JP2946328B1 - 食塩電解方法及び電解槽 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 縦型の電解槽に装着したガス拡散電極の上部
と下部の圧力差が生じなく、下部での陰極室からガス室
への液漏れと上部でのガスの電解液側への漏れを生じな
いようにする食塩電解方法及び食塩電解槽を提供する。 【解決手段】 イオン交換膜３とガス拡散電極５の反応
層６との間に電解液流路４を設け、この流路４の上部よ
り苛性ソーダ水溶液１１と酸素ガス１４とを、液室側と
ガス室側の差圧および上部と下部の圧力差を生じないよ
うに、電解槽上部より別々に供給し、液とガスの両方と
も下向流として流下させる。さらに、親水性で連続孔、
気孔率大の多孔体１０をイオン交換膜３と反応層６との
間に挟みこむと電解液流路４の保持がいっそう確実にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ガス拡散電極を使用した食塩
電解において円滑な陰極液の供給、排出ができるように
した食塩電解方法、それに適する電極、更にはそれに適
する食塩電解槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のイオン交換膜型食塩電解槽におい
てガス拡散電極を用い、それを酸素陰極として使用する
場合には、通常液透過性の無いガス拡散電極を用いるこ
とにより、３室法の構造で構成される。実用規模の食塩
電解槽においては、高さが１．２ｍ以上もある縦型電解
槽の場合、電解液は液室に満たされた状態で電解が行わ
れるので、電解液による液圧がガス拡散電極下部にかか
ることになる。つまり、陰極室の液面付近ではガス拡散
電極上部にかかる液圧は大気圧に近いが、陰極室の下端
付近ではガス拡散電極下部にかかる液圧は大気圧に電解
液の高さに基づく液圧（液ヘッド）を加えたものとな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この縦型の電解槽にガ
ス拡散電極を酸素陰極として装着し、電解液を供給する
と、上記したようにガス拡散電極の下部に大きな液圧が
かかり、一方上部はほとんど液圧が生じないという、差
圧問題が生じる。この差圧は下部では陰極液室からガス
室への液漏れの原因になる。もし、この液漏れが生じな
いように陰極液室の下部で液圧とガス圧が等しくなるよ
うにすると、陰極液室の上部での液圧よりもガス拡散電
極のガス圧の方が高くなるため、上部ではガスの電解液
側への漏れの原因になる。また、ガス圧より液圧が高い
状態で運転すると、ガス拡散電極の耐水性が高く、且つ
シールが十分でない場合には、電解液が多量にガス室に
漏れ出るため、ガスの供給が阻害され、電極性能、電極
寿命が低下するという問題点があった。特に耐水圧が低
いガス拡散電極の使用が制限される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意研究を行い、下記の知見を得た。液室
側とガス室側の差圧が生じないように電解液と酸素ガス
が同圧となるようにして電解槽上部より、別々に供給
し、液を流下させる。この結果、陰極液とガスはほとん
ど差圧が無い状態で流下するので、耐水圧の小さなガス
供給層を有するガス拡散電極でも陰極液がガス室に漏れ
出すことは無い。しかし、陽極液、陰極液とも大気圧で
運転すると陽極液の水頭圧によりイオン交換膜で押さ
れ、イオン交換膜がガス拡散電極の反応層と接触し陰極
液が流れなくなることがある。これを防ぐためにイオン
交換膜とガス拡散電極の反応層との間に電解液が浸透し
やすく、保持され、気泡が生じにくく且つ水頭圧で変形
して流路がたたれない親水性多孔体を挟み込む構造にす
ることが有効である。本発明は、かかる知見に基づきな
されたものであり、次の手段からなるものである。

【０００５】すなわち、本発明は、下記の手段により前
記の課題を解決した。 （１）陽極を有し、食塩水溶液が供給される陽極室と、
ガス拡散電極からなる陰極を有しアルカリ水溶液を生成
する陰極室とがイオン交換膜により区画された食塩電解
槽において、イオン交換膜と陰極であるガス拡散電極の
反応層との間に電解液流路を設け、この電解液流路の上
部より電解液と、ガス拡散電極のガス室の上部から酸素
ガスとを、前記流路とガス室とで圧力差が生じないよう
に別々に供給し、下降流として流下させて、電解するこ
とを特徴とする食塩電解方法。 （２）上記電解液流路の確保のために親水性で連続穴、
気孔率大の構造体をイオン交換膜とガス拡散電極の反応
層との間に挟み込ませておき、電解液を供給することを
特徴とする前記（１）記載の食塩電解方法。 （３）電解槽の陰極室上部に電解液リザーバーを設け、
前記電解液リザーバーの液面上の気相とガス拡散電極の
供給酸素ガスとを連通させ、前記電解液リザーバーでオ
ーバーフローした電解液のみが陰極室下部の電解液流路
に流下するように水頭発生器を介して連通し、かつ前記
電解液リザーバーの液面の高さを変えることにより流下
液量を制御することを特徴とする前記（１）又は（２）
記載の食塩電解方法。 （４）電解液及びガス排出口にバブラーを設け、ガス拡
散電極の供給酸素ガスを加圧して、それにより前記ガス
拡散電極のガス室と連通する陰極室を加圧して電解する
ことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項記
載の食塩電解方法。

【０００６】（５）導電性多孔体を心材とし、少なくて
も表面側から電解液流路部、反応層、ガス供給層が連続
して一体に成形されたガス拡散電極。 （６）電解液流路及び／又は反応層側に深さ０．５〜４
ｍｍ、幅０．５ｍｍ〜４ｍｍの溝を有する前記（５）記
載のガス拡散電極。

【０００７】（７）陽極を有し、食塩水溶液が供給され
る陽極室と、ガス拡散電極からなる陰極を有しアルカリ
水溶液を生成する陰極室とがイオン交換膜により区画さ
れた食塩電解槽において、イオン交換膜と陰極であるガ
ス拡散電極の反応層との間に電解液流路が設けられ、こ
の電解液流路の上部に電解液の供給口と、ガス拡散電極
のガス室の上部に酸素ガスの供給口とが設けられ、それ
らから電解液と酸素ガスとを、前記流路とガス室とで圧
力差が生じないように別々に供給し、下降流として流下
させて、電解することを特徴とする食塩電解槽。 （８）上記電解液流路の確保のために親水性で連続穴、
気孔率大の構造体をイオン交換膜とガス拡散電極の反応
層との間に挟み込み、この構造体を有する電解液流路に
電解液を供給することを特徴とする前記（７）記載の食
塩電解槽。 （９）電解槽上部に電解液リザーバーを設け、前記電解
液リザーバーの液面上の気相とガス拡散電極の供給酸素
ガスとが連結配管され、前記電解液リザーバー上部と電
解槽下部を水頭発生器を介して連結配管し、前記電解液
リザーバーでオーバーフローした電解液が電解槽下部に
流下するようにした構造、及び前記電解液リザーバーの
液面の高さを変えることで流下液量を制御することを特
徴とする前記（７）又は（８）記載の食塩電解槽。 （１０）前記陰極室下部の電解液及び酸素ガス排出口に
バブラーを設け、陰極室を酸素ガスにより加圧して電解
することを特徴とする前記（７）記載の食塩電解槽。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の食塩電解槽における第
１の態様においては、図１に示すように電解槽１の陰極
部２をイオン交換膜３、電解液が流下する電解液流路で
ある陰極室４、酸素陰極として作用しているガス拡散電
極５の反応層６、ガス供給層７、ガス室８の構成とし
た。電解液の流下部である陰極室４内には連続細孔を有
する親水性多孔体１０を設けた。苛性ソーダ水溶液１１
は苛性ソーダ入口１２より供給されて陰極室４の上部か
ら親水性多孔体１０中を流下する。酸素ガス１４は、酸
素ガス入口１５からガス拡散電極５のガス室８に上方よ
り陰極室４とほぼ同圧で供給する。陰極室４を流下する
電解液量は親水性多孔体１０の開口径、開口率、流路の
厚さで制御する。親水性多孔体１０の材質は耐食性があ
り、親水性であれば、金属、金属酸化物、有機物のいず
れでもよい。形状は縦溝状、多孔体、網状で電解液の流
下が容易で電解時に液抵抗の増加が少ない構造が望まし
い。特に、気泡が滞留しにくい形状であることが重要で
ある。また、ガス拡散電極５の反応層６表面は気泡が滞
留しないように親水性であることが望ましい。使用でき
るガス拡散電極５としては液透過型でもよいし、不浸透
性でもよい。

【０００９】本発明においては、電解液の流路である陰
極室４の電解液の液圧とガス拡散電極４のガス室８のガ
ス圧を差がないようにすることが重要であるが、そのた
めには一つの手段としてガス拡散電極５のガス室８のガ
ス圧を高くする手段を取ることがことが好ましい。そし
て、そのガス圧により陰極室の電解液を押してその流下
を制限し、図１の陰極室４の下端に電解液の液面が形成
される状態となるようにする。この場合、酸素ガス圧に
ついては陰極室の電解液の液柱のヘッドに相当する程の
圧力をかける必要はなく、これは実際上イオン交換膜を
用いる食塩電解槽では槽の電気抵抗をなるべく小さくす
るために、イオン交換膜とガス拡散電極５の反応層６表
面との間隔、すなわち陰極室の厚さをなるべく薄くする
ようにされており、２〜３ｍｍ程度とされているために
電解液の粘度等の関係で電解液が流下する際の流通抵抗
が大きく、その液柱のヘッドの全部が直接陰極室の下端
にかかることがないので、そのかかっている液柱のヘッ
ドに対応する程度のガス圧を加えればよい。もし、その
液柱のヘッド全部が直接陰極室の下端にかかるような場
合には、それに見合うガス圧を加えると、前記したよう
に陰極室の上端においてガス拡散電極からガスが陰極室
に漏れることになる。

【００１０】また、本発明においては、電解液の流路で
ある陰極室４の下端において、電解液が自由に流出でき
るように構成することによっても、電解液の液圧とガス
圧とにおいて差がないようにすることが容易に行うこと
ができる。この場合、陰極室３の下端に液溜を形成して
いないので、陰極室４内に流下する電解液が充満してい
るような状態でも、電解液自体に水柱ヘッドが働くこと
はない。つまり、通常の場合、陰極室４内の上部に液面
を維持するためには、陰極液の排出管として陰極室４の
下部に連通する立ち上がり管を設けて、そこから陰極液
を溢流するようにするか、陰極室４の下部に設けた排出
管に絞り弁を設けるかしているが、これらの場合いずれ
も電解液自体に水柱ヘッドが働いている。本発明におい
て、前記のように自由流出端とすると、電解液の流下部
である陰極室４内には流下している電解液が充満してい
るが、その流下する速度によるエネルギーは接するイオ
ン交換膜との抵抗で消費され、静止状態の静圧がイオン
交換膜に働かない。ただし、常に電解液が充満している
状態にするには、前記のように陰極室４の厚さがかなり
薄く、連続した液膜を形成できる場合である。そして、
陰極室４の下端において、電解液を酸素ガスと連通する
ことにより、陰極室４の下部における電解液の圧力とガ
ス室の下部における酸素ガスの圧力とを同じにすること
が容易にできる。

【００１１】この発明の第２の態様においては、液室側
とガス室側の差圧が生じないように電解槽１上部に電解
液リザーバー１７を設け、電解液リザーバー１７の液面
上の気相と酸素ガス入口１５とが連通管１８を介して連
通され、さらに電解液リザーバー１７上部と電解槽下部
室２０をオーバーフロー管２１により水頭発生器２２を
介して連通させ、オーバーフローした電解液が該オーバ
ーフロー管２１を通って電解槽下部室２０に流下するよ
うにした（図２参照）。電解液と酸素ガス１４はほぼ同
圧となり、電解槽上部より、別々に供給され、電解液は
自然流下し、酸素ガスはガス室下部の排出管２３を経て
酸素ガス出口１６から出る。陰極液とガスはほとんど差
圧が無い状態で自然流下するので、耐水圧の小さなガス
供給層７を有するガス拡散電極５が用いられた場合でも
陰極液がガス室８に漏れ出すことは無い。しかし、陽極
液、陰極液とも大気圧で運転すると、陽極液の水頭圧に
よりイオン交換膜３が押され、イオン交換膜３がガス拡
散電極５の反応層６と接触し陰極液は流れなくなる。こ
れを防ぐためにイオン交換膜３とガス拡散電極の反応層
６との間に電解液が浸透しやすく、保持され、気泡が生
じにくく且つ水頭圧で変形して流路が絶たれない親水性
多孔体１０を挟み込む構造にした。電解液流路または／
及び反応層６側に深さ０．５〜４ｍｍ、幅０．５〜４ｍ
ｍの溝を形成すると液、及びガスの流量が増加すること
ができる。また流下液量は、電解液リザーバー１７の液
面の高さを変えることで制御できる。

【００１２】この発明の別の態様においては、図４に示
すように導電性多孔体２６を心材とし、少なくても表面
側から電解液流路部となる親水性多孔体１０、反応層
６、ガス供給層７が連続して一体に成形した電極をガス
室８にとりつけ、イオン交換膜３とガス拡散電極をゼロ
ギャップとして電解液をガス拡散電極上部より電解液流
路４に流下しながら電解することにした。図２は、導電
性とガス通路の確保を目的とした電解槽の構造を示す。
ガス及び電解液の排出口にバブラー２４を設け、陰極室
４を液圧で加圧する構造にした。陰極室４が陽極液室よ
り高くなり陽極にイオン交換膜３が押しつけられるので
スペーサーが無くても電解出来る。この場合、ガス拡散
電極５とイオン交換膜３が親水性であることが望まし
い。

【００１３】図２に示す電解槽１上部に電解液リザーバ
ー１７を設け、電解液リザーバー１７の液面上の気相と
供給酸素ガス１４とがガス連結管１８で連結配管され、
電解液リザーバー１７上部と電解槽１下部をオーバーフ
ロー管２１により連結し、オーバーフローした電解液の
みが陰極室下部の電解液流路に流下するようにした。オ
ーバーフロー管２１をそのまま下部室２０に連結する
と、電解液リザーバー１７の室と下部室２０とが同じ圧
力になるので、陰極室４内の液柱による圧力が下部室２
０にかかる場合には、オーバーフロー管２１がその程度
の圧力に見合うだけの水頭圧をかけた状態で下部室２０
に連結すように水頭発生器２２を介して下部室２０に連
結するのが良い。図３には図２に示したオーバーフロー
管２１部分のみの側面図を示したものであり、下端に水
頭発生器２２が示されている。

【００１４】また、本発明の電解槽は、図１では電解液
である苛性ソーダ水溶液と酸素ガスとが別々の入口から
入り、それぞれの流路を経て各室に導入されているが、
図７に示すように配管せずに、電解槽と一体化すること
が望ましい。ガスと液を同一入口から入れて、各室に導
入されるようにしても良い。使用したガス拡散電極は、
３ｍｍ厚、大きさ１１ｃｍ×２１ｃｍの銀メッキを５ミ
クロン施した２５ｐｐｉのニッケル多孔体に銀とＰＴＦ
Ｅからなる反応層ペースト塗り込み、更にＰＴＦＥディ
スパージョンにエタノールを加えゲル状にして塗布、乾
燥、界面活性剤除去、乾燥、熱処理の処理工程で、おお
まかに厚さ２ｍｍの電解液流路、厚さ０．４ｍｍの反応
層、厚さ０．６ｍｍのガス供給層を持つガス拡散電極を
得る。この電極を図２に示すようにイオン交換膜３、ガ
ス拡散電極５（電解液流路４、反応層６、ガス供給層７
が一体）、ガス室８の構成とした（図６参照）。苛性ソ
ーダ水溶液１１は、上部から親水性多孔体１０を有する
電解液流路を流下する。酸素ガス１４はガス室に上から
酸素ガス入口１５より、液室とほぼ同圧で供給される。

【００１５】電極の電解液流路部を形成する多孔性心材
の材質は、導電性で耐食性があり、親水性である材料で
あればよく、縦溝状、多孔体、網状で電解液の流下が容
易でであって、電解時に液抵抗の増加が少ない構造が望
ましい。特に、気泡が滞留しにくい形状であることが重
要である。用いるガス拡散電極５とイオン交換膜３が親
水性であれば、供給する苛性ソーダ水溶液１１と酸素ガ
ス１４の圧力を上げて陰極室の液面を陽極液室の液面よ
り高くして、陽極にイオン交換膜３を押しつけることで
必ずしもスペーサーは必要としない。図２に示すバブラ
ー２４と酸素ガス出口１６及び苛性ソーダ出口１３を設
け、陰極室を液圧で加圧する構造にした。水頭発生器２
２及びバブラー２４は電解槽と一体化する事が望まし
い。

【００１６】本発明では、ガス拡散電極を形成する際
に、ガス拡散電極自体の製造においてその強度を高くす
るために、導電性心材を用い、それに反応層形成材料や
ガス供給層形成材料をペースト状で押し込み、あるいは
塗布することにより製造することができるが、同時にそ
のガス拡散電極に隣合った陰極室側にも親水性多孔体を
設けることから、このガス拡散電極と親水性多孔体を一
緒に製作することが考えられる。すなわち、図４は、親
水性多孔体１０の性質を満足する導電性多孔体２６の一
面に反応層６及びガス供給層７を設けたガス拡散電極５
である。図５は、導電性多孔体２６の片側の内部に反応
層６及びガス供給層７を設け、そのガス供給層７の外側
にも導電性多孔体の部分がある構造のガス拡散電極５で
あって、ガス供給層７の外側にある導電性多孔体の部分
は、ガス室内の多孔体の一部となるものである。図６
は、導電性多孔体２６の内部の中心部に反応層６及びガ
ス供給層７を設け、それらの両側に多孔体の部分がある
構造のガス拡散電極５であって、図の上側が親水性多孔
体１０となり、下側がガス室内の多孔体９となるもので
ある。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。ただし、本発明は、これらの実施例のみに限定され
るものではない。

【００１８】実施例１ 銀微粒子（三井金属鉱業（株）製、Ａｇ−３０１０、平
均粒径０．１１ミクロン）５部（重量、以下同様）に界
面活性剤トライトンを１部，水９部を加え超音波分散機
で分散させる。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１
（ダイキン工業製）１部を加え、撹拌混合した後にエタ
ノールを２部加え、撹拌する事で自己組織化させる。こ
の沈殿物を１ミクロンの濾紙で濾過し、泥奨を得た。前
もってガス供給層となるＰＴＦＥディスパージョンＤ−
１にエタノールを加え糊状にしたものを押し込んだ銀メ
ッキ発泡ニッケル体（日本重化学（株）製、厚さ３．７
ｍｍ、１０×２０センチ角）上にこの泥奨を０．３ｍｍ
厚に塗り込み、１０ｋｇ／ｃｍ² の圧力でプレスして内
部に押し込むことにより反応層とガス供給層を形成す
る。８０℃で３時間乾燥、界面活性剤をエタノールを用
いた抽出器で除去した後、１００℃で２時間乾燥する事
でガス拡散電極を得た。このときの銀微粒子の使用量は
４３０ｇ／ｍ² であった。

【００１９】このガス拡散電極を銀メッキ電極フレーム
に取り付け、さらに１．５ｍｍ厚の５０ｐｐｉの発泡ニ
ッケル体を電極の上から積層し、電解液流路とした。こ
のガス拡散電極をイオン交換膜電解槽にセットし、陽極
液圧を１００ｍｍ水柱圧高くして電解液流路の発泡ニッ
ケル体と接触させた。上部から３２％苛性ソーダ水溶液
を毎分５０ｍｌ流下させ、ほぼ同圧の酸素ガスを理論値
の１．５倍量ガス室に流したのち電流を供給した。その
結果、９０℃、３２％ＮａＯＨ水溶液供給で３０Ａ／ｄ
ｍ² 、２．０５Ｖの電解槽電圧が得られた。流路を流下
した電解液は余剰酸素ガスと一緒になり下部の排出口か
ら排出される。

【００２０】実施例２ 銀担持カーボンガス拡散電極を作製した。この電極をニ
ッケル網を重ねたガス室上に取り付け、イオン交換膜と
ガス拡散電極の間に桂田グレイチング（株）製マイクロ
メッシュ、（０．２ＮｉＯ，８−Ｍ６０、厚さ１ｍｍ）
をはさみ電解液流路とした。３２％苛性ソーダ水溶液を
毎分９０ｍｌ流下させ、実施例１と同じ条件で運転した
結果、３０Ａ／ｄｍ² 、９０℃、３２％ＮａＯＨ、理論
値の１．６倍量の酸素供給で２．１１Ｖの電解槽電圧が
得られた。

【００２１】実施例３ 白金担持カーボンを用いたガス拡散電極を作製した。こ
の電極をニッケル網を重ねたガス室上に取り付け、イオ
ン交換膜とガス拡散電極の間にニッケルマイクロメッシ
ュコルゲート０．２Ｎｉ、Ｏ．２−Ｍ３０、厚さ１ｍｍ
をはさみ電解液流路とした。３２％苛性ソーダ水溶液を
毎分１２０ｍｌ流下させ、実施例１と同じ条件で運転し
た結果、３０Ａ／ｄｍ² 、９０℃、３２％ＮａＯＨ水溶
液、理論値の１．６倍量の酸素供給で２．０６Ｖの電解
槽電圧が得られた。

【００２２】実施例４ 電解槽構造を図２に示す様に電解槽上部に電解液リザー
バーを設け、電解液リザーバーの液面上の気相と供給ガ
スとが連結配管され、電解液リザーバー上部と電解槽下
部を連結配管しオーバーフローした電解液が電解槽下部
に流下するようにした。バブラーは設けなかった。使用
したガス拡散電極は、銀微粒子（三井金属鉱業社製、Ａ
ｇ−３０１０、平均粒径０．１１ミクロン）５部に界面
活性剤トライトンを１部、水９部を加え超音波分散機で
分散させる。これにＰＴＦＥディスパージョンＤ−１
（ダイキン工業社製）１部を加え、撹拌混合した後にエ
タノールを２部加え、撹拌する事で自己組織化させる。
この沈殿物を１ミクロンの濾紙で濾過し、泥奨を得た。
銀メッキ発泡ニッケル体（日本重化学（株）製、厚さ
３．７ｍｍ、１０×２０センチ角）上にこの泥奨を０．
３ｍｍ厚に塗り込み、反応層を形成させた。直ちにガス
供給層となるＤ−１にエタノールを加え糊状にしたもの
をその上から塗布し、１０ｋｇ／ｃｍ² の圧力でプレス
して内部に押し込むことでガス供給層を形成する。８０
℃で３時間乾燥、界面活性剤をエタノールを用いた抽出
器で除去した後、８０℃で２時間乾燥、２３０℃で１０
分間熱処理を行い電極を得た。このときの銀微粒子の使
用量は４３０ｇ／ｍ² であった。

【００２３】ガス室付きの銀メッキ電極フレームに電極
を取り付けた。イオン交換膜を挟み込み、電解槽をセッ
トした。陽極液圧を陰極液より１００ｍｍ水柱、高くし
て電解液流路の発泡ニッケル体と接触させた。上部から
３２％苛性ソーダ水溶液を毎分５０ｍｌ流下させ、ほぼ
同圧の酸素ガスを理論値の１．５倍量ガス室に流したの
ち電流を供給した。排出ガスは大気に開放した。その結
果、９０℃、３２％ＮａＯＨ水溶液供給で３０Ａ／ｄｍ
² 、２．０５Ｖの電解槽電圧が得られた。

【００２４】実施例５ 実施例４の電解槽のガス及び電解液の排出口にバブラー
を設け、陰極室を液圧で加圧する構造にした。銀担持親
水性カーボンブラック（ＡＢ−１２）と疎水性カーボン
ブラック（Ｎｏ．６）とＰＴＦＥディスパージョンから
成るガス拡散電極をガス室となるニッケルコルゲートと
ともに電解槽に取り付け、イオン交換膜法電解槽を組み
立てた。バブラーの液深を４０ｃｍとした。３２％苛性
ソーダ水溶液を毎分２００ｍｌ供給し、余分な電解液は
オーバーフローさせた。上記と同じ条件で運転した結
果、３０Ａ／ｄｍ² 、９０℃、３２％ＮａＯＨ水溶液、
理論値の１．６倍量の酸素供給で１．９６Ｖの電解槽電
圧が得られた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、生成した苛性ソーダは
上部からの液流と共に流下排出され、また酸素ガスはそ
れとほぼ同圧でガス拡散電極に供給されるので、ガス供
給層を挟んで液側と気体側で高さ方向に圧力差が生じな
い。このため液側からガス拡散電極のガス室への液漏れ
対策を万全にしなくてもよくなった。特に発泡ニッケル
体を心材にしたガス拡散電極を使用する場合に顕著であ
る。電解液がガス室に漏れても僅かであるため運転性能
にはなんら影響しない。電解液の流量は流路の開口径、
開口率、流路の厚さで調節できるので、生成苛性ソーダ
の濃度制御が容易となった。特に従来使用できなかった
ガス供給層の疎水性細孔が大きくて小さな差圧で液漏れ
していたガス拡散電極が使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解槽の一実施例を示す断面説明図で
ある。

【図２】本発明の電解槽の電解液リザーバーを設けた一
実施例を示す断面説明図である。

【図３】図２の電解槽におけるオーバーフロー管の部分
の側面説明図である。

【図４】導電性多孔体を心材とし、電解液流路、反応
層、ガス供給層を一体に成形したガス拡散電極の一実施
例を示す断面説明図である。

【図５】導電性とガス通路の確保を目的とした電解液流
路、反応層、ガス供給層を一体に成形したガス拡散電極
の一実施例を示す断面説明図である。

【図６】導電性ガス供給層でガス室とガス拡散電極を接
合した一例を示す断面説明図である。

【図７】 本発明の電解槽の電解液リザーバーを設ける
形式の別の実施例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１ 電解槽 ２ 陰極部 ３ イオン交換膜 ４ 電解液流路（陰極室） ５ ガス拡散電極 ６ 反応層 ７ ガス供給層 ８ ガス室 ９ 多孔体 １０ 親水性多孔体 １１ 苛性ソーダ水溶液 １２ 苛性ソーダ入口 １３ 苛性ソーダ出口 １４ 酸素ガス １５ 酸素ガス入口 １６ 酸素ガス出口 １７ 電解液リザーバー １８ ガス連通管 １９ 上部室 ２０ 下部室 ２１ オーバーフロー管 ２２ 水頭発生器 ２３ 排出管 ２４ バブラー ２５ 気泡 ２６ 導電性多孔体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−158878（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−110287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C25B 1/14 C25B 9/00 307 C25B 11/03 C25B 15/08 302

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極を有し、食塩水溶液が供給される陽
   極室と、ガス拡散電極からなる陰極を有しアルカリ水溶
   液を生成する陰極室とがイオン交換膜により区画された
   食塩電解槽において、イオン交換膜と陰極であるガス拡
   散電極の反応層との間に電解液流路を設け、この電解液
   流路の上部より電解液と、ガス拡散電極のガス室の上部
   から酸素ガスとを、前記流路とガス室とで圧力差が生じ
   ないように別々に供給し、下降流として流下させて、電
   解することを特徴とする食塩電解方法。
2. 【請求項２】 上記電解液流路の確保のために親水性で
   連続穴、気孔率大の構造体をイオン交換膜とガス拡散電
   極の反応層との間に挟み込ませておき、電解液を供給す
   ることを特徴とする請求項１記載の食塩電解方法。
3. 【請求項３】 電解槽の陰極室上部に電解液リザーバー
   を設け、前記電解液リザーバーの液面上の気相とガス拡
   散電極の供給酸素ガスとを連通させ、前記電解液リザー
   バーでオーバーフローした電解液のみが陰極室下部の電
   解液流路に流下するように水頭発生器を介して連通し、
   かつ前記電解液リザーバーの液面の高さを変えることに
   より流下液量を制御することを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の食塩電解方法。
4. 【請求項４】 電解液及びガス排出口にバブラーを設
   け、ガス拡散電極の供給酸素ガスを加圧して、それによ
   り前記ガス拡散電極のガス室と連通する陰極室を加圧し
   て電解することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項記載の食塩電解方法。
5. 【請求項５】 導電性多孔体を心材とし、少なくても表
   面側から電解液流路部、反応層、ガス供給層が連続して
   一体に成形されたガス拡散電極。
6. 【請求項６】 電解液流路部及び／又は反応層側に深さ
   ０．５〜４ｍｍ、幅０．５ｍｍ〜４ｍｍの溝を有する請
   求項５記載のガス拡散電極。
7. 【請求項７】 陽極を有し食塩水溶液が供給される陽極
   室と、ガス拡散電極からなる陰極を有しアルカリ水溶液
   を生成する陰極室とがイオン交換膜により区画された食
   塩電解槽において、イオン交換膜と陰極であるガス拡散
   電極の反応層との間に電解液流路が設けられ、この電解
   液流路の上部に電解液の供給口と、ガス拡散電極のガス
   室の上部に酸素ガスの供給口とが設けられ、それらから
   電解液と酸素ガスとを、前記流路とガス室とで圧力差が
   生じないように別々に供給し、下降流として流下させ
   て、電解することを特徴とする食塩電解槽。
8. 【請求項８】 上記電解液流路の確保のために親水性で
   連続穴、気孔率大の構造体をイオン交換膜とガス拡散電
   極の反応層との間に挟み込み、この構造体を有する電解
   液流路に電解液を供給することを特徴とする請求項７記
   載の食塩電解槽。
9. 【請求項９】 電解槽上部に電解液リザーバーを設け、
   前記電解液リザーバーの液面上の気相とガス拡散電極の
   供給酸素ガスとが連結配管され、前記電解液リザーバー
   上部と電解槽下部を水頭発生器を介して連結配管し、前
   記電解液リザーバーでオーバーフローした電解液が電解
   槽下部に流下するようにした構造、及びリザーバーの液
   面の高さを変えることで流下液量を制御することを特徴
   とする請求項７又は請求項８記載の食塩電解槽。
10. 【請求項１０】 前記陰極室下部の電解液及び酸素ガス
    排出口にバブラーを設け、陰極室を酸素ガスにより加圧
    して電解することを特徴とする請求項７記載の食塩電解
    槽。