric, foam metal, expanded metal, metal porous foil formed by electroforming, so-called woven mesh produced by knitting metal wire, and the like can be used.

(陽極給電体)
本実施形態の電解用電極を陽極側へ挿入した場合には、陽極室10の枠内には、陽極給電体11が設けられている。陽極給電体11としては、いわゆるDSA(登録商標)等の金属電極を用いることもできるし、触媒コーティングがされていないチタンを用いることもできる。また、触媒コーティング厚みを薄くしたDSAを用いることもできる。さらに、使用済みの陽極を用いることもできる。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(Anode feeder)
When the electrode for electrolysis of the present embodiment is inserted on the anode side, an anode power supply 11 is provided in the frame of the anode chamber 10. As the anode power supply 11, a metal electrode such as a so-called DSA (registered trademark) can be used, or titanium without a catalyst coating can be used. Also, DSA with a thin catalyst coating thickness can be used. Furthermore, a used anode can also be used.
As the shape, any of punching metal, non-woven fabric, foam metal, expanded metal, metal porous foil formed by electroforming, so-called woven mesh produced by knitting metal wire, and the like can be used.

(陽極側電解液供給部)
陽極側電解液供給部は、陽極室10に電解液を供給するものであり、電解液供給管に接続される。陽極側電解液供給部は、陽極室10の下方に配置されることが好ましい。陽極側電解液供給部としては、例えば、表面に開口部が形成されたパイプ(分散パイプ)等を用いることができる。かかるパイプは、陽極11の表面に沿って、電解セルの底部19に対して平行に配置されていることがより好ましい。このパイプは、電解セル1内に電解液を供給する電解液供給管(液供給ノズル)に接続される。液供給ノズルから供給された電解液はパイプによって電解セル1内まで搬送され、パイプの表面に設けられた開口部から陽極室10の内部に供給される。パイプを、陽極11の表面に沿って、電解セルの底部19に平行に配置することで、陽極室10の内部に均一に電解液を供給することができるため好ましい。
(Anode-side electrolyte supply unit)
The anode side electrolyte solution supply unit supplies the electrolyte solution to the anode chamber 10 and is connected to the electrolyte solution supply pipe. The anode-side electrolyte supply unit is preferably arranged below the anode chamber 10. As the anode-side electrolyte supply part, for example, a pipe (dispersion pipe) having an opening formed on the surface can be used. More preferably, such a pipe is arranged along the surface of the anode 11 in parallel with the bottom 19 of the electrolysis cell. This pipe is connected to an electrolytic solution supply pipe (liquid supply nozzle) that supplies the electrolytic solution into the electrolytic cell 1. The electrolytic solution supplied from the liquid supply nozzle is conveyed into the electrolytic cell 1 by a pipe, and is supplied into the anode chamber 10 through an opening provided on the surface of the pipe. It is preferable to arrange the pipe along the surface of the anode 11 in parallel with the bottom portion 19 of the electrolytic cell, because the electrolyte can be uniformly supplied into the anode chamber 10.

(陽極側気液分離部)
陽極側気液分離部は、バッフル板の上方に配置されることが好ましい。電解中において、陽極側気液分離部は、塩素ガス等の生成ガスと電解液を分離する機能を有する。なお、特に断りがない限り、上方とは、図5の電解セル1における上方向を意味し、下方とは、図5の電解セル1における下方向を意味する。
(Anode-side gas-liquid separator)
It is preferable that the anode side gas-liquid separator is disposed above the baffle plate. During electrolysis, the anode-side gas-liquid separator has a function of separating the generated gas such as chlorine gas and the electrolytic solution. Unless otherwise specified, the upper direction means the upward direction in the electrolysis cell 1 in FIG. 5, and the lower direction means the downward direction in the electrolysis cell 1 in FIG. 5.

電解時、電解セル1で発生した生成ガスと電解液が混相(気液混相)となり系外に排出されると、電解セル1内部の圧力変動によって振動が発生し、イオン交換膜の物理的な破損を引き起こす場合がある。これを抑制するために、本実施形態の電解セル1には、気体と液体を分離するための陽極側気液分離部が設けられていることが好ましい。陽極側気液分離部には、気泡を消去するための消泡板が設置されることが好ましい。気液混相流が消泡板を通過するときに気泡がはじけることにより、電解液とガスに分離することができる。その結果、電解時の振動を防止することができる。   During electrolysis, when the product gas and electrolyte generated in the electrolytic cell 1 become a mixed phase (gas-liquid mixed phase) and are discharged out of the system, vibration is generated due to pressure fluctuations inside the electrolytic cell 1, and the physical properties of the ion exchange membrane are generated. May cause damage. In order to suppress this, it is preferable that the electrolytic cell 1 of the present embodiment is provided with an anode-side gas-liquid separation unit for separating gas and liquid. It is preferable that a defoaming plate for eliminating bubbles is installed in the anode side gas-liquid separation unit. When the gas-liquid mixed phase flow passes through the defoaming plate, the bubbles are repelled, so that the electrolyte and gas can be separated. As a result, vibration during electrolysis can be prevented.

(バッフル板)
バッフル板は、陽極側電解液供給部の上方に配置され、かつ、隔壁30と略平行または斜めに配置されることが好ましい。バッフル板は、陽極室10の電解液の流れを制御する仕切り板である。バッフル板を設けることで、陽極室10において電解液(塩水等)を内部循環させ、その濃度を均一にすることができる。内部循環を起こすために、バッフル板は、陽極11近傍の空間と隔壁30近傍の空間とを隔てるように配置することが好ましい。かかる観点から、バッフル板は、陽極11及び隔壁30の各表面に対向するように設けられていることが好ましい。バッフル板により仕切られた陽極近傍の空間では、電解が進行することにより電解液濃度(塩水濃度)が下がり、また、塩素ガス等の生成ガスが発生する。これにより、バッフル板により仕切られた陽極11近傍の空間と、隔壁30近傍の空間とで気液の比重差が生まれる。これを利用して、陽極室10における電解液の内部循環を促進させ、陽極室10の電解液の濃度分布をより均一にすることができる。
(Baffle plate)
It is preferable that the baffle plate is disposed above the anode side electrolyte supply unit and is disposed substantially parallel or oblique to the partition wall 30. The baffle plate is a partition plate that controls the flow of the electrolytic solution in the anode chamber 10. By providing the baffle plate, an electrolytic solution (salt water or the like) can be circulated in the anode chamber 10 to make the concentration uniform. In order to cause internal circulation, the baffle plate is preferably disposed so as to separate the space near the anode 11 and the space near the partition wall 30. From this point of view, the baffle plate is preferably provided so as to face each surface of the anode 11 and the partition wall 30. In the space in the vicinity of the anode partitioned by the baffle plate, the electrolytic solution concentration (salt water concentration) decreases due to the progress of electrolysis, and product gas such as chlorine gas is generated. Thereby, the specific gravity difference of a gas-liquid arises in the space near the anode 11 partitioned by the baffle plate and the space near the partition 30. By utilizing this, the internal circulation of the electrolytic solution in the anode chamber 10 can be promoted, and the concentration distribution of the electrolytic solution in the anode chamber 10 can be made more uniform.

なお、図5に示していないが、陽極室10の内部に集電体を別途設けてもよい。かかる集電体としては、後述する陰極室の集電体と同様の材料や構成とすることもできる。また、陽極室10においては、陽極11自体を集電体として機能させることもできる。   Although not shown in FIG. 5, a current collector may be separately provided inside the anode chamber 10. Such a current collector may have the same material and configuration as the current collector of the cathode chamber described later. In the anode chamber 10, the anode 11 itself can also function as a current collector.

(隔壁)
隔壁30は、陽極室10と陰極室20の間に配置されている。隔壁30は、セパレータと呼ばれることもあり、陽極室10と陰極室20とを区画するものである。隔壁30としては、電解用のセパレータとして公知のものを使用することができ、例えば、陰極側にニッケル、陽極側にチタンからなる板を溶接した隔壁等が挙げられる。
(Partition wall)
The partition wall 30 is disposed between the anode chamber 10 and the cathode chamber 20. The partition wall 30 is sometimes called a separator, and partitions the anode chamber 10 and the cathode chamber 20. As the partition walls 30, known separators for electrolysis can be used, and examples include partition walls in which a plate made of nickel on the cathode side and titanium on the anode side is welded.

(陰極室)
陰極室20は、本実施形態の電解用電極を陰極側へ挿入した場合には、21は陰極給電体として機能し、本実施形態の電解用電極を陰極側へ挿入しない場合には、21は陰極として機能する。逆電流吸収体を有する場合は、陰極あるいは陰極給電体21と逆電流吸収体は電気的に接続されている。また、陰極室20も陽極室10と同様に、陰極側電解液供給部、陰極側気液分離部を有していることが好ましい。なお、陰極室20を構成する各部位のうち、陽極室10を構成する各部位と同様のものについては説明を省略する。
(Cathode room)
The cathode chamber 20 functions as a cathode power supply when the electrode for electrolysis of the present embodiment is inserted to the cathode side, and 21 when the electrode for electrolysis of the present embodiment is not inserted to the cathode side. Functions as a cathode. In the case of having a reverse current absorber, the cathode or the cathode power supply 21 and the reverse current absorber are electrically connected. Similarly to the anode chamber 10, the cathode chamber 20 preferably includes a cathode side electrolyte supply unit and a cathode side gas-liquid separation unit. Note that the description of the same parts as those constituting the anode chamber 10 among the parts constituting the cathode chamber 20 is omitted.

(陰極)
本実施形態の電解用電極を陰極側へ挿入しない場合には、陰極室20の枠内には、陰極21が設けられている。陰極21は、ニッケル基材とニッケル基材を被覆する触媒層とを有することが好ましい。ニッケル基材上の触媒層の成分としては、Ru、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。触媒層の形成方法としては、メッキ、合金めっき、分散・複合めっき、CVD、PVD、熱分解及び溶射が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。触媒層は必要に応じて複数の層、複数の元素を有してもよい。また、必要に応じて陰極21に還元処理を施してもよい。なお、陰極21の基材としては、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスにニッケルをメッキしたものを用いてもよい。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(cathode)
When the electrode for electrolysis of this embodiment is not inserted on the cathode side, a cathode 21 is provided in the frame of the cathode chamber 20. The cathode 21 preferably has a nickel base and a catalyst layer covering the nickel base. The components of the catalyst layer on the nickel substrate include Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Examples thereof include metals such as Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and oxides or hydroxides of the metals. Examples of the method for forming the catalyst layer include plating, alloy plating, dispersion / composite plating, CVD, PVD, thermal decomposition, and thermal spraying. These methods may be combined. The catalyst layer may have a plurality of layers and a plurality of elements as necessary. Moreover, you may perform a reduction process to the cathode 21 as needed. In addition, as the base material of the cathode 21, nickel, nickel alloy, iron or stainless steel plated with nickel may be used.
As the shape, any of punching metal, non-woven fabric, foam metal, expanded metal, metal porous foil formed by electroforming, so-called woven mesh produced by knitting metal wire, and the like can be used.

(陰極給電体)
本実施形態の電解用電極を陰極側へ挿入した場合には、陰極室20の枠内には、陰極給電体21が設けられている。陰極給電体21に触媒成分が被覆されていてもよい。その触媒成分は、もともと陰極として使用されて、残存したものでもよい。触媒層の成分としては、Ru、C、Si、P、S、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属及び当該金属の酸化物又は水酸化物が挙げられる。触媒層の形成方法としては、メッキ、合金めっき、分散・複合めっき、CVD、PVD、熱分解及び溶射が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。触媒層は必要に応じて複数の層、複数の元素を有してもよい。また、触媒コーティングがされてない、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスに、ニッケルをメッキしたものを用いてもよい。なお、陰極給電体21の基材としては、ニッケル、ニッケル合金、鉄あるいはステンレスにニッケルをメッキしたものを用いてもよい。
形状としては、パンチングメタル、不織布、発泡金属、エキスパンドメタル、エレクトロフォーミングにより形成した金属多孔箔、金属線を編んで作製したいわゆるウーブンメッシュ等いずれのものも使用できる。
(Cathode feeder)
When the electrode for electrolysis of this embodiment is inserted on the cathode side, a cathode power supply 21 is provided in the frame of the cathode chamber 20. The cathode power supply 21 may be coated with a catalyst component. The catalyst component may originally be used as a cathode and remain. Components of the catalyst layer include Ru, C, Si, P, S, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Rh, Pd, Ag Cd, In, Sn, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er , Tm, Yb, Lu, and the like, and oxides or hydroxides of the metals. Examples of the method for forming the catalyst layer include plating, alloy plating, dispersion / composite plating, CVD, PVD, thermal decomposition, and thermal spraying. These methods may be combined. The catalyst layer may have a plurality of layers and a plurality of elements as necessary. Further, nickel, nickel alloy, iron, or stainless steel that is not coated with a catalyst may be plated with nickel. In addition, as a base material of the cathode power supply body 21, nickel, nickel alloy, iron or stainless steel plated with nickel may be used.
As the shape, any of punching metal, non-woven fabric, foam metal, expanded metal, metal porous foil formed by electroforming, so-called woven mesh produced by knitting metal wire, and the like can be used.

(逆電流吸収層)
前述の陰極の触媒層用の元素の酸化還元電位よりも卑な酸化還元電位を持つ材料を逆電流吸収層の材料として選択することができる。例えば、ニッケルや鉄などが挙げられる。
(Reverse current absorption layer)
A material having a redox potential lower than that of the element for the cathode catalyst layer described above can be selected as the material for the reverse current absorption layer. For example, nickel, iron, etc. are mentioned.

(集電体)
陰極室20は集電体23を備えることが好ましい。これにより、集電効果が高まる。本実施形態では、集電体23は多孔板であり、陰極21の表面と略平行に配置されることが好ましい。
(Current collector)
The cathode chamber 20 preferably includes a current collector 23. Thereby, the current collection effect increases. In the present embodiment, the current collector 23 is a perforated plate, and is preferably disposed substantially parallel to the surface of the cathode 21.

集電体23としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなどの電気伝導性のある金属からなることが好ましい。集電体23は、これらの金属の混合物、合金又は複合酸化物でもよい。なお、集電体23の形状は、集電体として機能する形状であればどのような形状でもよく、板状、網状であってもよい。   The current collector 23 is preferably made of an electrically conductive metal such as nickel, iron, copper, silver, or titanium. The current collector 23 may be a mixture, alloy or composite oxide of these metals. The shape of the current collector 23 may be any shape as long as it functions as a current collector, and may be a plate shape or a net shape.

(金属弾性体)
集電体23と陰極21との間に金属弾性体22が設置されることにより、直列に接続された複数の電解セル1の各陰極21がイオン交換膜2に押し付けられ、各陽極11と各陰極21との間の距離が短くなり、直列に接続された複数の電解セル1全体に掛かる電圧を下げることができる。電圧が下がることにより、消費電量を下げることができる。また、金属弾性体22が設置されることにより、本実施形態に係る電解用電極を含む積層体を電解セルに設置した際に、金属弾性体22による押し付け圧により、該電解用電極を安定して定位置に維持することができる。
(Metal elastic body)
By installing the metal elastic body 22 between the current collector 23 and the cathode 21, each cathode 21 of the plurality of electrolysis cells 1 connected in series is pressed against the ion exchange membrane 2, and each anode 11 and each cathode The distance to the cathode 21 is shortened, and the voltage applied to the entire plurality of electrolysis cells 1 connected in series can be reduced. By reducing the voltage, the power consumption can be reduced. Moreover, when the laminated body including the electrode for electrolysis according to the present embodiment is installed in an electrolysis cell by the metal elastic body 22 being installed, the electrode for electrolysis is stabilized by the pressing pressure of the metal elastic body 22. Can be kept in place.

金属弾性体22としては、渦巻きばね、コイル等のばね部材、クッション性のマット等を用いることができる。金属弾性体22としては、イオン交換膜を押し付ける応力等を考慮して適宜好適なものを採用できる。金属弾性体22を陰極室20側の集電体23の表面上に設けてもよいし、陽極室10側の隔壁の表面上に設けてもよい。通常、陰極室20が陽極室10よりも小さくなるよう両室が区画されているので、枠体の強度等の観点から、金属弾性体22を陰極室20の集電体23と陰極21の間に設けることが好ましい。また、金属弾性体23は、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなどの電気伝導性を有する金属からなることが好ましい。   As the metal elastic body 22, a spiral member, a spring member such as a coil, a cushioning mat, or the like can be used. As the metal elastic body 22, a suitable material can be adopted as appropriate in consideration of stress that presses the ion exchange membrane. The metal elastic body 22 may be provided on the surface of the current collector 23 on the cathode chamber 20 side, or may be provided on the surface of the partition wall on the anode chamber 10 side. Normally, both chambers are partitioned so that the cathode chamber 20 is smaller than the anode chamber 10, so that the metal elastic body 22 is placed between the current collector 23 and the cathode 21 in the cathode chamber 20 from the viewpoint of the strength of the frame. It is preferable to provide in. Moreover, it is preferable that the metal elastic body 23 consists of metals which have electrical conductivity, such as nickel, iron, copper, silver, and titanium.

(支持体)
陰極室20は、集電体23と隔壁30とを電気的に接続する支持体24を備えることが好ましい。これにより、効率よく電流を流すことができる。
(Support)
The cathode chamber 20 preferably includes a support 24 that electrically connects the current collector 23 and the partition wall 30. Thereby, an electric current can be sent efficiently.

支持体24は、ニッケル、鉄、銅、銀、チタンなど電気伝導性を有する金属からなることが好ましい。また、支持体24の形状としては、集電体23を支えることができる形状であればどのような形状でもよく、棒状、板状又は網状であってよい。支持体24は、例えば、板状である。複数の支持体24は、隔壁30と集電体23との間に配置される。複数の支持体24は、それぞれの面が互いに平行になるように並んでいる。支持体24は、隔壁30及び集電体23に対して略垂直に配置されている。   The support 24 is preferably made of a metal having electrical conductivity such as nickel, iron, copper, silver, or titanium. Further, the shape of the support 24 may be any shape as long as it can support the current collector 23, and may be a rod shape, a plate shape, or a net shape. The support 24 is, for example, a plate shape. The plurality of supports 24 are disposed between the partition wall 30 and the current collector 23. The plurality of supports 24 are arranged so that their surfaces are parallel to each other. The support 24 is disposed substantially perpendicular to the partition wall 30 and the current collector 23.

(陽極側ガスケット、陰極側ガスケット)
陽極側ガスケットは、陽極室10を構成する枠体表面に配置されることが好ましい。陰極側ガスケットは、陰極室20を構成する枠体表面に配置されていることが好ましい。1つの電解セルが備える陽極側ガスケットと、これに隣接する電解セルの陰極側ガスケットとが、イオン交換膜2を挟持するように、電解セル同士が接続される(図5、6参照)。これらのガスケットにより、イオン交換膜2を介して複数の電解セル1を直列に接続する際に、接続箇所に気密性を付与することができる。
(Anode side gasket, cathode side gasket)
The anode side gasket is preferably disposed on the surface of the frame constituting the anode chamber 10. The cathode side gasket is preferably arranged on the surface of the frame constituting the cathode chamber 20. The electrolytic cells are connected to each other so that the anode side gasket provided in one electrolytic cell and the cathode side gasket of the electrolytic cell adjacent thereto sandwich the ion exchange membrane 2 (see FIGS. 5 and 6). With these gaskets, when a plurality of electrolytic cells 1 are connected in series via the ion exchange membrane 2, airtightness can be imparted to the connection location.

ガスケットとは、イオン交換膜と電解セルとの間をシールするものである。ガスケットの具体例としては、中央に開口部が形成された額縁状のゴム製シート等が挙げられる。ガスケットには、腐食性の電解液や生成するガス等に対して耐性を有し、長期間使用できることが求められる。そこで、耐薬品性や硬度の点から、通常、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDMゴム)、エチレン・プロピレンゴム(EPMゴム)の加硫品や過酸化物架橋品等がガスケットとして用いられる。また、必要に応じて液体に接する領域(接液部)をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素系樹脂で被覆したガスケットを用いることもできる。これらガスケットは、電解液の流れを妨げないように、それぞれ開口部を有していればよく、その形状は特に限定されない。例えば、陽極室10を構成する陽極室枠又は陰極室20を構成する陰極室枠の各開口部の周縁に沿って、額縁状のガスケットが接着剤等で貼り付けられる。そして、例えばイオン交換膜2を介して2体の電解セル1を接続する場合(図6参照)、イオン交換膜2を介してガスケットを貼り付けた各電解セル1を締め付ければよい。これにより、電解液、電解により生成するアルカリ金属水酸化物、塩素ガス、水素ガス等が電解セル1の外部に漏れることを抑制することができる。   A gasket seals between an ion exchange membrane and an electrolysis cell. Specific examples of the gasket include a frame-shaped rubber sheet having an opening formed in the center. Gaskets are required to be resistant to corrosive electrolytes and generated gases and to be usable for a long period of time. Therefore, from the viewpoint of chemical resistance and hardness, vulcanized products of ethylene / propylene / diene rubber (EPDM rubber), ethylene / propylene rubber (EPM rubber), peroxide crosslinked products, and the like are usually used as gaskets. If necessary, use a gasket in which the area in contact with the liquid (liquid contact portion) is covered with a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). You can also. These gaskets only have to have openings so as not to hinder the flow of the electrolyte solution, and the shape thereof is not particularly limited. For example, a frame-shaped gasket is attached with an adhesive or the like along the peripheral edge of each opening of the anode chamber frame constituting the anode chamber 10 or the cathode chamber frame constituting the cathode chamber 20. For example, when two electrolytic cells 1 are connected via the ion exchange membrane 2 (see FIG. 6), each electrolytic cell 1 to which a gasket is attached via the ion exchange membrane 2 may be tightened. Thereby, it can suppress that the electrolyte solution, the alkali metal hydroxide produced | generated by electrolysis, chlorine gas, hydrogen gas, etc. leak to the exterior of the electrolytic cell 1. FIG.

(イオン交換膜)
イオン交換膜2としては、上記、イオン交換膜の項に記載のとおりである。
(Ion exchange membrane)
The ion exchange membrane 2 is as described above in the section of the ion exchange membrane.

(水電解)
本実施形態の電解槽であって、水電解を行う場合の電解槽は、上述した食塩電解を行う場合の電解槽におけるイオン交換膜を微多孔膜に変更した構成を有するものである。また、供給する原料が水である点において、上述した食塩電解を行う場合の電解槽とは相違するものである。その他の構成については、水電解を行う場合の電解槽も食塩電解を行う場合の電解槽と同様の構成を採用することができる。食塩電解の場合には、陽極室で塩素ガスが発生するため、陽極室の材質はチタンが用いられるが、水電解の場合には、陽極室で酸素ガスが発生するのみであるため、陰極室の材質と同じものを使用できる。例えば、ニッケル等が挙げられる。また、陽極コーティングは酸素発生用の触媒コーティングが適当である。触媒コーティングの例としては、白金族金属および遷移金族の金属、酸化物、水酸化物などが挙げられる。例えば、白金、イリジウム、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、コバルト、鉄等の元素を使用することができる。
(Water electrolysis)
The electrolytic cell according to the present embodiment, in the case of performing water electrolysis, has a configuration in which the ion exchange membrane in the electrolytic cell in the case of performing salt electrolysis is changed to a microporous membrane. Moreover, it differs from the electrolytic cell in the case of performing the salt electrolysis mentioned above in that the raw material to be supplied is water. About another structure, the structure similar to the electrolytic cell in the case of performing salt electrolysis can also be employ | adopted for the electrolytic cell in the case of performing water electrolysis. In the case of salt electrolysis, since chlorine gas is generated in the anode chamber, titanium is used as the material of the anode chamber. However, in the case of water electrolysis, only oxygen gas is generated in the anode chamber. The same material as can be used. For example, nickel etc. are mentioned. Moreover, the anode coating is suitably a catalyst coating for generating oxygen. Examples of catalyst coatings include platinum group metals and transition metal metals, oxides, hydroxides, and the like. For example, elements such as platinum, iridium, palladium, ruthenium, nickel, cobalt, and iron can be used.

(積層体の用途)
本実施形態の積層体は、前述のとおり、電解槽における電極更新の際の作業効率を向上させることができ、さらに、更新後も優れた電解性能を発現することができる。換言すると、本実施形態の積層体は、電解槽の部材交換用の積層体として好適に用いることができる。なお、かかる用途に適用する際の積層体は、特に「膜電極接合体」と称される。
(Use of laminates)
As described above, the laminate of the present embodiment can improve the working efficiency at the time of electrode renewal in the electrolytic cell, and can also exhibit excellent electrolytic performance after renewal. In other words, the laminated body of this embodiment can be used suitably as a laminated body for member replacement of an electrolytic cell. In addition, the laminated body at the time of applying to such a use is especially called a “membrane electrode assembly”.

(包装体)
本実施形態の積層体は、包装材に封入した状態で運搬等を行うことが好ましい。すなわち、本実施形態の包装体は、本実施形態の積層体と、前記積層体を包装する包装材と、を備える。本実施形態の包装体は、上記のように構成されているため、本実施形態の積層体を運搬等する際に生じ得る汚れの付着や破損を防止することができる。電解槽の部材交換用とする場合、本実施形態の包装体として運搬等を行うことが特に好ましい。本実施形態における包装材としては、特に限定されず、種々公知の包装材を適用することができる。また、本実施形態の包装体は、以下に限定されないが、例えば、清浄な状態の包装材で本実施形態の積層体を包装し、次いで封入する等の方法により、製造することができる。
(Packaging body)
It is preferable that the laminated body of this embodiment performs conveyance etc. in the state enclosed with the packaging material. That is, the package of this embodiment includes the laminate of this embodiment and a packaging material for packaging the laminate. Since the package of the present embodiment is configured as described above, it is possible to prevent adhesion and damage of dirt that may occur when the laminate of the present embodiment is transported. When it is intended for replacement of an electrolytic cell member, it is particularly preferable to carry it as the package of the present embodiment. The packaging material in the present embodiment is not particularly limited, and various known packaging materials can be applied. Moreover, the packaging body of this embodiment is not limited to the following, For example, it can manufacture by the method of packaging the laminated body of this embodiment with the packaging material of a clean state, and encapsulating then.

以下の実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

〔評価方法〕
(1)開孔率
電極を130mm×100mmのサイズに切り出した。デジマチックシックスネスゲージ(株式会社ミツトヨ製、最少表示0.001mm)用いて面内を均一に10点測定した平均値を算出した。これを電極の厚み(ゲージ厚み)をとして、体積を算出した。その後、電子天秤で質量を測定し、金属の比重(ニッケルの比重=8.908g/cm3、チタンの比重=4.506g/cm3)から、開孔率あるいは空隙率を算出した。
〔Evaluation method〕
(1) Opening ratio The electrode was cut into a size of 130 mm × 100 mm. Using a Digimatic Sixness Gauge (manufactured by Mitutoyo Corporation, minimum display 0.001 mm), an average value obtained by uniformly measuring 10 points within the surface was calculated. Using this as the electrode thickness (gauge thickness), the volume was calculated. Thereafter, the mass was measured with an electronic balance, and the porosity or porosity was calculated from the specific gravity of the metal (specific gravity of nickel = 8.908 g / cm 3 , specific gravity of titanium = 4.506 g / cm 3 ).

開孔率(空隙率)(%)=(1−(電極質量)/(電極体積×金属の比重))×100   Opening ratio (porosity) (%) = (1− (electrode mass) / (electrode volume × metal specific gravity)) × 100

(2)単位面積当たりの質量(mg/cm2
電極を130mm×100mmのサイズに切り出し、電子天秤で質量を測定した。その値を面積(130mm×100mm)で除して単位面積当たりの質量を算出した。
(2) Mass per unit area (mg / cm 2 )
The electrode was cut into a size of 130 mm × 100 mm, and the mass was measured with an electronic balance. The value was divided by the area (130 mm × 100 mm) to calculate the mass per unit area.

(3)単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)(接着力)(N/mg・cm2))
〔方法(i)〕
測定には引張圧縮試験機を使用した(株式会社今田製作所、試験機本体:SDT−52NA型 引張圧縮試験機、加重計:SL−6001型加重計)。
(3) Force applied per unit mass / unit area (1) (Adhesive strength) (N / mg · cm 2 ))
[Method (i)]
A tensile / compression tester was used for the measurement (Imata Manufacturing Co., Ltd., tester body: SDT-52NA type tensile / compression tester, weight meter: SL-6001 type load meter).

厚み1.2mm、200mm角のニッケル板に粒番号320のアルミナでブラスト加工を実施した。ブラスト処理後のニッケル板の算術平均表面粗さ(Ra)は、0.7μmであった。ここで、表面粗さ測定には、触針式の表面粗さ測定機SJ−310(株式会社ミツトヨ)を使用した。地面と平行な定盤上に測定サンプルを設置し、下記の測定条件で算術平均粗さRaを測定した。測定は、6回実施時、その平均値を記載した。   A nickel plate having a thickness of 1.2 mm and a 200 mm square was blasted with alumina having a grain number of 320. The arithmetic average surface roughness (Ra) of the nickel plate after blasting was 0.7 μm. Here, a stylus type surface roughness measuring machine SJ-310 (Mitutoyo Corporation) was used for the surface roughness measurement. A measurement sample was placed on a surface plate parallel to the ground, and the arithmetic average roughness Ra was measured under the following measurement conditions. The average value was described when the measurement was performed 6 times.

<触針の形状>円すいテーパ角度=60°、先端半径=2μm、静的測定力=0.75mN
<粗さ規格>JIS2001
<評価曲線>R
<フィルタ>GAUSS
<カットオフ値 λc>0.8mm
<カットオフ値 λs>2.5μm
<区間数>5
<前走、後走>有
このニッケル板を鉛直になるように引張圧縮試験機の下側のチャックに固定した。
<Shape shape> Conical taper angle = 60 °, tip radius = 2 μm, static measuring force = 0.75 mN
<Roughness standard> JIS2001
<Evaluation curve> R
<Filter> GAUSS
<Cutoff value λc> 0.8mm
<Cutoff value λs> 2.5μm
<Number of sections> 5
<Pre-run, Post-run> Existence This nickel plate was fixed to the lower chuck of the tensile and compression tester so as to be vertical.

隔膜としては、下記のイオン交換膜Aを使用した。
強化芯材として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製であり、90デニールのモノフィラメントを用いた(以下、PTFE糸という。)。犠牲糸として、35デニール、6フィラメントのポリエチレンテレフタレート(PET)を200回/mの撚りを掛けた糸を用いた(以下、PET糸という。)。まず、TD及びMDの両方向のそれぞれにおいて、PTFE糸が24本/インチ、犠牲糸が隣接するPTFE糸間に2本配置するように平織りして、織布を得た。得られた織布を、ロールで圧着し、厚さ70μmの織布を得た。
次に、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOCH3との共重合体でイオン交換容量が0.85mg当量/gである乾燥樹脂の樹脂A、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.03mg当量/gである乾燥樹脂の樹脂Bを準備した。
これらの樹脂A及びBを使用し、共押出しTダイ法にて樹脂A層の厚みが15μm、樹脂B層の厚みが104μmである、2層フィルムXを得た。
続いて、内部に加熱源及び真空源を有し、その表面に微細孔を有するホットプレート上に、離型紙(高さ50μmの円錐形状のエンボス加工)、補強材及びフィルムXの順に積層し、ホットプレート表面温度223℃、減圧度0.067MPaの条件で2分間加熱減圧した後、離型紙を取り除くことで複合膜を得た。
得られた複合膜を、ジメチルスルホキシド(DMSO)30質量%、水酸化カリウム(KOH)15質量%を含む80℃の水溶液に20分浸漬することでケン化した。その後、水酸化ナトリウム(NaOH)0.5N含む50℃の水溶液に1時間浸漬して、イオン交換基の対イオンをNaに置換し、続いて水洗した。さらに60℃で乾燥した。
さらに、樹脂Bの酸型樹脂の5質量%エタノール溶液に、1次粒径1μmの酸化ジルコニウムを20質量%加え、分散させた懸濁液を調合し、懸濁液スプレー法で、上記の複合膜の両面に噴霧し、酸化ジルコニウムのコーティングを複合膜の表面に形成させ、イオン交換膜Aを得た。酸化ジルコニウムの塗布密度を蛍光X線測定で測定したところ0.5mg/cm2だった。なお、平均粒径は、粒度分布計(島津製作所製「SALD(登録商標)2200」)によって測定した。
上記で得られたイオン交換膜(隔膜)を純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。純水で十分濡らした上記ニッケル板に接触させ、水の張力で接着した。このとき、ニッケル板とイオン交換膜の上端の位置が合うように設置した。
The following ion exchange membrane A was used as the diaphragm.
As the reinforcing core material, a 90 denier monofilament made of polytetrafluoroethylene (PTFE) was used (hereinafter referred to as PTFE yarn). As the sacrificial yarn, a yarn in which a twist of 35 deniers and 6 filaments of polyethylene terephthalate (PET) was applied 200 times / m was used (hereinafter referred to as PET yarn). First, in each of the TD and MD directions, a plain woven fabric was obtained by plain weaving so that 24 PTFE yarns / inch and two sacrificial yarns were arranged between adjacent PTFE yarns. The obtained woven fabric was pressure-bonded with a roll to obtain a woven fabric having a thickness of 70 μm.
Next, a resin A and CF of a dry resin, which is a copolymer of CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 COOCH 3 and has an ion exchange capacity of 0.85 mg equivalent / g A resin B of a dry resin having an ion exchange capacity of 1.03 mg equivalent / g, which is a copolymer of 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F, was prepared.
Using these resins A and B, a two-layer film X having a resin A layer thickness of 15 μm and a resin B layer thickness of 104 μm was obtained by coextrusion T-die method.
Subsequently, on the hot plate having a heating source and a vacuum source inside and having fine holes on the surface, release paper (conical embossing with a height of 50 μm), a reinforcing material and a film X are laminated in this order. After heating and depressurizing for 2 minutes under conditions of a hot plate surface temperature of 223 ° C. and a degree of vacuum of 0.067 MPa, a release film was removed to obtain a composite film.
The obtained composite membrane was saponified by immersing it in an 80 ° C. aqueous solution containing 30% by mass of dimethyl sulfoxide (DMSO) and 15% by mass of potassium hydroxide (KOH) for 20 minutes. Then, it was immersed in an aqueous solution containing sodium hydroxide (NaOH) 0.5N at 50 ° C. for 1 hour to replace the counter ion of the ion exchange group with Na, followed by washing with water. Furthermore, it dried at 60 degreeC.
Furthermore, 20% by mass of zirconium oxide having a primary particle diameter of 1 μm was added to a 5% by mass ethanol solution of an acid type resin of resin B, and a dispersed suspension was prepared. Spraying was performed on both sides of the membrane to form a coating of zirconium oxide on the surface of the composite membrane, whereby an ion exchange membrane A was obtained. When the coating density of zirconium oxide was measured by fluorescent X-ray measurement, it was 0.5 mg / cm 2 . The average particle size was measured by a particle size distribution meter (“SALD (registered trademark) 2200” manufactured by Shimadzu Corporation).
The ion exchange membrane (diaphragm) obtained above was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. It was brought into contact with the nickel plate sufficiently wetted with pure water and adhered with water tension. At this time, it installed so that the position of the upper end of a nickel plate and an ion exchange membrane might match.

測定に使用する電解用電極サンプル(電極)は、130mm角に切り出した。イオン交換膜Aは、170mm角に切り出した。2枚のステンレス板(厚さ1mm、縦9mm、横170mm)で電極の一辺を挟み、ステンレス板、電極の中心が合うように位置合わせをした後、4個のクリップで均等に固定した。引張圧縮試験機の上側のチャックに、ステンレス板の中心を挟み、電極を吊り下げた。この時、試験機にかかる荷重を0Nとした。一旦、引張圧縮試験機から、ステンレス板、電極、クリップ一体物をはずし、電極を純水で充分濡らすために、純水の入ったバットに浸漬した。その後、再び引張圧縮試験機の上側のチャックに、ステンレス板の中心を挟み、電極を吊り下げた。
引張圧縮試験機の上側チャックを下降させ、電解用電極サンプルをイオン交換膜表面に純水の表面張力で接着させた。このときの接着面は、横130mm、縦110mmであった。洗瓶に入れた純水を電極及びイオン交換膜全体に吹きかけ、隔膜、電極が再度充分に濡れた状態にした。その後、塩ビ管(外径38mm)に厚み5mmの独立発泡タイプのEPDMスポンジゴムを巻きつけたローラーを電極の上から軽く押さえながら、上から下に向かって転がし、余分な純水を除去した。ローラーは1回だけかけた。
Electrolytic electrode samples (electrodes) used for measurement were cut into 130 mm squares. The ion exchange membrane A was cut into 170 mm square. Two sides of the electrode were sandwiched between two stainless plates (thickness 1 mm, length 9 mm, width 170 mm), aligned so that the centers of the stainless plate and the electrodes were aligned, and then fixed equally with four clips. The center of the stainless steel plate was sandwiched between the upper chuck of the tensile and compression tester, and the electrode was suspended. At this time, the load applied to the testing machine was set to 0N. Once the stainless steel plate, electrode, and clip were removed from the tensile / compression tester, the electrode was immersed in a bat containing pure water to fully wet the electrode with pure water. Thereafter, the center of the stainless steel plate was sandwiched between the upper chuck of the tensile and compression tester and the electrode was suspended.
The upper chuck of the tensile and compression tester was lowered, and the electrode sample for electrolysis was adhered to the surface of the ion exchange membrane with the surface tension of pure water. The adhesive surface at this time was 130 mm wide and 110 mm long. Pure water placed in a washing bottle was sprayed on the entire electrode and ion exchange membrane, so that the membrane and the electrode were sufficiently wetted again. Then, while pressing a roller in which an independent foam type EPDM sponge rubber having a thickness of 5 mm was wound around a polyvinyl chloride tube (outer diameter: 38 mm) lightly from above the electrode, it was rolled from the top to the bottom to remove excess pure water. The roller was applied only once.

10mm/分の速度で電極を上昇させて加重測定を開始し、電極と隔膜の重なり部分が横130mm、縦100mmになった時の加重を記録した。この測定を3回実施して平均値を算出した。
この平均値を電極とイオン交換膜の重なり部分の面積、及びイオン交換膜と重なっている部分の電極質量で除して、単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)を算出した。イオン交換膜と重なっている部分の電極質量は、上記(2)の単位面積当たりの質量(mg/cm2)で得られた値から、比例計算で求めた。
測定室の環境は温度23±2℃、相対湿度30±5%であった。
なお、実施例、比較例で使用した電極は、鉛直に固定したニッケル板に表面張力で接着したイオン交換膜に接着させたとき、ずり下がる、あるいは剥がれることなく自立して接着できていた。
なお、図10に、かかる力(1)の評価方法の模式図を示した。
なお、引張試験機の測定下限は、0.01(N)であった。
The weight measurement was started by raising the electrode at a speed of 10 mm / min, and the weight when the overlapping portion of the electrode and the diaphragm was 130 mm wide and 100 mm long was recorded. This measurement was performed 3 times and the average value was calculated.
The average value was divided by the area of the overlapping portion of the electrode and the ion exchange membrane and the electrode mass of the portion overlapping the ion exchange membrane to calculate the force (1) per unit mass / unit area. The electrode mass of the portion overlapping the ion exchange membrane was determined by proportional calculation from the value obtained in the mass per unit area (mg / cm 2 ) in (2) above.
The environment of the measurement chamber was a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%.
The electrodes used in Examples and Comparative Examples were able to adhere independently without slipping down or peeling off when adhered to an ion exchange membrane adhered to a vertically fixed nickel plate with surface tension.
In addition, the schematic diagram of the evaluation method of this force (1) was shown in FIG.
In addition, the measurement lower limit of the tensile tester was 0.01 (N).

(4)単位質量・単位面積当たりのかかる力(2)(接着力)(N/mg・cm2))
〔方法(ii)〕
測定には引張圧縮試験機を使用した(株式会社今田製作所、試験機本体:SDT−52NA型 引張圧縮試験機、加重計:SL−6001型加重計)。
方法(i)と同じニッケル板を鉛直になるように引張圧縮試験機の下側のチャックに固定した。
測定に使用する電解用電極サンプル(電極)は130mm角に切り出した。イオン交換膜Aは、170mm角に切り出した。2枚のステンレス板(厚さ1mm、縦9mm、横170mm)で電極の一辺を挟み、ステンレス板、電極の中心が合うように位置合わせをした後、4個のクリップで均等に固定した。引張圧縮試験機の上側のチャックに、ステンレス板の中心を挟み、電極を吊り下げた。この時、試験機にかかる荷重を0Nとした。一旦、引張圧縮試験機から、ステンレス板、電極、クリップ一体物をはずし、電極を純水で充分濡らすために、純水の入ったバットに浸漬した。その後、再び引張圧縮試験機の上側のチャックに、ステンレス板の中心を挟み、電極を吊り下げた。
(4) Force applied per unit mass / unit area (2) (Adhesive strength) (N / mg · cm 2 ))
[Method (ii)]
A tensile / compression tester was used for the measurement (Imata Manufacturing Co., Ltd., tester body: SDT-52NA type tensile / compression tester, weight meter: SL-6001 type load meter).
The same nickel plate as in method (i) was fixed to the lower chuck of the tensile and compression tester so as to be vertical.
Electrolytic electrode samples (electrodes) used for measurement were cut into 130 mm squares. The ion exchange membrane A was cut into 170 mm square. Two sides of the electrode were sandwiched between two stainless plates (thickness 1 mm, length 9 mm, width 170 mm), aligned so that the centers of the stainless plate and the electrodes were aligned, and then fixed equally with four clips. The center of the stainless steel plate was sandwiched between the upper chuck of the tensile and compression tester, and the electrode was suspended. At this time, the load applied to the testing machine was set to 0N. Once the stainless steel plate, electrode, and clip were removed from the tensile / compression tester, the electrode was immersed in a bat containing pure water to fully wet the electrode with pure water. Thereafter, the center of the stainless steel plate was sandwiched between the upper chuck of the tensile and compression tester and the electrode was suspended.

引張圧縮試験機の上側チャックを下降させ、電解用電極サンプルをニッケル板表面に溶液の表面張力で接着させた。このときの接着面は、横130mm、縦110mmであった。洗瓶に入れた純水を電極及びニッケル板全体に吹きかけ、ニッケル板、電極が再度充分に濡れた状態にした。その後、塩ビ管(外径38mm)に厚み5mmの独立発泡タイプのEPDMスポンジゴムを巻きつけたローラーを電極の上から軽く押さえながら、上から下に向かって転がし、余分な溶液を除去した。ローラーは1回だけかけた。
10mm/分の速度で電極を上昇させて加重測定を開始し、電極とニッケル板の縦方向の重なり部分が100mmになった時の加重を記録した。この測定を3回実施して平均値を算出した。
この平均値を電極とニッケル板の重なり部分の面積、及びニッケル板と重なっている部分の電極質量で除して、単位質量・単位面積当たりのかかる力(2)を算出した。隔膜と重なっている部分の電極質量は、上記(2)の単位面積当たりの質量(mg/cm2)で得られた値から、比例計算で求めた。
また、測定室の環境は温度23±2℃、相対湿度30±5%であった。
なお、実施例、比較例で使用した電極は、鉛直に固定したニッケル板に表面張力で接着させたとき、ずり下がる、あるいは剥がれることなく自立して接着できた。
なお、引張試験機の測定下限は、0.01(N)であった。
The upper chuck of the tensile and compression tester was lowered, and the electrode sample for electrolysis was adhered to the surface of the nickel plate with the surface tension of the solution. The adhesive surface at this time was 130 mm wide and 110 mm long. Pure water placed in the washing bottle was sprayed on the entire electrode and nickel plate, so that the nickel plate and the electrode were sufficiently wetted again. Thereafter, while rolling a roller in which an independent foaming type EPDM sponge rubber having a thickness of 5 mm was wound around a polyvinyl chloride tube (outer diameter: 38 mm) from the top of the electrode, it was rolled from the top to the bottom to remove the excess solution. The roller was applied only once.
The weight measurement was started by raising the electrode at a speed of 10 mm / min, and the weight when the overlapping portion of the electrode and the nickel plate in the vertical direction reached 100 mm was recorded. This measurement was performed 3 times and the average value was calculated.
The average value was divided by the area of the overlapping portion of the electrode and the nickel plate and the electrode mass of the portion overlapping the nickel plate to calculate the force (2) per unit mass / unit area. The electrode mass of the portion overlapping with the diaphragm was obtained by proportional calculation from the value obtained in the mass per unit area (mg / cm 2 ) in (2) above.
The environment of the measurement chamber was a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%.
The electrodes used in Examples and Comparative Examples were able to adhere independently without slipping down or peeling off when adhered to a vertically fixed nickel plate with surface tension.
In addition, the measurement lower limit of the tensile tester was 0.01 (N).

(5)直径280mm円柱巻き付け評価方法(1)(%)
(膜と円柱)
評価方法(1)を以下の手順で実施した。
〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(隔膜)を170mm角のサイズにカットした。イオン交換膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。比較例1及び2は、電極がイオン交換膜に熱プレスにより一体となっているので、イオン交換膜と電極の一体物を準備した(電極は130mm角)。イオン交換膜を純水に充分浸漬した後、外径280mmのプラスチック(ポリエチレン)製のパイプの曲面上に置いた。その後、塩ビ管(外径38mm)に厚み5mmの独立発泡タイプのEPDMスポンジゴムを巻きつけたローラーで余分な溶液を除去した。ローラーは図11に示した模式図の左から右に向かってイオン交換膜上を転がした。ローラーは1回だけかけた。1分後に、イオン交換膜と外径280mmのプラスチック製のパイプ電極が密着した部分の割合を測定した。
(5) 280 mm diameter cylindrical winding evaluation method (1) (%)
(Membrane and cylinder)
Evaluation method (1) was carried out by the following procedure.
The ion exchange membrane A (diaphragm) prepared by [Method (i)] was cut into a 170 mm square size. The ion exchange membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. In Comparative Examples 1 and 2, since the electrode was integrated with the ion exchange membrane by hot pressing, an integrated body of the ion exchange membrane and the electrode was prepared (the electrode was 130 mm square). The ion exchange membrane was sufficiently immersed in pure water and then placed on the curved surface of a plastic (polyethylene) pipe having an outer diameter of 280 mm. Thereafter, excess solution was removed with a roller in which an independent foam type EPDM sponge rubber having a thickness of 5 mm was wound around a polyvinyl chloride tube (outer diameter: 38 mm). The roller rolled on the ion exchange membrane from left to right in the schematic diagram shown in FIG. The roller was applied only once. After 1 minute, the ratio of the portion where the ion exchange membrane and the plastic pipe electrode having an outer diameter of 280 mm were in close contact with each other was measured.

(6)直径280mm円柱巻き付け評価方法(2)(%)
(膜と電極)
評価方法(2)を以下の手順で実施した。
〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(隔膜)を170mm角のサイズに、電極を130mm角にカットした。イオン交換膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。イオン交換膜と電極を純水に充分浸漬した後、積層させた。この積層体を電極が外側になるように、外径280mmのプラスチック(ポリエチレン)製のパイプの曲面上に置いた。その後、塩ビ管(外径38mm)に厚み5mmの独立発泡タイプのEPDMスポンジゴムを巻きつけたローラーを電極の上から軽く押さえながら、図12に示した模式図の左から右に向かって転がし、余分な溶液を除去した。ローラーは1回だけかけた。1分後に、イオン交換膜と電極が密着した部分の割合を測定した。
(6) 280 mm diameter cylindrical winding evaluation method (2) (%)
(Membrane and electrode)
Evaluation method (2) was carried out by the following procedure.
The ion exchange membrane A (diaphragm) prepared by [Method (i)] was cut to a size of 170 mm square and the electrode was cut to a 130 mm square. The ion exchange membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. The ion exchange membrane and the electrode were sufficiently immersed in pure water and then laminated. This laminate was placed on the curved surface of a plastic (polyethylene) pipe having an outer diameter of 280 mm so that the electrodes were on the outside. Then, while gently pressing a roller wrapped with an independent foaming type EPDM sponge rubber having a thickness of 5 mm around a PVC pipe (outer diameter: 38 mm) from the top of the electrode, it is rolled from the left to the right in the schematic diagram shown in FIG. Excess solution was removed. The roller was applied only once. After 1 minute, the ratio of the portion where the ion exchange membrane and the electrode were in close contact was measured.

(7)直径145mm円柱巻き付け評価方法(3)(%)
(膜と電極)
評価方法(3)を以下の手順で実施した。
〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(隔膜)を170mm角のサイズに、電極を130mm角にカットした。イオン交換膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。イオン交換膜と電極を純水に充分浸漬した後、積層させた。この積層体を電極が外側になるように、外径145mmのプラスチック(ポリエチレン)製のパイプの曲面上に置いた。その後、塩ビ管(外径38mm)に厚み5mmの独立発泡タイプのEPDMスポンジゴムを巻きつけたローラーを電極の上から軽く押さえながら、図13に示した模式図の左から右に向かって転がし、余分な溶液を除去した。ローラーは1回だけかけた。1分後に、イオン交換膜と電極が密着した部分の割合を測定した。
(7) 145 mm diameter cylindrical winding evaluation method (3) (%)
(Membrane and electrode)
Evaluation method (3) was performed in the following procedure.
The ion exchange membrane A (diaphragm) prepared by [Method (i)] was cut to a size of 170 mm square and the electrode was cut to a 130 mm square. The ion exchange membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. The ion exchange membrane and the electrode were sufficiently immersed in pure water and then laminated. This laminate was placed on the curved surface of a plastic (polyethylene) pipe having an outer diameter of 145 mm so that the electrodes were on the outside. Then, while gently pressing a roller wrapped with an independent foaming type EPDM sponge rubber having a thickness of 5 mm around a PVC pipe (outer diameter: 38 mm) from the top of the electrode, it was rolled from the left to the right in the schematic diagram shown in FIG. Excess solution was removed. The roller was applied only once. After 1 minute, the ratio of the portion where the ion exchange membrane and the electrode were in close contact was measured.

(8)ハンドリング性(感応評価)
(A)〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(隔膜)を170mm角のサイズに、電極を95×110mmにカットした。イオン交換膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。各実施例でイオン交換膜と電極を重曹水溶液、0.1NのNaOH水溶液、純水の3種類の溶液に充分浸漬した後、積層させ、テフロン(登録商標)板の上に静地した。電解評価で使用した陽極セルと陰極セルの間隔を約3cmにして、静地した積層体を持ち上げ、その間に挿入、挟む操作を実施した。この操作を実施するときに電極がずれないか、落ちないかを操作しながら確認した。
(8) Handling (sensitivity evaluation)
(A) The ion exchange membrane A (diaphragm) prepared by [Method (i)] was cut to a size of 170 mm square, and the electrode was cut to 95 × 110 mm. The ion exchange membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. In each example, the ion exchange membrane and the electrode were sufficiently immersed in a sodium bicarbonate aqueous solution, a 0.1N NaOH aqueous solution, and pure water, and then laminated and placed on a Teflon (registered trademark) plate. The interval between the anode cell and the cathode cell used in the electrolysis evaluation was set to about 3 cm, and the laminated body which was statically ground was lifted, and inserted and sandwiched between them. When performing this operation, it was confirmed while operating whether the electrodes were not displaced or not dropped.

(B)〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(隔膜)を170mm角のサイズに、電極を95×110mmにカットした。イオン交換膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。各実施例でイオン交換膜と電極を重曹水溶液、0.1NのNaOH水溶液、純水の3種類の溶液に充分浸漬した後、積層させ、テフロン(登録商標)板の上に静地した。積層体の膜部分の隣り合う2か所の角を手で持ち、積層体が鉛直なるように持ち上げた。この状態から、手で持った2か所の角を近づけるように動かし、膜が凸状、凹状になるようにした。これをもう1回繰り返して、電極の膜への追従性を確認した。その結果を以下の指標に基づいて1〜4の4段階で評価した。
1:ハンドリング良好
2:ハンドリング可能
3:ハンドリング困難
4:ハンドリングほぼ不可能
ここで、比較例5のサンプルについては、電極を1.3m×2.5m、イオン交換膜を1.5m×2.8mのサイズの大型電解セルと同じサイズでハンドリングを実施した。比較例5の評価結果(後述するとおり「3」)は、上記(A)、(B)の評価と大型サイズにしたときの違いを評価する指標とした。すなわち、小型の積層体を評価した結果が「1」、「2」である場合は大型サイズにした場合であってもハンドリング性に問題がないものと評価した。
(B) The ion exchange membrane A (diaphragm) prepared by [Method (i)] was cut to a 170 mm square size and the electrode was cut to 95 × 110 mm. The ion exchange membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. In each example, the ion exchange membrane and the electrode were sufficiently immersed in a sodium bicarbonate aqueous solution, a 0.1N NaOH aqueous solution, and pure water, and then laminated and placed on a Teflon (registered trademark) plate. The two adjacent corners of the film portion of the laminate were held by hand and lifted so that the laminate was vertical. From this state, the two corners held by the hand were moved closer so that the film became convex and concave. This was repeated once more to confirm the followability of the electrode to the film. The result was evaluated in four stages of 1-4 based on the following indices.
1: Good handling 2: Handling is possible 3: Handling is difficult 4: Handling is almost impossible Here, in the sample of Comparative Example 5, the electrode is 1.3 m × 2.5 m, and the ion exchange membrane is 1.5 m × 2.8 m. The handling was carried out with the same size as the large electrolysis cell of size. The evaluation result of Comparative Example 5 (“3” as described later) was used as an index for evaluating the difference between the evaluations (A) and (B) and the large size. That is, when the results of evaluating a small laminate were “1” and “2”, it was evaluated that there was no problem in handling even when the large size was used.

(9)電解評価(電圧(V)、電流効率(%)、苛性ソーダ中食塩濃度(ppm、50%換算))
下記電解実験によって、電解性能を評価した。
陽極が設置された陽極室を有するチタン製の陽極セル(陽極ターミナルセル)と、陰極が設置されたニッケル製の陰極室(陰極ターミナルセル)を有する陰極セルとを向い合せた。セル間に一対のガスケットを配置し、一対のガスケット間に積層体(イオン交換膜Aと電解用電極との積層体)を挟んだ。そして、陽極セル、ガスケット、積層体、ガスケット及び陰極を密着させて、電解セルを得、これを含む電解槽を準備した。
(9) Electrolytic evaluation (voltage (V), current efficiency (%), sodium chloride concentration in sodium hydroxide (ppm, converted to 50%))
The electrolytic performance was evaluated by the following electrolysis experiment.
A titanium anode cell (anode terminal cell) having an anode chamber in which an anode was installed faced a cathode cell having a nickel cathode chamber (cathode terminal cell) in which a cathode was installed. A pair of gaskets was disposed between the cells, and a laminate (a laminate of the ion exchange membrane A and the electrode for electrolysis) was sandwiched between the pair of gaskets. And an anode cell, a gasket, a laminated body, a gasket, and a cathode were stuck, an electrolysis cell was obtained, and an electrolyzer containing this was prepared.

陽極としては、前処理としてブラスト及び酸エッチング処理をしたチタン基材上に、塩化ルテニウム、塩化イリジウム及び四塩化チタンの混合溶液を塗布、乾燥、焼成することで作製した。陽極は、溶接により陽極室に固定した。陰極としては、各実施例、比較例に記載のものを使用した。陰極室の集電体としては、ニッケル製エキスパンドメタルを使用した。集電体のサイズは縦95mm×横110mmであった。金属弾性体としては、ニッケル細線で編んだマットレスを使用した。金属弾性体であるマットレスを集電体の上に置いた。その上に直径150μmのニッケル線を40メッシュの目開きで平織したニッケルメッシュを被せ、Niメッシュの四隅を、テフロン(登録商標)で作製した紐で集電体に固定した。このNiメッシュを給電体とした。この電解セルにおいては、金属弾性体であるマットレスの反発力を利用して、ゼロギャップ構造になっている。ガスケットとしては、EPDM(エチレンプロピレンジエン)製のゴムガスケットを使用した。隔膜としては〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(160mm角)を使用した。   The anode was prepared by applying, drying, and firing a mixed solution of ruthenium chloride, iridium chloride, and titanium tetrachloride on a titanium base that had been subjected to blasting and acid etching treatment as a pretreatment. The anode was fixed to the anode chamber by welding. As the cathode, those described in the examples and comparative examples were used. As the current collector for the cathode chamber, nickel expanded metal was used. The size of the current collector was 95 mm long × 110 mm wide. As the metal elastic body, a mattress knitted with a nickel fine wire was used. A mattress, which is a metal elastic body, was placed on the current collector. A nickel mesh in which a nickel wire having a diameter of 150 μm was plain woven with a mesh opening of 40 mesh was covered thereon, and the four corners of the Ni mesh were fixed to the current collector with a string made of Teflon (registered trademark). This Ni mesh was used as a power feeder. This electrolysis cell has a zero gap structure utilizing the repulsive force of the mattress which is a metal elastic body. As the gasket, a rubber gasket made of EPDM (ethylene propylene diene) was used. As the diaphragm, the ion exchange membrane A (160 mm square) prepared by [Method (i)] was used.

上記電解セルを用いて食塩の電解を行った。陽極室の塩水濃度(塩化ナトリウム濃度)は205g/Lに調整した。陰極室の水酸化ナトリウム濃度は32質量%に調整した。各電解セル内の温度が90℃になるように、陽極室及び陰極室の各温度を調節した。電流密度6kA/m2で食塩電解を実施し、電圧、電流効率、苛性ソーダ中食塩濃度を測定した。ここで、電流効率とは、流した電流に対する、生成された苛性ソーダの量の割合であり、流した電流により、ナトリウムイオンではなく、不純物イオンや水酸化物イオンがイオン交換膜を移動すると、電流効率が低下する。電流効率は、一定時間に生成された苛性ソーダのモル数を、その間に流れた電流の電子のモル数で除することで求めた。苛性ソーダのモル数は、電解により生成した苛性ソーダをポリタンクに回収して、その質量を測定することにより、求めた。苛性ソーダ中食塩濃度は苛性ソーダ濃度を50%に換算した値を示した。
なお、表1に、実施例、比較例で使用した電極及び給電体の仕様を示した。
Sodium chloride was electrolyzed using the electrolytic cell. The salt water concentration (sodium chloride concentration) in the anode chamber was adjusted to 205 g / L. The sodium hydroxide concentration in the cathode chamber was adjusted to 32% by mass. Each temperature of the anode chamber and the cathode chamber was adjusted so that the temperature in each electrolysis cell was 90 ° C. Sodium chloride electrolysis was performed at a current density of 6 kA / m 2 , and voltage, current efficiency, and sodium chloride concentration in caustic soda were measured. Here, the current efficiency is the ratio of the amount of generated caustic soda to the flowed current. Efficiency is reduced. The current efficiency was determined by dividing the number of moles of caustic soda produced in a certain time by the number of moles of electrons of the current flowing during that time. The number of moles of caustic soda was determined by collecting caustic soda generated by electrolysis in a plastic tank and measuring its mass. The salt concentration in caustic soda showed a value obtained by converting the caustic soda concentration to 50%.
In addition, in Table 1, the specification of the electrode and electric power feeding body which were used by the Example and the comparative example was shown.

(11)触媒層の厚み、電解用電極基材、電極の厚み測定
電解用電極基材の厚みは、デジマチックシックスネスゲージ(株式会社ミツトヨ製、最少表示0.001mm)を用いて面内を均一に10点測定した平均値を算出した。これを電解用電極基材の厚み(ゲージ厚み)とした。電極の厚みは、電極基材と同様にデジマチックシックスネスゲージで面内を均一に10点測定した平均値を算出した。これを電極の厚み(ゲージ厚み)とした。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引くことで求めた。
(11) Measurement of catalyst layer thickness, electrode base material for electrolysis, electrode thickness measurement The thickness of the electrode base material for electrolysis is in-plane using a digimatic sixness gauge (manufactured by Mitutoyo Corporation, minimum display 0.001 mm). An average value obtained by uniformly measuring 10 points was calculated. This was made into the thickness (gauge thickness) of the electrode base material for electrolysis. The thickness of the electrode was calculated as an average value obtained by uniformly measuring 10 points within the surface with a digimatic sixness gauge in the same manner as the electrode substrate. This was defined as the electrode thickness (gauge thickness). The thickness of the catalyst layer was determined by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.

(12)電極の弾性変形試験
〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(隔膜)及び電極を110mm角のサイズにカットした。イオン交換膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。温度23±2℃、相対湿度30±5%の条件下で、イオン交換膜と電極を重ねて積層体を作製した後、図14に示すように外径φ32mm、長さ20cmのPVC製パイプに隙間ができないように巻きつけた。巻きつけた積層体がPVC製パイプから剥がれたり、緩んだりしないよう、ポリエチレン製の結束バンドを用いて固定した。この状態で6時間保持した。その後、結束バンドを外し、積層体をPVC製パイプから巻き戻した。電極のみを定盤の上に置き、定盤から浮き上がった部分の高さL1、L2を測定し、平均値を求めた。この値を電極変形の指標とした。すなわち、値が小さい方が、変形しにくいことを意味する。
なお、エキスパンドメタルを使用する場合は、巻きつける際にSW方向、LW方向の二通りがある。本試験ではSW方向に巻きつけた。
また、変形が生じた電極(元のフラットな状態に戻らなかった電極)に対しては、図15に示すような方法にて、塑性変形後のやわらかさについて評価を行った。すなわち、変形が生じた電極を純水に十分に浸漬させた隔膜の上に置き、一端を固定し、浮き上がっている反対の端部を隔膜に押し付けて、力を開放し、変形が生じた電極が、隔膜へ追従するか否かを評価した。
(12) Elastic deformation test of electrode The ion exchange membrane A (diaphragm) and electrode prepared by [Method (i)] were cut into a 110 mm square size. The ion exchange membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. After producing a laminate by stacking the ion exchange membrane and the electrode under the conditions of a temperature of 23 ± 2 ° C. and a relative humidity of 30 ± 5%, as shown in FIG. It was wrapped so that there was no gap. The wound laminate was fixed using a polyethylene binding band so that the wound laminate was not peeled off or loosened from the PVC pipe. This state was maintained for 6 hours. Thereafter, the binding band was removed, and the laminate was rewound from the PVC pipe. Only the electrode was placed on the surface plate, and the heights L 1 and L 2 of the part that floated from the surface plate were measured, and the average value was obtained. This value was used as an index of electrode deformation. That is, a smaller value means that deformation is less likely.
In addition, when using expanded metal, there are two types of SW direction and LW direction when winding. In this test, it was wound in the SW direction.
Further, the softness after plastic deformation was evaluated by the method shown in FIG. 15 for the deformed electrode (the electrode that did not return to the original flat state). That is, the deformed electrode is placed on a diaphragm sufficiently immersed in pure water, one end is fixed, the opposite opposite end is pressed against the diaphragm, the force is released, and the deformed electrode Evaluated whether or not to follow the diaphragm.

(13)膜損傷評価
隔膜としては、下記のイオン交換膜Bを使用した。
強化芯材として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であり、100デニールのテープヤーンに900回/mの撚りを掛けて糸状にしたものを用いた(以下、PTFE糸という。)。経糸の犠牲糸として、35デニール、8フィラメントのポリエチレンテレフタレート(PET)を200回/mの撚りを掛けた糸を用いた(以下、PET糸という)。また緯糸の犠牲糸として、35デニール、8フィラメントのポリエチレンテレフタレート(PET)を200回/mの撚りを掛けた糸を用いた。まず、PTFE糸が24本/インチ、犠牲糸が隣接するPTFE糸間に2本配置するように平織りして、厚さ100μmの織布を得た。
次に、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOCH3との共重合体でイオン交換容量が0.92mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(A1)、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.10mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(B1)を準備した。これらのポリマー(A1)及び(B1)を使用し、共押出しTダイ法にて、ポリマー(A1)層の厚みが25μm、ポリマー(B1)層の厚みが89μmである、2層フィルムXを得た。なお、各ポリマーのイオン交換容量は、各ポリマーのイオン交換基前駆体を加水分解してイオン交換基に変換した際のイオン交換容量を示した。
また別途、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.10mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(B2)を準備した。このポリマーを単層押出して20μmのフィルムYを得た。
続いて、内部に加熱源及び真空源を有し、その表面に微細孔を有するホットプレート上に、離型紙、フィルムY、補強材及びフィルムXの順に積層し、ホットプレート温度225℃、減圧度0.022MPaの条件で2分間加熱減圧した後、離型紙を取り除くことで複合膜を得た。得られた複合膜を、ジメチルスルホキシド(DMSO)と水酸化カリウム(KOH)を含む水溶液に1時間浸漬することでケン化した後に、0.5NのNaOHに1時間浸漬して、イオン交換基についたイオンをNaに置換し、続いて水洗した。更に60℃で乾燥した。
また、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.05mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(B3)を加水分解した後、塩酸で酸型にした。この酸型のポリマー(B3’)を、水及びエタノールの50/50(質量比)混合液に5質量%の割合で溶解させた溶液に、一次粒子の平均粒径径が0.02μmの酸化ジルコニウム粒子を、ポリマー(B3’)と酸化ジルコニウム粒子との質量比が20/80となるように加えた。その後、ボールミルで酸化ジルコニウム粒子の懸濁液中で分散させて懸濁液を得た。
この懸濁液をスプレー法でイオン交換膜の両表面に塗布し、乾燥することにより、ポリマー(B3’)と酸化ジルコニウム粒子を含むコーティング層を有するイオン交換膜Bを得た。酸化ジルコニウムの塗布密度を蛍光X線測定で測定したところ、0.35mg/cm2だった。
(13) Membrane damage evaluation The following ion exchange membrane B was used as the diaphragm.
As the reinforcing core material, polytetrafluoroethylene (PTFE), which was formed into a yarn shape by applying a twist of 900 times / m to a 100-denier tape yarn (hereinafter referred to as PTFE yarn) was used. As sacrificial yarn for warp, a yarn obtained by twisting 200 deniers / polyethylene terephthalate (PET) of 35 denier and 8 filaments (hereinafter referred to as PET yarn) was used. As a weft sacrificial yarn, a yarn of 35 denier, 8-filament polyethylene terephthalate (PET) twisted 200 times / m was used. First, plain weaving was performed so that 24 PTFE yarns / inch and two sacrificial yarns were arranged between adjacent PTFE yarns to obtain a woven fabric having a thickness of 100 μm.
Next, a polymer (A1) of a dry resin which is a copolymer of CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 COOCH 3 and has an ion exchange capacity of 0.92 mg equivalent / g A polymer (B1) of a dry resin, which is a copolymer of CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F and has an ion exchange capacity of 1.10 mg equivalent / g Got ready. Using these polymers (A1) and (B1), a co-extrusion T die method is used to obtain a two-layer film X having a polymer (A1) layer thickness of 25 μm and a polymer (B1) layer thickness of 89 μm. It was. In addition, the ion exchange capacity of each polymer showed the ion exchange capacity at the time of hydrolyzing the ion exchange group precursor of each polymer, and converting into the ion exchange group.
Separately, a polymer (B2) of a dry resin having an ion exchange capacity of 1.10 mg equivalent / g, which is a copolymer of CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F. ) Was prepared. This polymer was monolayer extruded to obtain a film Y of 20 μm.
Subsequently, a release paper, a film Y, a reinforcing material and a film X are laminated in this order on a hot plate having a heating source and a vacuum source inside and having fine holes on the surface, and the hot plate temperature is 225 ° C. and the degree of pressure reduction. After heating and depressurizing for 2 minutes under the condition of 0.022 MPa, the release paper was removed to obtain a composite film. The obtained composite membrane was saponified by immersing it in an aqueous solution containing dimethyl sulfoxide (DMSO) and potassium hydroxide (KOH) for 1 hour, and then immersed in 0.5N NaOH for 1 hour to attach ion exchange groups. The ions were replaced with Na, followed by washing with water. Furthermore, it dried at 60 degreeC.
Further, a polymer (B3) of a dry resin having an ion exchange capacity of 1.05 mg equivalent / g, which is a copolymer of CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F Was hydrolyzed and acidified with hydrochloric acid. This acid type polymer (B3 ′) was dissolved in a 50/50 (mass ratio) mixture of water and ethanol at a ratio of 5% by mass with an oxidation of an average primary particle size of 0.02 μm. Zirconium particles were added so that the mass ratio of the polymer (B3 ′) to the zirconium oxide particles was 20/80. Then, it was dispersed in a suspension of zirconium oxide particles with a ball mill to obtain a suspension.
This suspension was applied to both surfaces of the ion exchange membrane by a spray method and dried to obtain an ion exchange membrane B having a coating layer containing a polymer (B3 ′) and zirconium oxide particles. When the application density of zirconium oxide was measured by fluorescent X-ray measurement, it was 0.35 mg / cm 2 .

陽極は、(9)電解評価と同じものを使用した。
陰極は、各実施例、比較例に記載のものを使用した。陰極室の集電体、マットレスおよび給電体は(9)電解評価と同じものを使用した。すなわち、Niメッシュを給電体として、金属弾性体であるマットレスの反発力を利用して、ゼロギャップ構造になっていた。ガスケットも(9)電解評価と同じものを使用した。隔膜としては前記方法で作成したイオン交換膜Bを使用した。すなわち、イオン交換膜Bと電解用電極との積層体を一対のガスケット間に挟持したことを除き、(9)と同様の電解槽を準備した。
The anode used was the same as in (9) Electrolytic evaluation.
The cathode described in each example and comparative example was used. The current collector, mattress, and power feeder in the cathode chamber were the same as those in (9) Electrolytic evaluation. That is, a zero-gap structure has been obtained by using the repulsive force of a mattress, which is a metal elastic body, using Ni mesh as a power feeder. The same gasket as in (9) Electrolytic evaluation was used. As the diaphragm, the ion exchange membrane B prepared by the above method was used. That is, an electrolytic cell similar to (9) was prepared except that the laminate of the ion exchange membrane B and the electrode for electrolysis was sandwiched between a pair of gaskets.

上記電解セルを用いて食塩の電解を行った。陽極室の塩水濃度(塩化ナトリウム濃度)は205g/Lに調整した。陰極室の水酸化ナトリウム濃度は32質量%に調整した。各電解セル内の温度が70℃になるように、陽極室及び陰極室の各温度を調節した。電流密度8kA/m2で食塩電解を実施した。電解開始から12時間後に電解を停止し、イオン交換膜Bを取り出して損傷状態を観察した。
「0」は損傷がなかったことを意味している。「1から3」は損傷があったことを意味しており、数字が大きい程、損傷の程度が大きいことを意味している。
Sodium chloride was electrolyzed using the electrolytic cell. The salt water concentration (sodium chloride concentration) in the anode chamber was adjusted to 205 g / L. The sodium hydroxide concentration in the cathode chamber was adjusted to 32% by mass. Each temperature of the anode chamber and the cathode chamber was adjusted so that the temperature in each electrolytic cell was 70 ° C. Salt electrolysis was performed at a current density of 8 kA / m 2 . After 12 hours from the start of electrolysis, the electrolysis was stopped, the ion exchange membrane B was taken out, and the damaged state was observed.
“0” means that there was no damage. “1 to 3” means that there is damage. The larger the number, the greater the degree of damage.

(14)電極の通気抵抗
電極の通気抵抗を通気性試験機KES−F8(商品名、カトーテック株式会社)を用いて測定した。通気抵抗値の単位は、kPa・s/mである。測定は5回実施しその平均値を表2に記載した。測定は以下の二つの条件で実施した。なお、測定室の温度は24℃、相対湿度は32%とした。
・測定条件1(通気抵抗1)
ピストン速度:0.2cm/s
通気量:0.4cc/cm2/s
測定レンジ:SENSE L(低)
サンプルサイズ:50mm×50mm
・測定条件2(通気抵抗2)
ピストン速度:2cm/s
通気量:4cc/cm2/s
測定レンジ:SENSE M(中)又はH(高)
サンプルサイズ:50mm×50mm
(14) Ventilation Resistance of Electrode The ventilation resistance of the electrode was measured using an air permeability tester KES-F8 (trade name, Kato Tech Co., Ltd.). The unit of the ventilation resistance value is kPa · s / m. The measurement was performed 5 times, and the average value is shown in Table 2. The measurement was performed under the following two conditions. The temperature in the measurement chamber was 24 ° C. and the relative humidity was 32%.
・ Measurement condition 1 (Ventilation resistance 1)
Piston speed: 0.2 cm / s
Aeration rate: 0.4 cc / cm 2 / s
Measurement range: SENSE L (low)
Sample size: 50mm x 50mm
・ Measurement condition 2 (Ventilation resistance 2)
Piston speed: 2 cm / s
Ventilation rate: 4cc / cm 2 / s
Measurement range: SENSE M (medium) or H (high)
Sample size: 50mm x 50mm

[実施例1]
陰極電解用電極基材として、ゲージ厚みが16μmの電解ニッケル箔を準備した。このニッケル箔の片面に電解ニッケルメッキによる粗面化処理を施した。粗面化した表面の算術平均粗さRaは0.71μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。
このニッケル箔にパンチング加工により円形の孔をあけ多孔箔とした。開孔率は49%であった。
[Example 1]
As an electrode substrate for cathode electrolysis, an electrolytic nickel foil having a gauge thickness of 16 μm was prepared. One surface of the nickel foil was roughened by electrolytic nickel plating. The arithmetic average roughness Ra of the roughened surface was 0.71 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted.
This nickel foil was punched into a circular hole to form a porous foil. The open area ratio was 49%.

電極触媒を形成するためのコーティング液を以下の手順で調製した。ルテニウム濃度が100g/Lの硝酸ルテニウム溶液(株式会社フルヤ金属)、硝酸セリウム(キシダ化学株式会社)を、ルテニウム元素とセリウム元素のモル比が1:0.25となるように混合した。この混合液を充分に撹拌し、これを陰極コーティング液とした。
ロール塗布装置の最下部に上記塗布液を入れたバットを設置した。PVC(ポリ塩化ビニル)製の筒に独立気泡タイプの発泡EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)製のゴム(イノアックコーポレイション、E-4088、厚み10mm)を巻きつけた塗布ロールと塗布液が常に接するように設置した。その上部に同じEPDMを巻きつけた塗布ロールを設置、更にその上にPVC製のローラーを設置した。電極基材を2番目の塗布ロールと最上部のPVC製のローラーの間を通して塗布液を塗布した(ロール塗布法)。その後、50℃で10分間の乾燥、150℃で3分間の仮焼成、350℃で10分間の焼成を実施した。これら塗布、乾燥、仮焼成、焼成の一連の操作を所定のコーティング量になるまで繰り返した。実施例1で作製した電極の厚みは、24μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。コーティングは粗面化されていない面にも形成された。また、酸化ルテニウムと酸化セリウムの合計厚みである。
上記方法で作製した電極の接着力の測定結果を表2に示した。充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0028(kPa・s/m)であった。
A coating solution for forming an electrode catalyst was prepared by the following procedure. A ruthenium nitrate solution (Furuya Metal Co., Ltd.) having a ruthenium concentration of 100 g / L and cerium nitrate (Kishida Chemical Co., Ltd.) were mixed so that the molar ratio of ruthenium element to cerium element was 1: 0.25. This mixed solution was sufficiently stirred and used as a cathode coating solution.
A bat containing the coating solution was placed at the bottom of the roll coating apparatus. A coating roll in which a closed-cell type foamed EPDM (ethylene propylene diene rubber) rubber (INOAC Corporation, E-4088, thickness 10 mm) is wound around a PVC (polyvinyl chloride) tube always comes in contact with the coating liquid. Installed. A coating roll around which the same EPDM was wound was installed on the top, and a roller made of PVC was further installed thereon. The coating liquid was applied through the electrode substrate between the second coating roll and the uppermost PVC roller (roll coating method). Thereafter, drying at 50 ° C. for 10 minutes, preliminary firing at 150 ° C. for 3 minutes, and firing at 350 ° C. for 10 minutes were performed. A series of operations of coating, drying, pre-baking, and baking was repeated until a predetermined coating amount was reached. The thickness of the electrode produced in Example 1 was 24 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode. A coating was also formed on the non-roughened surface. The total thickness of ruthenium oxide and cerium oxide.
Table 2 shows the measurement results of the adhesive strength of the electrodes produced by the above method. Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0028 (kPa · s / m).

上記方法で作製した電極を、電解評価用に縦95mm、横110mmのサイズに切り出した。0.1N NaOH水溶液で平衡した〔方法(i)〕で作製したイオン交換膜A(サイズは160mm×160mm)のカルボン酸層側のほぼ中央の位置に、電極の粗面化した面を対向させ、水溶液の表面張力で密着させた。
膜と電極が一体となった膜一体電極の膜部分の四隅をつまみ、電極を地面側になるようにして膜一体電極を地面と平行になるよう吊るしても、電極が剥がれ落ちたり、ずれたりすることはなかった。また、1辺の両端をつまみ、膜一体電極を地面と垂直になるように吊るしても、電極が剥がれ落ちたり、ずれたりすることはなかった。
上記の膜一体電極を電極が付着している面を陰極室側になるように陽極セルと陰極セルの間に挟んだ。断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、ニッケルメッシュ給電体、電極、膜、陽極の順番に並んでゼロギャップ構造を形成している。
得られた電極について、電解評価を行った。その結果を表2に示した。
低い電圧、高い電流効率及び低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
また、電解後のコーティング量をXRF(蛍光X線分析)で測定すると、粗面化した面はほぼ100%コーティングが残存し、粗面化していない面はコーティングが減少していた。これは膜に対向した面(粗面化した面)が電解に寄与しており、膜と対向していない反対面はコーティングが少ない、あるいは存在しなくても良好な電解性能を発揮できることを示している。
The electrode produced by the above method was cut into a size of 95 mm length and 110 mm width for electrolytic evaluation. The roughened surface of the electrode is made to face the center position on the carboxylic acid layer side of the ion exchange membrane A (size: 160 mm × 160 mm) prepared in [Method (i)] equilibrated with 0.1N NaOH aqueous solution. The solution was brought into close contact with the surface tension of the aqueous solution.
Even if you hang the membrane integrated electrode so that it is parallel to the ground with the four corners of the membrane part of the membrane integrated electrode where the membrane and electrode are integrated, I never did. Further, even when the both ends of one side were pinched and the membrane-integrated electrode was suspended so as to be perpendicular to the ground, the electrode was not peeled off or shifted.
The membrane integrated electrode was sandwiched between the anode cell and the cathode cell so that the surface on which the electrode was attached was on the cathode chamber side. The cross-sectional structure forms a zero gap structure in the order of the current collector, mattress, nickel mesh power feeder, electrode, film, and anode from the cathode chamber side.
Electrolysis evaluation was performed about the obtained electrode. The results are shown in Table 2.
It showed low voltage, high current efficiency and low caustic concentration. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.
Further, when the coating amount after electrolysis was measured by XRF (fluorescence X-ray analysis), almost 100% of the coating remained on the roughened surface, and the coating on the non-roughened surface decreased. This indicates that the surface facing the membrane (roughened surface) contributes to electrolysis, and the opposite surface not facing the membrane can exhibit good electrolytic performance even if there is little or no coating. ing.

[実施例2]
実施例2は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが22μmの電解ニッケル箔を使用した。このニッケル箔の片面に電解ニッケルメッキによる粗面化処理を施した。粗面化した表面の算術平均粗さRaは0.96μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。開孔率は44%であった。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは29μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて7μmだった。コーティングは粗面化されていない面にも形成された。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0033(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
また、電解後のコーティング量をXRFで測定すると、粗面化した面はほぼ100%コーティングが残存し、粗面化していない面はコーティングが減少していた。これは膜に対向した面(粗面化した面)が電解に寄与しており、膜と対向していない反対面はコーティングが少ない、あるいは存在しなくても良好な電解性能を発揮できることを示している。
[Example 2]
In Example 2, an electrolytic nickel foil having a gauge thickness of 22 μm was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. One surface of the nickel foil was roughened by electrolytic nickel plating. The arithmetic average roughness Ra of the roughened surface was 0.96 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. The open area ratio was 44%. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 29 μm. The thickness of the catalyst layer was 7 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode. A coating was also formed on the non-roughened surface.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0033 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.
Further, when the coating amount after electrolysis was measured by XRF, almost 100% of the coating remained on the roughened surface, and the coating on the non-roughened surface decreased. This indicates that the surface facing the membrane (roughened surface) contributes to electrolysis, and the opposite surface not facing the membrane can exhibit good electrolytic performance even if there is little or no coating. ing.

[実施例3]
実施例3は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが30μmの電解ニッケル箔を使用した。このニッケル箔の片面に電解ニッケルメッキによる粗面化処理を施した。粗面化した表面の算術平均粗さRaは1.38μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。開孔率は44%であった。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは38μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。コーティングは粗面化されていない面にも形成された。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0027(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
また、電解後のコーティング量をXRFで測定すると、粗面化した面はほぼ100%コーティングが残存し、粗面化していない面はコーティングが減少していた。これは膜に対向した面(粗面化した面)が電解に寄与しており、膜と対向していない反対面はコーティングが少ない、あるいは存在しなくても良好な電解性能を発揮できることを示している。
[Example 3]
In Example 3, an electrolytic nickel foil having a gauge thickness of 30 μm was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. One surface of the nickel foil was roughened by electrolytic nickel plating. The arithmetic average roughness Ra of the roughened surface was 1.38 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. The open area ratio was 44%. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 38 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode. A coating was also formed on the non-roughened surface.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0027 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.
Further, when the coating amount after electrolysis was measured by XRF, almost 100% of the coating remained on the roughened surface, and the coating on the non-roughened surface decreased. This indicates that the surface facing the membrane (roughened surface) contributes to electrolysis, and the opposite surface not facing the membrane can exhibit good electrolytic performance even if there is little or no coating. ing.

[実施例4]
実施例4は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが16μmの電解ニッケル箔を使用した。このニッケル箔の片面は電解ニッケルメッキによる粗面化処理を施した。粗面化した表面の算術平均粗さRaは0.71μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。開孔率は75%であった。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは24μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0023(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
また、電解後のコーティング量をXRFで測定すると、粗面化した面はほぼ100%コーティングが残存し、粗面化していない面はコーティングが減少していた。これは膜に対向した面(粗面化した面)が電解に寄与しており、膜と対向していない反対面はコーティングが少ない、あるいは存在しなくても良好な電解性能を発揮できることを示している。
[Example 4]
In Example 4, an electrolytic nickel foil having a gauge thickness of 16 μm was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. One side of this nickel foil was subjected to a roughening treatment by electrolytic nickel plating. The arithmetic average roughness Ra of the roughened surface was 0.71 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. The open area ratio was 75%. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 24 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0023 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.
Further, when the coating amount after electrolysis was measured by XRF, almost 100% of the coating remained on the roughened surface, and the coating on the non-roughened surface decreased. This indicates that the surface facing the membrane (roughened surface) contributes to electrolysis, and the opposite surface not facing the membrane can exhibit good electrolytic performance even if there is little or no coating. ing.

[実施例5]
実施例5は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが20μmの電解ニッケル箔を準備した。このニッケル箔の両面に電解ニッケルメッキによる粗面化処理を施した。粗面化した表面の算術平均粗さRaは0.96μmだった。両面とも同じ粗さだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。開孔率は49%であった。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは30μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。コーティングは粗面化されていない面にも形成された。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0023(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
また、電解後のコーティング量をXRFで測定すると、両面ともほぼ100%コーティングが残存していた。実施例1〜4と比べて考えると、膜と対向していない反対面はコーティングが少ない、あるいは存在しなくても良好な電解性能を発揮できることを示している。
[Example 5]
In Example 5, an electrolytic nickel foil having a gauge thickness of 20 μm was prepared as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Both surfaces of this nickel foil were roughened by electrolytic nickel plating. The arithmetic average roughness Ra of the roughened surface was 0.96 μm. Both sides had the same roughness. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. The open area ratio was 49%. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 30 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode. A coating was also formed on the non-roughened surface.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0023 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.
Further, when the coating amount after electrolysis was measured by XRF, almost 100% coating remained on both sides. When considered in comparison with Examples 1 to 4, the opposite surface not facing the membrane indicates that it can exhibit good electrolysis performance even when there is little or no coating.

[実施例6]
実施例6は、陰極電解用電極基材へのコーティングをイオンプレーティングで実施したこと以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。なお、イオンプレーティングは、加熱温度200℃、Ru金属ターゲットを使用し、アルゴン/酸素雰囲気下、成膜圧力7×10-2Paで製膜した。形成されたコーティングは、酸化ルテニウムであった。
電極の厚みは26μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0028(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 6]
In Example 6, the evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the coating to the electrode substrate for cathodic electrolysis was performed by ion plating, and the results are shown in Table 2. The ion plating was performed using a Ru metal target at a heating temperature of 200 ° C. and an argon / oxygen atmosphere at a film forming pressure of 7 × 10 −2 Pa. The coating formed was ruthenium oxide.
The electrode thickness was 26 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0028 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例7]
実施例7は、陰極電解用電極基材をエレクトロフォーミング法により作成した。フォトマスクの形状は、0.485mm×0.485mmの正方形を0.15mm間隔で縦、横に並べた形状とした。露光、現像、電気メッキを順番に実施することにより、ゲージ厚みが20μm、開孔率56%のニッケル多孔箔を得た。表面の算術平均粗さRaは0.71μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは37μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて17μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0032(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 7]
In Example 7, an electrode base material for cathode electrolysis was prepared by an electroforming method. The shape of the photomask was a shape in which squares of 0.485 mm × 0.485 mm were arranged vertically and horizontally at intervals of 0.15 mm. By performing exposure, development, and electroplating in order, a nickel porous foil having a gauge thickness of 20 μm and a porosity of 56% was obtained. The arithmetic average roughness Ra of the surface was 0.71 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 37 μm. The thickness of the catalyst layer was 17 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0032 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例8]
実施例8は、陰極電解用電極基材としてエレクトロフォーミング法により作成し、ゲージ厚みが50μm、開孔率56%だった。表面の算術平均粗さRaは0.73μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは60μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0032(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 8]
Example 8 was prepared by an electroforming method as an electrode substrate for cathodic electrolysis, and had a gauge thickness of 50 μm and an aperture ratio of 56%. The arithmetic average roughness Ra of the surface was 0.73 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 60 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0032 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例9]
実施例9は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが150μm、空隙率が76%のニッケル不織布(株式会社日工テクノ製)を使用した。不織布のニッケル繊維径は約40μm、目付量は300g/m2であった。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは165μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて15μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は29mmであり、元のフラットな状態までは戻らなかった。そこで、塑性変形後のやわらかさについて評価を行ったところ、電極は、表面張力により隔膜へ追従した。このことから、塑性変形したとしても小さい力で隔膜に接触させることができ、この電極はハンドリング性が良好であることが確認された。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0612(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性は「2」であり、大型積層体としてハンドリング可能であると判断できた。膜損傷評価は「0」と良好だった。
[Example 9]
In Example 9, a nickel nonwoven fabric (manufactured by Nikko Techno Co., Ltd.) having a gauge thickness of 150 μm and a porosity of 76% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. The nonwoven fabric had a nickel fiber diameter of about 40 μm and a basis weight of 300 g / m 2 . Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 165 μm. The thickness of the catalyst layer was 15 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 29 mm, and it did not return to the original flat state. Then, when the softness after plastic deformation was evaluated, the electrode followed the diaphragm by surface tension. From this, even if plastically deformed, it was possible to contact the diaphragm with a small force, and it was confirmed that this electrode has good handling properties.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0612 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handleability was “2”, and it could be judged that handling as a large laminate was possible. The film damage evaluation was “0” and good.

[実施例10]
実施例10は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが200μm、空隙率が72%のニッケル不織布(株式会社日工テクノ製)を使用した。不織布のニッケル繊維径は約40μm、目付量は500g/m2であった。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは215μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて15μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は40mmであり、元のフラットな状態までは戻らなかった。そこで、塑性変形後のやわらかさについて評価を行ったところ、電極は、表面張力により隔膜へ追従した。このことから、塑性変形したとしても小さい力で隔膜に接触させることができ、この電極はハンドリング性が良好であることが確認された。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0164(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性は「2」であり、大型積層体としてハンドリング可能であると判断できる。膜損傷評価は「0」と良好だった。
[Example 10]
In Example 10, a nickel nonwoven fabric (manufactured by Nikko Techno Co., Ltd.) having a gauge thickness of 200 μm and a porosity of 72% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. The nonwoven fabric had a nickel fiber diameter of about 40 μm and a basis weight of 500 g / m 2 . Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 215 μm. The thickness of the catalyst layer was 15 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 40 mm, and it did not return to the original flat state. Then, when the softness after plastic deformation was evaluated, the electrode followed the diaphragm by surface tension. From this, even if plastically deformed, it was possible to contact the diaphragm with a small force, and it was confirmed that this electrode has good handling properties.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0164 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handleability is “2”, and it can be determined that the large laminate can be handled. The film damage evaluation was “0” and good.

[実施例11]
実施例11は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが200μm、空隙率が72%の発泡ニッケル(三菱マテリアル株式会社製)を使用した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
また、電極の厚みは210μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は17mmであり、元のフラットな状態までは戻らなかった。そこで、塑性変形後のやわらかさについて評価を行ったところ、電極は、表面張力により隔膜へ追従した。このことから、塑性変形したとしても小さい力で隔膜に接触させることができ、この電極はハンドリング性が良好であることが確認された。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0402(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性は「2」であり、大型積層体としてハンドリング可能であると判断できる。膜損傷評価は「0」と良好だった。
[Example 11]
In Example 11, nickel foam (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) having a gauge thickness of 200 μm and a porosity of 72% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 210 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When the deformation test of the electrode was performed, the average value of L 1 and L 2 was 17 mm, and it did not return to the original flat state. Then, when the softness after plastic deformation was evaluated, the electrode followed the diaphragm by surface tension. From this, even if plastically deformed, it was possible to contact the diaphragm with a small force, and it was confirmed that this electrode has good handling properties.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0402 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handleability is “2”, and it can be determined that the large laminate can be handled. The film damage evaluation was “0” and good.

[実施例12]
実施例12は、陰極電解用電極基材として線径50μm、200メッシュ、ゲージ厚みが100μm、開孔率が37%のニッケルメッシュを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理を実施しても開孔率は変わらなかった。金網表面の粗さを測定することは困難であるため、実施例12ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。金網1本の算術平均粗さRaは0.64μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは110μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0.5mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0154(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 12]
In Example 12, a nickel mesh having a wire diameter of 50 μm, 200 mesh, a gauge thickness of 100 μm, and a porosity of 37% was used as the electrode base material for cathodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even when the blast treatment was performed, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the wire mesh, in Example 12, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was taken as the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra of one wire mesh was 0.64 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 110 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0.5 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0154 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例13]
実施例13は、陰極電解用電極基材として線径65μm、150メッシュ、ゲージ厚みが130μm、開孔率が38%のニッケルメッシュを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理を実施しても開孔率は変わらなかった。金網表面の粗さを測定することは困難であるため、実施例13ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.66μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に、上記評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは133μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて3μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は6.5mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0124(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性は「2」であり、大型積層体としてハンドリング可能であると判断できる。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 13]
In Example 13, a nickel mesh having a wire diameter of 65 μm, 150 mesh, a gauge thickness of 130 μm, and a porosity of 38% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even when the blast treatment was performed, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the wire mesh, in Example 13, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was taken as the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.66 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Otherwise, the same evaluation as in Example 1 was performed, and the results are shown in Table 2.
The electrode thickness was 133 μm. The thickness of the catalyst layer was 3 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 6.5 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0124 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handleability is “2”, and it can be determined that the large laminate can be handled. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例14]
実施例14は、陰極電解用電極基材として実施例3と同じ基材(ゲージ厚み30μm、開孔率44%)を使用した。ニッケルメッシュ給電体を設置していないこと以外、実施例1と同じ構成で電解評価を実施した。すなわち、セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、膜一体電極、陽極の順番に並んでゼロギャップ構造を形成しており、マットレスが給電体として機能している。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0027(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 14]
In Example 14, the same substrate as that of Example 3 (gauge thickness: 30 μm, porosity: 44%) was used as the electrode substrate for cathodic electrolysis. Electrolytic evaluation was performed with the same configuration as Example 1 except that no nickel mesh power feeder was installed. That is, the cross-sectional structure of the cell forms a zero gap structure in the order of the current collector, mattress, membrane integrated electrode, and anode from the cathode chamber side, and the mattress functions as a power feeder. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0027 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例15]
実施例15は、陰極電解用電極基材として実施例3と同じ基材(ゲージ厚み30μm、開孔率44%)を使用した。ニッケルメッシュ給電体の代わりに、参考例1で使用した劣化して電解電圧が高くなった陰極を設置した。それ以外は実施例1と同じ構成で電解評価を実施した。すなわち、セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、劣化して電解電圧が高くなった陰極(給電体として機能する)、電解用電極(陰極)、隔膜、陽極の順番に並んでゼロギャップ構造を形成しており、劣化して電解電圧が高くなった陰極が給電体として機能している。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0027(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 15]
In Example 15, the same base material as that of Example 3 (gauge thickness: 30 μm, porosity: 44%) was used as the electrode base material for cathodic electrolysis. Instead of the nickel mesh power supply, the cathode used in Reference Example 1 with deteriorated and increased electrolytic voltage was installed. Otherwise, the electrolytic evaluation was performed in the same configuration as in Example 1. That is, the cross-sectional structure of the cell is from the cathode chamber side in the order of current collector, mattress, degraded cathode (which functions as a power feeder), electrode for electrolysis (cathode), diaphragm, and anode. A zero gap structure is formed side by side, and a cathode that has deteriorated and has an increased electrolysis voltage functions as a power feeder. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0027 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例16]
陽極電解用電極基材として、ゲージ厚みが20μmのチタン箔を準備した。チタン箔の両面に粗面化処理を施した。このチタン箔にパンチング加工を実施し、円形の孔をあけ多孔箔とした。孔の直径は1mm、開孔率は14%であった。表面の算術平均粗さRaは0.37μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。
電極触媒を形成するためのコーティング液を以下の手順で調製した。ルテニウム濃度が100g/Lの塩化ルテニウム溶液(田中貴金属工業株式会社)、イリジウム濃度が100g/Lの塩化イリジウム(田中貴金属工業株式会社)、四塩化チタン(和光純薬工業株式会社)を、ルテニウム元素とイリジウム元素とチタン元素のモル比が0.25:0.25:0.5となるように混合した。この混合液を充分に撹拌し、これを陽極コーティング液とした。
[Example 16]
A titanium foil having a gauge thickness of 20 μm was prepared as an electrode substrate for anodic electrolysis. A roughening treatment was performed on both sides of the titanium foil. This titanium foil was punched to make a circular hole to obtain a porous foil. The hole diameter was 1 mm and the hole area ratio was 14%. The arithmetic average roughness Ra of the surface was 0.37 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted.
A coating solution for forming an electrode catalyst was prepared by the following procedure. Ruthenium chloride solution (Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) with a ruthenium concentration of 100 g / L, iridium chloride (Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.), titanium tetrachloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with an iridium concentration of 100 g / L, ruthenium element The iridium element and the titanium element were mixed at a molar ratio of 0.25: 0.25: 0.5. This mixed solution was sufficiently stirred and used as an anode coating solution.

ロール塗布装置の最下部に上記塗布液を入れたバットを設置した。PVC(ポリ塩化ビニル)製の筒に独立気泡タイプの発泡EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)製のゴム(イノアックコーポレイション、E-4088、厚み10mm)を巻きつけた塗布ロールと塗布液が常に接するように設置した。その上部に同じEPDMを巻きつけた塗布ロールを設置、更にその上にPVC製のローラーを設置した。電極基材を2番目の塗布ロールと最上部のPVC製のローラーの間を通して塗布液を塗布した(ロール塗布法)。チタン多孔箔に、上記コーティング液を塗布した後、60℃で10分間の乾燥、475℃で10分間の焼成を実施した。これら塗布、乾燥、仮焼成、焼成の一連の操作を繰り返し実施した後、520℃で1時間の焼成を行った。
上記方法で作製した電極を、電解評価用に縦95mm、横110mmのサイズに切り出した。0.1N NaOH水溶液で平衡した〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A(サイズは160mm×160mm)のスルホン酸層側のほぼ中央の位置に、水溶液の表面張力で密着させた。
A bat containing the coating solution was placed at the bottom of the roll coating apparatus. A coating roll in which a closed-cell type foamed EPDM (ethylene propylene diene rubber) rubber (INOAC Corporation, E-4088, thickness 10 mm) is wound around a PVC (polyvinyl chloride) tube always comes in contact with the coating liquid. Installed. A coating roll around which the same EPDM was wound was installed on the top, and a roller made of PVC was further installed thereon. The coating liquid was applied through the electrode substrate between the second coating roll and the uppermost PVC roller (roll coating method). After the coating liquid was applied to the titanium porous foil, drying at 60 ° C. for 10 minutes and baking at 475 ° C. for 10 minutes were performed. After repeating the series of operations of coating, drying, pre-baking, and baking, baking was performed at 520 ° C. for 1 hour.
The electrode produced by the above method was cut into a size of 95 mm length and 110 mm width for electrolytic evaluation. The ion exchange membrane A (size: 160 mm × 160 mm) prepared in [Method (i)] equilibrated with a 0.1N NaOH aqueous solution was brought into close contact with the substantially central position on the sulfonic acid layer side by the surface tension of the aqueous solution.

陰極は以下の手順で調製した。まず、基材として線径150μm、40メッシュのニッケル製金網を準備した。前処理としてアルミナでブラスト処理を実施した後、6Nの塩酸に5分間浸漬し純水で充分洗浄、乾燥させた。
次に、ルテニウム濃度が100g/Lの塩化ルテニウム溶液(田中貴金属工業株式会社)、塩化セリウム(キシダ化学株式会社)を、ルテニウム元素とセリウム元素のモル比が1:0.25となるように混合した。この混合液を充分に撹拌し、これを陰極コーティング液とした。
ロール塗布装置の最下部に上記塗布液を入れたバットを設置した。PVC(ポリ塩化ビニル)製の筒に独立気泡タイプの発泡EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)製のゴム(イノアックコーポレイション、E-4088、厚み10mm)を巻きつけた塗布ロールと塗布液が常に接するように設置した。その上部に同じEPDMを巻きつけた塗布ロールを設置、更にその上にPVC製のローラーを設置した。電極基材を2番目の塗布ロールと最上部のPVC製のローラーの間を通して塗布液を塗布した(ロール塗布法)。その後、50℃で10分間の乾燥、300℃で3分間の仮焼成、550℃で10分間の焼成を実施した。その後、550℃で1時間の焼成を実施した。これら塗布、乾燥、仮焼成、焼成の一連の操作を繰り返した。
The cathode was prepared by the following procedure. First, a nickel wire mesh having a wire diameter of 150 μm and 40 mesh was prepared as a base material. Blasting with alumina was carried out as a pretreatment, followed by immersion in 6N hydrochloric acid for 5 minutes, sufficient washing with pure water, and drying.
Next, a ruthenium chloride solution with a ruthenium concentration of 100 g / L (Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) and cerium chloride (Kishida Chemical Co., Ltd.) are mixed so that the molar ratio of ruthenium element to cerium element is 1: 0.25. did. This mixed solution was sufficiently stirred and used as a cathode coating solution.
A bat containing the coating solution was placed at the bottom of the roll coating apparatus. A coating roll in which a closed-cell type foamed EPDM (ethylene propylene diene rubber) rubber (INOAC Corporation, E-4088, thickness 10 mm) is wound around a PVC (polyvinyl chloride) tube always comes in contact with the coating liquid. Installed. A coating roll around which the same EPDM was wound was installed on the top, and a roller made of PVC was further installed thereon. The coating liquid was applied through the electrode substrate between the second coating roll and the uppermost PVC roller (roll coating method). Thereafter, drying at 50 ° C. for 10 minutes, preliminary firing at 300 ° C. for 3 minutes, and firing at 550 ° C. for 10 minutes were performed. Thereafter, baking was performed at 550 ° C. for 1 hour. A series of operations of coating, drying, pre-baking, and baking was repeated.

陰極室の集電体としては、ニッケル製エキスパンドメタルを使用した。集電体のサイズは縦95mm×横110mmであった。金属弾性体としては、ニッケル細線で編んだマットレスを使用した。金属弾性体であるマットレスを集電体の上に置いた。その上に上記方法で作成した陰極をかぶせ、メッシュの四隅をテフロン(登録商標)で作製した紐で集電体に固定した。
膜と陽極が一体となった膜一体電極の膜部分の四隅をつまみ、電極を地面側になるようにして膜一体電極を地面と平行になるよう吊るしても、電極が剥がれ落ちたり、ずれたりすることはなかった。また、1辺の両端をつまみ、膜一体電極を地面と垂直になるように吊るしても、電極が剥がれ落ちたり、ずれたりすることはなかった。
As the current collector for the cathode chamber, nickel expanded metal was used. The size of the current collector was 95 mm long × 110 mm wide. As the metal elastic body, a mattress knitted with a nickel fine wire was used. A mattress, which is a metal elastic body, was placed on the current collector. The cathode prepared by the above method was placed thereon, and the four corners of the mesh were fixed to the current collector with strings made of Teflon (registered trademark).
Even if you hang the membrane integrated electrode parallel to the ground with the four corners of the membrane part of the membrane integrated electrode where the membrane and anode are integrated and the electrode is on the ground side, the electrode will be peeled off or displaced I never did. Further, even when the both ends of one side were pinched and the membrane-integrated electrode was suspended so as to be perpendicular to the ground, the electrode was not peeled off or shifted.

陽極セルには、参考例3で使用した劣化して電解電圧が高くなった陽極を溶接で固定し、上記の膜一体電極を電極が付着している面を陽極室側になるように陽極セルと陰極セルの間に挟んだ。すなわち、セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、陰極、隔膜、電解用電極(チタン多孔箔陽極)、劣化して電解電圧が高くなった陽極の順番に並び、ゼロギャップ構造を形成させた。劣化して電解電圧が高くなった陽極は、給電体として機能していた。なお、チタン多孔箔陽極と劣化して電解電圧が高くなった陽極との間は、物理的に接触しているのみで、溶接での固定をしなかった。   In the anode cell, the anode used in Reference Example 3 whose electrolytic voltage was deteriorated and was increased was fixed by welding, and the above-mentioned membrane-integrated electrode was attached to the anode chamber so that the surface on which the electrode was adhered was on the anode chamber side. And the cathode cell. That is, the cross-sectional structure of the cell is arranged in the order from the cathode chamber side to the current collector, mattress, cathode, diaphragm, electrode for electrolysis (titanium porous foil anode), and anode having deteriorated electrolysis voltage and zero gap A structure was formed. The anode whose electrolytic voltage became high due to deterioration functioned as a power feeder. It should be noted that the titanium porous foil anode and the anode whose electrolytic voltage was increased due to deterioration were only in physical contact and were not fixed by welding.

この構成で、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは26μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて6μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は4mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0060(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
With this configuration, evaluation was performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
The electrode thickness was 26 μm. The thickness of the catalyst layer was 6 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 4 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0060 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例17]
実施例17は、陽極電解用電極基材としてゲージ厚み20μm、開孔率30%のチタン箔を使用した。表面の算術平均粗さRaは0.37μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは30μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は5mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0030(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 17]
In Example 17, a titanium foil having a gauge thickness of 20 μm and a porosity of 30% was used as an electrode substrate for anodic electrolysis. The arithmetic average roughness Ra of the surface was 0.37 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was implemented similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 30 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 5 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0030 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例18]
実施例18は、陽極電解用電極基材としてゲージ厚み20μm、開孔率42%のチタン箔を使用した。表面の算術平均粗さRaは0.38μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは32μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて12μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は2.5mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0022(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 18]
In Example 18, a titanium foil having a gauge thickness of 20 μm and a porosity of 42% was used as an electrode substrate for anodic electrolysis. The arithmetic average roughness Ra of the surface was 0.38 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was implemented similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 32 μm. The thickness of the catalyst layer was 12 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 2.5 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0022 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例19]
実施例19は、陽極電解用電極基材としてゲージ厚み50μm、開孔率47%のチタン箔を使用した。表面の算術平均粗さRaは0.40μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは69μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて19μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は8mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0024(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 19]
In Example 19, a titanium foil having a gauge thickness of 50 μm and a porosity of 47% was used as an electrode substrate for anodic electrolysis. The arithmetic average roughness Ra of the surface was 0.40 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was implemented similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 69 μm. The thickness of the catalyst layer was 19 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 8 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0024 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例20]
実施例20は、陽極電解用電極基材としてゲージ厚み100μm、チタン繊維径が約20μm、目付量が100g/m2、開孔率78%のチタン不織布を使用した。それ以外は、実施例16と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは114μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて14μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は2mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0228(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 20]
In Example 20, a titanium nonwoven fabric having a gauge thickness of 100 μm, a titanium fiber diameter of about 20 μm, a basis weight of 100 g / m 2 , and a porosity of 78% was used as an electrode substrate for anodic electrolysis. Other than that, evaluation was implemented similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 114 μm. The thickness of the catalyst layer was 14 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 2 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0228 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例21]
実施例21は、陽極電解用電極基材としてゲージ厚み120μm、チタン繊維径が約60μm、150メッシュのチタン金網を使用した。開孔率は42%であった。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。金網表面の粗さを測定することは困難であるため、実施例21ではブラスト時に厚み1mmのチタン板を同時にブラスト処理し、そのチタン板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.60μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは140μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて20μmだった。
充分な接着力が観測された。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は10mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0132(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。膜損傷評価も「0」と良好だった。
[Example 21]
In Example 21, a titanium wire net having a gauge thickness of 120 μm, a titanium fiber diameter of about 60 μm, and 150 mesh was used as an electrode substrate for anodic electrolysis. The open area ratio was 42%. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Since it is difficult to measure the roughness of the wire mesh surface, in Example 21, a titanium plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the titanium plate was made the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.60 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was implemented similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 140 μm. The thickness of the catalyst layer was 20 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
Adequate adhesion was observed.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 10 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0132 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation was also “0”.

[実施例22]   [Example 22]

実施例22は、陽極給電体として実施例16と同様に、劣化して電解電圧が高くなった陽極を使用し、陽極として実施例20と同じチタン不織布を使用した。陰極給電体として実施例15と同様に、劣化して電解電圧が高くなった陰極を使用し、陰極として実施例3と同じニッケル箔電極を使用した。セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、劣化して電圧が高くなった陰極、ニッケル多孔箔陰極、隔膜、チタン不織布陽極、劣化して電解電圧が高くなった陽極の順番に並んでゼロギャップ構造を形成しており、劣化して電解電圧が高くなった陰極及び陽極が給電体として機能している。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極(陽極)の厚みは114μmであり、触媒層の厚みは、電極(陽極)の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて14μmだった。また、電極(陰極)の厚みは38μmであり、触媒層の厚みは、電極(陰極)の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。
陽極及び陰極共に充分な接着力が観測された。
電極(陽極)の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は2mmだった。電極(陰極)の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。
電極(陽極)の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0228(kPa・s/m)であった。電極(陰極)の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0027(kPa・s/m)であった。
また、低い電圧、高い電流効率、低い苛性中食塩濃度を示した。ハンドリング性も「1」と良好だった。陽極及び陰極共に膜損傷評価も「0」と良好だった。なお、実施例22では、隔膜の片面に陰極を、反対の面に陽極を張り付けて、陰極及び陽極を組み合わせて膜損傷評価を行った。
In Example 22, as in the case of Example 16, the anode having deteriorated and the electrolytic voltage was increased was used as the anode power supply, and the same titanium non-woven fabric as in Example 20 was used as the anode. In the same manner as in Example 15, a cathode whose electrolytic voltage was increased due to deterioration was used as the cathode power supply, and the same nickel foil electrode as in Example 3 was used as the cathode. The cross-sectional structure of the cell is as follows: from the cathode chamber side, current collector, mattress, cathode with deteriorated voltage, nickel porous foil cathode, diaphragm, titanium non-woven anode, anode with deteriorated electrolysis voltage A zero gap structure is formed side by side, and a cathode and an anode whose electrolytic voltage is increased due to deterioration function as a power feeder. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The thickness of the electrode (anode) was 114 μm, and the thickness of the catalyst layer was 14 μm by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode (anode). The thickness of the electrode (cathode) was 38 μm, and the thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode (cathode).
Adequate adhesion was observed for both the anode and cathode.
When the deformation test of the electrode (anode) was carried out, the average value of L 1 and L 2 was 2 mm. When the deformation test of the electrode (cathode) was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm.
When the ventilation resistance of the electrode (anode) was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0228 (kPa · s / m). When the ventilation resistance of the electrode (cathode) was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0027 (kPa · s / m).
Moreover, low voltage, high current efficiency, and low sodium hydroxide concentration were shown. The handling property was also “1”. The film damage evaluation for both the anode and the cathode was also “0”. In Example 22, the membrane damage was evaluated by combining a cathode on one side of the diaphragm and an anode on the opposite side, and combining the cathode and anode.

[実施例23]
実施例23では、Agfa社製の微多孔膜「Zirfon Perl UTP 500」を使用した。
Zirfon膜は純水に12時間以上浸漬させた後、試験に使用した。それ以外は実施例3と同様に上記評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。弾性変形領域が広い電極であることがわかった。
イオン交換膜を隔膜として使用した時と同様に、十分な接着力が観測され、表面張力で微多孔膜と電極が密着し、ハンドリング性は「1」と良好だった。
[Example 23]
In Example 23, a microporous membrane “Zirfon Perl UTP 500” manufactured by Agfa was used.
The Zirfon membrane was immersed in pure water for 12 hours or more and then used for the test. Otherwise, the above evaluation was performed in the same manner as in Example 3, and the results are shown in Table 2.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm. It was found that the electrode has a wide elastic deformation region.
As in the case of using the ion exchange membrane as a diaphragm, a sufficient adhesive force was observed, the microporous membrane and the electrode were brought into close contact with each other by the surface tension, and the handling property was “1”.

[実施例24]
陰極電解用電極基材として、ゲージ厚みが566μmの炭素繊維を織ったカーボンクロスを準備した。このカーボンクロスに電極触媒を形成するためのコーティング液を以下の手順で調製した。ルテニウム濃度が100g/Lの硝酸ルテニウム溶液(株式会社フルヤ金属)、硝酸セリウム(キシダ化学株式会社)を、ルテニウム元素とセリウム元素のモル比が1:0.25となるように混合した。この混合液を充分に撹拌し、これを陰極コーティング液とした。
ロール塗布装置の最下部に上記塗布液を入れたバットを設置した。PVC(ポリ塩化ビニル)製の筒に独立気泡タイプの発泡EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)製のゴム(イノアックコーポレイション、E-4088(商品名)、厚み10mm)を巻きつけた塗布ロールと、上記塗布液が常に接するように設置した。その上部に同じEPDMを巻きつけた塗布ロールを設置し、更にその上にPVC製のローラーを設置した。電極基材を2番目の塗布ロールと最上部のPVC製のローラーの間を通して塗布液を塗布した(ロール塗布法)。その後、50℃で10分間の乾燥、150℃で3分間の仮焼成、350℃で10分間の焼成を実施した。これら塗布、乾燥、仮焼成、焼成の一連の操作を所定のコーティング量になるまで繰り返した。作製した電極の厚みは、570μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて4μmだった。触媒層の厚みは、酸化ルテニウムと酸化セリウムの合計厚みであった。
[Example 24]
As an electrode base material for cathode electrolysis, a carbon cloth woven with carbon fibers having a gauge thickness of 566 μm was prepared. A coating solution for forming an electrode catalyst on the carbon cloth was prepared by the following procedure. A ruthenium nitrate solution (Furuya Metal Co., Ltd.) having a ruthenium concentration of 100 g / L and cerium nitrate (Kishida Chemical Co., Ltd.) were mixed so that the molar ratio of ruthenium element to cerium element was 1: 0.25. This mixed solution was sufficiently stirred and used as a cathode coating solution.
A bat containing the coating solution was placed at the bottom of the roll coating apparatus. A coating roll in which a closed cell type foamed EPDM (ethylene propylene diene rubber) rubber (INOAC Corporation, E-4088 (trade name), thickness 10 mm) is wound around a PVC (polyvinyl chloride) tube, It was installed so that the coating solution was always in contact. A coating roll around which the same EPDM was wound was placed on the top, and a PVC roller was placed thereon. The coating liquid was applied through the electrode substrate between the second coating roll and the uppermost PVC roller (roll coating method). Thereafter, drying at 50 ° C. for 10 minutes, preliminary firing at 150 ° C. for 3 minutes, and firing at 350 ° C. for 10 minutes were performed. A series of operations of coating, drying, pre-baking, and baking was repeated until a predetermined coating amount was reached. The thickness of the produced electrode was 570 μm. The thickness of the catalyst layer was 4 μm by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode. The thickness of the catalyst layer was the total thickness of ruthenium oxide and cerium oxide.

得られた電極について、電解評価を行った。その結果を表2に示した。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は0mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.19(kPa・s/m)であり、測定条件2では0.176(kPa・s/m)であった。
また、ハンドリング性は「2」であり、大型積層体としてハンドリング可能であると判断できた。
電圧が高く、膜損傷評価は「1」であり、膜損傷が確認された。これは、実施例24の電極の通気抵抗が大きいため、電極で発生したNaOHが電極と隔膜の界面に滞留し、高濃度になったことが原因であると考えられた。
Electrolysis evaluation was performed about the obtained electrode. The results are shown in Table 2.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 0 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.19 (kPa · s / m), and the measurement condition 2 was 0.176 (kPa · s / m).
Moreover, handling property was "2" and it was judged that it could be handled as a large laminate.
The voltage was high, the film damage evaluation was “1”, and film damage was confirmed. This was considered to be because NaOH generated in the electrode stayed at the interface between the electrode and the diaphragm due to the high ventilation resistance of the electrode of Example 24, resulting in a high concentration.

[参考例1]
参考例1では、陰極として8年間大型電解槽で使用し、劣化して電解電圧が高くなった陰極を使用した。陰極室のマットレスの上にニッケルメッシュ給電体の代わりに上記陰極を設置し、〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜Aを挟んで電解評価を実施した。参考例1では膜一体電極は使用しておらず、セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、劣化して電解電圧が高くなった陰極、イオン交換膜A、陽極の順番に並び、ゼロギャップ構造を形成させた。
この構成で電解評価を実施した結果、電圧は3.04V、電流効率は97.0%、苛性ソーダ中食塩濃度(50%換算値)は20ppmだった。陰極が劣化しているため、電圧が高い結果だった
[Reference Example 1]
In Reference Example 1, a cathode that was used in a large electrolytic cell for 8 years as a cathode and deteriorated to increase the electrolysis voltage was used. The cathode was placed in place of the nickel mesh feeder on the mattress in the cathode chamber, and electrolytic evaluation was carried out with the ion exchange membrane A prepared by [Method (i)] interposed therebetween. In Reference Example 1, no membrane-integrated electrode is used, and the cross-sectional structure of the cell is from the cathode chamber side to the current collector, the mattress, the cathode whose ionization voltage has been increased due to deterioration, the ion exchange membrane A, and the anode. A zero gap structure was formed.
As a result of conducting electrolytic evaluation with this configuration, the voltage was 3.04 V, the current efficiency was 97.0%, and the sodium chloride concentration (50% equivalent value) in caustic soda was 20 ppm. High voltage due to cathode deterioration

[参考例2]
参考例2では、ニッケルメッシュ給電体を陰極として使用した。すなわち、触媒コーティングをしていないニッケルメッシュで電解を実施した。
陰極室のマットレス上にニッケルメッシュ陰極を設置し、〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜Aを挟んで電解評価を実施した。参考例2の電気セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、ニッケルメッシュ、イオン交換膜A、陽極の順番に並び、ゼロギャップ構造を形成させた。
この構成で電解評価を実施した結果、電圧は3.38V、電流効率は97.7%、苛性ソーダ中食塩濃度(50%換算値)は24ppmだった。陰極触媒がコーティングされていないため、電圧が高い結果だった。
[Reference Example 2]
In Reference Example 2, a nickel mesh power feeder was used as the cathode. That is, electrolysis was performed with a nickel mesh that was not coated with a catalyst.
A nickel mesh cathode was placed on the mattress in the cathode chamber, and electrolytic evaluation was performed with the ion exchange membrane A prepared by [Method (i)] interposed therebetween. The cross-sectional structure of the electric cell of Reference Example 2 was arranged in the order of current collector, mattress, nickel mesh, ion exchange membrane A, and anode from the cathode chamber side to form a zero gap structure.
As a result of conducting the electrolytic evaluation with this configuration, the voltage was 3.38 V, the current efficiency was 97.7%, and the sodium chloride concentration in sodium hydroxide (converted to 50%) was 24 ppm. The voltage was high because the cathode catalyst was not coated.

[参考例3]
参考例3では、陽極として約8年間大型電解槽で使用し、劣化して電解電圧が高くなった陽極を使用した。
参考例3の電解セルの断面構造は、陰極室側から、集電体、マットレス、陰極、〔方法(i)〕で作成したイオン交換膜A、劣化して電解電圧が高くなった陽極の順番に並び、ゼロギャップ構造を形成させた。
この構成で電解評価を実施した結果、電圧は3.18V、電流効率は97.0%、苛性ソーダ中食塩濃度(50%換算値)は22ppmだった。陽極が劣化しているため、電圧が高い結果だった。
[Reference Example 3]
In Reference Example 3, an anode that was used in a large electrolytic cell for about 8 years as an anode and deteriorated to increase the electrolysis voltage was used.
The cross-sectional structure of the electrolytic cell of Reference Example 3 is as follows: from the cathode chamber side, current collector, mattress, cathode, ion exchange membrane A prepared by [Method (i)], and anode having deteriorated and increased electrolysis voltage A zero gap structure was formed.
As a result of conducting electrolytic evaluation with this configuration, the voltage was 3.18 V, the current efficiency was 97.0%, and the sodium chloride concentration (50% equivalent value) in caustic soda was 22 ppm. Since the anode was deteriorated, the voltage was high.

[実施例25]
実施例25では、陰極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚み100μm、開孔率33%のニッケルエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例25ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.68μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは114μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて14μmだった。
単位面積当たりの質量は67.5(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は、0.05(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は64%、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は22%であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等の問題があった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は13mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0168(kPa・s/m)であった。
[Example 25]
In Example 25, nickel expanded metal having a gauge thickness of 100 μm after full roll processing and an open area ratio of 33% was used as the electrode base material for cathode electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 25, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was made the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.68 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 114 μm. The thickness of the catalyst layer was 14 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 67.5 (mg / cm 2 ). The force per unit mass / unit area (1) was as small as 0.05 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was 64% and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was 22%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. This has the problem that when the membrane-integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 13 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0168 (kPa · s / m).

[実施例26]
実施例26では、陰極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚み100μm、開孔率16%のニッケルエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例26ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.64μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは107μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて7μmだった。
単位面積当たりの質量は78.1(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は、0.04(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は37%、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は25%であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等の問題があった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は18.5mmだった。 電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0176(kPa・s/m)であった。
[Example 26]
In Example 26, a nickel expanded metal having a gauge thickness of 100 μm and a porosity of 16% after full roll processing was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 26, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was set to the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.64 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 107 μm. The thickness of the catalyst layer was 7 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 78.1 (mg / cm 2 ). The force (1) applied per unit mass / unit area was as small as 0.04 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was 37%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was 25%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. This has the problem that when the membrane-integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 18.5 mm. When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0176 (kPa · s / m).

[実施例27]
実施例27は、陰極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚みが100μm、開孔率が40%のニッケルエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例27ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.70μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。電解用電極基材へのコーティングは実施例6と同様のイオンプレーティングで実施した。それ以外は、実施例1と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは110μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は、0.07(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は80%、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は32%であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等の問題があった。ハンドリング性も「3」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は11mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0030(kPa・s/m)であった。
[Example 27]
In Example 27, a nickel expanded metal having a gauge thickness after full roll processing of 100 μm and an open area ratio of 40% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 27, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was taken as the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.70 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. The electrode substrate for electrolysis was coated by the same ion plating as in Example 6. Other than that was evaluated similarly to Example 1, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 110 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The force (1) applied per unit mass / unit area was as small as 0.07 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was 80%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was 32%, and the portion where the electrode and the diaphragm were peeled off increased. This has the problem that when the membrane-integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “3”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 11 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0030 (kPa · s / m).

[実施例28]
実施例28は、陰極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚みが100μm、開孔率が58%のニッケルエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例28ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.64μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは109μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて9μmだった。
単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は、0.06(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は69%、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は39%であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等の問題があった。ハンドリング性も「3」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は11.5mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0028(kPa・s/m)であった。
[Example 28]
In Example 28, a nickel expanded metal having a gauge thickness after full roll processing of 100 μm and an open area ratio of 58% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 28, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was taken as the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.64 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was performed similarly to Example 1, and the results are shown in Table 2.
The electrode thickness was 109 μm. The thickness of the catalyst layer was 9 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The force (1) applied per unit mass / unit area was as small as 0.06 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was 69%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was 39%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. This has the problem that when the membrane-integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “3”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 11.5 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0028 (kPa · s / m).

[実施例29]
実施例29は、陰極電解用電極基材としてゲージ厚みが300μm、開孔率が56%のニッケル金網を使用した。金網の表面粗さを測定することは困難であるため、実施例29ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。算術平均粗さRaは0.64μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様、評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは308μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。
単位面積当たりの質量は49.2(mg/cm2)だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は88%、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は42%であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等があり、ハンドリング性は「3」と問題があった。実際に大型サイズで操作して、「3」と評価できた。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は23mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0034(kPa・s/m)であった。
[Example 29]
In Example 29, a nickel wire mesh having a gauge thickness of 300 μm and a hole area ratio of 56% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Since it is difficult to measure the surface roughness of the wire mesh, in Example 29, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was taken as the surface roughness of the wire mesh. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. The arithmetic average roughness Ra was 0.64 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was performed similarly to Example 1, and the results are shown in Table 2.
The electrode thickness was 308 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 49.2 (mg / cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was 88%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was 42%, and the portions where the electrode and the diaphragm were peeled off increased. This is because when the membrane integrated electrode is handled, the electrode is likely to be peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling, and the handling property has a problem of “3”. Actually operating with a large size, it was possible to evaluate as “3”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 23 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0034 (kPa · s / m).

[実施例30]
実施例30では、陰極電解用電極基材としてゲージ厚み200μm、開孔率37%のニッケル金網を使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。金網の表面粗さを測定することは困難であるため、実施例30ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.65μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例1と同様に電極電解評価、接着力の測定結果、密着性を実施した。結果を表2に示した。
電極の厚みは210μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて10μmだった。
単位面積当たりの質量は56.4mg/cm2だった。このため、直径145mm円柱巻きつけ評価方法(3)の結果は63%と電極と隔膜の密着性が悪かった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等があり、ハンドリング性は「3」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は19mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0096(kPa・s/m)であった。
[Example 30]
In Example 30, a nickel wire mesh having a gauge thickness of 200 μm and a porosity of 37% was used as the electrode base material for cathode electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the metal mesh, in Example 30, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was taken as the surface roughness of the metal mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.65 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that carried out similarly to Example 1, electrode electrolysis evaluation, the measurement result of adhesive force, and adhesiveness were implemented. The results are shown in Table 2.
The electrode thickness was 210 μm. The thickness of the catalyst layer was 10 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 56.4 mg / cm 2 . For this reason, the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation method (3) was 63%, indicating that the adhesion between the electrode and the diaphragm was poor. This is because when the membrane integrated electrode is handled, the electrode is likely to be peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling, and the handling property has a problem of “3”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 19 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0096 (kPa · s / m).

[実施例31]
実施例31では、陽極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚み500μm、開孔率17%のチタンエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例31ではブラスト時に厚み1mmのチタン板を同時にブラスト処理し、そのチタン板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.60μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、評価を実施し、結果を表2に示した。
また、電極の厚みは508μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。
単位面積当たりの質量は152.5(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は0.01(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は5%未満、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は5%未満であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等があった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、電極がPVC製パイプの形状に丸まったまま戻らず、L1、L2の値を測定できなかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0072(kPa・s/m)であった。
[Example 31]
In Example 31, a titanium expanded metal having a gauge thickness of 500 μm after full roll processing and a porosity of 17% was used as the electrode substrate for anodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 31, a titanium plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the titanium plate was set to the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.60 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that, evaluation was implemented similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 508 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 152.5 (mg / cm 2 ). The force (1) applied per unit mass / unit area was as small as 0.01 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was less than 5%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was less than 5%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. This is because when the membrane integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the electrode did not return to the shape of the PVC pipe, and the values of L 1 and L 2 could not be measured.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0072 (kPa · s / m).

[実施例32]
実施例32では、陽極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚み800μm、開孔率8%のチタンエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例32ではブラスト時に厚み1mmのチタン板を同時にブラスト処理し、そのチタン板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.61μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、上記評価を実施し、結果を表2に示した。
電極の厚みは808μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。
単位面積当たりの質量は251.3(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は0.01(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は5%未満、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は5%未満であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等があった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、電極がPVC製パイプの形状に丸まったまま戻らず、L1、L2の値を測定できなかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0172(kPa・s/m)であった。
[Example 32]
In Example 32, a titanium expanded metal having a gauge thickness of 800 μm after full roll processing and an open area ratio of 8% was used as the electrode substrate for anodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 32, a titanium plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the titanium plate was set to the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.61 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was carried out similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 808 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 251.3 (mg / cm 2 ). The force (1) applied per unit mass / unit area was as small as 0.01 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was less than 5%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was less than 5%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. This is because when the membrane integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the electrode did not return to the shape of the PVC pipe, and the values of L 1 and L 2 could not be measured.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0172 (kPa · s / m).

[実施例33]
実施例33では、陽極電解用電極基材としてフルロール加工後のゲージ厚み1000μm、開孔率46%のチタンエキスパンドメタルを使用した。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。ブラスト処理後も開孔率は変わらなかった。エキスパンドメタルの表面粗さを測定することは困難であるため、実施例33ではブラスト時に厚み1mmのチタン板を同時にブラスト処理し、そのチタン板の表面粗さを金網の表面粗さとした。算術平均粗さRaは0.59μmだった。表面粗さの測定は、ブラスト処理を実施したニッケル板の表面粗さ測定と同条件で実施した。それ以外は、実施例16と同様に、上記評価を実施し、結果を表2に示した。
また、電極の厚みは1011μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて11μmだった。
単位面積当たりの質量は245.5(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は0.01(N/mg・cm2)と小さな値だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(2)の結果は5%未満、直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果は5%未満であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。これは膜一体電極を取り扱う際に、電極が剥がれてしまいやすくハンドリング中に電極が膜から剥がれて落下する等があった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、電極がPVC製パイプの形状に丸まったまま戻らず、L1、L2の値を測定できなかった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0027(kPa・s/m)であった。
[Example 33]
In Example 33, a titanium expanded metal having a gauge thickness of 1000 μm after full roll processing and an open area ratio of 46% was used as the electrode substrate for anodic electrolysis. Blasting was performed with alumina with grain number 320. Even after the blast treatment, the hole area ratio did not change. Since it is difficult to measure the surface roughness of the expanded metal, in Example 33, a titanium plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the titanium plate was set to the surface roughness of the wire mesh. The arithmetic average roughness Ra was 0.59 μm. The surface roughness was measured under the same conditions as the surface roughness measurement of the nickel plate that had been blasted. Other than that was carried out similarly to Example 16, and the result was shown in Table 2.
The electrode thickness was 1011 μm. The thickness of the catalyst layer was 11 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
The mass per unit area was 245.5 (mg / cm 2 ). The force (1) applied per unit mass / unit area was as small as 0.01 (N / mg · cm 2 ). For this reason, the result of the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was less than 5%, and the result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was less than 5%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. This is because when the membrane integrated electrode is handled, the electrode is easily peeled off, and the electrode is peeled off from the membrane during handling. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the electrode did not return to the shape of the PVC pipe, and the values of L 1 and L 2 could not be measured.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0027 (kPa · s / m).

[実施例34]
陰極電解用電極基材として、ゲージ厚みが150μmのニッケル線を準備した。このニッケル線による粗面化処理を施した。ニッケル線の表面粗さを測定することは困難であるため、実施例34ではブラスト時に厚み1mmのニッケル板を同時にブラスト処理し、そのニッケル板の表面粗さをニッケル線の表面粗さとした。粒番号320のアルミナでブラスト処理を実施した。算術平均粗さRaは0.64μmだった。
電極触媒を形成するためのコーティング液を以下の手順で調製した。ルテニウム濃度が100g/Lの硝酸ルテニウム溶液(株式会社フルヤ金属)、硝酸セリウム(キシダ化学株式会社)を、ルテニウム元素とセリウム元素のモル比が1:0.25となるように混合した。この混合液を充分に撹拌し、これを陰極コーティング液とした。
ロール塗布装置の最下部に上記塗布液を入れたバットを設置した。PVC(ポリ塩化ビニル)製の筒に独立気泡タイプの発泡EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)製のゴム(イノアックコーポレイション、E-4088(商品名)、厚み10mm)を巻きつけた塗布ロールと、上記塗布液が常に接するように設置した。その上部に同じEPDMを巻きつけた塗布ロールを設置し、更にその上にPVC製のローラーを設置した。電極基材を2番目の塗布ロールと最上部のPVC製のローラーの間を通して塗布液を塗布した(ロール塗布法)。その後、50℃で10分間の乾燥、150℃で3分間の仮焼成、350℃で10分間の焼成を実施した。これら塗布、乾燥、仮焼成、焼成の一連の操作を所定のコーティング量になるまで繰り返した。実施例34で作製したニッケル線1本の厚みは、158μmだった。
[Example 34]
A nickel wire having a gauge thickness of 150 μm was prepared as an electrode substrate for cathode electrolysis. A surface roughening treatment was performed using the nickel wire. Since it is difficult to measure the surface roughness of the nickel wire, in Example 34, a nickel plate having a thickness of 1 mm was simultaneously blasted during blasting, and the surface roughness of the nickel plate was made the surface roughness of the nickel wire. Blasting was performed with alumina with grain number 320. The arithmetic average roughness Ra was 0.64 μm.
A coating solution for forming an electrode catalyst was prepared by the following procedure. A ruthenium nitrate solution (Furuya Metal Co., Ltd.) having a ruthenium concentration of 100 g / L and cerium nitrate (Kishida Chemical Co., Ltd.) were mixed so that the molar ratio of ruthenium element to cerium element was 1: 0.25. This mixed solution was sufficiently stirred and used as a cathode coating solution.
A bat containing the coating solution was placed at the bottom of the roll coating apparatus. A coating roll in which a closed cell type foamed EPDM (ethylene propylene diene rubber) rubber (INOAC Corporation, E-4088 (trade name), thickness 10 mm) is wound around a PVC (polyvinyl chloride) tube, It was installed so that the coating solution was always in contact. A coating roll around which the same EPDM was wound was placed on the top, and a PVC roller was placed thereon. The coating liquid was applied through the electrode substrate between the second coating roll and the uppermost PVC roller (roll coating method). Thereafter, drying at 50 ° C. for 10 minutes, preliminary firing at 150 ° C. for 3 minutes, and firing at 350 ° C. for 10 minutes were performed. A series of operations of coating, drying, pre-baking, and baking was repeated until a predetermined coating amount was reached. The thickness of one nickel wire produced in Example 34 was 158 μm.

上記方法で作製したニッケル線を110mm及び95mmの長さに切り出した。図16に示すように、110mmのニッケル線と95mmのニッケル線が、それぞれのニッケル線の中心において垂直に重なるように置き、交点部分を瞬間接着剤(アロンアルファ(登録商標)、東亜合成株式会社)で接着して電極を作製した。電極について評価を実施し、その結果を表2に示した。
電極はニッケル線が重なった部分が最も厚く、電極の厚みは306μmだった。触媒層の厚みは、6μmだった。開孔率は99.7%であった。
The nickel wire produced by the above method was cut into lengths of 110 mm and 95 mm. As shown in FIG. 16, a 110 mm nickel wire and a 95 mm nickel wire are placed so as to vertically overlap each other at the center of each nickel wire, and the intersection portion is instant adhesive (Aron Alpha (registered trademark), Toa Gosei Co., Ltd.) The electrode was produced by bonding with The electrode was evaluated and the results are shown in Table 2.
The electrode was thickest at the portion where the nickel wires overlapped, and the electrode thickness was 306 μm. The thickness of the catalyst layer was 6 μm. The open area ratio was 99.7%.

電極の単位面積当たりの質量は0.5(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)及び(2)は、いずれも引張試験機の測定下限以下だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(1)の結果は5%未満であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は15mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件2では0.001(kPa・s/m)以下であった。測定条件2にて、通気抵抗測定装置のSENSE(測定レンジ)をH(高)にして測定したところ、通気抵抗値は0.0002(kPa・s/m)であった。
また、電極を図17に示す構造体を用いて、Niメッシュ給電体の上に電極(陰極)を設置して、(9)電解評価に記載の方法で電解評価を実施した。その結果、電圧が3.16Vと高かった。
The mass per unit area of the electrode was 0.5 (mg / cm 2 ). The forces (1) and (2) applied per unit mass / unit area were both below the measurement lower limit of the tensile tester. For this reason, the result of 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (1) was less than 5%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 15 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 2 was 0.001 (kPa · s / m) or less. Under measurement condition 2, when the SENSE (measurement range) of the ventilation resistance measuring device was set to H (high), the ventilation resistance value was 0.0002 (kPa · s / m).
Moreover, the electrode (cathode) was installed on the Ni mesh power feeder using the structure shown in FIG. 17, and the electrolytic evaluation was performed by the method described in (9) Electrolytic evaluation. As a result, the voltage was as high as 3.16V.

[実施例35]
実施例35では、実施例34で作製した電極を用いて、図18に示すように、110mmのニッケル線と95mmのニッケル線が、それぞれのニッケル線の中心において垂直に重なるように置き、交点部分を瞬間接着剤(アロンアルファ(登録商標)、東亜合成株式会社)で接着して電極を作製した。電極について評価を実施し、その結果を表2に示した。
電極はニッケル線が重なった部分が最も厚く、電極の厚みは306μmだった。触媒層の厚みは、6μmだった。開孔率は99.4%であった。
電極の単位面積当たりの質量は0.9(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)及び(2)は、いずれも引張試験機の測定下限以下だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(1)の結果は5%未満であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は16mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件2では0.001(kPa・s/m)以下であった。測定条件2にて、通気抵抗測定装置のSENSE(測定レンジ)をH(高)にして測定したところ、通気抵抗は0.0004(kPa・s/m)であった。
また、電極を図19に示す構造体を用いて、Niメッシュ給電体の上に電極(陰極)を設置して、(9)電解評価に記載の方法で電解評価を実施した。その結果、電圧が3.18Vと高かった。
[Example 35]
In Example 35, using the electrode produced in Example 34, as shown in FIG. 18, a 110 mm nickel wire and a 95 mm nickel wire are placed so as to overlap vertically at the center of each nickel wire, and the intersection portion Were bonded with a momentary adhesive (Aron Alpha (registered trademark), Toa Gosei Co., Ltd.) to produce an electrode. The electrode was evaluated and the results are shown in Table 2.
The electrode was thickest at the portion where the nickel wires overlapped, and the electrode thickness was 306 μm. The thickness of the catalyst layer was 6 μm. The open area ratio was 99.4%.
The mass per unit area of the electrode was 0.9 (mg / cm 2 ). The forces (1) and (2) applied per unit mass / unit area were both below the measurement lower limit of the tensile tester. For this reason, the result of 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (1) was less than 5%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 16 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 2 was 0.001 (kPa · s / m) or less. Under measurement conditions 2, when the SENSE (measurement range) of the ventilation resistance measuring device was set to H (high), the ventilation resistance was 0.0004 (kPa · s / m).
Moreover, the electrode (cathode) was installed on the Ni mesh power feeding body using the structure shown in FIG. 19, and the electrolytic evaluation was performed by the method described in (9) Electrolytic evaluation. As a result, the voltage was as high as 3.18V.

[実施例36]
実施例36では、実施例34で作製した電極を用いて、図20に示すように、110mmのニッケル線と95mmのニッケル線が、それぞれのニッケル線の中心において垂直に重なるように置き、交点部分を瞬間接着剤(アロンアルファ(登録商標)、東亜合成株式会社)で接着して電極を作製した。電極について評価を実施し、その結果を表2に示した。
電極はニッケル線が重なった部分が最も厚く、電極の厚みは306μmだった。触媒層の厚みは、6μmだった。開孔率は98.8%であった。
電極の単位面積当たりの質量は1.9(mg/cm2)だった。単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)及び(2)は、いずれも引張試験機の測定下限以下だった。このため、直径280mm円柱巻き付け評価(1)の結果は5%未満であり、電極と隔膜が剥がれてしまう部分が多くなった。ハンドリング性も「4」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は14mmだった。
また、電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件2では0.001(kPa・s/m)以下であった。測定条件2にて、通気抵抗測定装置のSENSE(測定レンジ)をH(高)にして測定したところ、通気抵抗は0.0005(kPa・s/m)であった。
また、電極を図21に示す構造体を用いて、Niメッシュ給電体の上に電極(陰極)を設置して、(9)電解評価に記載の方法で電解評価を実施した。その結果、電圧が3.18Vと高かった。
[Example 36]
In Example 36, using the electrodes produced in Example 34, as shown in FIG. 20, a 110 mm nickel wire and a 95 mm nickel wire are placed so as to overlap vertically at the center of each nickel wire, and the intersection portion Were bonded with a momentary adhesive (Aron Alpha (registered trademark), Toa Gosei Co., Ltd.) to produce an electrode. The electrode was evaluated and the results are shown in Table 2.
The electrode was thickest at the portion where the nickel wires overlapped, and the electrode thickness was 306 μm. The thickness of the catalyst layer was 6 μm. The open area ratio was 98.8%.
The mass per unit area of the electrode was 1.9 (mg / cm 2 ). The forces (1) and (2) applied per unit mass / unit area were both below the measurement lower limit of the tensile tester. For this reason, the result of 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (1) was less than 5%, and there were many portions where the electrode and the diaphragm were peeled off. There was also a problem with handling performance of “4”. The film damage evaluation was “0”.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 14 mm.
Moreover, when the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 2 was 0.001 (kPa · s / m) or less. Under the measurement condition 2, when the SENSE (measurement range) of the ventilation resistance measuring device was set to H (high), the ventilation resistance was 0.0005 (kPa · s / m).
Moreover, the electrode (cathode) was installed on the Ni mesh power feeding body using the structure shown in FIG. 21, and electrolytic evaluation was performed by the method described in (9) Electrolytic evaluation. As a result, the voltage was as high as 3.18V.

[比較例1]
比較例1では先行文献(特開昭58−48686の実施例)を参考に電極を隔膜に熱圧着した熱圧着接合体を作製した。
陰極電解用電極基材としてゲージ厚み100μm、開孔率33%のニッケルエキスパンドメタルを使用し、実施例1と同様に電極コーティングを実施した。その後、電極の片面に、不活性化処理を下記の手順で実施した。ポリイミド粘着テープ(中興化成株式会社)を電極の片面に貼り付け、反対面にPTFEディスパージョン(三井デュポンフロロケミカル株式会社、31−JR(商品名))を塗布、120℃のマッフル炉で10分間乾燥させた。ポリイミドテープを剥がし、380℃に設定したマッフル炉で10分間焼結処理を実施した。この操作を2回繰り返し、電極の片面を不活性化処理した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a thermocompression bonded assembly was produced in which an electrode was thermocompression bonded to a diaphragm with reference to a prior document (Example of JP-A-58-48686).
Nickel expanded metal having a gauge thickness of 100 μm and a porosity of 33% was used as the electrode base material for cathode electrolysis, and electrode coating was performed in the same manner as in Example 1. Then, the inactivation process was implemented in the following procedure on the single side | surface of the electrode. A polyimide adhesive tape (Chuko Kasei Co., Ltd.) is applied to one side of the electrode, and PTFE dispersion (Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd., 31-JR (trade name)) is applied to the opposite side, and the muffle furnace at 120 ° C. for 10 minutes. Dried. The polyimide tape was peeled off and the sintering treatment was carried out for 10 minutes in a muffle furnace set at 380 ° C. This operation was repeated twice to inactivate one side of the electrode.

末端官能基が「−COOCH3」であるパーフルオロカーボンポリマー(Cポリマー)と、末端基が「−SO2F」であるパーフルオロカーボンポリマー(Sポリマー)の2層で形成される膜を製作した。Cポリマー層の厚みが3ミル(mil)、Sポリマー層の厚みは4ミル(mil)であった。この2層膜にケン化処理を実施し、ポリマーの末端を加水分解によりイオン交換基を導入した。Cポリマー末端はカルボン酸基に、Sポリマー末端はスルホ基に加水分解された。スルホン酸基としてのイオン交換容量は1.0meq/g、カルボン酸基としてのイオン交換容量が0.9meq/gであった。
イオン交換基としてカルボン酸基を有する面に、不活性化した電極面を対向させて熱プレスを実施し、イオン交換膜と電極を一体化させた。熱圧着後も、電極の片面は露出している状態であり、電極が膜を貫通している部分はなかった。
その後、電解中に発生する気泡の膜への付着を抑制するために、酸化ジルコニウムとスルホ基が導入されたパーフルオロカーボンポリマー混合物を両面に塗布した。このようにして、比較例1の熱圧着接合体を製作した。
A film formed of two layers of a perfluorocarbon polymer (C polymer) having a terminal functional group of “—COOCH 3 ” and a perfluorocarbon polymer (S polymer) having a terminal group of “—SO 2 F” was manufactured. The thickness of the C polymer layer was 3 mil (mil), and the thickness of the S polymer layer was 4 mil (mil). This two-layer film was subjected to saponification treatment, and ion exchange groups were introduced by hydrolysis of the ends of the polymer. The C polymer end was hydrolyzed to a carboxylic acid group, and the S polymer end was hydrolyzed to a sulfo group. The ion exchange capacity as a sulfonic acid group was 1.0 meq / g, and the ion exchange capacity as a carboxylic acid group was 0.9 meq / g.
The surface having a carboxylic acid group as an ion exchange group was opposed to the deactivated electrode surface, and hot pressing was performed to integrate the ion exchange membrane and the electrode. Even after thermocompression bonding, one surface of the electrode was exposed, and there was no portion where the electrode penetrated the film.
Thereafter, a perfluorocarbon polymer mixture into which zirconium oxide and a sulfo group were introduced was applied on both surfaces in order to suppress the adhesion of bubbles generated during electrolysis to the film. In this way, the thermocompression bonding assembly of Comparative Example 1 was manufactured.

この熱圧着接合体を用いて、単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)を測定したところ、熱圧着により強力に電極と膜が接合しているため、電極が上方へ動かなかった。そこで、イオン交換膜とニッケル板を動かないように固定し、電極を更に強い力で上方へ引っ張ったところ、1.50(N/mg・cm2)の力がかかった時に、膜の一部が破れた。比較例1の熱圧着接合体の単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は、少なくとも1.50(N/mg・cm2)であり、強く接合されていた。 When the force (1) applied per unit mass and unit area was measured using this thermocompression bonded body, the electrode did not move upward because the electrode and the membrane were strongly bonded by thermocompression bonding. Therefore, when the ion exchange membrane and the nickel plate were fixed so as not to move and the electrode was pulled upward with a stronger force, when a force of 1.50 (N / mg · cm 2 ) was applied, part of the membrane Was torn. The force (1) per unit mass / unit area of the thermocompression bonded body of Comparative Example 1 was at least 1.50 (N / mg · cm 2 ), and was strongly bonded.

直径280mm円柱巻き付け評価(1)を実施したところ、プラスチック製パイプにとの接触面積は5%未満だった。一方、直径280mm円柱巻き付け評価(2)を実施したところ、電極と膜は100%接合しているが、そもそも隔膜が円柱に巻きつかなった。直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果も同じだった。この結果は、一体化させた電極により膜のハンドリング性が損なわれ、ロール状に巻いたり、折り曲げたりすることが困難になると意味した。ハンドリング性は「3」と問題があった。膜損傷評価は「0」であった。また、電解評価を実施したところ、電圧は高く、電流効率は低く、苛性ソーダ中の食塩濃度(50%換算値)は高くなり、電解性能は悪化した。
また、電極の厚みは114μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて14μmだった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は13mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0168(kPa・s/m)であった。
When the 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (1) was performed, the contact area with the plastic pipe was less than 5%. On the other hand, when 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was performed, the electrode and the membrane were 100% bonded, but the diaphragm was wound around the column in the first place. The result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was the same. This result meant that the handling of the film was impaired by the integrated electrode, making it difficult to wind or fold the film. There was a problem with the handling property of “3”. The film damage evaluation was “0”. Moreover, when the electrolytic evaluation was carried out, the voltage was high, the current efficiency was low, the sodium chloride concentration (50% equivalent value) in caustic soda was high, and the electrolytic performance was deteriorated.
The electrode thickness was 114 μm. The thickness of the catalyst layer was 14 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 13 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0168 (kPa · s / m).

[比較例2]
比較例2は、陰極電解用電極基材として線径150μm、40メッシュ、ゲージ厚み300μm、開孔率58%のニッケルメッシュを使用した。それ以外は、比較例1と同様に熱圧着接合体を作製した。
この熱圧着接合体を用いて、単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)を測定したところ、熱圧着により強力に電極と膜が接合しているため、電極が上方へ動かなかった。そこで、イオン交換膜とニッケル板を動かないように固定し、電極を更に強い力で上方へ引っ張ったところ1.60(N/mg・cm2)の力がかかった時に、膜の一部が破れた。比較例2の熱圧着接合体の単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)は、少なくとも1.60(N/mg・cm2)であり、強く接合されていた。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a nickel mesh having a wire diameter of 150 μm, 40 mesh, a gauge thickness of 300 μm, and an aperture ratio of 58% was used as an electrode substrate for cathodic electrolysis. Otherwise, a thermocompression bonded assembly was produced in the same manner as in Comparative Example 1.
When the force (1) applied per unit mass and unit area was measured using this thermocompression bonded body, the electrode did not move upward because the electrode and the membrane were strongly bonded by thermocompression bonding. Therefore, when the ion exchange membrane and the nickel plate were fixed so as not to move and the electrode was pulled upward with a stronger force, when a force of 1.60 (N / mg · cm 2 ) was applied, a part of the membrane was Torn. The force (1) per unit mass / unit area of the thermocompression bonding assembly of Comparative Example 2 was at least 1.60 (N / mg · cm 2 ) and was strongly bonded.

この熱圧着接合体を用いて直径280mm円柱巻き付け評価(1)を実施したところ、プラスチック製パイプにとの接触面積は5%未満だった。一方、直径280mm円柱巻き付け評価(2)を実施したところ、電極と膜は100%接合しているが、そもそも隔膜が円柱に巻きつかなった。直径145mm円柱巻き付け評価(3)の結果も同じだった。この結果は、一体化させた電極により膜のハンドリング性が損なわれ、ロール状に巻いたり、折り曲げたりすることが困難になると意味した。ハンドリング性は「3」と問題があった。また、電解評価を実施したところ、電圧は高く、電流効率は低く、苛性ソーダ中の食塩濃度は高くなり、電解性能は悪化した。
また、電極の厚みは308μmだった。触媒層の厚みは、電極の厚みから電解用電極基材の厚みを差し引いて8μmだった。
電極の変形試験を実施したところ、L1、L2の平均値は23mmだった。
電極の通気抵抗を測定したところ、測定条件1では0.07(kPa・s/m)以下であり、測定条件2では0.0034(kPa・s/m)であった。
Using this thermocompression bonded body, a 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (1) was performed, and the contact area with the plastic pipe was less than 5%. On the other hand, when 280 mm diameter cylindrical winding evaluation (2) was performed, the electrode and the membrane were 100% bonded, but the diaphragm was wound around the column in the first place. The result of the 145 mm diameter cylindrical winding evaluation (3) was the same. This result meant that the handling of the film was impaired by the integrated electrode, making it difficult to wind or fold the film. There was a problem with the handling property of “3”. Moreover, when the electrolytic evaluation was carried out, the voltage was high, the current efficiency was low, the salt concentration in the caustic soda was high, and the electrolysis performance deteriorated.
The electrode thickness was 308 μm. The thickness of the catalyst layer was 8 μm obtained by subtracting the thickness of the electrode substrate for electrolysis from the thickness of the electrode.
When an electrode deformation test was performed, the average value of L 1 and L 2 was 23 mm.
When the ventilation resistance of the electrode was measured, the measurement condition 1 was 0.07 (kPa · s / m) or less, and the measurement condition 2 was 0.0034 (kPa · s / m).

表2において、全てのサンプルで、「単位質量・単位面積当たりのかかる力(1)」及び「単位質量・単位面積当たりのかかる力(2)」の測定前は表面張力で自立できていた(すなわち、ずり下がることはなかった)。   In Table 2, in all the samples, before the measurement of “force per unit mass / unit area (1)” and “force per unit mass / unit area (2)”, it was able to stand on its own by surface tension ( That is, it did not slip down).

図1に対する符号の説明
10…電解用電極基材、20…第一層、30…第二層、100…電解用電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS FOR FIG. 1 10 ... Electrode electrode substrate, 20 ... First layer, 30 ... Second layer, 100 ... Electrode for electrolysis.

図2〜4に対する符号の説明
1…イオン交換膜、2…カルボン酸層、3…スルホン酸層、4…強化芯材、10…膜本体、11a,11b…コーティング層、21,22…強化芯材、100…電解槽、200…陽極、300…陰極、52…強化糸、504a…犠牲糸、504…連通孔504。
Explanation of reference numerals for FIGS. 2 to 4 1 ... ion exchange membrane, 2 ... carboxylic acid layer, 3 ... sulfonic acid layer, 4 ... reinforced core material, 10 ... membrane body, 11a, 11b ... coating layer, 21, 22 ... reinforced core 100, electrolytic cell, 200, anode, 300, cathode, 52, reinforcing yarn, 504a, sacrificial yarn, 504, communication hole 504.

図5〜9に対する符号の説明
1・・・電解セル、2・・・イオン交換膜、4・・・電解槽、5・・・プレス器、6・・・陰極端子、7・・・陽極端子、10・・・陽極室、11・・・陽極、12・・・陽極ガスケット、13・・・陰極ガスケット、18・・・逆電流吸収体、18a・・・基材、18b・・・逆電流吸収層、19・・・陽極室の底部、20・・・陰極室、21・・・陰極、22・・・金属弾性体、23・・・集電体、24・・・支持体、30・・・隔壁、40・・・電解用陰極構造体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS FOR FIGS. 5-9 1 ... Electrolytic cell, 2 ... Ion exchange membrane, 4 ... Electrolytic cell, 5 ... Press, 6 ... Cathode terminal, 7 ... Anode terminal DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Anode chamber, 11 ... Anode, 12 ... Anode gasket, 13 ... Cathode gasket, 18 ... Reverse current absorber, 18a ... Base material, 18b ... Reverse current Absorbing layer, 19 ... bottom of anode chamber, 20 ... cathode chamber, 21 ... cathode, 22 ... metal elastic body, 23 ... current collector, 24 ... support, 30. ..Barriers, 40 ... cathode structure for electrolysis

図10に対する符号の説明
1・・・はさみ治具(SUS)、2・・・電極、3・・・隔膜、4・・・ニッケル板(粒番号320のアルミナブラスト済み)、100・・・正面、200・・・側面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS FOR FIG. 10 1 ... Scissors jig (SUS), 2 ... Electrode, 3 ... Separator, 4 ... Nickel plate (grain number 320 alumina blasted), 100 ... Front 200 ... side.

図11〜13に対する符号の説明
1・・・隔膜、2a・・・外径280mmのポリエチレン製パイプ、2b・・・外径145mmのポリエチレン製パイプ、3・・・剥離部、4・・・密着部、5・・・電極。
Description of reference numerals for FIGS. 11 to 13: 1 ... diaphragm, 2a ... polyethylene pipe with outer diameter of 280 mm, 2b ... polyethylene pipe with outer diameter of 145 mm, 3 ... peeling part, 4 ... contact Part, 5 ... electrode.

図14に対する符号の説明
1・・・PVC(ポリ塩化ビニル)製パイプ、2・・・イオン交換膜、3・・・電極、4・・・定盤
Description of symbols for FIG. 14 1 ... PVC (polyvinyl chloride) pipe, 2 ... ion exchange membrane, 3 ... electrode, 4 ... surface plate

図15に対する符号の説明
1・・・定盤、2・・・変形が生じた電極、10・・・電極を固定する治具、20・・・力を加える方向
Explanation of reference numerals to FIG. 15 1... Surface plate 2... Deformed electrode 10... Jig for fixing the electrode 20.

図16〜21に対する符号の説明
1・・・110mmのニッケル線、2・・・950mmのニッケル線、3・・・フレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS FOR FIGS. 16-21 1 ... 110 mm nickel wire, 2 ... 950 mm nickel wire, 3 ... frame

Claims (5)

電解用電極と、
前記電解用電極に接する、隔膜又は給電体と、
を備え、
前記隔膜又は給電体に対する、前記電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、1.5N/mg・cm2未満である、積層体。
An electrode for electrolysis;
A diaphragm or a power feeder in contact with the electrode for electrolysis;
With
The laminated body whose force per unit mass and unit area of the electrode for electrolysis with respect to the diaphragm or the power feeding body is less than 1.5 N / mg · cm 2 .
前記隔膜又は給電体に対する、前記電解用電極の単位質量・単位面積あたりのかかる力が、0.005N/mg・cm2超である請求項1に記載の積層体。 The laminate according to claim 1, wherein a force per unit mass / unit area of the electrode for electrolysis with respect to the diaphragm or the power feeding body is more than 0.005 N / mg · cm 2 . 前記給電体が、金網、金属不織布、パンチングメタル、エキスパンドメタル、又は発泡金属である、請求項1又は2に記載の積層体。   The laminated body according to claim 1 or 2, wherein the power feeder is a metal mesh, a metal nonwoven fabric, a punching metal, an expanded metal, or a foam metal. 前記隔膜の少なくとも1つの表面層として、親水性酸化物粒子とイオン交換基が導入されたポリマーの混合物を含む層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。   The laminate according to any one of claims 1 to 3, which has a layer containing a mixture of hydrophilic oxide particles and a polymer into which an ion exchange group is introduced as at least one surface layer of the diaphragm. 前記電解用電極と前記隔膜又は給電体との間に液体が介在する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層体。   The laminate according to any one of claims 1 to 4, wherein a liquid is interposed between the electrode for electrolysis and the diaphragm or the power feeding body.
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