JP3002993B1 - 金属枠又はガス室付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽 - Google Patents
金属枠又はガス室付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽Info
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Abstract
【要約】
【課題】 従来の水素発生陰極と容易に置き換え可能
で、液漏れ、ガス漏れも極めて起こりにくい食塩電解槽
を構成できるような金属枠又はガス室付きガス拡散電極
とこれを使用した食塩電解槽を提供する。 【解決手段】 開口部を２箇所以上有する耐食性金属枠
の開口部に銀板を介してガス拡散電極をホットプレスに
より接合したことを特徴とする金属枠付きガス拡散電
極。前記の金属枠付きガス拡散電極とニッケル板で構成
した電極パンとを接合することによりガス室を構成し、
ガスの入口、出口を付けたことを特徴とするガス室付き
ガス拡散電極。前記のガス室付きガス拡散電極に電解槽
外部からのガス出入り口を配し、電極の金属接合部を電
解槽の給電リブ及び／又は電解槽フレームに直接接合し
たことを特徴とする食塩電解槽。
で、液漏れ、ガス漏れも極めて起こりにくい食塩電解槽
を構成できるような金属枠又はガス室付きガス拡散電極
とこれを使用した食塩電解槽を提供する。 【解決手段】 開口部を２箇所以上有する耐食性金属枠
の開口部に銀板を介してガス拡散電極をホットプレスに
より接合したことを特徴とする金属枠付きガス拡散電
極。前記の金属枠付きガス拡散電極とニッケル板で構成
した電極パンとを接合することによりガス室を構成し、
ガスの入口、出口を付けたことを特徴とするガス室付き
ガス拡散電極。前記のガス室付きガス拡散電極に電解槽
外部からのガス出入り口を配し、電極の金属接合部を電
解槽の給電リブ及び／又は電解槽フレームに直接接合し
たことを特徴とする食塩電解槽。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属枠又はガス室
付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽に関
し、更に詳しくは、イオン交換膜型食塩電解槽に取り付
け容易な金属枠又ガス室付きガス拡散電極及びこの電極
を使用した食塩電解槽に関する。
付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽に関
し、更に詳しくは、イオン交換膜型食塩電解槽に取り付
け容易な金属枠又ガス室付きガス拡散電極及びこの電極
を使用した食塩電解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】既存のイオン交換膜型食塩電解槽の陰極
は、ニッケルで構成され、水素を発生する陰極である。
水素発生型陰極を酸素陰極に変更するには、新たにガス
室を設けた３室構造にする必要がある。すなわち、電解
槽ではイオン交換膜、苛性ソーダ水溶液（液室）、ガス
拡散電極、ガス室の順になる。これらはいわば層状でそ
れぞれ約１ｍｍ程度の薄さが望ましく、そのためガスと
液の供給に制約が生じ、液漏れ、ガス漏れ対策が困難で
ある。
は、ニッケルで構成され、水素を発生する陰極である。
水素発生型陰極を酸素陰極に変更するには、新たにガス
室を設けた３室構造にする必要がある。すなわち、電解
槽ではイオン交換膜、苛性ソーダ水溶液（液室）、ガス
拡散電極、ガス室の順になる。これらはいわば層状でそ
れぞれ約１ｍｍ程度の薄さが望ましく、そのためガスと
液の供給に制約が生じ、液漏れ、ガス漏れ対策が困難で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の水素陰極食塩電
解槽では、苛性ソーダの出入り口のみを、４ｃｍ程度の
厚さの陰極液室に取り付ければ良かった。しかし、酸素
陰極を設置した食塩電解槽の液室、ガス室とも数ｍｍ以
下の薄層状態で構成する必要性がある。この場合、液室
はイオン交換膜とガス拡散電極との間に電解液導入口と
排出口を設けなければならないので、３ｍｍ程度の金属
枠に穴を開けて電解液の出入り口としたものをイオン交
換膜とガス拡散電極の間にパッキングと共に挟み込んで
電解液室としている。このような構造では電解液室を薄
くすることは不可能で、液の抵抗損が大きくなり、電解
槽電圧が低くならない欠点があった。
解槽では、苛性ソーダの出入り口のみを、４ｃｍ程度の
厚さの陰極液室に取り付ければ良かった。しかし、酸素
陰極を設置した食塩電解槽の液室、ガス室とも数ｍｍ以
下の薄層状態で構成する必要性がある。この場合、液室
はイオン交換膜とガス拡散電極との間に電解液導入口と
排出口を設けなければならないので、３ｍｍ程度の金属
枠に穴を開けて電解液の出入り口としたものをイオン交
換膜とガス拡散電極の間にパッキングと共に挟み込んで
電解液室としている。このような構造では電解液室を薄
くすることは不可能で、液の抵抗損が大きくなり、電解
槽電圧が低くならない欠点があった。
【０００４】図９は、従来の酸素陰極を使用した電解槽
の断面図である。平板なガス拡散電極１の一方の面側
（裏側）にガス室２２を設け、ガス室２２にはガス入口
２３を設けてある。ガス拡散電極１の表面側には、ガス
拡散電極１とイオン交換膜２３とで挟んだ形で陰極室２
５を設け、陰極室２５には周囲をパッキング２６で封止
した電解液導入口２７を設けてある。そのため、陰極室
２５は、３ｍｍ程度の金属枠を設けて穴を開け、これを
電解液の出入り口とし、イオン交換膜２４と前記金属枠
との間、及び前記金属枠とガス拡散電極１の間にはそれ
ぞれパッキング２６を挟み込んでいる。このような構造
では、陰極室２５を酸素陰極が必要とするほどに薄くす
ることは不可能である。陰極室２５の幅が厚ければ液の
電気抵抗損は大きくなり、電解槽電圧が低くならないと
いう欠点があった。
の断面図である。平板なガス拡散電極１の一方の面側
（裏側）にガス室２２を設け、ガス室２２にはガス入口
２３を設けてある。ガス拡散電極１の表面側には、ガス
拡散電極１とイオン交換膜２３とで挟んだ形で陰極室２
５を設け、陰極室２５には周囲をパッキング２６で封止
した電解液導入口２７を設けてある。そのため、陰極室
２５は、３ｍｍ程度の金属枠を設けて穴を開け、これを
電解液の出入り口とし、イオン交換膜２４と前記金属枠
との間、及び前記金属枠とガス拡散電極１の間にはそれ
ぞれパッキング２６を挟み込んでいる。このような構造
では、陰極室２５を酸素陰極が必要とするほどに薄くす
ることは不可能である。陰極室２５の幅が厚ければ液の
電気抵抗損は大きくなり、電解槽電圧が低くならないと
いう欠点があった。
【０００５】実用的には液室の厚さは１ｍｍ以下にする
ことが望ましい。また、上記のような構造では電解槽の
構造が複雑となって、必要なパッキングが多くなり、シ
ール部が増えた分だけ、ガスと液の漏れが問題となって
いるので、パッキングの数が少なく、ガスと液の漏れの
問題が少ない電解槽を開発することが望まれている。本
発明は、液漏れ、ガス漏れも極めて起こりにくい食塩電
解槽を構成できるようなガス拡散電極とこれを使用した
食塩電解槽を提供することを課題とする。
ことが望ましい。また、上記のような構造では電解槽の
構造が複雑となって、必要なパッキングが多くなり、シ
ール部が増えた分だけ、ガスと液の漏れが問題となって
いるので、パッキングの数が少なく、ガスと液の漏れの
問題が少ない電解槽を開発することが望まれている。本
発明は、液漏れ、ガス漏れも極めて起こりにくい食塩電
解槽を構成できるようなガス拡散電極とこれを使用した
食塩電解槽を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を達成するため、種々研究したところ、ガス拡散電極と
銀板とを重ね合わせ、２００℃〜４００℃、２０ｋｇ／
ｃｍ2 以上の条件でホットプレスすることで銀板とガス
拡散電極は強固に接合され、液漏れも無いことが分かっ
てきた。さらに、銀板同士であれば２００℃〜４００
℃，１０ｋｇ／ｃｍ2 以上の条件でホットプレスすれば
強固に接合できることが分かった。そこで、これらの技
術を使えば、ガス拡散電極を耐食性金属製部材に保持さ
せることができることを開発し、それからガスの入口と
出口が付き、１ｍｍ程度の厚さのガス室がある、ガス室
付きガス拡散電極を厚さ３ｍｍ程度で構成できる技術を
開発した。電解槽フレームとは独立してガスの導入口と
排出口があるのでガス配管もフレキシブルに出来、従来
の水素発生陰極と容易に置き換えができ、液漏れ、ガス
漏れのない酸素陰極型食塩電解槽が構成できる。
を達成するため、種々研究したところ、ガス拡散電極と
銀板とを重ね合わせ、２００℃〜４００℃、２０ｋｇ／
ｃｍ2 以上の条件でホットプレスすることで銀板とガス
拡散電極は強固に接合され、液漏れも無いことが分かっ
てきた。さらに、銀板同士であれば２００℃〜４００
℃，１０ｋｇ／ｃｍ2 以上の条件でホットプレスすれば
強固に接合できることが分かった。そこで、これらの技
術を使えば、ガス拡散電極を耐食性金属製部材に保持さ
せることができることを開発し、それからガスの入口と
出口が付き、１ｍｍ程度の厚さのガス室がある、ガス室
付きガス拡散電極を厚さ３ｍｍ程度で構成できる技術を
開発した。電解槽フレームとは独立してガスの導入口と
排出口があるのでガス配管もフレキシブルに出来、従来
の水素発生陰極と容易に置き換えができ、液漏れ、ガス
漏れのない酸素陰極型食塩電解槽が構成できる。
【０００７】すなわち、上記の課題は下記の手段で達成
された。 （１）開口部を２箇所以上有する耐食性金属枠の開口部
に銀板を介してガス拡散電極をホットプレスにより接合
したことを特徴とする金属枠付きガス拡散電極。 （２）前記（１）記載の金属枠付きガス拡散電極とニッ
ケル板で構成した電極パンとを接合することによりガス
室を構成し、ガスの入口、出口を付けたことを特徴とす
るガス室付きガス拡散電極。 （３）前記（２）記載のガス室付きガス拡散電極に電解
槽外部からのガス出入り口を配し、電極の金属接合部を
電解槽の給電リブ及び／又は電解槽フレームに直接接合
したことを特徴とする食塩電解槽。
された。 （１）開口部を２箇所以上有する耐食性金属枠の開口部
に銀板を介してガス拡散電極をホットプレスにより接合
したことを特徴とする金属枠付きガス拡散電極。 （２）前記（１）記載の金属枠付きガス拡散電極とニッ
ケル板で構成した電極パンとを接合することによりガス
室を構成し、ガスの入口、出口を付けたことを特徴とす
るガス室付きガス拡散電極。 （３）前記（２）記載のガス室付きガス拡散電極に電解
槽外部からのガス出入り口を配し、電極の金属接合部を
電解槽の給電リブ及び／又は電解槽フレームに直接接合
したことを特徴とする食塩電解槽。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を説明するが、
本発明はこれに限定されない。ガス拡散電極は、通常、
給電体と反応層とガス供給層とが積層した形態からな
る。ガス拡散電極の給電体は、銀網、銀メッキ発泡ニッ
ケルなどが好適に使用できる。反応層は、カーボンブラ
ック、銀とＰＴＦＥから成るもの、またガス供給層は、
カーボンブラックとＰＴＦＥから成るものが主として用
いられ、これらからなる各種のガス拡散電極が本発明に
おいて使用することができる。
本発明はこれに限定されない。ガス拡散電極は、通常、
給電体と反応層とガス供給層とが積層した形態からな
る。ガス拡散電極の給電体は、銀網、銀メッキ発泡ニッ
ケルなどが好適に使用できる。反応層は、カーボンブラ
ック、銀とＰＴＦＥから成るもの、またガス供給層は、
カーボンブラックとＰＴＦＥから成るものが主として用
いられ、これらからなる各種のガス拡散電極が本発明に
おいて使用することができる。
【０００９】図１は、本発明の金属枠付きガス拡散電極
１８の平面図である。この金属枠付きガス拡散電極１８
は、反応層とガス供給層が積層してなるガス拡散電極１
の縁部が銀板枠１４に接合され、その銀板枠１４の縁部
が金属枠１５に接合されることにより構成されている。
金属枠付きガス拡散電極１８を製作するには、全体がガ
ス拡散電極１の大きさより大きく、ガス拡散電極より縦
横が１０ｍｍほど小さな窓（開口部１６）を真ん中に複
数開けた銀板で銀板枠１４を形成し、さらに全体が銀板
枠１４と同じ大きさで小さな窓を真ん中に複数開けた金
属枠１５を形成し、この金属枠１５に対し、銀板枠１４
をそれぞれの窓が中心で合うように重ね、この銀板枠１
４に対し、各開口部にそれぞれガス拡散電極が来るよう
に、複数のガス拡散電極１を重ね、その合わせ部にホッ
トプレスを行うことにより、３者を同時に接合させて得
ることができる。
１８の平面図である。この金属枠付きガス拡散電極１８
は、反応層とガス供給層が積層してなるガス拡散電極１
の縁部が銀板枠１４に接合され、その銀板枠１４の縁部
が金属枠１５に接合されることにより構成されている。
金属枠付きガス拡散電極１８を製作するには、全体がガ
ス拡散電極１の大きさより大きく、ガス拡散電極より縦
横が１０ｍｍほど小さな窓（開口部１６）を真ん中に複
数開けた銀板で銀板枠１４を形成し、さらに全体が銀板
枠１４と同じ大きさで小さな窓を真ん中に複数開けた金
属枠１５を形成し、この金属枠１５に対し、銀板枠１４
をそれぞれの窓が中心で合うように重ね、この銀板枠１
４に対し、各開口部にそれぞれガス拡散電極が来るよう
に、複数のガス拡散電極１を重ね、その合わせ部にホッ
トプレスを行うことにより、３者を同時に接合させて得
ることができる。
【００１０】ホットプレスは、重ね合わせ部に対し、温
度２００℃〜４００℃、圧力１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2
の条件下で行うのがよく、これによりガス拡散電極を金
属枠に強固に固定することができる。このようにして、
本発明の金属枠付きガス拡散電極１８を製作することが
できる。ガス拡散電極１と金属枠１５との接合のタイミ
ングは問題にならない。通常の従来のガス拡散電極の形
態でいったん仕上げ、仕上がったガス拡散電極の外周に
銀板枠１４を接合した後、銀板枠１４を金属枠１５と接
合するようにしてもよいが、工程が煩雑となる。また、
ガス拡散電極を製造していく手順の中で、ガス拡散電極
を構成するシート状の積層物の間に銀枠材を介装し、ガ
ス拡散電極を構成するシート状物と共に一体的にほぼ一
回のホットプレスで得るようにしてもよい。
度２００℃〜４００℃、圧力１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2
の条件下で行うのがよく、これによりガス拡散電極を金
属枠に強固に固定することができる。このようにして、
本発明の金属枠付きガス拡散電極１８を製作することが
できる。ガス拡散電極１と金属枠１５との接合のタイミ
ングは問題にならない。通常の従来のガス拡散電極の形
態でいったん仕上げ、仕上がったガス拡散電極の外周に
銀板枠１４を接合した後、銀板枠１４を金属枠１５と接
合するようにしてもよいが、工程が煩雑となる。また、
ガス拡散電極を製造していく手順の中で、ガス拡散電極
を構成するシート状の積層物の間に銀枠材を介装し、ガ
ス拡散電極を構成するシート状物と共に一体的にほぼ一
回のホットプレスで得るようにしてもよい。
【００１１】この金属枠付きガス拡散電極は、実際に使
用するに当たっては、例えば銀鍍金ニッケル電極パンに
接合して用いる。図２〜４は、金属枠付きガス拡散電極
と電極パンとを接合したガス室付きガス拡散電極を示す
図である。図２はその平面図、図３は正面からの断面
図、図４は側面からの断面図である。金属枠付きガス拡
散電極１８を図２に示すように、陰極パン１９に重ね合
わせ、金属枠付きガス拡散電極１８の周囲と内側の枠部
との重ね合わせ部をホットプレス及び溶接で接合させ
る。ガス拡散電極の外周に金属枠１５は陰極パン１９の
周囲及び枠部において接合されて、接合部１７を形成
し、陰極パン１９がつくことによりガス室が形成され
て、ガス室付きガス拡散電極２１が製作される。このガ
ス室付きガス拡散電極２１では、ガス拡散電極１に接合
している金属枠１５は、平面的に配列した金属枠付きガ
ス拡散電極１８の周囲をほぼ帯状に囲む領域が接合部１
７となっており、図３及び図４に示すように、陰極パン
１９の皿状に凹んだ部分（ガス室）に対応してガス拡散
電極１がそれぞれを配置された形態になっている。
用するに当たっては、例えば銀鍍金ニッケル電極パンに
接合して用いる。図２〜４は、金属枠付きガス拡散電極
と電極パンとを接合したガス室付きガス拡散電極を示す
図である。図２はその平面図、図３は正面からの断面
図、図４は側面からの断面図である。金属枠付きガス拡
散電極１８を図２に示すように、陰極パン１９に重ね合
わせ、金属枠付きガス拡散電極１８の周囲と内側の枠部
との重ね合わせ部をホットプレス及び溶接で接合させ
る。ガス拡散電極の外周に金属枠１５は陰極パン１９の
周囲及び枠部において接合されて、接合部１７を形成
し、陰極パン１９がつくことによりガス室が形成され
て、ガス室付きガス拡散電極２１が製作される。このガ
ス室付きガス拡散電極２１では、ガス拡散電極１に接合
している金属枠１５は、平面的に配列した金属枠付きガ
ス拡散電極１８の周囲をほぼ帯状に囲む領域が接合部１
７となっており、図３及び図４に示すように、陰極パン
１９の皿状に凹んだ部分（ガス室）に対応してガス拡散
電極１がそれぞれを配置された形態になっている。
【００１２】図３，４に示すように銀鍍金ニッケル材か
らなる電極パン（陰極パン１９）に金属枠付きガス拡散
電極１８を重ね合わせ、周囲と内側の接合すべき箇所を
２００℃〜４００℃、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2 でホッ
トプレスするこにより、接合部１７が形成される。この
ような温度及び圧力条件下でホットプレスすれば、金属
枠１５は、通常は強固に固定できる。金属枠付きガス拡
散電極と電極パン（陰極パン１９）との接合は、レーザ
ー溶接で行ってもよく、連続抵抗溶接で行ってもよい。
らなる電極パン（陰極パン１９）に金属枠付きガス拡散
電極１８を重ね合わせ、周囲と内側の接合すべき箇所を
２００℃〜４００℃、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ2 でホッ
トプレスするこにより、接合部１７が形成される。この
ような温度及び圧力条件下でホットプレスすれば、金属
枠１５は、通常は強固に固定できる。金属枠付きガス拡
散電極と電極パン（陰極パン１９）との接合は、レーザ
ー溶接で行ってもよく、連続抵抗溶接で行ってもよい。
【００１３】次に、このガス室付きガス拡散電極を複極
式食塩電解槽の陰極給電リブに接合した。図５は、その
接合の一例の断面図である。電極周囲の金属部と電解槽
枠との接合はレーザー溶接で行うことにより、液漏れの
ない構造に容易にできる。なお、給電リブ６は、金属枠
付きガス拡散電極１に平行にバイポーラプレート５を支
え、バイポーラプレート５に平行に陽極ＤＳＡ８を設け
てある。
式食塩電解槽の陰極給電リブに接合した。図５は、その
接合の一例の断面図である。電極周囲の金属部と電解槽
枠との接合はレーザー溶接で行うことにより、液漏れの
ない構造に容易にできる。なお、給電リブ６は、金属枠
付きガス拡散電極１に平行にバイポーラプレート５を支
え、バイポーラプレート５に平行に陽極ＤＳＡ８を設け
てある。
【００１４】図６は、ガス室付きガス拡散電極をバイポ
ーラ電解槽の給電リブに接合した他の例の断面図であ
る。この例では電極パン（陰極パン１９）を板金加工し
ていて、凹部が形成されている。ガス室付きガス拡散電
極２１は電極パンの形状で作り方が異なる。電極パン１
９か金属枠１５どちらかに凹凸をつければ製造が容易で
ある。図５は金属枠１５を凹凸加工し、図６は電極パン
１９を板金凹凸加工した例である。図４に示すように電
極パン１９にはガスの出入り口の配管とガスの流れを均
一にするガス貯め部がある方がよい。ガスの配管はフレ
キシブルなプラスチック、ゴム、蛇腹金属管が適当であ
る。カプラーを使用すると容易に配管できる。モノポー
ラ、バイポーラ電解槽の給電リブ６に接合する場所は金
属枠１５と電極パン１９の接合部を用いる。給電リブに
直接接合する方法は抵抗溶接、レーザー溶接が使用でき
る。図７は、波形バイポーラプレート５を使用する場合
の陰極パン１９との接合方法を示す図である。波形バイ
ポーラプレートには直接溶接する。
ーラ電解槽の給電リブに接合した他の例の断面図であ
る。この例では電極パン（陰極パン１９）を板金加工し
ていて、凹部が形成されている。ガス室付きガス拡散電
極２１は電極パンの形状で作り方が異なる。電極パン１
９か金属枠１５どちらかに凹凸をつければ製造が容易で
ある。図５は金属枠１５を凹凸加工し、図６は電極パン
１９を板金凹凸加工した例である。図４に示すように電
極パン１９にはガスの出入り口の配管とガスの流れを均
一にするガス貯め部がある方がよい。ガスの配管はフレ
キシブルなプラスチック、ゴム、蛇腹金属管が適当であ
る。カプラーを使用すると容易に配管できる。モノポー
ラ、バイポーラ電解槽の給電リブ６に接合する場所は金
属枠１５と電極パン１９の接合部を用いる。給電リブに
直接接合する方法は抵抗溶接、レーザー溶接が使用でき
る。図７は、波形バイポーラプレート５を使用する場合
の陰極パン１９との接合方法を示す図である。波形バイ
ポーラプレートには直接溶接する。
【００１５】図８は、前記のガス室付きガス拡散電極を
用いて構成した本発明の食塩電解槽の一例を示す断面図
である。この食塩電解槽は複極式の電解槽である。図８
において、陰極パンが裏面に接合した前記のガス室付き
ガス拡散電極の両端部は耐食性枠部に支持されてい
る。。ガス拡散電極１の表面側には、わずかな間隙を開
けて平行にイオン交換膜２を配置されており、その間隙
に陰極室３を形成するとともに、この陰極室３は枠部の
液室に通じている。電解液は電解液入口８から入り、液
室の流入口１０から陰極室３に流れ、流出口１１から液
室に入り、電解液出口９から出る電解液路を形成してい
る。
用いて構成した本発明の食塩電解槽の一例を示す断面図
である。この食塩電解槽は複極式の電解槽である。図８
において、陰極パンが裏面に接合した前記のガス室付き
ガス拡散電極の両端部は耐食性枠部に支持されてい
る。。ガス拡散電極１の表面側には、わずかな間隙を開
けて平行にイオン交換膜２を配置されており、その間隙
に陰極室３を形成するとともに、この陰極室３は枠部の
液室に通じている。電解液は電解液入口８から入り、液
室の流入口１０から陰極室３に流れ、流出口１１から液
室に入り、電解液出口９から出る電解液路を形成してい
る。
【００１６】ガス拡散電極１の裏面側の陰極パンは導電
リブ６に接合されており、その導電リブ６はバイポーラ
ープレート５に接合されて保持されている。ガス拡散電
極１の上部には酸素ガス入口１２が設けられ、また下部
には酸素ガス出口１３が設けられ、ガス拡散電極１のガ
ス室に酸素ガスが供給される。また、バイポーラープレ
ート５の反対側には導電リブ６を介して陽極ＤＳＡ８が
接合して設けられている。このバイポーラープレート５
を挟んでその両側にガス拡散電極１と陽極ＤＳＡ４とが
設けられており、この単位が多数配置されることによ
り、複極式電解槽が形成される。
リブ６に接合されており、その導電リブ６はバイポーラ
ープレート５に接合されて保持されている。ガス拡散電
極１の上部には酸素ガス入口１２が設けられ、また下部
には酸素ガス出口１３が設けられ、ガス拡散電極１のガ
ス室に酸素ガスが供給される。また、バイポーラープレ
ート５の反対側には導電リブ６を介して陽極ＤＳＡ８が
接合して設けられている。このバイポーラープレート５
を挟んでその両側にガス拡散電極１と陽極ＤＳＡ４とが
設けられており、この単位が多数配置されることによ
り、複極式電解槽が形成される。
【００１７】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１８】実施例１ （反応層原料）４％濃度のトライトン（界面活性剤）水
溶液２００部（重量、以下同じ）に、疎水性カーボンブ
ラック（デンカブラック、平均粒径３９０Å、電気化学
工業社製）２部を添加し、撹拌して疎水性カーボンブラ
ックを分散する。このカーボンブラック分散液を水で冷
却しながら超音波分散機（ブランソン製、５００Ｗ）
で、更に５分間分散させた。その結果、カーボンブラッ
クの平均分散粒子径は１．６ミクロンとなった。この分
散液に銀コロイド（田中貴金属社製試作品、平均粒径
０．１ミクロン）１０部を加え、撹拌して混合する。更
に、ＰＴＦＥディスパージョンＤ‐１（平均粒径０．３
ミクロン、ダイキン工業社製）１．５部を加え、撹拌し
てＰＴＦＥディスパージョンを混合する。得られたこの
分散液にイソプロピルアルコールを３００部加えて自己
組織化させ、ろ過することにより反応層原料を得た。
溶液２００部（重量、以下同じ）に、疎水性カーボンブ
ラック（デンカブラック、平均粒径３９０Å、電気化学
工業社製）２部を添加し、撹拌して疎水性カーボンブラ
ックを分散する。このカーボンブラック分散液を水で冷
却しながら超音波分散機（ブランソン製、５００Ｗ）
で、更に５分間分散させた。その結果、カーボンブラッ
クの平均分散粒子径は１．６ミクロンとなった。この分
散液に銀コロイド（田中貴金属社製試作品、平均粒径
０．１ミクロン）１０部を加え、撹拌して混合する。更
に、ＰＴＦＥディスパージョンＤ‐１（平均粒径０．３
ミクロン、ダイキン工業社製）１．５部を加え、撹拌し
てＰＴＦＥディスパージョンを混合する。得られたこの
分散液にイソプロピルアルコールを３００部加えて自己
組織化させ、ろ過することにより反応層原料を得た。
【００１９】（ガス供給層原料）濃度４％のトライトン
（界面活性剤）を含む水２００部に、疎水性カーボンブ
ラック（Ｎｏ．６、平均粒径４９０オングストローム、
電気化学工業社製）６部を添加し、１０分間かけて撹拌
し、疎水性カーボンブラックを分散させた。更に、ＰＴ
ＦＥディスパージョンＤ−１（平均粒径０．３ミクロ
ン、ダイキン工業社製）４部を加え、撹拌してＰＴＦＥ
を混合する。得られたこの分散液にイソプロピルアルコ
ールを２００部加え、自己組織化させることによりガス
供給層原料を得た。
（界面活性剤）を含む水２００部に、疎水性カーボンブ
ラック（Ｎｏ．６、平均粒径４９０オングストローム、
電気化学工業社製）６部を添加し、１０分間かけて撹拌
し、疎水性カーボンブラックを分散させた。更に、ＰＴ
ＦＥディスパージョンＤ−１（平均粒径０．３ミクロ
ン、ダイキン工業社製）４部を加え、撹拌してＰＴＦＥ
を混合する。得られたこの分散液にイソプロピルアルコ
ールを２００部加え、自己組織化させることによりガス
供給層原料を得た。
【００２０】（反応層−ガス供給層接合シート）こうし
て得られた上記反応層原料及びガス供給層原料にそれぞ
れソルベントナフサを加え、ロール法で反応層とガス供
給層から成る積層シートを製造し、次いで８０℃で３時
間乾燥し、混入していた界面活性剤をエタノール抽出装
置で除去した。続けて８０℃で５時間乾燥し、ガス拡散
電極シート（反応層−ガス供給層積層シート）を得た。
ガス拡散電極シートを１２１ｃｍ×２１ｃｍの長方形に
カットした。 （ガス供給層シート）別にガス供給層原料からガス供給
層シートも調製して同じ大きさにカットした。
て得られた上記反応層原料及びガス供給層原料にそれぞ
れソルベントナフサを加え、ロール法で反応層とガス供
給層から成る積層シートを製造し、次いで８０℃で３時
間乾燥し、混入していた界面活性剤をエタノール抽出装
置で除去した。続けて８０℃で５時間乾燥し、ガス拡散
電極シート（反応層−ガス供給層積層シート）を得た。
ガス拡散電極シートを１２１ｃｍ×２１ｃｍの長方形に
カットした。 （ガス供給層シート）別にガス供給層原料からガス供給
層シートも調製して同じ大きさにカットした。
【００２１】（銀板枠付きガス拡散電極）１３０ｃｍ×
７０ｃｍ、０．２ｍｍ厚の銀板に、１２０ｃｍ×２０ｃ
ｍの窓を３つ開けて銀板枠を形成した。得られたこの銀
板枠のそれぞれの窓に、線径０．１ｍｍ、５０メッシ
ュ、縦横は１２２ｃｍ×２２ｃｍの大きさ銀網をを重
ね、重なり部分の面圧が４０ｋｇ／ｃｍ2 、プレス温度
が２６０℃でホットプレスすることにより接合した。更
に、この銀網の下にはガス拡散電極シート、銀網の上に
はガス供給層シートを重ね、５０ｋｇ／ｃｍ2 圧力下、
プレス温度３５０℃で６０秒間プレスする事で銀板枠付
きガス拡散電極を得た。
７０ｃｍ、０．２ｍｍ厚の銀板に、１２０ｃｍ×２０ｃ
ｍの窓を３つ開けて銀板枠を形成した。得られたこの銀
板枠のそれぞれの窓に、線径０．１ｍｍ、５０メッシ
ュ、縦横は１２２ｃｍ×２２ｃｍの大きさ銀網をを重
ね、重なり部分の面圧が４０ｋｇ／ｃｍ2 、プレス温度
が２６０℃でホットプレスすることにより接合した。更
に、この銀網の下にはガス拡散電極シート、銀網の上に
はガス供給層シートを重ね、５０ｋｇ／ｃｍ2 圧力下、
プレス温度３５０℃で６０秒間プレスする事で銀板枠付
きガス拡散電極を得た。
【００２２】（金属枠付きガス拡散電極）銀板枠付きガ
ス拡散電極に金属枠を取り付けた。金属枠は、厚さ０．
５ｍｍ、１３０ｃｍ×７０ｃｍの長方形のニッケル板に
１２０ｃｍ×２０ｃｍの大きさの長方形の窓を３つ開け
た。この枠に５ミクロンの厚さで銀メッキを施した。こ
の銀メッキニッケル枠と上記銀板枠付きガス拡散電極を
重ね、重なった部分に面圧６０ｋｇ／ｃｍ2 、温度２８
０℃でホットプレスを行い、金属枠付きガス拡散電極を
得た。
ス拡散電極に金属枠を取り付けた。金属枠は、厚さ０．
５ｍｍ、１３０ｃｍ×７０ｃｍの長方形のニッケル板に
１２０ｃｍ×２０ｃｍの大きさの長方形の窓を３つ開け
た。この枠に５ミクロンの厚さで銀メッキを施した。こ
の銀メッキニッケル枠と上記銀板枠付きガス拡散電極を
重ね、重なった部分に面圧６０ｋｇ／ｃｍ2 、温度２８
０℃でホットプレスを行い、金属枠付きガス拡散電極を
得た。
【００２３】（ガス室付きガス拡散電極）次に、大きさ
１３０ｃｍ×７０ｃｍ、厚さ１ｍｍのニッケル板を板金
加工して、上部と下部に幅２ｃｍ、深さ１ｃｍ、長さ６
０ｃｍのガス溜め部分を形成し、孔径１．２ｃｍの大き
さのガス入口、ガス出口となる穴を開けた。予め作製し
た電極パンに５ミクロンの銀鍍金を行った。電極パンの
ガス室部には厚さ１ｍｍのコルゲートニッケル網をスポ
ットで取り付けた。次にこの電極パンと前記の金属枠付
きガス拡散電極を重ね合わせ、周辺と、給電リブを溶接
する部分のみに面圧６０ｋｇ／ｃｍ2 、温度２５０℃で
６０秒間ホットプレスする事で接合し、ガス室付きガス
拡散電極を得た。
１３０ｃｍ×７０ｃｍ、厚さ１ｍｍのニッケル板を板金
加工して、上部と下部に幅２ｃｍ、深さ１ｃｍ、長さ６
０ｃｍのガス溜め部分を形成し、孔径１．２ｃｍの大き
さのガス入口、ガス出口となる穴を開けた。予め作製し
た電極パンに５ミクロンの銀鍍金を行った。電極パンの
ガス室部には厚さ１ｍｍのコルゲートニッケル網をスポ
ットで取り付けた。次にこの電極パンと前記の金属枠付
きガス拡散電極を重ね合わせ、周辺と、給電リブを溶接
する部分のみに面圧６０ｋｇ／ｃｍ2 、温度２５０℃で
６０秒間ホットプレスする事で接合し、ガス室付きガス
拡散電極を得た。
【００２４】（電解槽）単極式の食塩電解槽の側面にガ
ス出入り口の配管をし、ガス室付きガス拡散電極の配管
を接続、給電リブにガス室付きガス拡散電極の金属部分
をスポット溶接した。電解槽枠と金属枠が重なるところ
はレーザー溶接で液漏れの無いように接合した。電解槽
を組み、９０℃、３２％ＮａＯＨ、３０Ａ／ｄｍ2 の条
件下で酸素陰極として用いて食塩電解運転を行った。こ
の電解槽は液漏れが無く安定して電解ができ、２．０５
Ｖの電解槽電圧が得られた。
ス出入り口の配管をし、ガス室付きガス拡散電極の配管
を接続、給電リブにガス室付きガス拡散電極の金属部分
をスポット溶接した。電解槽枠と金属枠が重なるところ
はレーザー溶接で液漏れの無いように接合した。電解槽
を組み、９０℃、３２％ＮａＯＨ、３０Ａ／ｄｍ2 の条
件下で酸素陰極として用いて食塩電解運転を行った。こ
の電解槽は液漏れが無く安定して電解ができ、２．０５
Ｖの電解槽電圧が得られた。
【００２５】本実施例では、ガスの入口と出口が付き、
ガス室があるガス室付きガス拡散電極を、厚さ３ｍｍ程
度で構成することができた。電解槽フレームとは独立し
でガスの導入口と排出口があるのでガス配管もフレキシ
ブルに出来、従来の水素発生陰極と容易に置き換えがで
き、液漏れ、ガス漏れのない酸素陰極型食塩電解槽が構
成できる。これらの技術を使えば、ガス拡散電極を電解
槽に装着し電解を長期に行っても給電抵抗が低く、液漏
れのない非常に安定な酸素陰極が得られる。
ガス室があるガス室付きガス拡散電極を、厚さ３ｍｍ程
度で構成することができた。電解槽フレームとは独立し
でガスの導入口と排出口があるのでガス配管もフレキシ
ブルに出来、従来の水素発生陰極と容易に置き換えがで
き、液漏れ、ガス漏れのない酸素陰極型食塩電解槽が構
成できる。これらの技術を使えば、ガス拡散電極を電解
槽に装着し電解を長期に行っても給電抵抗が低く、液漏
れのない非常に安定な酸素陰極が得られる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成でなるか
ら、従来の水素発生陰極極と容易に置き換え可能で、液
漏れ、ガス漏れも極めて起こりにくい食塩電解槽を構成
できるような金属枠又はガス室付きガス拡散電極とこれ
を使用した電解槽を提供することができる。
ら、従来の水素発生陰極極と容易に置き換え可能で、液
漏れ、ガス漏れも極めて起こりにくい食塩電解槽を構成
できるような金属枠又はガス室付きガス拡散電極とこれ
を使用した電解槽を提供することができる。
【図１】本発明の金属枠付きガス拡散電極の平面図を示
す。
す。
【図２】本発明のガス室付きガス拡散電極の平面図であ
る。
る。
【図３】本発明のガス室付きガス拡散電極の正面からの
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明のガス室付きガス拡散電極の側面からの
断面図である。
断面図である。
【図５】ガス室付きガス拡散電極を複極式食塩電解槽の
陰極給電リブに接合した接合体の断面図を示す。
陰極給電リブに接合した接合体の断面図を示す。
【図６】ガス室付きガス拡散電極をバイポーラ電解槽の
陰極給電リブに接合した接合体の断面図を示す。
陰極給電リブに接合した接合体の断面図を示す。
【図７】金属枠付きガス拡散電極を波形バイポーラプレ
ート７を使用するバイポーラ電解槽に接合した接合体の
断面図を示す。
ート７を使用するバイポーラ電解槽に接合した接合体の
断面図を示す。
【図８】本発明のガス室付きガス拡散電極を用いた電解
槽の一例の断面図を示す。
槽の一例の断面図を示す。
【図９】従来の酸素陰極を使用した電解槽の断面図を示
す。
す。
１ ガス拡散電極 ２ イオン交換膜 ３ 陰極室 ４ 陽極ＤＳＡ ５ バイポーラプレート ６ 給電リブ ７ 枠体 ８ 電解液入口 ９ 電解液出口 １０ 流入口 １１ 流出口 １２ 酸素ガス入口 １３ 酸素ガス出口 １４ 銀板枠 １５ 金属枠 １６ 開口部 １７ 接合部 １８ 枠付きガス拡散電極 １９ 陰極パン ２０ ガス室付きガス拡散電極 ２１ ガス室 ２２ ガス入口 ２３ イオン交換膜 ２４ 陰極室 ２５ パッキング ２６ 電解液導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 長一 山梨県甲府市中村町２−14 (56)参考文献 特開 平11−6092（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08
Claims (3)
- 【請求項１】 開口部を２箇所以上有する耐食性金属枠
の開口部に銀板を介してガス拡散電極をホットプレスに
より接合したことを特徴とする金属枠付きガス拡散電
極。 - 【請求項２】 請求項１記載の金属枠付きガス拡散電極
とニッケル板で構成した電極パンとを接合することによ
りガス室を構成し、ガスの入口、出口を付けたことを特
徴とするガス室付きガス拡散電極。 - 【請求項３】 請求項２記載のガス室付きガス拡散電極
に電解槽外部からのガス出入り口を配し、電極の金属接
合部を電解槽の給電リブ及び／又は電解槽フレームに直
接接合したことを特徴とする食塩電解槽。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048427A JP3002993B1 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 金属枠又はガス室付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽 |
| US09/674,004 US6423194B1 (en) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | Gas diffusion electrode and brine electrolytic bath |
| CNB008002096A CN1148467C (zh) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | 气体扩散电极和采用该电极的食盐电解槽 |
| EP00905324A EP1076115A1 (en) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | Gas diffusion electrode and brine electrolytic bath |
| PCT/JP2000/001074 WO2000050668A1 (fr) | 1999-02-25 | 2000-02-24 | Electrode a diffusion gazeuse et bain electrolytique de saumure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048427A JP3002993B1 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 金属枠又はガス室付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3002993B1 true JP3002993B1 (ja) | 2000-01-24 |
| JP2000239881A JP2000239881A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12803051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11048427A Expired - Fee Related JP3002993B1 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 金属枠又はガス室付きガス拡散電極及びこれを使用した食塩電解槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002993B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7404878B2 (en) | 2003-03-31 | 2008-07-29 | Chlorine Engineers Corp., Ltd. | Gas diffusion electrode assembly, bonding method for gas diffusion electrodes, and electrolyzer comprising gas diffusion electrodes |
| TWI568888B (zh) * | 2011-09-15 | 2017-02-01 | 第諾拉工業公司 | 氣體擴散電極及其製法和電化電解池 |
-
1999
- 1999-02-25 JP JP11048427A patent/JP3002993B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000239881A (ja) | 2000-09-05 |
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