JP2902789B2 - フッ素ガス製造用電解装置の陰極 - Google Patents
フッ素ガス製造用電解装置の陰極Info
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Description
水素混合溶融塩の電解によるフッ素ガス製造用電解装置
の陰極に関するものである。
00℃に加温されたモル比1:2付近のフッ化カリウム
−フッ化水素(KF・2HF)混合溶融塩中で陽極に無
定形炭素材、陰極に鉄製の板(通常電解槽内壁を使用す
る)を用い5〜15A/dm2 の電流密度で電解を行
い、陽極で発生したフッ素ガスと陰極で発生した水素ガ
スとの混合を避けるため隔壁(スカートともいう)を設
けてフッ素を製造していた。
ガスと水素ガスとの隔壁による分離が完全でなく電解槽
の中で会合反応しフッ化水素に戻ることがあり、これに
よる電流効率の低下や、会合反応が爆発的に激しく発生
するため電解液の飛散、圧力変動等の不都合が生じてい
た。
発生する水素ガスの気泡が微細であり、熱対流によって
隔壁の下から陽極側へ移動する事が多かった。そして発
生したフッ素ガス及び水素ガスの気泡がそれぞれの電極
表面またはその近傍に多量にあって電極面を遮蔽し、見
掛上有効電極面積低下による電解電圧の上昇を起こすと
いう欠点があった。このため陽極陰極の距離を長くした
り、電極の液浸深さを浅くしたり、隔壁の下に金属網を
設けフッ素ガス及び水素ガスの気泡の混合を防止してい
た。
術によると電解液面上にフッ素ガスと水素ガスの混合を
防ぐ隔壁(スカート)が設けられ、陽陰極間に形成され
る電解室にフッ酸及びフッ素含有塩を供給し、これを電
解してフッ素及び水素を発生せしめるフッ素発生用電解
槽において、陰極は、垂直水平に見た時の可視部分の陰
極面積を基準面積として、該基準面積のうち、水平面に
対して45°以上、90°以下の陰極面の面積が基準面
積の50%以上を有するものであり、かつ水平面に対し
て45°以上、90°未満の陰極面の面積が基準面積の
20%以上を有するものが開示されている。陰極を従来
用いられてきた平板状の陰極(従来は電解槽の槽壁をそ
のまま陰極として用いることが多かった。)と異なり、
開孔性で、かつ気体が裏面(陽極との反対面)に移動す
るようなものが開示されている。
極間の距離を長くしたり電極の液浸深さを浅くすると、
極間距離が大になって槽電圧が上昇したり、電極の液浸
深さが浅くなることによる有効電極面積の減少により、
単位電解槽当たりの生産量が少なくなるという欠点があ
った。また隔壁の下に金属網を設けた場合は、モネルの
ように耐食性の大きな材質からなる金属網であっても耐
用期間は短く頻繁に変換する必要があった。特公昭59
─37351号公報記載の技術によると陰極の構造が極
めて複雑であり、耐用期間が必ずしも充分でなく又交換
等の保守の点でも充分でなかった。
生した水素ガスの気泡を大きく成長させ、これと陽極に
おいて発生したフッ素ガスとの会合を抑制して、電流効
率を高く維持し、槽電圧を維持し、槽内爆発を阻止する
ことを可能とするフッ素ガス製造用電解装置の陰極を提
供することを目的とする。
及びフッ化水素混合溶融塩よりなる電解浴中に設けられ
た陽極及び陰極の間の電解により該陽極側にフッ素、該
陰極側に水素をそれぞれ発生させるフッ素ガス製造用電
解装置の陰極において、金属多孔体により形成されてい
ることを特徴とするフッ素ガス製造用電解装置の陰極を
構成した。
体又はニッケル−クローム金属多孔体により形成される
陰極を構成した。
表面積の金属であり電解反応に適当である。陰極の空孔
は互いに貫通しているため発生した水素ガスは陽極と反
対面へ移動可能であり、又陰極表面に開いた少孔が有る
から、発生した水素ガスの気泡が大きく成長する。陰極
は低い流体通過抵抗を有し、電解液の流通が可能であ
る。
説明する。図1は第1の実施例の電解装置の断面図であ
る。図2は陰極の金属多孔体の空孔を概念的に示す断面
図である。無定型炭素からなる板状の陽極(1)(厚さ
260mm×幅110mm×長さ300mm)と陽極
(1)を角筒形に囲周するニッケル金属多孔体からなる
板状の陰極(2)(厚さ5mm×幅240mm及び16
0mm×長さ300mmの角筒形)が、テトラフルオロ
エチレン樹脂により内面をライニングした鉄製箱形の電
解槽(4)(縦180mm×横260mm×高400m
m)に液面(6)まで容れられたフッ化カリウム−フッ
化水素(KF・2HF)混合溶融塩の電解浴(温度90
°C)(5)の中に上方より挿入されている。陽極
(1)と陰極(2)との間にはモネル金属からなる平板
状の隔壁(3)(厚さ3mm)が接液深さ50mmにな
るように設けられている。
とはそれぞれ給電端子に接続し、又水素ガス及びフッ素
ガスの取出口が設置されていて、陽極(1)と陰極
(2)とにそれぞれ接続している給電端子(不図示)を
通じて給電すると、電解が開始し陽極(1)に水素ガス
が、陰極(2)にフッ素ガスが発生しそれぞれに設置さ
れている取出口(不図示)を通じて回収される。
00m2 /m3 のニッケル金属多孔体からなる板を使用
し、温度90°Cのフッ化カリウム−フッ化水素(KF
・2HF)混合溶融塩の電解浴(5)において陽極電流
密度10A/dm2 で電解を行ったところ、電流効率は
99%、槽電圧は8.7Vで電解が行われた。そして水
素ガスとフッ素ガスの会合による爆発は起こらなかっ
た。
孔体について説明する。ニッケル金属多孔体は骨格が海
綿のように三次元の網目状になっていて、空孔は互いに
連通しており、最大98%の多孔率を有している。又高
い比表面積を有し、通気又は通液抵抗が小さく、圧力損
失が微小に抑制される。ニッケル金属多孔体の多孔性の
程度は孔数と比表面積で表す。孔数というのは孔径の大
きさを単位長さ当たりの孔数で示す値であって数値が小
さい程孔径は大きい。単位はヶ/cmである。比表面積
というのは単位体積当たりの表面積を示す値であって孔
径が大きいと数値が小さい。単位はm2 /m3 である。
ニッケル−クローム金属多孔体は特に機械的強度が大き
いことと価格が高いことの他はニッケル金属多孔体と同
様に使用できる。
性の程度は孔数3ヶ/cm、比表面積500m2 /m3
から孔数15ヶ/cm、比表面積2500m2 /m3 の
範囲である。孔数3ヶ/cm、比表面積500m2 /m
3 未満であると実効平板電極面積が小さくなり陰極電流
密度が大きくなり、陰極過電圧が高くなる。また孔数1
5ヶ/cm及び比表面積2500m2 /m3 を越えると
空孔が小さくて水素ガスの気泡及び電解液の流通が悪く
なり共に好ましくない。
より更に説明する。図2は陰極のニッケル金属多孔体の
空孔を概念的に示す断面図である。陽極(1)側の面に
ある空孔(2a)は電解浴(5)中の溶融塩に少孔(2
d)を通じて連通している。電解槽(4)側の面にある
空孔(2c)も電解浴(5)中の溶融塩に少孔(2d)
を通じて連通している。それらの中間にある空孔(2
b)は互いに、又空孔(2a)及び空孔(2c)とも少
孔(2d)を通じて連通している。その結果陰極(2)
の陽極(1)側の面と電解槽(4)側の面とは少孔(2
d)を通じて連通しているのである。
/cmと比表面積850m2 /m3 のニッケル−クロー
ム金属多孔体からなる板を使用し、陽極電流密度10A
/dm2 で電解を行った他は第1の実施例と同一の条件
で電解を行った。ニッケル−クローム金属多孔体はニッ
ケル金属多孔体に比して機械的強度が大きい。その結果
電流効率は99%、槽電圧は8.9Vで電解が行われ
た。そして水素ガスとフッ素ガスの会合による爆発は起
こらなかった。
/cmと比表面積850m2 /m3 のニッケル金属多孔
体からなる板を使用し、陽極電流密度12A/dm2 で
電解を行った他は第1の実施例と同一の条件で電解を行
った。その結果電流効率は98%、槽電圧は9・3Vで
電解が行われた。そして水素ガスとフッ素ガスの会合に
よる爆発は殆ど起こらなかった。
ケ/cmと比表面積2200m2 /m3 のニッケル金属
多孔体からなる板を使用し、陽極電流密度10A/dm
2 で電解を行った他は第1の実施例と同一の条件で電解
を行った。その結果電流効率は98%、槽電圧は8・5
Vで電解が行われた。そして水素ガスとフッ素ガスの会
合による爆発は殆ど起こらなかった。
に鉄製平板(孔なし、厚さ5mm)を使用し、陽極電流
密度10A/dm2 で電解を行った他は第1の実施例と
同一の条件で電解を行った。その結果電流効率は91
%、槽電圧は9・1Vで電解が行われた。そして水素ガ
スとフッ素ガスの会合による爆発は頻繁に発生した。
す。表1
体からなる陰極の設置により電解反応が順調に行われ、
陰極において発生した水素ガスの気泡は陰極両表面より
大きく成長し、垂直に上昇し、溶融塩の表面での気泡の
破裂が容易に起こる。陰極を電解槽と独立に設置してあ
るが、陰極付近の電解液の流通が良く、又気泡が離脱容
易である。そして陰極において発生した水素ガスと陽極
において発生したフッ素ガスとの会合が抑制され、電流
効率が高く維持され、槽電圧が維持され、槽内爆発が阻
止される。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 フッ素含有塩及びフッ化水素混合溶融塩
よりなる電解浴中に設けられた陽極及び陰極の間の電解
により該陽極側にフッ素、該陰極側に水素をそれぞれ発
生させるフッ素ガス製造用電解装置の陰極において、金
属多孔体により形成されていることを特徴とするフッ素
ガス製造用電解装置の陰極。 - 【請求項2】 金属多孔体により形成されていることに
代え、ニッケル金属多孔体により形成されていることを
特徴とする請求項1に記載のフッ素ガス製造用電解装置
の陰極。 - 【請求項3】 金属多孔体により形成されていることに
代え、ニッケル−クローム金属多孔体により形成されて
いることを特徴とする請求項1に記載のフッ素ガス製造
用陰極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2413972A JP2902789B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | フッ素ガス製造用電解装置の陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2413972A JP2902789B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | フッ素ガス製造用電解装置の陰極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04224690A JPH04224690A (ja) | 1992-08-13 |
JP2902789B2 true JP2902789B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=18522518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2413972A Expired - Lifetime JP2902789B2 (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | フッ素ガス製造用電解装置の陰極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2902789B2 (ja) |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP2413972A patent/JP2902789B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04224690A (ja) | 1992-08-13 |
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