JP6443968B2 - 電気分解装置及びその製造方法並びに電気分解方法 - Google Patents
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Description
に有する新規な電気分解用電極を用い、スケールの耐付着性の向上を図って長寿命化を実
現できる電気分解装置及び電気分解方法並びに電気分解方法を提供することを目的とする。
また、上記の電気分解装置を、陽極にて発生した塩素と水との反応によって生成される次亜塩素酸の殺菌性を利用して飲料用殺菌水を作製する用途に好適に適用できる。
図1(a)〜(b)は、本発明の実施形態1に係る電気分解装置及び電気分解用電極の構成例を示す図である。このうち、図1(a)は、本実施形態に係る電気分解装置の全体構成図であり、図1(b)は、図1(a)の電気分解用電極の断面拡大図である。ここでは、本実施形態を、一般家庭の浄水設備やカップ式自動販売機等において飲料用殺菌水を作製する用途に適用した例が図示されている。
TiNx ・・・ (1)
TiNxCy ・・・ (2)
(式中、x+y=1,x>0,y≧0を満たす)
TiNxCyOz ・・・ (3)
(式中、x+y+z=1,x>0,y≧0,z≧0を満たす)
H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e−
2Cl− → Cl2 + 2e− ・・・ (4)
Cl2 + H2O → HOCl + HCl ・・・ (5)
H2O + 2e− → 1/2H2 + OH− ・・・ (6)
本発明の実施形態に係る電気分解装置及び電気分解方法並びに電気分解用電極は、実施形態1に対し、塩化物イオンを含む水を電気分解して陽極にて塩素を発生させ、殺菌性の高い次亜塩素酸を利用した殺菌水を作製する用途への適用という点では同一であるが、かかる殺菌水が飲料用でない点が異なる。
本発明の実施形態に係る電気分解装置及び電気分解方法並びに電気分解用電極は、実施形態1に対し、塩化物イオンを含まない水を電解液として用いる点が異なる。
本発明の実施形態に係る電気分解装置及び電気分解方法並びに電気分解用電極は、実施形態1に対し、電解メッキに用いられる点が異なる。電解メッキにて、電解液中に無機質成分が含まれる場合にも、電極へのスケールの付着は防止されるべきである。本実施形態によれば、電解メッキ用途においてもスケールの耐付着性の向上を図って長寿命化を実現できる。尚、電解メッキに限られず、工業上、電気分解が利用される各種の場面で本発明を適用し得る。
実施形態1に係る電気分解装置1を構成した。このうち、陰極としての電気分解用電極22は、Ti基材を研磨して鏡面仕上げした表面粗さ(Ra)が0.084μmであるものを用い、イオンプレーティング法によって窒化チタン系材料(TiN)を蒸着した。また、陽極としての電極13は、チタン基材に白金をコーティングしたものを用いた。そして、ここではスケール付着による電圧変化の確認を検証しやすくするため、CaCl2の2質量%溶液を調整し、電解液15として用いた。
電解液15としてCaCl2の10質量%溶液を調整したものを用いた以外は、実施例1と同様の手法により、電気分解装置1を構成した。この実施例2は、上記の実施例1や後述する比較例1と比べて高くCaCl2の濃度が高い分、かかるCaCl2の濃度についてみれば、スケール付着防止が過酷となる条件にて実施されたものである。
陰極としての電気分解用電極22を、Ti基材を研磨して鏡面仕上げした表面粗さ(Ra)が0.575μmであるものを用いた以外は、実施例1と同様の手法により、電気分解装置1を構成した。
陰極及び陽極ともに、チタン基材に白金をコーティングしたものを用いた。ここで、白金のコーティングは、チタン基材を塩化白金溶液に浸漬させ繰り返し塗布して焼成する方法により行ったが、かかる方法では、白金を形成する上で、チタン基材の表面粗さ(Ra)を3.013μmとせざるを得なかった。
電気分解(電流密度2A/dm2,室温条件,上限30V)を行いながら、その電気抵抗を測定し、その推移を観察した。実施例1〜3での結果を図3(a)〜(c)に示し、比較例1での結果を図4に示す。
上記の試験例1の後、電解液から引き上げた陰極を目視観察した。陰極へのスケール付着を防止できている場合は「○」とし、陰極にてスケールの付着が確認される場合は「×」と評価した。結果を表1に示す。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上記のものに限定されるものではない。例えば、上記の電気分解装置1を複数用意し、これを電気的に連結するようにしてもよい。電気分解装置1の各構成の形状や大きさも、図示しているものはあくまで一例であり、本発明の範囲において適宜変更可能である。
Claims (7)
- 基材と、前記基材の表面に形成された導電層と、を有する電気分解用電極を具備し、
陰極として前記電気分解用電極が用いられるとともに、陽極としてチタン基材に貴金属をコーティングしたものが用いられ、塩化物イオンを含む水を電気分解して前記陽極にて塩素を発生させるものであり、
前記導電層は、イオンプレーティング法により形成され、かつ、下記式(1)の組成を有する窒化チタン系材料からなるものであることを特徴とする電気分解装置。
TiNx ・・・ (1) - 前記基材の表面粗さ(Ra)は、1.0μm以下であること
を特徴とする請求項1に記載の電気分解装置。 - 前記導電層は、前記窒化チタン系材料を98質量%以上含むものであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の電気分解装置。 - 前記導電層は、0.05〜10μmの厚さを有すること
を特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電気分解装置。 - 前記基材は、チタンからなるものであること
を特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の電気分解装置。 - 基材と、前記基材の表面に形成された導電層と、を有し、前記導電層が、イオンプレーティング法により形成され、かつ、下記式(1)の組成を有する窒化チタン系材料からなる電気分解用電極を陰極として用い、陽極としてチタン基材に貴金属をコーティングしたものを用い、塩化物イオンを含む水を電気分解して前記陽極にて塩素を発生させることを特徴とする電気分解方法。
TiNx ・・・ (1) - 基材と、前記基材の表面に形成された導電層と、を有する電気分解用電極を具備し、陰極として前記電気分解用電極が用いられるとともに、陽極としてチタン基材に貴金属をコーティングしたものが用いられ、塩化物イオンを含む水を電気分解して前記陽極にて塩素を発生させる電気分解装置の製造方法であって、
前記導電層を、イオンプレーティング法により形成し、かつ、下記式(1)の組成を有する窒化チタン系材料からなるものとすること
を特徴とする電気分解装置の製造方法。
TiNx ・・・ (1)
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