JP2952595B1 - ガス拡散電極の取付け、排電方法 - Google Patents
ガス拡散電極の取付け、排電方法Info
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- JP2952595B1 JP2952595B1 JP10290864A JP29086498A JP2952595B1 JP 2952595 B1 JP2952595 B1 JP 2952595B1 JP 10290864 A JP10290864 A JP 10290864A JP 29086498 A JP29086498 A JP 29086498A JP 2952595 B1 JP2952595 B1 JP 2952595B1
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Abstract
【要約】
【課題】 ガス拡散電極と陰極集電枠の取付けが容易
で、接続部の電気抵抗が低減し、さらに、電極更新時に
ガス拡散電極だけが更新できるガス拡散電極の取付け、
排電方法を提供する。 【解決手段】 導電性の優れた金属メッシュ加工材から
なる導電体を触媒層で包み込んで構成したガス拡散電極
の外周部のみにおいて前記金属メッシュ加工材からなる
導電体を露出させ、この露出した部分を陰極集電枠へ接
続して、陰極エレメントへの排電部として利用すること
を特徴とするガス拡散電極の取付け、排電方法。酸素を
供給するガス室及び陰極集電枠に、所定の位置にガス室
から陰極エレメントへ向かって突出する溝部を設け、こ
の溝部内に前記ガス拡散電極の排電部を挿入し、次いで
クサビを埋め込むことにより、陰極集電枠とガス拡散電
極を接触させることが好ましい。
で、接続部の電気抵抗が低減し、さらに、電極更新時に
ガス拡散電極だけが更新できるガス拡散電極の取付け、
排電方法を提供する。 【解決手段】 導電性の優れた金属メッシュ加工材から
なる導電体を触媒層で包み込んで構成したガス拡散電極
の外周部のみにおいて前記金属メッシュ加工材からなる
導電体を露出させ、この露出した部分を陰極集電枠へ接
続して、陰極エレメントへの排電部として利用すること
を特徴とするガス拡散電極の取付け、排電方法。酸素を
供給するガス室及び陰極集電枠に、所定の位置にガス室
から陰極エレメントへ向かって突出する溝部を設け、こ
の溝部内に前記ガス拡散電極の排電部を挿入し、次いで
クサビを埋め込むことにより、陰極集電枠とガス拡散電
極を接触させることが好ましい。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換食塩電
解の酸素陰極、亡硝電解の電極等に用いるガス拡散電極
の取付け、排電方法に関する。
解の酸素陰極、亡硝電解の電極等に用いるガス拡散電極
の取付け、排電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガス拡散電極の取付け、排電方法
としては、大別して下記の２種類の方式が利用されてい
た。 １．ガス拡散電極外周部からの導電方式 ガス拡散電極の外周寸法を、ガス拡散電極の外周部が陰
極室フレーム又は陰極集電枠（パンないし板状）のガス
ケットシール面に僅かに掛かるようなサイズにし、ガス
拡散電極外周部と陰極室フレームまたは陰極集電枠のガ
スケットシール面を接触させ、その上にガスケットを設
置し、電解槽全体を組立て、締め付けることにより、そ
の接触部も締め付けられ、この締め付けられた接触面か
ら電流を流す方法。 ２．陰極集電枠−ガス拡散電極一体型方式 シート状にしたガス拡散電極の触媒層を陰極集電枠に取
付けたガス室用の金網体上に置き、プレス機にて高温、
高圧下で触媒体を焼結させると共にガス室用金網体と触
媒層を一体化することにより、ガス拡散電極から陰極集
電枠、陰極エレメントへ排電する方法。
としては、大別して下記の２種類の方式が利用されてい
た。 １．ガス拡散電極外周部からの導電方式 ガス拡散電極の外周寸法を、ガス拡散電極の外周部が陰
極室フレーム又は陰極集電枠（パンないし板状）のガス
ケットシール面に僅かに掛かるようなサイズにし、ガス
拡散電極外周部と陰極室フレームまたは陰極集電枠のガ
スケットシール面を接触させ、その上にガスケットを設
置し、電解槽全体を組立て、締め付けることにより、そ
の接触部も締め付けられ、この締め付けられた接触面か
ら電流を流す方法。 ２．陰極集電枠−ガス拡散電極一体型方式 シート状にしたガス拡散電極の触媒層を陰極集電枠に取
付けたガス室用の金網体上に置き、プレス機にて高温、
高圧下で触媒体を焼結させると共にガス室用金網体と触
媒層を一体化することにより、ガス拡散電極から陰極集
電枠、陰極エレメントへ排電する方法。
【０００３】前記した従来のガス拡散電極の取付け、排
電方法の方式を図８及び図９を借りて説明する。それ
は、図８及び図９は、本発明のガス拡散電極の取付け、
排電方法の適用例を示すためのものであり、従来のガス
拡散電極の取付け、排電方法そのものを示したものでは
ないが、その電解槽の部分によって説明できるところが
あるので、それらを用いる。図８は、ガス拡散電極を用
いた電解槽の正面図を示しており、両側の端板１７、１
８の間に陽極エメント１５と陰極エレメント１６とがイ
オン交換膜１２を介して交互に配置されている。陽極エ
メント１５と陰極エレメント１６には陽極ブスバー１９
と陰極ブスバー２０がそれぞれ接続し、電流を並列に流
している。この電解槽１４の詳細な構造は図９に示す。
図９は、図８のＡ−Ａ線による電解槽１４の横断面図で
あり、左側の部分は分解状態に相互に離した状態で示し
ている。
電方法の方式を図８及び図９を借りて説明する。それ
は、図８及び図９は、本発明のガス拡散電極の取付け、
排電方法の適用例を示すためのものであり、従来のガス
拡散電極の取付け、排電方法そのものを示したものでは
ないが、その電解槽の部分によって説明できるところが
あるので、それらを用いる。図８は、ガス拡散電極を用
いた電解槽の正面図を示しており、両側の端板１７、１
８の間に陽極エメント１５と陰極エレメント１６とがイ
オン交換膜１２を介して交互に配置されている。陽極エ
メント１５と陰極エレメント１６には陽極ブスバー１９
と陰極ブスバー２０がそれぞれ接続し、電流を並列に流
している。この電解槽１４の詳細な構造は図９に示す。
図９は、図８のＡ−Ａ線による電解槽１４の横断面図で
あり、左側の部分は分解状態に相互に離した状態で示し
ている。
【０００４】図９において、陰極エレメント１６の左側
の陰極集電枠４の凹部側にガス拡散電極７が配置されて
いるが、従来においては、そのガス拡散電極７は前記凹
部より寸法が大きく、その外周部が陰極集電枠４の周縁
部の上に乗り、そのガス拡散電極７と１〜２ｍｍの間隔
をおいてイオン交換膜１２が配置されて、全体が固定さ
れている。この場合、ガス拡散電極７の外周部が陰極集
電枠４の周縁部に密着することにより、ガス拡散電極７
が陰極集電枠４に電気的に接続される。陰極集電枠４が
使用されない場合には、陰極室フレーム２１に直接固定
され、陰極室フレーム２１に対して電気的に接続されて
いて、排電構造が形成されていた。
の陰極集電枠４の凹部側にガス拡散電極７が配置されて
いるが、従来においては、そのガス拡散電極７は前記凹
部より寸法が大きく、その外周部が陰極集電枠４の周縁
部の上に乗り、そのガス拡散電極７と１〜２ｍｍの間隔
をおいてイオン交換膜１２が配置されて、全体が固定さ
れている。この場合、ガス拡散電極７の外周部が陰極集
電枠４の周縁部に密着することにより、ガス拡散電極７
が陰極集電枠４に電気的に接続される。陰極集電枠４が
使用されない場合には、陰極室フレーム２１に直接固定
され、陰極室フレーム２１に対して電気的に接続されて
いて、排電構造が形成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のガス拡散電極の取付け、排電方法にあって
は、その作用機能に起因する、下記の問題点があった。 １．ガス拡散電極外周部からの導電方式 小型の電解槽においては、適当な導電面積が確保できる
が、反応面積（電極面積）が３ｍ2 の実機電解槽におい
ては、十分な導電面積が確保出来ず、その部分の接触抵
抗が高くなる。更に、大型電解槽においては、反応面積
の一辺の長さが少なくとも１ｍ以上となり、ガス拡散電
極の中に導電体が入っていても、その導電体の電気抵抗
が大きく、即ち、構造体抵抗が大きくなることより、運
転面での経済性に劣る。その上、ガス拡散電極の強度が
小さい場合、ガスケットで押さえ込まれることにより、
その押さえ込まれ箇所でガス電極が破損し、そこから酸
素及び苛性ソーダ液の漏れを生じる。
うな従来のガス拡散電極の取付け、排電方法にあって
は、その作用機能に起因する、下記の問題点があった。 １．ガス拡散電極外周部からの導電方式 小型の電解槽においては、適当な導電面積が確保できる
が、反応面積（電極面積）が３ｍ2 の実機電解槽におい
ては、十分な導電面積が確保出来ず、その部分の接触抵
抗が高くなる。更に、大型電解槽においては、反応面積
の一辺の長さが少なくとも１ｍ以上となり、ガス拡散電
極の中に導電体が入っていても、その導電体の電気抵抗
が大きく、即ち、構造体抵抗が大きくなることより、運
転面での経済性に劣る。その上、ガス拡散電極の強度が
小さい場合、ガスケットで押さえ込まれることにより、
その押さえ込まれ箇所でガス電極が破損し、そこから酸
素及び苛性ソーダ液の漏れを生じる。
【０００６】２．陰極集電枠−ガス拡散電極一体型方式 実機電解槽の場合、反応面積が３ｍ2 程度になり、ガス
拡散電極と陰極集電枠を一体化する場合、巨大なプレス
機及びプレス金型が必要となり、経済的でない。また、
一体化したとしても、３ｍ2 ものサイズのガス拡散電極
と陰極集電枠の集成体は、そのサイズに比べて厚さが非
常に薄く、俗にいうぺらんぺらん状態であるため、強度
的に非常に弱く、従って、プレス工場から電解槽組立て
場所に搬送することは極めて困難である。このことは、
上記「ガス拡散電極外周部からの導電」方法にも共通す
る問題である。さらに、ガス拡散電極を更新する場合
も、集電枠から触媒層を取り除くことは難しく、最終的
には、集電枠ごと更新する必要があり、経済的で無い。
拡散電極と陰極集電枠を一体化する場合、巨大なプレス
機及びプレス金型が必要となり、経済的でない。また、
一体化したとしても、３ｍ2 ものサイズのガス拡散電極
と陰極集電枠の集成体は、そのサイズに比べて厚さが非
常に薄く、俗にいうぺらんぺらん状態であるため、強度
的に非常に弱く、従って、プレス工場から電解槽組立て
場所に搬送することは極めて困難である。このことは、
上記「ガス拡散電極外周部からの導電」方法にも共通す
る問題である。さらに、ガス拡散電極を更新する場合
も、集電枠から触媒層を取り除くことは難しく、最終的
には、集電枠ごと更新する必要があり、経済的で無い。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、下記の４要件を満足させること
のできるガス拡散電極の取付け、排電方法を提供するこ
とを目的とするものである。 １．ガス拡散電極の単体のサイズを小さくし、製作及び
取扱いを容易にする。 ２．ガス拡散電極のサイズを小さくすることで、ガス拡
散電極自身の構造体抵抗を低減する。 ３．ガス拡散電極と陰極集電枠の取付けを容易に、しか
も、接続部の電気抵抗を低減する。 ４．更に、電極更新時、ガス電極の部分だけが更新出来
る構造とする。
てなされたものであり、下記の４要件を満足させること
のできるガス拡散電極の取付け、排電方法を提供するこ
とを目的とするものである。 １．ガス拡散電極の単体のサイズを小さくし、製作及び
取扱いを容易にする。 ２．ガス拡散電極のサイズを小さくすることで、ガス拡
散電極自身の構造体抵抗を低減する。 ３．ガス拡散電極と陰極集電枠の取付けを容易に、しか
も、接続部の電気抵抗を低減する。 ４．更に、電極更新時、ガス電極の部分だけが更新出来
る構造とする。
【０００８】
【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した結果、金属メッシュ加工材を
触媒層で包み込んで構成するガス拡散電極において、そ
の外周部だけについて導電体からなる金属メッシュ加工
材を露出させ、この露出部分をガス室およびガス拡散電
極から陰極エレメントへの導電体の役目を果たす陰極集
電枠の所定位置に配設された溝部へ挿入し、次いでクサ
ビを埋め込むことにより、取付と接続を行うと、上記目
的を達成できることを見出して本発明を完成するに至っ
た。
を解決すべく鋭意研究した結果、金属メッシュ加工材を
触媒層で包み込んで構成するガス拡散電極において、そ
の外周部だけについて導電体からなる金属メッシュ加工
材を露出させ、この露出部分をガス室およびガス拡散電
極から陰極エレメントへの導電体の役目を果たす陰極集
電枠の所定位置に配設された溝部へ挿入し、次いでクサ
ビを埋め込むことにより、取付と接続を行うと、上記目
的を達成できることを見出して本発明を完成するに至っ
た。
【０００９】すなわち、本発明は、次の構成からなるも
のである。 （１）導電性の優れた金属メッシュ加工材からなる導電
体を外周部を除いて触媒層で包み込むことにより、その
外周部のみで導電体が露出しているガス拡散電極を構成
し、この導電体が露出した部分を陰極室集電枠へ取付け
電気的に接続して、陰極エレメントへの排電部として構
成することを特徴とするガス拡散電極の取付け、排電方
法。 （２）酸素を均等に供給するためのガス室及びガス拡散
電極から陰極エレメントへの導電体として作用する陰極
集電枠に、予め所定の位置にガス室から陰極エレメント
へ向かって突出する溝部を設け、この溝部内に前記ガス
拡散電極の排電部を挿入し、次いでクサビを埋め込むこ
とにより、陰極集電枠とガス拡散電極を接触させること
を特徴とする前記（１）記載のガス拡散電極の取付け、
排電方法。
のである。 （１）導電性の優れた金属メッシュ加工材からなる導電
体を外周部を除いて触媒層で包み込むことにより、その
外周部のみで導電体が露出しているガス拡散電極を構成
し、この導電体が露出した部分を陰極室集電枠へ取付け
電気的に接続して、陰極エレメントへの排電部として構
成することを特徴とするガス拡散電極の取付け、排電方
法。 （２）酸素を均等に供給するためのガス室及びガス拡散
電極から陰極エレメントへの導電体として作用する陰極
集電枠に、予め所定の位置にガス室から陰極エレメント
へ向かって突出する溝部を設け、この溝部内に前記ガス
拡散電極の排電部を挿入し、次いでクサビを埋め込むこ
とにより、陰極集電枠とガス拡散電極を接触させること
を特徴とする前記（１）記載のガス拡散電極の取付け、
排電方法。
【００１０】（３）前記クサビの上部の、隣接するガス
拡散電極同志の間隙の、苛性ソーダ液の進入防止のため
の耐アルカリ性のシール材が、ガス拡散電極と触媒層と
において同一材料である前記（２）記載のガス拡散電極
の取付け、排電方法。 （４）前記陰極集電枠の溝部の形状が基部が開放された
逆さ三角屋根型に形成され、かつ前記溝部に埋入される
クサビが三角形のポリテトラフルオロエチレン製クサビ
である前記（２）又は（３）記載のガス拡散電極の取付
け、排電方法。 （５）前記ガス拡散電極の横方向寸法が、３００〜４０
０ｍｍである前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載
のガス拡散電極の取付け、排電方法。
拡散電極同志の間隙の、苛性ソーダ液の進入防止のため
の耐アルカリ性のシール材が、ガス拡散電極と触媒層と
において同一材料である前記（２）記載のガス拡散電極
の取付け、排電方法。 （４）前記陰極集電枠の溝部の形状が基部が開放された
逆さ三角屋根型に形成され、かつ前記溝部に埋入される
クサビが三角形のポリテトラフルオロエチレン製クサビ
である前記（２）又は（３）記載のガス拡散電極の取付
け、排電方法。 （５）前記ガス拡散電極の横方向寸法が、３００〜４０
０ｍｍである前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載
のガス拡散電極の取付け、排電方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に使用する導電体用の金属
メッシュ加工材に用いる耐アルカリ性で導電性に優れた
金属材料としては、白金、金、銀、ニッケルなど、ある
いはこれらの合金などが挙げられるが、経済性の点から
銀、ニッケルが好ましく、導電性が優れている点で銀が
最も好ましい。本発明において、「金属メッシュ加工
材」は、通常の金網、その他の形態、例えば発泡ニッケ
ル、ビビリ繊維焼結体等をも包含するものを意味するも
のであり、最も一般的な「金網」の語ではこれらを包含
するものであることがはっきりしないため、本明細書で
は特にこの用語を使用する。
メッシュ加工材に用いる耐アルカリ性で導電性に優れた
金属材料としては、白金、金、銀、ニッケルなど、ある
いはこれらの合金などが挙げられるが、経済性の点から
銀、ニッケルが好ましく、導電性が優れている点で銀が
最も好ましい。本発明において、「金属メッシュ加工
材」は、通常の金網、その他の形態、例えば発泡ニッケ
ル、ビビリ繊維焼結体等をも包含するものを意味するも
のであり、最も一般的な「金網」の語ではこれらを包含
するものであることがはっきりしないため、本明細書で
は特にこの用語を使用する。
【００１２】本発明において、苛性ソ−ダ液の進入防止
のためにクサビの上部、すなわち、隣接するガス拡散電
極同志の間隙をシ−ルするためのシ−リング材として
は、耐アルカリ性のシ−リング材であれば特に制限され
ることなく使用でき、例えば、合成ゴム、合成樹脂、特
に変成シリコ−ン系、チオコ−ル系などの高性能シ−リ
ング材が好ましく使用できる。ガス拡散電極の縦方向寸
法は、電解槽の高さと同じでよいが、横方向寸法は、エ
レメントの導電リブの位置（ピッチ）、ガス拡散電極の
構造体抵抗、ガス拡散電極の製作および取扱いなどを考
慮すると４００〜３００ｍｍの範囲が好ましい。
のためにクサビの上部、すなわち、隣接するガス拡散電
極同志の間隙をシ−ルするためのシ−リング材として
は、耐アルカリ性のシ−リング材であれば特に制限され
ることなく使用でき、例えば、合成ゴム、合成樹脂、特
に変成シリコ−ン系、チオコ−ル系などの高性能シ−リ
ング材が好ましく使用できる。ガス拡散電極の縦方向寸
法は、電解槽の高さと同じでよいが、横方向寸法は、エ
レメントの導電リブの位置（ピッチ）、ガス拡散電極の
構造体抵抗、ガス拡散電極の製作および取扱いなどを考
慮すると４００〜３００ｍｍの範囲が好ましい。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
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。
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。
【００１４】実施例１ 先ず、図１によって本発明のガス拡散電極の取付け、排
電方法の一例の全般的な説明を行う。図１は、本発明の
ガス拡散電極を有する電解槽の部分の横断面図を示すも
のである。図１において、電解槽の陰極室導電体１に
は、ニッケル製の陰極集電枠４をスポット溶接５によっ
て取り付けられている。この陰極集電枠４は、集電枠と
称しているが、その形態は平板状であって、所定の位置
にガス室２から陰極エレメントへ向かって突出する形状
に、プレス成形により形成された溝３を有するものであ
る。図１は横断面図であるから、溝３は上下方向に延び
ている。なお、従来の陰極集電枠は、その形態が平板状
でかつその中央がフライパンのように凹部となっている
ために、「陰極集電パン」とも呼ばれている。本発明で
は４の部材は、平板状で陰極集電の作用をしているの
で、従来にならって「陰極集電枠」と呼ぶものである。
電方法の一例の全般的な説明を行う。図１は、本発明の
ガス拡散電極を有する電解槽の部分の横断面図を示すも
のである。図１において、電解槽の陰極室導電体１に
は、ニッケル製の陰極集電枠４をスポット溶接５によっ
て取り付けられている。この陰極集電枠４は、集電枠と
称しているが、その形態は平板状であって、所定の位置
にガス室２から陰極エレメントへ向かって突出する形状
に、プレス成形により形成された溝３を有するものであ
る。図１は横断面図であるから、溝３は上下方向に延び
ている。なお、従来の陰極集電枠は、その形態が平板状
でかつその中央がフライパンのように凹部となっている
ために、「陰極集電パン」とも呼ばれている。本発明で
は４の部材は、平板状で陰極集電の作用をしているの
で、従来にならって「陰極集電枠」と呼ぶものである。
【００１５】陰極集電枠４の面に沿って酸素ガスを供給
するためのスペ−スを確保するために、陰極集電枠４の
面の上にメッシュ体シ−ト６を配置して、ガス拡散電極
７との間にガス室２を形成している。（このメッシュ体
シ−ト６は金属製、樹脂製のどちらでもよい。）そし
て、前記ガス拡散電極７は、前記のように導電体である
金属メッシュ加工材８、例えば銀メッシュ体を触媒層９
で包み込んだ形に製作されている。この金属メッシュ加
工材８は、その外周部だけが露出するように触媒層９に
より被覆されることによりガス拡散電極７が構成されて
いる。その外周部を触媒層９の外周端部から折り曲げ
て、前記突起状の溝３に挿入されている。この溝３には
隣接するもう一方のガス拡散電極７の金属メッシュ加工
材８の外周部の露出端部（露出部という）も折り曲げて
挿入されている。更に、この溝３に挿入された金属メッ
シュ加工材８の露出部同志の間に、金属、好ましくはニ
ッケル製のクサビ１０が差し込まれて、金属メッシュ加
工材８を陰極集電枠４の溝３の内壁に強固に押付け、接
触させている。また、前記のクサビ１０の上には、耐ア
ルカリ性のシ−ル材１１で苛性ソ−ダ液の進入を防ぐよ
うにシ−ルされて、ガス拡散電極７の取付け、排電を行
うようにしている。なお、１２はイオン交換膜（ＩＥ
Ｍ）であり、１３は陽極を示す。
するためのスペ−スを確保するために、陰極集電枠４の
面の上にメッシュ体シ−ト６を配置して、ガス拡散電極
７との間にガス室２を形成している。（このメッシュ体
シ−ト６は金属製、樹脂製のどちらでもよい。）そし
て、前記ガス拡散電極７は、前記のように導電体である
金属メッシュ加工材８、例えば銀メッシュ体を触媒層９
で包み込んだ形に製作されている。この金属メッシュ加
工材８は、その外周部だけが露出するように触媒層９に
より被覆されることによりガス拡散電極７が構成されて
いる。その外周部を触媒層９の外周端部から折り曲げ
て、前記突起状の溝３に挿入されている。この溝３には
隣接するもう一方のガス拡散電極７の金属メッシュ加工
材８の外周部の露出端部（露出部という）も折り曲げて
挿入されている。更に、この溝３に挿入された金属メッ
シュ加工材８の露出部同志の間に、金属、好ましくはニ
ッケル製のクサビ１０が差し込まれて、金属メッシュ加
工材８を陰極集電枠４の溝３の内壁に強固に押付け、接
触させている。また、前記のクサビ１０の上には、耐ア
ルカリ性のシ−ル材１１で苛性ソ−ダ液の進入を防ぐよ
うにシ−ルされて、ガス拡散電極７の取付け、排電を行
うようにしている。なお、１２はイオン交換膜（ＩＥ
Ｍ）であり、１３は陽極を示す。
【００１６】次に、図２〜図７を参照して、上記の本発
明のガス拡散電極の取付け、排電方法を工程順に説明す
る。先ず、図２に示すように、電解槽の陰極室導電体１
に、プレス加工により突起させて溝３を設けたニッケル
製の陰極集電枠４をスポット溶接５によって取り付け
る。溝３相互の間隔は３１０ｍｍであり、溝３の深さは
５ｍｍであり、溝３の幅は４ｍｍである。次に、図３に
示すように、ガスを供給するためのスペースを確保する
ために、陰極集電枠４の上にメッシュ体シート６を設置
し、ガス室２を形成する。このメッシュ体シート６は金
属製でも樹脂製でもよい。一方、図４に示すように、導
電体となる金属メッシュ加工材８を中央に入れ、両面を
触媒層９で包み込んだガス拡散電極７を作る。その際ガ
ス拡散電極７の外周部は金属メッシュ加工材８の端部を
露出させ、その露出部を端部で折り曲げる。この時作製
するガス拡散電極７の幅は、前記の陰極集電枠４におけ
る溝３と溝３の間の長さとする。また、金属メッシュ加
工材８端部の折り曲げられた露出部の長さは、溝３の深
さにほぼ等しいものとする。
明のガス拡散電極の取付け、排電方法を工程順に説明す
る。先ず、図２に示すように、電解槽の陰極室導電体１
に、プレス加工により突起させて溝３を設けたニッケル
製の陰極集電枠４をスポット溶接５によって取り付け
る。溝３相互の間隔は３１０ｍｍであり、溝３の深さは
５ｍｍであり、溝３の幅は４ｍｍである。次に、図３に
示すように、ガスを供給するためのスペースを確保する
ために、陰極集電枠４の上にメッシュ体シート６を設置
し、ガス室２を形成する。このメッシュ体シート６は金
属製でも樹脂製でもよい。一方、図４に示すように、導
電体となる金属メッシュ加工材８を中央に入れ、両面を
触媒層９で包み込んだガス拡散電極７を作る。その際ガ
ス拡散電極７の外周部は金属メッシュ加工材８の端部を
露出させ、その露出部を端部で折り曲げる。この時作製
するガス拡散電極７の幅は、前記の陰極集電枠４におけ
る溝３と溝３の間の長さとする。また、金属メッシュ加
工材８端部の折り曲げられた露出部の長さは、溝３の深
さにほぼ等しいものとする。
【００１７】続いて、図５に示すように、前述のガス拡
散電極７を陰極集電枠４およびガス室のメッシュ体シー
ト６の上に乗せ、ガス拡散電極外周の金属メッシュ加工
体８の両方の端部の折り曲げ部をそれぞれ陰極集電パン
の溝３に差し込む。更にその溝３に差し込まれた金属メ
ッシュ加工材８の端部同士の間にクサビ１０を差し込む
ことのより、金属メッシュ加工材８を陰極集電枠４の溝
３の壁に強固に押付け、接触させる。なお、その際クサ
ビ１０の上には、図６に示すように、耐アルカリ製のシ
ール材にてシールする。もしくは、ガス拡散電極の素材
と同じ触媒を乗せ、加熱、加圧し、ガス拡散電極と一体
化することが望ましい。それにより、クサビ１０の箇所
から電解液がガス室に直接入ったり、ガス室からガスが
漏れることを防ぐことができる。
散電極７を陰極集電枠４およびガス室のメッシュ体シー
ト６の上に乗せ、ガス拡散電極外周の金属メッシュ加工
体８の両方の端部の折り曲げ部をそれぞれ陰極集電パン
の溝３に差し込む。更にその溝３に差し込まれた金属メ
ッシュ加工材８の端部同士の間にクサビ１０を差し込む
ことのより、金属メッシュ加工材８を陰極集電枠４の溝
３の壁に強固に押付け、接触させる。なお、その際クサ
ビ１０の上には、図６に示すように、耐アルカリ製のシ
ール材にてシールする。もしくは、ガス拡散電極の素材
と同じ触媒を乗せ、加熱、加圧し、ガス拡散電極と一体
化することが望ましい。それにより、クサビ１０の箇所
から電解液がガス室に直接入ったり、ガス室からガスが
漏れることを防ぐことができる。
【００１８】このようにして、ガス拡散電極を電解槽の
陰極部に取り付けることができ、排電部分を設けること
ができるので、これを有する電解槽では、図１に示すよ
うに、陽極１３からイオン交換膜１２を介して流れてく
る電流は、ガス拡散電極７を通り、金属メッシュ加工材
８を流れ、更に、金属メッシュ加工材８端部から溝３で
陰極集電枠４に流れ、最終的に、陰極室導電体１に流れ
ることになる。また、陰極集電枠４の溝３の形状および
クサビ１０の形状や材質については、上記の外に、図７
に示すように、溝３の形状を基部が開放された逆さ三角
屋根型に形成し、クサビ１０の形状を三角形に、かつそ
の材質をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にす
ることによって、運転温度でのＰＴＦＥの膨張により陰
極集電枠４とガス拡散電極の金属メッシュ加工材８との
押付け力を増加させるようにすることもできる。
陰極部に取り付けることができ、排電部分を設けること
ができるので、これを有する電解槽では、図１に示すよ
うに、陽極１３からイオン交換膜１２を介して流れてく
る電流は、ガス拡散電極７を通り、金属メッシュ加工材
８を流れ、更に、金属メッシュ加工材８端部から溝３で
陰極集電枠４に流れ、最終的に、陰極室導電体１に流れ
ることになる。また、陰極集電枠４の溝３の形状および
クサビ１０の形状や材質については、上記の外に、図７
に示すように、溝３の形状を基部が開放された逆さ三角
屋根型に形成し、クサビ１０の形状を三角形に、かつそ
の材質をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にす
ることによって、運転温度でのＰＴＦＥの膨張により陰
極集電枠４とガス拡散電極の金属メッシュ加工材８との
押付け力を増加させるようにすることもできる。
【００１９】図８及び図９は、本発明のガス拡散電極の
取付け、排電方法の適用例を示すためのものである。図
８は、ガス拡散電極を用いた電解槽の正面図を示してお
り、両側の端板１７、１８の間に陽極エメント１５と陰
極エレメント１６とがイオン交換膜１２を介して交互に
配置されている。陽極エメント１５と陰極エレメント１
６には陽極ブスバー１９と陰極ブスバー２０がそれぞれ
接続し、電流を並列に流している。図９は、電解槽１４
の詳細な構造を示すものであって、図９は、図８のＡ−
Ａ線による電解槽１４の横断面図であり、左側の部分は
分解状態に相互に離した状態で示している。
取付け、排電方法の適用例を示すためのものである。図
８は、ガス拡散電極を用いた電解槽の正面図を示してお
り、両側の端板１７、１８の間に陽極エメント１５と陰
極エレメント１６とがイオン交換膜１２を介して交互に
配置されている。陽極エメント１５と陰極エレメント１
６には陽極ブスバー１９と陰極ブスバー２０がそれぞれ
接続し、電流を並列に流している。図９は、電解槽１４
の詳細な構造を示すものであって、図９は、図８のＡ−
Ａ線による電解槽１４の横断面図であり、左側の部分は
分解状態に相互に離した状態で示している。
【００２０】試験例１ 下記の電解槽仕様および運転条件にて試験を行った結
果、電解電圧は２．０１Ｖという著しく低い値ですん
だ。 反応面寸法 ：１００×６００ｍｍ（反応面積：６ｄｍ
2 ） 陽極 ：ペルメレック電極製ＤＳＥ 陰極 ：ガス拡散電極 イオン交換膜：フレミオン８９３（旭硝子社製） 電解電流密度：３０Ａ／ｄｍ2 運転温度 ：９０℃ 苛性濃度 ：３２ｗｔ％ ＮａＯＨ 塩水濃度 ：２１０ｇ／リットル・ＮａＣｌ
果、電解電圧は２．０１Ｖという著しく低い値ですん
だ。 反応面寸法 ：１００×６００ｍｍ（反応面積：６ｄｍ
2 ） 陽極 ：ペルメレック電極製ＤＳＥ 陰極 ：ガス拡散電極 イオン交換膜：フレミオン８９３（旭硝子社製） 電解電流密度：３０Ａ／ｄｍ2 運転温度 ：９０℃ 苛性濃度 ：３２ｗｔ％ ＮａＯＨ 塩水濃度 ：２１０ｇ／リットル・ＮａＣｌ
【００２１】
【発明の効果】本発明のガス拡散電極の取付け、排電方
法は、金属メッシュ加工材からなる導電体を触媒層で包
み込んで構成するガス拡散電極について、その外周部の
前記導電体だけを露出させ、この前記導電体の露出端の
部分を折り曲げて、拡散電極から陰極エレメントへの導
電体の役目を果たす陰極集電枠の所定位置に配設された
溝へ挿入し、クサビを埋め込むことにより、前記導電体
を陰極集電枠の内壁に強固に押付け、接触させているの
で、接触部の電気抵抗を低減し、電解電圧を著しく低減
できるだけでなく、電極更新時には、ガス拡散電極だけ
を更新できるため、従来のガス拡散電極の取付け、排電
方法に比べて極めて経済的にも優れたものとなる。
法は、金属メッシュ加工材からなる導電体を触媒層で包
み込んで構成するガス拡散電極について、その外周部の
前記導電体だけを露出させ、この前記導電体の露出端の
部分を折り曲げて、拡散電極から陰極エレメントへの導
電体の役目を果たす陰極集電枠の所定位置に配設された
溝へ挿入し、クサビを埋め込むことにより、前記導電体
を陰極集電枠の内壁に強固に押付け、接触させているの
で、接触部の電気抵抗を低減し、電解電圧を著しく低減
できるだけでなく、電極更新時には、ガス拡散電極だけ
を更新できるため、従来のガス拡散電極の取付け、排電
方法に比べて極めて経済的にも優れたものとなる。
【図１】本発明のガス拡散電極の取付け、排電方法の一
例を示す断面説明図である。
例を示す断面説明図である。
【図２】本発明の電極の取付け、排電方法の陰極集電枠
と陰極室導電体のスポット溶接工程を示す断面説明図で
ある。
と陰極室導電体のスポット溶接工程を示す断面説明図で
ある。
【図３】陰極集電枠上にガス室用メッシュ体シートを載
置してガス室を形成する工程を示す断面説明図である。
置してガス室を形成する工程を示す断面説明図である。
【図４】本発明に係るガス拡散電極の構成を示す断面説
明図である。
明図である。
【図５】ガス拡散電極外周の金属メッシュ加工材露出端
の折り曲げ部を陰極集電枠の溝に挿入し、次いでクサビ
を埋め込む工程を示す断面説明図である。
の折り曲げ部を陰極集電枠の溝に挿入し、次いでクサビ
を埋め込む工程を示す断面説明図である。
【図６】図５の溝部分のクサビの埋め込みとシ−ル形成
工程の一例を示す要部拡大断面説明図である。
工程の一例を示す要部拡大断面説明図である。
【図７】溝部分のクサビの埋め込みとシ−ル形成工程の
別の例を示す要部拡大断面説明図である。
別の例を示す要部拡大断面説明図である。
【図８】本発明のガス拡散電極の排電構造を適用した電
解槽の正面図を示す。
解槽の正面図を示す。
【図９】図９のＡ−Ａ線における電解槽の横断面図を示
す。
す。
１ 陰極室導電体 ２ ガス室 ３ 溝 ４ 陰極集電枠 ５ スポット溶接部 ６ メッシュ体シ−ト ７ ガス拡散電極 ８ 金属メッシュ加工材 ９ 触媒層 １０ クサビ １１ シ−ル材 １２ イオン交換膜（ＩＥＭ） １３ 陽極 １４ 電解槽 １５ 陽極エレメント １６ 陰極エレメント １７ 端板 １８ 端板 １９ 陽極ブスバー ２０ 陰極ブスバー ２１ 陽極室フレーム ２２ 陰極室フレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 昭博 東京都港区西新橋一丁目14番１号 東亞 合成株式会社内 (72)発明者 斎木 幸治 大阪府大阪市北区中之島三丁目２番４号 鐘淵化学工業株式会社内 (72)発明者 相川 洋明 東京都千代田区霞が関三丁目２番５号 三井化学株式会社内 (72)発明者 片山 真二 岡山県玉野市東高崎24丁目６号 クロリ ンエンジニアズ株式会社内 (72)発明者 山口 健三 東京都中央区築地５丁目６番４号 コン セプト エンジニアズ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−316482（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08
Claims (5)
- 【請求項１】 導電性の優れた金属メッシュ加工材から
なる導電体を外周部を除いて触媒層で包み込むことによ
り、その外周部のみで導電体が露出しているガス拡散電
極を構成し、この導電体が露出した部分を陰極室集電枠
へ取付け電気的に接続して、陰極エレメントへの排電部
として構成することを特徴とするガス拡散電極の取付
け、排電方法。 - 【請求項２】 酸素を均等に供給するためのガス室及び
ガス拡散電極から陰極エレメントへの導電体として作用
する陰極集電枠に、予め所定の位置にガス室から陰極エ
レメントへ向かって突出する溝部を設け、この溝部内に
前記ガス拡散電極の排電部を挿入し、次いでクサビを埋
め込むことにより、陰極集電枠とガス拡散電極を接触さ
せることを特徴とする請求項１記載のガス拡散電極の取
付け、排電方法。 - 【請求項３】 前記クサビの上部の、隣接するガス拡散
電極同志の間隙の、苛性ソーダ液の進入防止のための耐
アルカリ性のシール材が、ガス拡散電極と触媒層とにお
いて同一材料である請求項２記載のガス拡散電極の取付
け、排電方法。 - 【請求項４】 前記陰極集電枠の溝部の形状が基部が開
放された逆さ三角屋根型に形成され、かつ前記溝部に埋
入されるクサビが三角形のポリテトラフルオロエチレン
製クサビである請求項２または３記載のガス拡散電極の
取付け、排電方法。 - 【請求項５】 前記ガス拡散電極の横方向寸法が、３０
０〜４００ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項記載
のガス拡散電極の取付け、排電方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10290864A JP2952595B1 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | ガス拡散電極の取付け、排電方法 |
| EP99970431A EP1041176A4 (en) | 1998-10-13 | 1999-10-12 | METHOD FOR REDUCING THE LOAD IN A GAS DIFFUSION ELECTRODE AND CHARGE REDUCING STRUCTURE |
| CNB99801821XA CN1163635C (zh) | 1998-10-13 | 1999-10-12 | 气体扩散电极的引电方法及引电结构 |
| US09/581,430 US6372102B1 (en) | 1998-10-13 | 1999-10-12 | Method for reducing charge in gas diffusing electrode and its charge reducing structure |
| PCT/JP1999/005620 WO2000022192A1 (fr) | 1998-10-13 | 1999-10-12 | Procede de reduction de la charge dans une electrode de diffusion de gaz et structure reduisant la charge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10290864A JP2952595B1 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | ガス拡散電極の取付け、排電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2952595B1 true JP2952595B1 (ja) | 1999-09-27 |
| JP2000119888A JP2000119888A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17761492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10290864A Expired - Fee Related JP2952595B1 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | ガス拡散電極の取付け、排電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952595B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10148600A1 (de) * | 2001-10-02 | 2003-04-10 | Bayer Ag | Einbau einer Gasdiffusionselektrode in einen Elektrolyseur |
| DE102011017264A1 (de) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Bayer Material Science Ag | Alternativer Einbau einer Gas-Diffussions-Elektrode in eine elektrochemische Zelle |
| CN104611718A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-05-13 | 中山大学 | 一种生物电渗析新型阴极的制备方法 |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP10290864A patent/JP2952595B1/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000119888A (ja) | 2000-04-25 |
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