JP3485928B2 - フッ素電解槽 - Google Patents

フッ素電解槽

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JP3485928B2
JP3485928B2 JP50811095A JP50811095A JP3485928B2 JP 3485928 B2 JP3485928 B2 JP 3485928B2 JP 50811095 A JP50811095 A JP 50811095A JP 50811095 A JP50811095 A JP 50811095A JP 3485928 B2 JP3485928 B2 JP 3485928B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 本発明は電解槽に関し、特に、フッ素の製造のために
改良された炭素アノードを使用する電解槽に関する。
発明の背景 フッ素ガスを製造するために使用されている電解槽
は、一般に、アノード、カソード、電解浴、耐電解浴性
容器、及びガスセパレーター（gas separator）を含
む。アノードは、一般に、アモルファス非黒鉛化炭素か
ら製造される。カソードは、一般に、軟鋼、ニッケル、
又はMonel（商標）合金から製造される。電解浴は、一
般に、フッ化水素を約39〜42％含有するKF・2HFであ
る。ガスセパレーターは、発生した水素（カソードにて
生成した）を発生したフッ素（アノードにて生成した）
から分離することによって、自発的で且つ激しいフッ化
水素の再形成を防止する。この一般的な型の電解槽は、
Rudge,The Manufacture and Use of Fluorine and Its
Compounds,18−45,82−83（Oxford University Press,1
962）に記載されている。
炭素アノードの上部は、一般に、金属結線を通じて電
源に接続されている。この金属／炭素接合は、電解槽の
操業時に腐食される場合があり、そして、この腐食の程
度及び速度は金属／炭素接合の位置に依存する。例え
ば、ある電解槽では、金属／炭素接合は電解槽ハウジン
グの内側にあるが、電解浴中には浸されていない。他の
電解槽は、金属／炭素接合が電解槽ハウジングの内側に
あり、且つ、電解浴中に浸されるように構成されてい
る。更に他の構成において、金属／炭素接合は電解槽ハ
ウジングから完全に離されており、且つ、電解槽カバー
の上方に位置する。例えば、米国特許第3,773,644号を
参照されたい。
従来技術の教示範囲内において、アノードが十分に作
動しうる電流密度の限界は、電解槽の作動を最適化する
際の主な制約となっている。従来のフッ素電解槽は、一
般に、80〜150ミリアンペア/cm2のアノード電流密度で
操業される。高電流密度で従来のフッ素電解槽を作動さ
せることを試みるのに関連する一つの困難は、多くの金
属と比較した場合に、炭素が相対的に劣る導体であるこ
とである。この結果、実質的な電流が炭素を通過する際
に抵抗加熱が起こる。この抵抗加熱が放散するよりも多
くの熱を生じる場合には、炭素の温度は上昇し、且つ、
炭素は元素状態で存在するフッ素と反応するであろう。
この反応は、温度が約150℃を超える場合に著しく起こ
る。この反応は結果として、しばしば先行文献に記載さ
れているように、より軟質状態になる燃焼又は転化によ
って炭素部分の崩壊をもたらす。より高い温度になり、
そして、腐食されやすくなる炭素／金属接触面において
も抵抗加熱は重要な事柄である。
炭素アノード内の抵抗加熱は、アノード内に張られた
金属導体を含むことによって減少するか又は除去される
（例えば、米国特許第3,655,535号、同第3,676,324号及
び同第4,511,440号並びに英国特許第２ 135 335Aを参
照されたい）。例えば、銅は炭素の4000倍の導電率を有
し、そして、アノード内にかなりの距離で延びている十
分な断面積の銅インサートは大量の熱を発生することな
くアノード全体に電流を流すことができる。
また、抵抗加熱は金属−炭素接合部における腐食を加
速させる。この接合部における炭素上での化学反応の開
始及び腐食は、アノード及び接合部内の抵抗を増加させ
る。このような抵抗の増大はアノード及び接合部内の抵
抗加熱を増加させる。この結果として、抵抗加熱及び温
度が単調に増加し、そして、アノード及び炭素−金属接
触面上で化学反応が起こる。
銅及びニッケルを含む多くの金属は、他の金属又は炭
素及びKF−2HFのような電解浴と接触している時に［バ
イメタル腐食（電気化学的現象）の公知のメカニズムを
通じて］腐食される。内部金属導体を有する炭素アノー
ドが使用される場合には、溶融KF−2HFは結果として炭
素の細孔を通じて浸透し、内部金属導体と接触し、そし
て、バイメタル腐食によって金属の腐食が起こる。この
電解浴の浸透は、約10cmよりも大きな浸透度で、通常密
度の炭素中に存在する細孔を通じるか、又は、特に細孔
が発達するように製造された炭素の細孔を通じて起こ
る。炭素−金属接触面でのこのような腐食は、この接触
面の抵抗を増加させる原因となる（上記と同様）。この
接触面における抵抗の増加は、接触面における抵抗加熱
を増大させ、腐食速度を増加させる。更に、金属からの
腐食生成物は元の金属よりもより大きな体積を占有す
る。この体積の増加によって、炭素アノードに圧力が加
わり、結果的には、炭素の破壊が起こる。
発明の要約 一態様において、フッ素の製造のための電解槽は、
（１）電解槽ハウジング、（２）KF・2HF電解浴、
（３）少なくとも２個の電極、但し、一つの電極はカソ
ードであり、他の一つの電極は、内部金属導体が炭素部
分の上部から電解浴液面下、典型的には電解浴の液面下
10cmを超えない所まで延びるように、電解槽ハウジング
の内側に位置し、且つ、中心部に配置された内部金属導
体を有するアノード、（４）電解浴を通じて電流をアノ
ード（電子シンク（sink）として機能）及びカソード
（電子供給源として機能）に流すための手段、及び
（５）発生した気体、即ち、カソードから発生した水素
及びアノードから発生したフッ素を別々に集めるための
手段を含んでなる。
好ましくは、炭素アノードの上部から電解浴液面下ま
で延びている中心部に位置する内部金属導体は、驚くべ
きことに、電解浴液面上の炭素アノードの（炭素とフッ
素ガスとの熱的に促進される反応による）劣化に対する
保護を提供する。内部金属導体が電解浴液面下約10cmを
超えない所まで延びている場合には、前記導体が電解浴
液面下約10cmを超える所まで延びている場合よりも炭素
−金属接触面における腐食はかなり少ない。
本発明の他の態様においては、電解槽は、（１）電解
槽ハウジング、（２）KF・2HF電解浴、（３）少なくと
も２個の電極、但し、一つの電極はカソードであり、他
の一つの電極は、内部金属導体が炭素部分の上部から電
解浴液面下まで延びるように、電解槽ハウジングの内側
に位置し、中心部に配置された内部金属導体を有し、ポ
リマー物質で部分的又は完全に含浸されたアノード、
（４）電極を通じて適切な電流を供給するための手段、
及び（５）発生した気体、即ち、カソードから発生した
水素及びアノードから発生したフッ素を別々に集めるた
めの手段を含んで成る。場合によって、小さいアノード
内の内部導体は、僅かに炭素部分の上部から電解浴の液
面と炭素部分の底部との間の距離の約50％まで延びてい
てよい。好ましくは、そして、特に（100アンペアを超
える電流で作動するような）大きなアノードの場合に
は、内部導体は炭素部分の上部から、炭素部分の底部か
らその半径の一つ分離されている所まで延びていてもよ
い。
アノードの炭素部分は、電解浴及びフッ素の炭素部分
への浸透を阻止するポリマー物質で含浸されていること
が都合よい。電解浴及びフッ素が炭素に浸透せず、且
つ、金属導体に達しないようにすることによって、使用
後においても内部金属導体の腐食を防ぐことができる。
更に、内部導体を腐食しないように保護することは、本
質的に十分に長い導体の使用を可能にし、これにより高
電流の使用が可能になり、炭素部分の長さ方向に沿って
実質的に均一な電流密度が与えられる。好ましいポリマ
ー物質はスチレン−ジビニルベンゼンコポリマー及びエ
ポキシ樹脂である。
他の態様において、フッ素電解槽に使用するのに適す
る炭素アノードを提供する。これは円筒の側面が主アノ
ード面である実質的に円筒状の炭素片から製作される。
代わりに、炭素アノードを、角柱の側面が主アノード
面である角形角柱から製作することができる。この角柱
は、一般に、垂直寸法、長い方の水平寸法及び短い方の
水平寸法を有する。
両方の炭素アノード（実質的に円筒状及び角柱状の炭
素アノード）は、炭素部分の上部から、炭素部分の底部
から炭素部分の半径の約一つ分以内まで延びている少な
くとも１つの内部溝を含んでもよい。角形アノードの場
合には、内部溝は短い方の水平寸法の約一つ半分以内ま
で延びていることが可能である。この溝は、溝の表面上
の金属被覆であるか又は金属管若しくは金属棒である内
部金属導体を含むことができる。好ましくは、内部金属
導体は炭素部分の上部付近から内部溝の底部又は末端ま
で延びるような長さである。
更に他の態様において、炭素アノードの上部に位置す
る炭素／金属接合部がフッ素及びフッ化水素蒸気から保
護されている、フッ素を発生させるための電解槽を提供
する。この電解槽は、電解浴上方の電解槽内において、
アノードで発生したフッ素ガスとカソードで発生した水
素ガスとを別々に保っておくための第１ガスセパレータ
ーを更に含んでよい。この電解槽は、第１ガスセパレー
ターとアノードとの間に配置された第２ガスセパレータ
ーを含んでもよい。第２ガスセパレーターは第１ガスセ
パレーターよりも短く、且つ、電解浴内まで延びていな
い。不活性ガス供給源は不活性ガスを第２ガスセパレー
ターとアノードとの間の空間に供給する。この供給源
は、電解浴上の空間に入ったフッ素とフッ化水素蒸気
（矢印17aにより示した）とが第１セパレーターと第２
セパレーターとの間に排出されるように第１ガスセパレ
ーターと第２ガスセパレーターとの間に不活性ガスの流
れを提供する。結果として、フッ素及びフッ化水素蒸気
とスリーブ／ハンガー構成の炭素／金属接合部及び炭素
アノードとの接触が最低限に抑えられる。
本明細書において： 「アノード」なる用語は、電解浴から電子が流入する
ように作用する導体表面を意味し、炭素部分（電流が流
れた時にアノード表面を有する）及び電流キャリアーを
含んでなるアノード集成体をも意味する； 「アノード集成体」なる用語は、電極を構成する全て
の部品を表し、上部フランジ、適切な入口及び出口、電
気結線、アノードハンガー、スリーブ及び圧縮手段、内
側及び外側孔付きガスセパレーター、内部導体、内部
溝、外部垂直溝等を含む； 「炭素アノード」なる用語は、アノード集成体の炭素
部分を表す； 「完全に含浸される」なる用語は、本質的に全ての細
孔がポリマー物質で充填されることによって内部導体が
電解浴及びフッ素から効果的に保護されるように、炭素
部分がポリマー物質に含浸されることを意味する； 「部分的に含浸される」なる用語は、全ての細孔がポ
リマー物質で完全に充填されていないが、内部導体が電
解浴及びフッ素から効果的に保護されるような十分な数
の細孔がポリマー物質で充填されていることを意味す
る； 「金属導体」なる用語は、金属含有材料であって、金
属導体が少なくとも2500Ω-1・cm-1、好ましくは少なく
とも100,000Ω-1・cm-1の導電率を有するか、又は＜400
μΩ・cm、好ましくは＜10μΩ・cm、より好ましくは＜
２μΩ・cmの抵抗率を有すると条件において、固体金
属、空間に詰め込まれ、次いでポリマーに含浸された金
属削り屑、空間に詰め込まれ、次いでポリマーに含浸さ
れた金属球若しくは金属長球、又は、他の適切な形態で
あってよい； 「高電流密度での作動」なる用語は、アノードの内部
温度が180℃、好ましくは150℃を超えずに、少なくとも
200ミリアンペア/cm2の平均電流密度で少なくとも連続4
8時間作動することを意味する。内部アノード温度は、
電解浴液面付近のアノード側面から炭素片直径の約0.1
〜0.3の部分において測定される温度である。
図面の詳細な説明 図１は、本発明の電解槽の断面図である。
図２は、アノード集成体の断面図である。
図３は、代替的態様のアノード集成体の断面図であ
る。
好ましい態様の説明 電解槽 図１を参照すると、カソードとして機能し、且つ、電
解槽温度を調節するための熱交換面としても機能しうる
電解槽ハウジング（９）、溶融KF・2HF電解浴（８）及
びアノード集成体（19）を含むフッ素を発生させるため
の電解槽（100）が示されている。好ましくは、この電
解槽（100）は、カランドリア槽（callandria cell）で
あり、このようなカランドリア槽の典型的構造は米国特
許第3,692,660号に記載されており、この記載は本明細
書に引例として含まれる。
電解槽ハウジング 電解槽ハウジングは、上記のように引例として含まれ
る米国特許第3,692,660号に記載されているように設計
された、垂直に配置されたカランドリア、又はシェル及
び管である。これは一般に、KF・2HF電解浴に対して適
当に耐性を有するMonel（商標）ニッケル、ニッケル、
又は他の金属若しくは合金のような耐水素脆化性の通常
の軟鋼により構成されている。電解浴はカランドリアの
管側（tube side）内に含まれており、電極で発生した
ガスにより与えられるガス揚力によって循環する。この
ガス揚力は電解浴をアノードによって占められる管内に
上昇させ、そして降下管内に降下させる。電解浴温度を
保つため及び電極と電解浴を流れる電流によって発生す
る熱を除去するために、適切に調節された熱交換液をカ
ランドリアのシェル側（shell side）を通じて循環させ
ることができる。更に、電解槽ハウジングがカソード表
面としても機能するように構成することができる。
カソード カソードは、一般に、アノード側に面するようにセル
内に取り付けられた金属プレートである。ある特定の電
解槽構成において、冷却水コイルがカソードを兼ねる。
代わりに、電解槽ハウジングがカソードとしても機能す
るように電解槽を構成することもできる。この結果、資
本費の観点及び作動させることの観点の両方にとって特
に効率的な構成となる。資本費効率は、単純な構成に由
来し、且つ、熱交換面上で発生するガス（水素）による
熱交換により非常に高まる。作動効率は殆ど修理を要し
ない単純であり、且つ、耐久性のある構成に由来する。
電解浴 標準的な電解浴であるKF・2HFが特に有用である。こ
の組成物は、HFを約41.5〜41.9重量％含む。LiFのよう
な添加剤を使用することができるが、必要ではない。
アノード 図１を参照すると、炭素アノード部分（１）（以下
「炭素アノード」と称する）、スリーブ（４）、圧縮手
段（５）、上部フランジ（３）、電解浴液面下まで延び
ている外側ガスセパレーター、任意の内側ガスセパレー
ター（6a）、任意の孔付きガスセパレーター（７）、直
流電源に接続されているアノードハンガー（２）（図に
示されていない）、フッ素捕集出口（14）及び窒素入口
（13）を含むアノード集成体（19）を含んでなる電解槽
（100）が示されている。
外側ガスセパレーター（６）はアノード表面で発生し
たフッ素ガス及びカソード表面で発生した水素を電解浴
上方の電解槽内の空間に別々に保つ。外側ガスセパレー
ター（６）は、外側ガスセパレーターを電気的に接続さ
れていない状態にしうるフランジ（11）を有する。一態
様において、外側ガスセパレーター（６）は、二組のガ
スケット（10）により電解槽ハウジングから電気的に絶
縁されるようにおかれるが、当業者に公知のいずれかの
方法によって外側ガスセパレーター（６）を電気的に接
続されていない状態にすることができる。外側セパレー
ター（６）はアノード又はカソードのいずれにも電気的
に接続されておらず、むしろそれが浸漬された電解浴の
電位を帯びる。
外側ガスセパレーター（６）はアノード集成体（19）
を取り囲み、その下端は炭素アノード（１）とカソード
（９）とのほぼ中間に位置する。外側ガスセパレーター
（６）の下端は、圧力エクスカーション（pressure exc
ursions）により水素ガスとフッ素ガスとが混合しない
ような十分な深さに浸漬されている。この深さは典型的
には１〜10cmであり、好ましくは２〜5cmである。外側
ガスセパレーター（６）が非常に深くまで浸漬されてい
る場合には、電解槽の容積がむだになる。外側ガスセパ
レーター（６）は、典型的には、電解槽内で容易に化合
しない金属を用いて製造され、このような金属には、Mo
nel（商標）ニッケル及びニッケル合金が含まれる。
任意に、内側ガスセパレーター（6a）は、外側ガスセ
パレーター（６）とアノード集成体（19）との間に位置
するように含まれることも可能である。内側ガスセパレ
ーター（6a）は、外側ガスセパレーター（６）よりも短
く、且つ、電解浴（８）内まで延びていない。内側ガス
セパレーター（6a）は電解浴内に浸漬されないために、
その材料の必要条件は外側ガスセパレーター（６）に関
するほど厳しくない。内側ガスセパレーター（6a）を軟
鋼から製造できるが、Monel（商標）ニッケル又はニッ
ケル合金が好ましい。
電解浴（８）上方の空間に入ったフッ素ガス及びフッ
化水素蒸気が外側セパレーター（６）と内側セパレータ
ー（6a）との間に強制的に追い出されるように、不活性
ガス供給源は、入口（12）、窒素入口（13）を通じて内
側ガスセパレーター（6a）とアノード集成体（19）との
間の輪状空間（矢印17を用いて示した）に不活性ガスを
供給する。外側セパレーター（６）と内側セパレーター
（6a）との間に強制的に追い出されたフッ素ガス、窒素
ガス及びフッ化水素蒸気の混合ガスは、フッ素捕集出口
（14）において捕集される。
アノードハンガー（２）は接続スリーブ（４）及び周
囲の圧縮手段（５）とともに以下及び米国特許出願第07
/736,227号に記載されており、前記特許出願は本出願と
同一の譲受人に譲渡されたものであり、本明細書に引例
として含まれる。
更に任意の孔付きガスセパレーター（７）を説明する
と、これは外側ガスセパレーター（６）の下方、且つ、
電解浴（８）液面下のアノード集成体（19）の部分を取
り囲み、発生したフッ素ガスの気泡と発生した水素ガス
の気泡との間にバリヤーを与えるが、カソード（９）か
らアノード集成体（19）へ電流を自由に流れさせる。孔
付きガスセパレーター（７）は外側ガスセパレーター
（６）から分離する部品であってよく、複数の支持スト
ラップを用いて適所に固定される。任意の孔付きガスセ
パレーター（７）は、外側ガスセパレーター（６）の下
端より下方に延びている炭素アノード（１）部分のみを
取り囲むように延びているか、又は炭素アノード（１）
の底部より下方に延びていてよい。
ガスセパレーター（７）のパーホレーションは、パー
ホレーションを通じての発生した水素の通過を実質的に
阻止するほど十分小さいが、電流が流れるのに十分に大
きくなければならない。このようなパーホレーションは
典型的には直径１〜2mmであり、パーホレーション間の
間隔はパーホレーション半径の一つ分である。このパー
ホレーションは、一般に、大きさ及び形において均一で
ある。孔付きガスセパレーター（７）が電解浴内に浸漬
されるために、孔付きガスセパレーター（７）を製造す
るために使用される材料は電解槽内の作動条件下におい
て耐性がなければならない。
炭素の種類 好ましくは、炭素アノード（１）は、アモルファス非
黒鉛化炭素である。この炭素は、低浸透性又は高浸透性
の一体構造又は複合構造であることができる。高密度の
低浸透性炭素はアノード集成体（19）の炭素アノードを
製造するのに特に有用であり、YBDカーボン（UCAR Car
bonCo.Inc.から市販入手可能）及びStackpolegrade 62
31カーボン（Stackpole CarbonInc.から市販入手可
能）が含まれる。適当な炭素の他の例は当業者に公知で
あり、P2Jaカーボン（SA Utility Co.から入手可能）
及び東洋炭素株式会社から市販入手可能な炭素がある。
アノード構成 図２及び３に示したアノード構成を、アノード集成体
（19）に使用することができ、図１に示した炭素アノー
ド（１）が使用される全ての場合に使用することができ
る。アノード（102,103）の炭素アノードは円筒状であ
り、内部金属導体（21,31）を含む中央に位置する溝（2
0,30）を有する。典型的には、アノード集成体（19）の
炭素アノード（102,103）の長さは20cm〜約120cmの範囲
である。しかしながら、長さの詳細は本発明の範囲を限
定するものであると解釈されるべきでない。内部溝（2
0,30）内に含まれている内部金属導体（21,31）がより
長いほど、アノードの表面における電流密度分布は実質
的に均一になる。
この内部溝（20,30）及びこれに含まれている内部金
属導体（21,31）は、炭素アノード（102,103）の上部か
ら、電解浴液面（８）の下方部分まで、そして、より好
ましくは、炭素片の底から炭素アノード半径の約一つ分
以内の所まで延びる。好ましくは、この内部溝（20,3
0）は炭素アノード（102,103）の長さの少なくとも33
％、より好ましくは少なくとも50％、そして最も好まし
くは少なくとも70％の長さで炭素アノード（102,103）
に沿って延びている。
都合良くは、内部溝（20,30）内に含まれている内部
金属導体（21,31）は、アノード集成体（19）の導電率
を高め、これによって、特に、電解浴（８）表面上方の
冷却することが困難であり、且つ、特に脆弱なアノード
部分での抵抗加熱が減少する。更に、この内部金属導体
（21,31）は、アノード表面における抵抗降下を減少さ
せ、且つ、電流密度分布を改良する。
内部金属導体（21,31）は、基本的に純粋な金属、合
金又は層状金属であり得る。適当な導電性金属には、
銅、ニッケル、金めっきニッケル、NiGold（商標）めっ
きニッケル、Monel（商標）合金、及び他の非反応性合
金が含まれ、好ましくは導電性金属は銅、ニッケル、Mo
nel（商標）合金、及び他に非反応性合金である。導電
性金属管又はロッドを使用することに加えて、内部溝
（20,30）は、その外側表面（23）上がめっきされてい
ることも可能である。
導電性金属プレート（23）は一般に内部溝の全長にわ
たって配置されている。この配置は、全長にわたって均
一でありえるが、電流が大きくなる炭素アノード（102,
103）の上部においては、より高い導電性の金属が存在
してよい。使用時に、電解槽内でフッ素を発生するアノ
ード集成体（19）が過度の抵抗加熱を起こすことなく、
高電流密度で作動しうるように、十分な量の導電性金属
が内部溝（20,31）内に含まれているべきである。導電
性金属の配置は、抵抗降下による過度の電圧降下を起こ
すことなく電流が流れるように、溝内の各部分において
十分な断面積の金属が存在するようなものであるべきで
ある。必要な配置は、既知の、種々の部品の抵抗、流れ
る電流及び温度制約を用いることにより十分に見積もら
れる。一般に、十分な量の導電性金属は、少なくとも1.
0cm2/1000アンペアの断面積を有し、そして、好ましく
は3.2〜6.4cm2/1000アンペアの断面積を有する。
金属を表面に付着させるための、例えば、電気めっ
き、無電解めっき、溶射若しくははんだ付けのような公
知の方法、又は、内部溝表面（26）及び／又は金属プレ
ート（23）と内部溝（20）との間の空間に金属管若しく
はロッドをゆるく配置し、次いで、導電性金属の削り屑
又は金属ウール（22）を用いてはんだ付けするか、又
は、導電性金属の削り屑又は金属ウール（22）を内部溝
表面（26）及び／又は金属プレート（23）と内部溝（2
0）との間の空間に充填する方法、又は、金属管若しく
は棒と内部溝との間の空間を導電性金属球で充填する方
法、又は、金属管若しくは棒を膨張させ、内部溝壁との
接触を生じさせる方法のような内部溝（20）内に金属管
若しくは棒を設置するための他の方法を用い、導電性金
属を内部溝（20）に付けることができる。
図３を参照すると、中央に位置する内部導体（31）に
加えて、中央に位置する内部導体（31）の周縁部又は中
央に位置する内部導体を有しない炭素アノード（103）
の周縁部に配置され、炭素アノード（103）の長さ方向
に実質的に延びている等間隔に開けられた孔（36）の中
に、より小さな内部導体（32）を挿入することができ
る。典型的には３〜６個の内部導体が存在するが、この
数は炭素アノード（103）の直径に依存する。更に、炭
素アノードの上部、即ち、炭素アノード（103）の外周
の上部10〜15cmをめっきすることが都合良いであろう。
任意に、金属円板（33）を炭素アノード（103）の上部
とめっき（34）との間に配置できる。めっきを施すべき
部分は、スリーブ（図１において４で示される）が炭素
アノード（103）上に締め付けられる箇所である。適切
なめっき用金属にはニッケル及び銅が含まれ、好ましい
めっき用金属はニッケルである。炭素アノードの上部セ
クション上に電気めっきされためっき層の厚さは約0.01
0〜0.03cmである。しかし、電気めっきは金属プレート
を与えるための一つの手段として提案されるものであ
り、薄い金属層を与えるための当業者に公知の方法を用
いることが本発明の範囲に含まれる。
ポリマー物質の含浸 組成物 内部導体が炭素アノードの長さに本質的に等しい電解
浴液面下10cm下方まで延びている場合には、炭素アノー
ドは部分的又は完全にポリマー物質で含浸されているこ
とが可能である。閉塞されないままの状態の細孔を含む
炭素アノードは、電解浴及びフッ素を内部金属導体まで
浸透させ、金属の腐食を引き起こす。この問題を解消す
るために、炭素アノードは、炭素アノード中の細孔を満
たし、いったん硬化又は重合すれば腐食させうる量の電
解浴及びフッ素が内部金属導体に達するのを防ぐ重合性
材料で含浸されていることが可能である。ポリマー物質
で細孔を満たすことは、電解浴及びフッ素に対する炭素
アノードの浸透性を基本的に零まで低下させる。特に、
フッ素が殆どの有機物質、炭化水素及び炭化水素ベース
ポリマーと自発的に反応することが知られていることを
考慮すると、驚くべきことに、含浸したポリマー物質
は、それ自体がアノード表面上で発生したフッ素によっ
て激的に劣化することなく内部金属／炭素接合部の腐食
を最少限にする。炭素アノード中の全ての細孔をポリマ
ー物質で含浸する必要はない。
炭素アノードは、内部導体が電解浴及びフッ素ガスの
腐食効果から効果的に保護される程度に含浸されるべき
である。好ましい重合性組成物は、基本的に100％固形
分であり、in situで硬化又は重合し、炭素アノードの
細孔の網状ネットワークを満たし、且つ、閉塞すること
ができるモノマー又はプレポリマー物質である。他のモ
ノマー又はプレポリマー物質には、熱的に硬化若しくは
重合しうるか、又は、室温で硬化若しくは重合しうるい
ずれかの物質が含まれる。代わりに、いくつかのモノマ
ー又はプレポリマー物質を、炭素アノードから後に蒸発
しうる溶剤中に溶解させてよい。
有用なモノマー又はプレポマー物質は、当業者に公知
の方法により硬化又は重合しうるものであり、このよう
な物質は重合性組成物を硬化又は重合させるのに有用な
開始剤及び／又は添加剤を含んでいてよい重合性組成物
中の成分でありうる。開始剤及び／又は添加剤は添加剤
の既知の機能を達成させるのに有効な量で重合性組成物
中に存在する。
ポリマー物質には、例えば、エポキシ樹脂、スチレン
樹脂及びスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーが含ま
れる。ポリマー物質が細孔のネットワークを基本的に閉
塞する場合には、基本的に100％固形分未満のポリマー
物質を用いてよい。
炭素アノード全体をポリマー物質で含浸する必要はな
いが、炭素アノードが通常の作動条件下で少なくとも６
か月間使用された場合に、内部金属導体の有意の腐食を
起こさない適切なポリマー物質をアノードが含むことが
好ましい。
炭素アノードを含浸させるための方法 重合性組成物は好ましくは基本的に100％固形分の液
体状態であるか又は溶液の状態にある。好ましくは、こ
の粘度は、重合性組成物が炭素アノードの細孔内に流入
し、そして、細孔を満たすことが可能であるように十分
に低い。粘度が高い場合、即ち、重合性組成物が粘性で
ある場合には、下記のような真空含浸法を用いて炭素ア
ノードは重合性組成物で含浸される。
一般に、中央に配置された内部溝を通じて重合性組成
物を炭素アノード内に導入するか又はモノマー若しくは
プレポリマー物質を炭素アノードの外側から吸収させる
かのいずれかによって炭素アノードを含浸させることが
できる。一般に、重合性混合物の粘度によって炭素アノ
ードを含浸させるために用いる方法が決まるであろう。
炭素アノードを含浸させるために、中央に位置する内
部溝内に重合性組成物を導入し、重合性組成物を溝内に
充填し、次いで一定時間を要して炭素アノード内に飽和
させる。このソーキングの最後に、炭素アノードを加熱
することによって重合性組成物は熱的に重合する。ソー
キング時間の長さは、重合性組成物を炭素アノードの外
側表面上に「出現」させるような十分な長さの時間であ
る。ソーキング時間の長さは、重合性組成物の初期粘
度、炭素アノードの多孔度及び炭素アノードの物理的大
きさに依存する。
代替的な方法は外側から内側に炭素アノードを含浸さ
せる方法である。重合性混合物を調整し、一定時間（一
般に24時間以上）を要して炭素アノード内に「浸透」さ
せ、次いで、熱的に重合させることができる。いったん
重合が起こると、炭素アノードから過剰のポリマーを除
去し、次いで、過剰の未反応モノマーを除去するため
に、例えば、炭素アノードを真空に暴露することにより
炭素アノードを処理することが都合良い。
重合性混合物を都合良く浸透させるために真空含浸法
を用いてもよい。この方法の一態様において、炭素アノ
ードは、一端が閉じている中空円筒としての鋳型であ
る。このような部品は長さ120cm、外径20cmの部品であ
り、10cmの直径を有し、且つ、炭素片内に110cm延びる
中央に位置する内部溝を有する。適切な大きさの、例え
ば銅製の内部金属導体は、上記したような電気めっきに
より内部溝内に配置される。この時に、外部めっきを適
切に行ってよい。次いで、この集成体は真空チャンバー
内に置かれ、1Torr以下の真空下に置かれる。次いで、
脱気された重合性組成物は細孔の網状ネットワーク内に
浸透し、そして、網状ネットワークを満たす。過剰の重
合性物質が除去され、残存した混合物がin situ重合す
る。次いで、集成体は、所望の通りに、仕上成形及び表
面溝の機械加工を含む機械仕上される。この方法の一つ
の利点は、細孔の網状ネットワークを急速に、且つ、有
効に満たせることである。他の利点は、最終的な表面機
械加工のみが必要であることである。更に他の利点は、
含浸前に炭素をめっきすることにより、金属と炭素との
間の接触が改良されることである。
溝 図2Aを参照すると、炭素アノード（102）は外側表面
（25）上に配置された複数の平行で且つ実質的に垂直な
溝（24）を有することができ、この溝によってアノード
で発生したフッ素ガスを流れさせ、そして、発生した水
素ガスの捕集が容易になる。この溝（24）は、アノード
分極の時間間隔を増加させ、且つ、高電流密度での実質
的な作動を可能にする。この溝（24）は、アノード表面
が発生したフッ素のレンズ状の泡により「ブラインド」
されることを基本的に防ぐ。溝（24）は米国特許出願第
07/736,227号により詳細に記載されており、前記記載は
前記のように本明細書に引例として含まれる。
N2パージ 任意に、腐食性フッ素及び電解浴を内部導体に接触さ
せないように、各アノードに内部窒素パージ（internal
nitrogen purge）できる。窒素パージが用いられる場
合には、窒素ガスの圧力は、窒素が中央に位置する内部
溝に流入し、そして炭素アノードを通じ、内側ガスセパ
レーター（6a）と外側ガスセパレーター（６）との間の
空間に出るような圧力である。
スリーブ 再び図１を参照すると、ハンガー（２）と炭素アノー
ド（１）との隣接部分を取り囲んでいる金属スリーブ
（４）は、スリーブに均一に円周方向の圧縮力をかける
ための手段（５）と組合わさって、電流キャリアー（4,
5）を構成する。炭素アノード（１）は好ましくはハン
ガー（２）の対応部分に隣接して配置され、次いで、軸
方向に沿って並べられる部分を有する。スリーブ
（４）、圧縮手段（５）及びハンガー（２）は、炭素ア
ノード（１）と直流電源（図に示されていない）との間
に機械的及び電気的連続性を与える。スリーブ（４）
を、導電性であり、且つ、作動条件下での電解槽内の腐
食性雰囲気に対して反応性でない材料から製造できる。
このような材料には、ニッケル、金めっきニッケル、Mo
nel（商標）ニッケル合金が含まれる。他の例は米国特
許出願第07/736,227号に記載されており、このような記
載は本明細書に引例として含まれる。
ハンガー ハンガー（２）及びフランジ（３）は機械的支持を提
供し、電解槽内での電極の設置を可能にする。更に、ハ
ンガー（２）は炭素アノードに電流を導く。ハンガー
（２）及びフランジ（３）を通常の軟鋼、ニッケル、Mo
nel（商標）ニッケル合金、又は他の適切な材料から製
造することができる。ハンガー（２）及びフランジ
（３）の他の例は、米国特許出願第07/736,227号に記載
されており、このような記載は本明細書に引例として含
まれる。
本発明の目的及び利点を以下の実施例によって更に説
明するが、これらの実施例に記載された特定の材料及び
その量、並びに他の条件や詳細部分は本発明を不当に限
定するものと解釈すべきではない。他に記載がないかぎ
り、全ての材料は市販入手可能なものであるか、又は当
業者に公知のものである。
実施例 実施例１ この実施例は、図示されているような、長さ24.5cmの
中央溝（20）を含む、長さ32.4cm、直径3.5cmの好まし
いアノード集成体（19）の例である。溝（20）は直径1.
19cmであった。アノードの大部分の外側表面（25）（2
7.3cmの部分）には、27本の等間隔に配置された幅約0.0
30cm及び深さ0.20cmの垂直溝（24）が含まれていた。溝
（20）の内側表面（23）は、厚さ0.21cmの銅層により被
覆された厚さ0.069cmのニッケル層から成る電気めっき
された導電性層（26）を含む。直径0.953cmの銅管（2
1）を溝（20）内に挿入し、溝の殆ど底（27）まで達す
るまで延ばした。銅ウールパッキング（22）を使用し、
銅管（21）を適所に固定した。溝（20）から延びている
銅管の末端（27）を電源（図に示されていない）及び窒
素供給源（図に示されていない）に接続した。スリーブ
（４）及びハンガー（２）と接触していた炭素片（10
2）の部分を厚さ0.068cmのニッケル層（26）で被覆し
た。層（26）は炭素アノード（102）とスリーブ／ハン
ガー（4,2）との間の電気的接触を改良した。
100重量部のAraldite PY306（商標）（Ciba Geigy
から市販入手可能）、85重量部のHY917（商標）硬化剤
（Ciba Geigyから市販入手可能）、及び１重量部のDY0
70（商標）触媒（Ciba Geigyから市販入手可能）をブ
レンドすることによりエポキシ樹脂を調製した。アノー
ドの炭素アノードを垂直に固定したまま、エポキシ樹脂
を溝（20）内に注入した。任意に、より高い静水圧を発
生させ、そしてエポキシ樹脂を炭素アノード（102）の
細孔内に強制的に入り込ませるために、一片の管及びゴ
ム栓を溝（20）に挿入してよい。炭素アノード（102）
の細孔内にエポキシ樹脂が吸収されるようなレベルを保
つために、周期的に追加のエポキシ樹脂を溝（20）に注
入した。
６〜８時間後、エポキシ樹脂が炭素アノード（102）
の細孔内に十分に吸収されたら、アノードを炉の中に入
れ、100℃で一晩を要して硬化させた。エポキシ樹脂が
硬化した後に、溝（20）に再び孔をあけ、所望の直径に
した。
このアノードを図１に示した電解槽に使用した。集成
後、アノード集成体をKF・2HF電解浴中の深さ26.5cmま
で浸漬するとともに、外側ガスセパレーター（６）より
下方の約23cmを浸漬した。電解槽を90℃で作動させた。
電解槽は10〜100アンペアにランプすることにより始動
した。アノードでフッ素が発生すると、フッ素は外側ガ
スセパレーター（６）とアノード表面との間を通過し
た。フッ素ガスは、電解浴内に存在した後に、入口（1
3）を通じて入った窒素により運ばれ、フッ素捕集出口
（14）を通じて電解槽から出た。発生した水素ガスは出
口（16）を通じて排出された。フッ素の発生に伴って、
電解浴に補充するのに見合うようにフッ化水素を電解槽
内に供給した。電極を100アンペアで８か月間作動させ
た。この時間の経過後の平均電圧降下は約9.2ボルトで
あった。カソードに直接向かい合っているアノード領域
は250cm2であったので、100アンペアでの電流密度は400
ミリアンペア/cm2であった。
実施例２ 実施例１に記載したようなアノードに、エポキシ樹脂
の代わりにスチレン−ジビニルベンゼンポリマー物質を
含浸した。
スチレン：ジビニルベンゼンの比が4:1のモノマー混
合物を調製した。この混合物をシリカゲルを用いて濾過
し、抑制剤及び0.5重量％〜１重量％のVASO64（商標）
開始剤（Dupontから市販入手可能）を添加した。炭素ア
ノードをガラス容器の中に置いた。モノマー混合物も容
器内に注入し、少なくとも１日を要して炭素アノードに
モノマー混合物を浸透させた。次いで、アノードと容器
とを40℃で一晩加熱し、重合を開始させ、次いで、完全
に重合させるために100℃でさらに１日を要して加熱し
た。冷却後、容器を除去し、アノードを真空下に置き、
未反応のモノマーと臭気を除去した。次いで、アノード
表面から全ての過剰のポリマーが除去されるように注意
しながら最終的な形に機械加工した。中央に位置する内
部溝を開き、実施例１のように導体を挿入した。
このアノードを実施例１と同様に電解槽内に設置し、
100アンペアで８か月間作動させた。この時間の経過後
の平均電圧降下は9.5ボルトであった。
実施例３ 図３を参照すると、深さ5.08cmまで5.08cmの直径を有
し、溝（30）の残りが0.635cmの直径を有する長さ25.4c
mの中央溝（30）を含む炭素アノード（103）（長さ32.4
cm）が示されている。４つの追加の直径0.397cmの溝（3
6）（長さ25.4cm;2つが示されている）は、アノードの
中央から約0.71cm離れたアノード内に等間隔に配置され
ている。アノードの外側（下側27.3cm）は図2Aに示した
アノードと同様な溝パターンを有する。直径0.95cmの銅
管（31）が溝の上側5.08cm内に挿入され、且つ、直径0.
397cmの銅導体棒（32）が溝（36）（全長にわたって）
挿入されており、そして、その場所にはんだづけされて
いる。銅管（31）は窒素供給源に接続されている。
アノードの上部表面は、その場所にはんだづけされた厚
さ0.158cmの銅円板（33）をも含み、スリーブ／ハンガ
ー（4,2）とアノードとの間の電気的接解を改良するた
めに、銅円板（33）の上部及び外側の下方に向かって約
3.8cmの部分にわたって厚さ0.018cmのニッケル被覆（3
4）を有する。アノードは実施例２に記載した方法を用
いてスチレン−ジビニルベンゼンポリマーに含浸されて
いる。
0.07bar（3psi）の圧力降下を保つのに十分なガスフ
ローを銅管（31）を通じて保ったことを除き、同様な一
般作動パラメータ下でアノードを図１に示した電解槽に
集成した。アノードを100アンペアで６か月間作動させ
た。この時間の経過後の電解槽の電圧降下は平均9.7ボ
ルトであった。
実施例４ 図１を参照すると、他の態様のアノード集成体（19）
が、ハンガー（２）、スリーブ（４）及び圧縮手段
（５）並びに炭素アノードの組合せ（「部品の組合せ」
とも呼ぶ）と外側ガスセパレーター（６）との間に任意
の内側ガスセパレーター（6a）を含んで構成されてい
る。内側ガスセパレーター（6a）は電解浴まで延びてお
らず、そして、外側ガスセパレーター（６）のようにMo
nel（商標）合金のような不活性物質から成っていた。
窒素ガスは、窒素入口（13）を通じて内側ガスセパレー
ター（6a）と部品の組合せとの間の空間に流入した。窒
素はこの空間を通って内側ガスセパレーター（6a）の下
方の空間に下降した（矢印17により示した）。窒素の流
れはフッ素ガス及び電解浴から蒸発したフッ化水素によ
り希釈され、そして、内側ガスセパレーター（6a）と外
側ガスセパレーター（６）との間の空間を通って、これ
らを上方に運んだ（矢印18により示した）。窒素ガス、
フッ素ガス及びフッ化水素蒸気の混合ガスは捕集出口
（14）を通じて電解槽（100）から出た。
この集成体に関する利点は、フッ素ガス及びフッ化水
素蒸気が炭素アノード（１）とスリーブ（４）及びハン
ガー（２）との間の接合部に近づかないために、この接
合部の腐食があまり起こらない。
比較用実施例C5 炭素アノードが下記のようなものであったことを除
き、実施例１〜４と同様な部品を用いてアノード集成体
を組立てた。長さ32.4cm及び直径約3.5cmの炭素アノー
ドは中央に位置する溝（長さ25.4cm及び直径1.90cm）を
含んでいた。厚さ0.0814cmの導電性の銅の層を内部溝の
表面に電気めっきした。直径0.95cmの銅管をめっきした
内部溝内に挿入し、溝の上部とはんだづけし、部品の組
合せの上部に突出させることによって、窒素のパージ流
れのための導管として、及び炭素アノードとの第１電気
接合として機能する。窒素ガスが炭素アノードを通じて
溝の外に流れ出るように、内部溝の底の銅板に0.75cmの
穴を開けた。炭素アノードの上部及びこれと連続してア
ノードの側面の下方に向かって約5cmに銅の層（厚さ0.0
13cm）をめっきし、炭素アノードとスリーブとの間の電
気接合として機能させた。炭素アノードの外側表面の下
側27.3cmは、幅0.030cm及び深さ0.20cmの同一の27本の
等間隔に配置された垂直溝（図2aを参照されたい）を含
み、実施例１に記載したように炭素アノードに機械加工
した。
アノード集成体を実施例１と同様にして電解槽内に設
置し、次いで、100アンペアで51日間作動させた。51日
間後、炭素アノードは内部銅導体の腐食のためにばらば
らに粉砕した。
比較用実施例C6 炭素アノードが下記のようなものであったことを除
き、実施例１〜４と同様な部品を用いてアノード集成体
を組立てた。長さ32.4cm及び直径約3.5cmの炭素アノー
ドを製造した。炭素アノードの外側表面の下側27.3cm
は、幅0.030cm及び深さ0.20cmの同一の27本の等間隔に
配置された垂直溝（図2aを参照されたい）を含み、実施
例１に記載したように炭素アノードに機械加工した。こ
のアノード集成体の炭素アノード内に内部金属導体は備
え付けられていなかった。
アノード集成体を実施例１と同様にして電解槽内に設
置し、次いで、53.6アンペアで46日間作動させた。次い
で、電流を80アンペアに上げ、132時間作動させた。電
解槽は十分に作動しているようであった。
最後に、電解槽の電流を100アンペアに上げた。56時
間の作動後、電解浴液面上方が焼けたことによってアノ
ード集成体は破損した。電解槽内の発熱は非常に激し
く、電解槽のKel−Ｆ蓋が部分的に溶融した。電解浴液
面下の炭素アノードの部分は損傷されなかった。電解浴
液面上の炭素アノードの部分は部分的に焼け、細い箇所
で折れた。
本発明の範囲及び精神を逸脱することなく本発明を様
々に修飾及び改変できることは当業者に明らかであり、
本発明は本明細書に記載した例示的実施態様に不当に限
定されるべきことではないことは理解されるべきであ
る。各出版物又は特許が特別に且つ個々に本明細書に引
例として含まれると示された限りにおいて、全ての出版
物及び特許が本明細書に引例として含まれる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャイルズ，ウィリアム ベス アメリカ合衆国，ミネソタ 55133― 3427，セント ポール，ポスト オフィ ス ボックス 33427（番地なし) (56)参考文献 特開 平５−209291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−155502（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162787（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−184292（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（１）電解槽ハウジング； （２）KF・2HF電解浴； （３）前記電解浴と接触し、水素ガスが発生するカソー
    ド； （４）以下（ａ）〜（ｄ）を含んで成るアノード集成
    体： （ａ）前記電解浴と接触し、フッ素ガスが発生する炭素
    アノードであって、ポリマー物質を部分的又は完全に含
    浸させた炭素アノード； （ｂ）中央に位置する内部溝内に配置され、前記電解浴
    と接触せず、且つ、前記炭素アノードの上部から前記電
    解浴の液面下まで延びている内部金属導体； （ｃ）当該アノード集成体と前記カソードとの間に配置
    された外側ガスセパレーター；及び （ｄ）スリーブと、当該スリーブ、当該アノードハンガ
    ー及び前記炭素アノードを整合させて固定するための圧
    縮手段とを用いて機械的及び電気的に前記炭素アノード
    に接続された、前記炭素アノードに隣接するアノードハ
    ンガー； （５）前記カソード及び前記アノードに電流を供給する
    ための手段；並びに （６）発生したフッ素ガスを除去するための手段及び発
    生した水素ガスを除去するための手段； を含んで成るフッ素を製造するための電解槽。
  2. 【請求項２】（１）電解槽ハウジング； （２）KF・2HF電解浴； （３）前記電解浴と接触し、水素ガスが発生するカソー
    ド； （４）前記電解浴と接触し、フッ素ガスが発生する、ポ
    リマー物質を部分的又は完全に含浸させた炭素アノード
    であって、少なくとも１つの内部溝内に配置され、電解
    浴と接触せず、当該炭素アノードの上部から前記電解浴
    の液面下まで延びている少なくとも１つの内部金属導体
    をさらに含む炭素アノード； （５）前記カソード及び前記アノードに電流を供給する
    ための手段；並びに （６）発生したフッ素ガスを除去するための手段； を含んで成るフッ素を製造するための電解槽。
  3. 【請求項３】前記炭素アノードと前記カソードの間に配
    置された外側ガスセパレーターをさらに含んで成る請求
    項２記載の電解槽。
  4. 【請求項４】スリーブと、当該スリーブ、当該アノード
    ハンガー及び前記炭素アノードを整合させて固定するた
    めの圧縮手段とを用いて機械的及び電気的に前記炭素ア
    ノードに接続された、前記炭素アノードに隣接するアノ
    ードハンガーをさらに含んで成る請求項２記載の電解
    槽。
  5. 【請求項５】前記炭素アノードの上部と前記外側ガスセ
    パレーターとの間に配置された内側ガスセパレーターを
    さらに含んで成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の
    電解槽。
  6. 【請求項６】前記外側ガスセパレーターの底部の下方に
    配置され、前記電解浴に浸漬される孔付きガスセパレー
    ターをさらに含んで成る請求項１、３または５に記載の
    電解槽。
  7. 【請求項７】前記電解槽がカランドリア槽の構成を有す
    る請求項１〜６のいずれか１項に記載の電解槽。
  8. 【請求項８】前記炭素アノードの長さ方向に実質的に沿
    い、且つ、前記炭素アノードの内側周縁部に位置する等
    間隔に開けられた孔の中に挿入された１つ以上の金属導
    体をさらに含んで成る請求項１〜７のいずれか１項に記
    載の電解槽。
  9. 【請求項９】前記炭素アノードの周囲の外側表面に配置
    された複数の平行で実質的に垂直な溝をさらに含んで成
    る請求項１〜８のいずれか１項に記載の電解槽。
  10. 【請求項１０】KF・2HF電解浴からフッ素を製造するた
    めの電解槽に使用するのに適するアノードであって、ポ
    リマー物質で部分的又は完全に含浸された炭素アノー
    ド、及び、当該アノードが電解槽内の電解浴中に配置さ
    れた場合に、当該アノードの上部から少なくとも前記電
    解浴の液面まで延びている前記炭素アノード内部の少な
    くとも１つの内部溝内に配置された少なくとも１つの導
    電性金属を含んで成るアノード。
  11. 【請求項１１】少なくとも１つの前記導電性金属が、前
    記炭素アノード内の中央に位置する内部溝の中に位置す
    る請求項10記載のアノード。
  12. 【請求項１２】前記炭素アノードが、当該炭素アノード
    の長さ方向に実質的に沿い、且つ、当該炭素アノードの
    内側周縁部に位置する等間隔に開けられた孔の中に挿入
    された１つ以上の金属導体をさらに含んで成る請求項10
    又は11記載のアノード。
  13. 【請求項１３】前記アノードが、前記炭素アノードの周
    囲の外側表面に配置された複数の平行で実質的に垂直な
    溝をさらに含んで成る請求項10〜12のいずれか１項に記
    載のアノード。
  14. 【請求項１４】（１）電解槽ハウジング； （２）KF・2HF電解浴； （３）前記電解浴と接触し、水素ガスが発生するカソー
    ド； （４）前記電解浴と接触し、フッ素ガスが発生する炭素
    アノード； （５）前記炭素アノードを機械的に支持し、且つ、前記
    炭素アノードと電気的に接触しているスリーブ、圧縮手
    段、及びホルダー； （６）前記カソードで発生した水素と前記アノードで発
    生したフッ素とを前記電解浴上方の電解槽内の空間で別
    れたままに保つ外側ガスセパレーター； （７）アノード集成体の上部と前記外側ガスセパレータ
    ーとの間に配置された内側ガスセパレーター； （８）前記外側ガスセパレーターの底部に配置され、前
    記電解浴内に浸漬される孔付きガスセパレーター； （９）前記内側ガスセパレーターと前記アノード集成体
    の上部との間の少なくとも１個の不活性ガス入口； （10）当該電解槽が作動状態にある時に、不活性ガス、
    発生したフッ素ガス及び電解浴から蒸発したフッ化水素
    蒸気の混合ガスが通過するフッ素ガス出口；並びに （11）発生した水素ガス及び前記電解浴から蒸発したフ
    ッ化水素蒸気が通過する水素ガス出口； を含んで成るフッ素を製造するための電解槽。
  15. 【請求項１５】前記炭素アノードが、ポリマー物質を部
    分的又は完全に含浸させたものである請求項14記載の電
    解槽。
  16. 【請求項１６】前記炭素アノードが、当該炭素アノード
    の上部から前記電解槽内の前記電解浴まで延びている前
    記炭素アノード内の１つ以上の内部溝内に１つ以上の導
    電性金属を含む請求項14または15に記載の電解槽。
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