JP3222972B2 - 電解槽 - Google Patents

電解槽

Info

Publication number
JP3222972B2
JP3222972B2 JP04726593A JP4726593A JP3222972B2 JP 3222972 B2 JP3222972 B2 JP 3222972B2 JP 04726593 A JP04726593 A JP 04726593A JP 4726593 A JP4726593 A JP 4726593A JP 3222972 B2 JP3222972 B2 JP 3222972B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
electrolytic cell
anode chamber
current collector
electrolytic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04726593A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06240485A (ja
Inventor
秀司 中松
善則 錦
高弘 芦田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
De Nora Permelec Ltd
Original Assignee
Permelec Electrode Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Permelec Electrode Ltd filed Critical Permelec Electrode Ltd
Priority to JP04726593A priority Critical patent/JP3222972B2/ja
Publication of JPH06240485A publication Critical patent/JPH06240485A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3222972B2 publication Critical patent/JP3222972B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、陽極集電体及び陽極室
内壁等の陽極を除く陽極室構成部材を特定の材料で構成
した電解槽に関し、より詳細には水素をプロトンに酸化
して陽極室で酸を生成する電解プロセス、例えば中性塩
からの酸とアルカリの回収に用いる前記陽極室構成部材
を特定の材料で構成した電解槽に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】従来から各種電気化学プロセ
ス用電極として種々の材料が提案され使用されている。
これらの電極は所定の電解反応に対する活性を有しなけ
ればならないことは勿論、電解液中に溶解して電解生成
物を汚染しないことが要求される。一方電極以外の電解
液に接触する電解槽構成部材、例えば電極集電体や電解
槽内壁は電解反応に対する活性は必要とされないが電解
液中に溶解すると電解生成物を汚染するため、電解液に
対する耐久性は電極の場合と同等に要求される。しかし
前記電解槽構成部材は電極と異なり電解反応に関与せず
しかも使用する材料の量が電極より遙に多いためさほど
高価な材料を使用することはできない。
【0003】例えば米国特許4,561,945 号には、陽極室
内壁材料として、タンタルや黒鉛、陽極集電体として
金、白金、黒鉛、ニオブ、チタン−パラジウム合金、チ
タン−ニッケル−モリブデン合金等が開示されている。
これらの陽極室構成材料のうち、タンタルは耐食性に優
れているが非常に高価でかつ入手も容易ではない。黒鉛
は壊れやすく重量が嵩むので取扱いや加工が難しく電解
槽全体の重量が相当なものになる。
【0004】又陽極集電体としての金や白金は十分な耐
食性と導電性を有しているが極めて高価でありそのまま
材料として用いることはできない。又金めっき又は白金
めっきとして用いる場合でもピンホールをなくすために
は十分な厚みを必要とするため高価であることに変わり
はない。黒鉛は上述の通り壊れやすく重量が大きいとい
う難点がある。ニオブは耐食性の点で不十分であり、又
チタン−パラジウムをはじめとする各種チタン合金は酸
化雰囲気では安定であっても、陽極で水素をプロセスに
酸化する電解条件では十分な耐食性を示さず、これは水
素雰囲気下ではチタンの十分な耐食性酸化皮膜が成長せ
ずあるいは成長しても破壊されるためと推測される。本
発明者らは、ジルコニウム、モリブデン、銀を陽極室構
成材料として使用し得ることを見出したが(特願平4−
352633号)、価格及び入手の困難性から実用に至ってい
ない。
【0005】
【発明の目的】本発明は、叙上の問題点を解決し陽極室
で水素をプロトンに酸化する電解条件において十分な導
電性と十分な耐食性を有しかつ安価な材料から成る電解
槽構成部材を有する電解槽を提供することを目的とす
る。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明に係わる電解槽
は、水素を供給してプロトンに酸化する陽極を具備し、
電解液に接触する前記陽極を除く陽極室構成部材の少な
くとも一部が、導電性カーボン粉末と撥水性樹脂の混合
物を被覆した金属製基材を含んで成ることを特徴とする
電解槽である。そして前記陽極室構成部材は主として陽
極集電体及び陽極室内壁である。以下本発明を詳細に説
明する。
【0007】本発明における電解槽は、陽極で水素をプ
ロトンに酸化する電解槽に限定され、該陽極は通常ガス
電極である。該ガス電極は溶液と接する側に形成される
親水層とガスに接する側に形成される撥水層とから構成
され、電解槽内に設置されて電極室例えば陽極室を溶液
室とガス室とに区画する。前記陽極室には電解液に接触
する部材として陽極以外に該陽極に電流を供給するため
の集電体と電解槽内壁がある。前述した通りこれらの陽
極室構成部材は電解液に溶解しないできる限り安価な材
料で構成することが望ましく、本発明者らは前記陽極室
構成部材として使用可能な各種材料を鋭意検討した結
果、導電性カーボン粉末と撥水性樹脂の混合物を被覆し
た金属製基材が前記条件に合致することを見出し、本発
明に到達したものである。
【0008】本発明に係わる電解槽の陽極室構成部材と
して機能するためには、十分な導電性と耐食性を有する
必要がある。十分な導電性とは金属並みの導電性を意味
し、例えば金属以外で十分な耐食性を有する黒鉛材料は
電気抵抗が金属に比べて1オーダー(10倍)以上大きく
同じ電気を流すためには10倍の厚さが必要となり、従っ
て従来の材料のうち金属材料は導電性は十分であるか耐
食性が不十分であり、一方金属以外の材料には満足でき
る耐食性を有する材料が存在するがこれらの材料の導電
性は電極材料として使用できる程度のものではなかっ
た。
【0009】本発明では金属製基材の表面を撥水製樹脂
で被覆することにより前記金属製基材の耐食性を向上さ
せかつ前記樹脂に十分な導電性と耐食性を有するカーボ
ン粉末を添加することにより導電性を確保するとともに
更に耐食性を向上させた陽極室構成部材により構成され
る電解槽を提供する。該陽極室構成部材が集電体である
場合には前記金属製基材は多孔板状、電解槽内壁である
場合には板状とする。多孔板はエキスパンドメッシュ、
パンチプレート等の任意の形状とすることができる。前
記金属製基材を構成する金属は、撥水性樹脂とカーボン
粉末の混合被覆により保護されるため特に限定されない
が,酸に対する耐食性が高い方が好ましく、チタン合
金、ニッケル−クロム−モリブデン合金、チタン、ステ
ンレススチール等を用いることができる。
【0010】この金属製基材表面に形成される被覆は前
述の通り撥水性樹脂と導電性カーボン粉末を含む混合物
である。この被覆層は厚いほど耐食性の面では有利であ
るが、厚いほど電気抵抗が増加することになるため5〜
50μmの範囲の厚さに形成することが望ましい。導電性
カーボン粉末は具体的には市販のカーボン単体をそのま
ま用いることもできるし、あるいはカーボン単体の表面
に化学的に安定でかつ導電性の優れた金属成分や金属酸
化物を担持して製造され、処理あるい担持量の程度によ
りその導電性を調節することができる。なお前記処理又
は担持は被覆層形成後に行ってもよい。前記カーボン粉
末の粒径は小さいほど良く0.01〜10μm程度が最適であ
る。撥水性樹脂は特に限定されないがパーフルオロカー
ボン樹脂例えば高撥水性樹脂である商品名テフロン(米
国デュポン社製)を使用することが望ましい。この導電
性カーボン粉末と撥水性樹脂を混合被覆層は安価な材料
であり特に金や白金等の貴金属に比べると非常に低廉で
ある。そしてこの混合物被覆層が形成された金属製基材
から成る陽極室構成部材は水素雰囲気下で水素をプロト
ンに酸化する条件下でも十分な導電性と耐食性を示す。
【0011】両材料を含む混合被覆層の形成方法は特に
限定されないが、カーボン粉末と撥水性樹脂粉末を液中
で十分に混合して懸濁液とし、この懸濁液を陽極室構成
部材上に塗布し更に熱処理することにより好適な被覆層
を形成することができる。陽極室構成部材が電解槽内壁
である場合には電解槽の組立前に内壁全体に前記懸濁液
の塗布及び熱分解を行い、好ましくは均一厚さの被覆層
を形成し、陽極室構成部材が集電体である場合には集電
体設置時に被覆層を形成する。被覆層が形成された陽極
集電体は陽極室内に前記陽極に接続した状態で設置さ
れ、通常該陽極のガス室側に位置し、更に該陽極の溶液
室側あるいはガス室側のいずれに位置しても良く、更に
前記陽極内に埋め込んでも良い。該陽極集電体への給電
は直接行っても良いが、特に大電流の場合には通常電解
槽の陽極室枠から給電する。従って溶接を容易にするた
めに陽極集電体と陽極室内壁を含む陽極室枠は同一材料
で構成することが望ましい。又本発明の電解槽は、燃料
電池等の他の電気化学槽に適用することができる。
【0012】次に添付図面に基づいて本発明の電解槽の
一例を説明する。図1は本発明に係わる電解槽の一例を
示す概略縦断面図である。内壁表面に導電性カーボン粉
末と撥水性樹脂の混合被覆層が形成された箱型電解槽1
は、隔膜であるイオン交換膜2により陽極室3と陰極室
4に区画され、該陽極室3内の前記イオン交換膜2に密
着する部分に例えばフッ素樹脂や触媒が担持されたグラ
ファイト等を基体に被覆して成るガス電極5が配置さ
れ、更に該ガス電極5の陽極室3側に前記混合被覆層が
形成されたメッシュ状の集電体6が位置し、かつ該集電
体6は給電ロッド7に接続されている。
【0013】前記イオン交換膜2−ガス電極5−集電体
6は互いに接着されず、陰極室4側の水圧により給電ロ
ッド7に向かって押圧され互いに密着している。陰極室
4側の電解槽1側壁は陰極8として機能し、該陰極8に
は給電ロッド9から電気が供給される。なお10及び11は
それぞれ陽極室3上下の電解槽壁に設置された水素ガス
供給口及び水素及びドレーン水排出口、12は陰極室4上
壁に設置された水素排出口である。図示の電解槽では、
電解槽内壁及び集電体6が電解条件で安定な混合被覆層
で被覆されているため、電解液による腐食に対して耐性
があり溶解して電解液を汚染することが殆どなく、しか
も電解電圧が低い値で安定するため、高価な金や白金を
使用する場合と同様の効果を得ることができる。
【0014】
【実施例】次に本発明の電解槽の陽極室構成部材として
使用可能な金属製多孔板の耐食試験及び本発明の電解槽
による電解の実施例を記載するが、本発明の電解槽はこ
れらに限定されるものではない。
【実施例1】平均粒径2μmの黒鉛化処理カーボン粉末
(東海カーボン株式会社製)をポリテトラフルオロエチ
レン(以下「PTFE」という)水性分散液にカーボン
とPTFEの重量比が1:0.2 となるように混合し超音
波分散させて塗布液を作製した。
【0015】金属製多孔板として直径49mm、板厚0.2
mmの円板状のチタンマイクロメッシュ材を使用し、前
処理として表面積拡大及び表面粗化のため20%沸騰塩酸
中で5〜10分間エッチングを行った。この多孔板全面に
上記塗布液約10mgを塗布し、50〜60℃で30分間予備乾
燥を行い、その後370 ℃で90分間焼成し、この工程を繰
り返して撥水性樹脂被覆集電体を作製した。この集電体
を図1に示したパイレックス製電解槽に組み込み、後面
側から水素ガスを供給し、前面側には電解質として70℃
の15重量%の硫酸を供給し、硫酸第一水銀電極を参照電
極とし電流密度が25及び30A/dm2 である際の電極電位を
測定し、25A/dm2 で−0.212 V、30A/dm2 で−0.193 V
の結果が得られた。
【0016】更に前記集電体を用いて図1の電解槽によ
り電流密度30A/dm2 で電解試験を行った初期槽電圧は0.
868 Vで、1ヶ月の長期電解後、前記集電体には何ら変
化がなく表面撥水性も電解前と変わらず良好であった。
又長期電解試験中に集電体が存在する陽極室の電解液中
に約7日間で溶解した集電体の金属製多孔板中のチタン
濃度は1.3 ppmと極めて僅かであった。
【0017】
【実施例2】金属製多孔板としてステンレスマイクロメ
ッシュを使用したこと以外は実施例1と同様の方法で作
製した撥水性樹脂被覆集電体を用いて同様の実験を行っ
たところ、実施例1の撥水性樹脂被覆集電体とほぼ同程
度の性能が得られ、又金属製多孔板の溶出も極めて少量
であった。
【0018】
【比較例1】撥水性樹脂及びカーボン粉末の被覆を施し
ていないこと以外は実施例1の集電体と同一の集電体を
用いて実施例1と同一条件で実験を行ったところ、電流
密度25A/dm2 時の電極電位は−0.248 Vであった。電流
密度を30A/dm2 にして電解試験を行ったところ初期槽電
圧は1.68Vであったが、電解開始約5日後に電解不能と
なった。又集電体が存在する陽極室の電解液中に約1日
で溶解した集電体の金属製多孔板中のチタン濃度は80.3
ppmであり、多量のチタンが溶解していることが判っ
た。
【0019】
【発明の効果】本発明に係わる電解槽は、水素を供給し
てプロトンに酸化する陽極を具備し、電解液に接触する
前記陽極を除く陽極室構成部材の少なくとも一部が、導
電性カーボン粉末と撥水性樹脂の混合物を被覆した金属
製基材を含んで成ることを特徴とする電解槽である。こ
の電解槽を使用して電解を行うと、陽極室における電解
条件において陽極集電体や陽極室内壁等の陽極室構成部
材である導電性カーボン粉末と撥水性樹脂の混合被覆層
が形成された金属製基材が電解液による腐食、例えば特
に腐食性の強い環境である水素雰囲気下の硫酸に対して
耐性があり溶解して電解液を汚染することが殆どなく、
しかも電解電圧が低い値で安定するため、高価な金や白
金を使用する場合と同様の効果を得ることができ、安価
な材料を使用して経済的な電解を行うことができる分、
高価な金や白金を使用する場合より有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる電解槽の一例を示す概略縦断面
図である。
【符号の説明】 1・・・電解槽 2・・・イオン交換膜 3・・・陽極
室 4・・・陰極室 5・・・ガス電極 6・・・集電体 7・・・給電ロッ
ド 8・・・陰極 9・・・給電ロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−56691(JP,A) 特開 平6−173068(JP,A) 実開 平1−129263(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25C 1/00 - 7/08 C25B 13/04,15/00 C25D 21/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素を供給してプロトンに酸化する陽極
    を具備し、電解液に接触する前記陽極を除く陽極室構成
    部材の少なくとも一部が、導電性カーボン粉末と撥水性
    樹脂の混合物を被覆した金属製基材を含んで成ることを
    特徴とする電解槽。
JP04726593A 1993-02-12 1993-02-12 電解槽 Expired - Fee Related JP3222972B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04726593A JP3222972B2 (ja) 1993-02-12 1993-02-12 電解槽

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04726593A JP3222972B2 (ja) 1993-02-12 1993-02-12 電解槽

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06240485A JPH06240485A (ja) 1994-08-30
JP3222972B2 true JP3222972B2 (ja) 2001-10-29

Family

ID=12770471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04726593A Expired - Fee Related JP3222972B2 (ja) 1993-02-12 1993-02-12 電解槽

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3222972B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021153911A1 (ko) 2020-01-29 2021-08-05 (주)코리아테크 코 피팅 조절기
WO2022035007A1 (ko) 2020-08-13 2022-02-17 (주)코리아테크 측면 고정부를 포함하는 마스크

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021153911A1 (ko) 2020-01-29 2021-08-05 (주)코리아테크 코 피팅 조절기
WO2022035007A1 (ko) 2020-08-13 2022-02-17 (주)코리아테크 측면 고정부를 포함하는 마스크

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06240485A (ja) 1994-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wen et al. Hydrogen and Oxygen Evolutions on Ru‐Ir Binary Oxides
US4498942A (en) Electrolysis apparatus using a diaphragm of a solid polymer electrolyte, and method for production thereof
US10738387B2 (en) Electrochemical cell containing a graphene coated electrode
US4927800A (en) Electrode catalyst and method for production thereof
US20090293262A1 (en) Bipolar plate for fuel cell and method for manufacturing same
Bocca et al. The influence of surface finishing on the electrocatalytic properties of nickel for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline solution
FI75872C (fi) Elektrod foer anvaendning i en elektrokemisk cell och dess framstaellning.
Hosseini et al. Electrodeposition of platinum metal on titanium and anodised titanium from P salt: application to electro-oxidation of glycerol
JP3080971B2 (ja) オゾン製造用電極構造体及びその製造方法
JP2574699B2 (ja) 酸素発生陽極及びその製法
KR910001950B1 (ko) 전극 구조물 및 그 제조 방법
EP0459410A1 (en) Electrocatalytic cathodes and methods of preparation
US4132620A (en) Electrocatalytic electrodes
JP3222972B2 (ja) 電解槽
JPH0841671A (ja) ジスルフィド化合物の電解還元方法
JPH08283979A (ja) ガス拡散電極とそれを使用する電解方法
JP3676554B2 (ja) 活性化陰極
JP3264535B2 (ja) ガス電極構造体及び該ガス電極構造体を使用する電解方法
KR20220135481A (ko) 수소 발생 반응 촉매 전극, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 수소 제조 방법
JP3167054B2 (ja) 電解槽
JP3078570B2 (ja) 電気化学用電極
US4108745A (en) Selenium-containing coating for valve metal electrodes and use
KR850001799B1 (ko) 전해장치
JPS58133387A (ja) 低水素過電圧陰極及びその製法
JP3008953B2 (ja) イオン交換膜法電解槽

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080817

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees