JP6585176B2 - Electrode, electrode unit, and electrolysis device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電極、電極ユニット、及び電解装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an electrode, an electrode unit, and an electrolysis apparatus.

近年、水を電解して様々な機能を有する電解水、例えば、アルカリイオン水、オゾン水または次亜塩素酸水などを生成する電解装置が提供されている。電解水の内、次亜塩素酸水は、優れた殺菌力を有するとともに、人体に安全で食品添加物としても認可されている。また電解装置は水素製造等にも用いられる。   2. Description of the Related Art In recent years, electrolyzers have been provided that generate electrolyzed water having various functions by electrolyzing water, such as alkali ion water, ozone water, or hypochlorous acid water. Among electrolyzed water, hypochlorous acid water has an excellent sterilizing power and is safe for the human body and approved as a food additive. Electrolyzers are also used for hydrogen production and the like.

電解装置としては、例えば、3室型の電解槽を有する電解水生成装置が提案されている。電解槽内は、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜によって、中間室と、この中間室の両側に位置する陽極室および陰極室との3室に仕切られている。陽極室および陰極室には、陽極および陰極がそれぞれ設けられている。電極として、金属板基材にエクスパンド、エッチング、あるいはパンチングによって多数の孔を加工した多孔構造の電極が用いられている。   As an electrolysis apparatus, for example, an electrolyzed water generation apparatus having a three-chamber electrolysis tank has been proposed. The inside of the electrolytic cell is divided into three chambers, an intermediate chamber, and an anode chamber and a cathode chamber located on both sides of the intermediate chamber, by a cation exchange membrane and an anion exchange membrane. The anode chamber and the cathode chamber are provided with an anode and a cathode, respectively. As an electrode, a porous electrode is used in which a large number of holes are processed by expanding, etching, or punching on a metal plate base material.

このような電解装置では、例えば、中間室に塩水を流し、陽極室および陰極室にそれぞれ水を流通する。中間室の塩水を陰極および陽極で電解することで、陽極で次亜塩素酸水や塩素を生成するとともに、陰極室で水酸化ナトリウム水や水素を生成する。生成した次亜塩素酸水は殺菌消毒水として、水酸化ナトリウム水は洗浄水等して活用される。水素は水素水もしくは燃料として活用される。特に塩素や水素をメインに製造する場合にはより大電流で電解が行われる。   In such an electrolysis apparatus, for example, salt water is passed through the intermediate chamber, and water is circulated through the anode chamber and the cathode chamber, respectively. By electrolyzing the salt water in the intermediate chamber at the cathode and the anode, hypochlorous acid water and chlorine are generated at the anode, and sodium hydroxide water and hydrogen are generated at the cathode chamber. The generated hypochlorous acid water is used as sterilizing / disinfecting water, and sodium hydroxide water is used as washing water. Hydrogen is used as hydrogen water or fuel. In particular, when chlorine and hydrogen are mainly produced, electrolysis is performed with a larger current.

これらの電解の中で大電流を流して大量に電解を行う場合電極の一部に電流が集中するとその部分の触媒等がはがれたり、そこに接する多孔質膜や電解質膜が劣化しやすく電解電圧が上昇し寿命が短くなる。   When conducting a large amount of electrolysis by flowing a large current among these electrolysis, if the current concentrates on a part of the electrode, the catalyst in the part may be peeled off, or the porous film or the electrolyte film in contact with the part may easily deteriorate. Rises and the service life is shortened.

特開2014−101549号公報JP 2014-101549 A 特許第4746629号公報Japanese Patent No. 4746629

本発明の実施形態の課題は、高電流密度でも寿命の長い電解電極、電極ユニットおよび電解装置を提供することにある。   An object of an embodiment of the present invention is to provide an electrolytic electrode, an electrode unit, and an electrolytic device that have a long life even at a high current density.

実施形態に係る電極は、第1表面、前記第1表面に対向する第2表面、及び前記第1表面から前記第2表面に貫通する複数の貫通孔を有する基材と、前記第1表面に開口する複数の第1凹部、及び前記第2表面に開口しているとともに前記第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部を有し、前記第1凹部の開口の曲率半径が0.01mm以上であり、かつ前記第1表面に触媒層が設けられているThe electrode according to the embodiment has a first surface, a second surface facing the first surface, a base material having a plurality of through holes penetrating from the first surface to the second surface, and the first surface. There are a plurality of first recesses that open, and a plurality of second recesses that are open on the second surface and have a larger opening area than the first recess, and the radius of curvature of the opening of the first recess is 0. 0. der least 01mm is, and the catalyst layer is provided on said first surface.

図1は、実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an electrolysis apparatus according to an embodiment. 図2Aは、実施形態に係る電極の形状の一例を表す模式図である。FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of the shape of the electrode according to the embodiment. 図2Bは、実施形態に係る電極の貫通孔の最小断面積の形状の一例を表す模式図である。FIG. 2B is a schematic diagram illustrating an example of the shape of the minimum cross-sectional area of the through hole of the electrode according to the embodiment. 図2Cは、図2AのA−A線における切断面を模式的に表す図である。FIG. 2C is a diagram schematically illustrating a cut surface along the line AA in FIG. 2A. 図2Dは、第1凹部のエッジ部の曲率半径を説明するための図である。FIG. 2D is a diagram for explaining the radius of curvature of the edge portion of the first recess. 図3Aは、実施形態にかかる電極を適用可能な電極ユニットの一例を示す分解斜視図である。FIG. 3A is an exploded perspective view illustrating an example of an electrode unit to which the electrode according to the embodiment can be applied. 図3Bは、実施形態に係る電極の貫通孔の最小断面積の形状の一例を表す模式図である。FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an example of the shape of the minimum cross-sectional area of the through hole of the electrode according to the embodiment. 図3Cは、図3Aに示すB−Bラインの切断面を表す模式図である。FIG. 3C is a schematic diagram illustrating a cut surface of the BB line illustrated in FIG. 3A. 図3Dは、図3Aに示すC−Cラインの切断面を表す模式図である。FIG. 3D is a schematic diagram illustrating a cut surface of the CC line illustrated in FIG. 3A. 図4Aは、実施形態にかかる電極を適用可能な電極ユニットの一例を示す分解斜視図である。FIG. 4A is an exploded perspective view illustrating an example of an electrode unit to which the electrode according to the embodiment can be applied. 図4Bは、図4AのD−Dラインの切断面を表す模式図である。FIG. 4B is a schematic diagram illustrating a cut surface of the DD line of FIG. 4A. 図5は、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating another example of the electrolysis apparatus according to the embodiment. 図6Aは、実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。Drawing 6A is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 図6Bは、実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。Drawing 6B is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 図6Cは、実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。Drawing 6C is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 図6Dは、実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。FIG. 6D is a diagram illustrating an example of an electrode manufacturing method used in the embodiment. 図6Eは、実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。Drawing 6E is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 図6Fは、実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。Drawing 6F is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 図7は、実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the electrode and the porous diaphragm used in the embodiment. 図8は、実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of the electrolysis apparatus according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

実施形態に係る電極は、第1表面、第1表面に対向する第2表面、及び第1表面から第2表面に貫通する複数の貫通孔を有する基材と、第1表面に開口する複数の第1凹部、及び第2表面に開口しているとともに第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部を有し、第1凹部の開口のエッジ部の曲率半径が0.01mm以上である。   The electrode according to the embodiment includes a first surface, a second surface facing the first surface, a base material having a plurality of through holes penetrating from the first surface to the second surface, and a plurality of openings opened on the first surface. The first recess and the second surface have a plurality of second recesses having an opening area wider than the first recess, and the radius of curvature of the edge of the opening of the first recess is 0.01 mm or more. .

実施形態に係る電極ユニットは、上記電極を第1電極として用いた電極ユニットであって、第1表面と第2表面を有する第1電極、第1電極の第1表面と対向して配置された第2電極、第1電極の第1表電解液保持面に設けられた多孔質隔膜、多孔質隔膜と第2電極との間に設けられた電解液保持構造を有する。   The electrode unit according to the embodiment is an electrode unit using the electrode as a first electrode, and is arranged to face the first electrode having the first surface and the second surface and the first surface of the first electrode. A second electrode; a porous diaphragm provided on a first electrolyte holding surface of the first electrode; and an electrolyte holding structure provided between the porous diaphragm and the second electrode.

また、実施形態に係る電解装置は、上記電極およびこれを用いた電極ユニットを適用した電解装置の一例である。この電解装置は、電解槽、及び電解槽に組み入れられた電極ユニット、電極ユニットにより仕切られた第1電極室及び第2電極室を有する。電極ユニットには電圧を印加する機構例えば電極に電圧を印加するための電源、及び制御装置などを搭載することができる。   Moreover, the electrolysis apparatus which concerns on embodiment is an example of the electrolysis apparatus to which the said electrode and the electrode unit using the same are applied. This electrolysis apparatus has an electrolytic cell, an electrode unit incorporated in the electrolytic cell, a first electrode chamber and a second electrode chamber partitioned by the electrode unit. The electrode unit can be equipped with a mechanism for applying a voltage, for example, a power source for applying a voltage to the electrode, a control device, and the like.

第1電極室は例えば陽極室であり、第2電極室は例えば陰極室であり、電解槽に塩化物イオンを含む電解質溶液を導入するライン、陽極室から酸性電解水を取り出すライン、及び陰極室からアルカリ性電解水を取り出すラインをさらに設けることができる。ラインには水質をモニターする水質センサーが設置されていてもよい。特に酸性電解水を取り出すラインには導電率センサーおよび/もしくはpHセンサーが好ましく、アルカリ性電解水を取り出すラインにはpHセンサーおよび/もしくはナトリウムイオンセンサーが好ましい。導電率センサーは0から20mS/cm程度を測定できるものが酸性電解水に少量のイオン性不純物が混入した場合に検出できることから特に好ましい。   The first electrode chamber is, for example, an anode chamber, the second electrode chamber is, for example, a cathode chamber, a line for introducing an electrolytic solution containing chloride ions into an electrolytic cell, a line for taking out acidic electrolyzed water from the anode chamber, and a cathode chamber A line for taking out alkaline electrolyzed water from can be further provided. A water quality sensor for monitoring water quality may be installed in the line. In particular, a conductivity sensor and / or a pH sensor is preferable for a line for extracting acidic electrolyzed water, and a pH sensor and / or a sodium ion sensor is preferable for a line for extracting alkaline electrolyzed water. A conductivity sensor that can measure about 0 to 20 mS / cm is particularly preferable because it can be detected when a small amount of ionic impurities are mixed in acidic electrolyzed water.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。例えば図では電極は平面上に描かれているが、電極ユニットの形状に合わせて彎曲してもよいし、円筒状になっていてもよい。   In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, each drawing is a schematic diagram for promoting the embodiment and its understanding, and its shape, dimensions, ratio, etc. are different from the actual device, but these are considered in consideration of the following description and known techniques. The design can be changed as appropriate. For example, in the drawing, the electrode is drawn on a plane, but it may be bent according to the shape of the electrode unit or may be cylindrical.

図1は、実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an electrolysis apparatus according to an embodiment.

電解装置10は、3室型の電解槽11および電極ユニット12を備えている。電解槽11は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に形成された中間室19との3室に仕切られている。   The electrolysis apparatus 10 includes a three-chamber electrolytic cell 11 and an electrode unit 12. The electrolytic cell 11 is formed in a flat rectangular box shape, and the inside thereof is partitioned into three chambers by a partition wall 14 and an electrode unit 12, an anode chamber 16, a cathode chamber 18, and an intermediate chamber 19 formed between the electrodes. It has been.

電極ユニット12は、陽極室16内に位置する第1電極20と、陰極室18内に位置し、所定の複数の貫通孔を有する第2電極(対向電極)22と、第1電極20の第1表面21a上に触媒層28が形成され、その上に多孔質隔膜(電解質膜を用いることができる)24を有する。第2電極22の第1表面23aに別の多孔質隔膜27と、を有することができる。第1電極20および第2電極22は、隙間をおいて互いに平行に対向し、これらの多孔質隔膜24、27間に、電解液を保持する中間室(電解液室)19を形成している。中間室19内に、電解液を保持する保持体25を設けても良い。第1電極20および第2電極22は、絶縁性を有する複数のブリッジ60により、互いに連結してもよい。   The electrode unit 12 includes a first electrode 20 positioned in the anode chamber 16, a second electrode (counter electrode) 22 positioned in the cathode chamber 18 and having a plurality of predetermined through holes, and a first electrode 20. A catalyst layer 28 is formed on one surface 21a, and has a porous diaphragm (an electrolyte membrane can be used) 24 thereon. Another porous diaphragm 27 can be provided on the first surface 23 a of the second electrode 22. The first electrode 20 and the second electrode 22 face each other in parallel with a gap therebetween, and form an intermediate chamber (electrolyte chamber) 19 for holding an electrolyte solution between the porous diaphragms 24 and 27. . A holding body 25 that holds the electrolytic solution may be provided in the intermediate chamber 19. The first electrode 20 and the second electrode 22 may be connected to each other by a plurality of bridges 60 having insulating properties.

電解装置10は、電極ユニット12の第1および第2電極20、22に電圧を印加するための電源30、およびこれを制御する制御装置36を備えている。電流計32、電圧計34を備えてもよい。   The electrolysis apparatus 10 includes a power supply 30 for applying a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 of the electrode unit 12 and a control device 36 for controlling the power supply 30. An ammeter 32 and a voltmeter 34 may be provided.

図示するように、第1電極20は、例えば、矩形状の金属板からなる基材21に多数の貫通孔を形成した多孔構造を有している。基材21は、第1表面21aおよび、第1表面21aとほぼ平行に対向する第2表面21bを有している。第1表面21aと第2表面21bとの間隔、すなわち、板厚はT1に形成されている。第1表面21aは多孔質隔膜24に対向し、第2表面21bは陽極室16に対向する。表面21aには図示しない陽極酸化膜が形成されていてもよい。   As shown in the figure, the first electrode 20 has a porous structure in which a large number of through holes are formed in a base material 21 made of, for example, a rectangular metal plate. The substrate 21 has a first surface 21a and a second surface 21b that faces the first surface 21a substantially in parallel. The distance between the first surface 21a and the second surface 21b, that is, the plate thickness is formed at T1. The first surface 21 a faces the porous diaphragm 24, and the second surface 21 b faces the anode chamber 16. An anodic oxide film (not shown) may be formed on the surface 21a.

基材21の第1表面21aに複数の第1凹部40が形成され、第1表面21aに開口している。また、第2表面21bに複数の第2凹部42が形成され、第2表面21bに開口している。多孔質隔膜24側となる第1凹部40の開口径R1は、第2凹部42の開口径R2よりも小さい。また、凹部の数は、第1凹部40が第2凹部42よりも多く形成されていることが好ましい。第1凹部40の深さはT2、第2凹部42の深さはT3であり、T2+T3=T1に形成されている。また、実施形態において、例えばT2<T3に形成されている。図では第1凹部40と第2凹部42が連結した貫通孔が形成されているが、連結されていない凹部や、一部が連結された凹部があってもよい。基材21は同一基材であり、異なる基材を一部溶接などして積層させた電極ではない。異なる基材を積層させた場合には基材接触面に次亜塩素酸が滞留しやすく生成効率が低下する。また接合箇所に電流集中しやすく触媒劣化が起こりやすい。   A plurality of first recesses 40 are formed on the first surface 21a of the base material 21 and open to the first surface 21a. A plurality of second recesses 42 are formed on the second surface 21b and open to the second surface 21b. The opening diameter R1 of the first recess 40 on the porous diaphragm 24 side is smaller than the opening diameter R2 of the second recess 42. Further, the number of recesses is preferably such that the first recesses 40 are formed more than the second recesses 42. The depth of the first recess 40 is T2, the depth of the second recess 42 is T3, and T2 + T3 = T1. In the embodiment, for example, T2 <T3. In the figure, a through hole in which the first recess 40 and the second recess 42 are connected is formed, but there may be a recess that is not connected or a part of which is connected. The base material 21 is the same base material, and is not an electrode in which different base materials are partially laminated by welding or the like. When different base materials are laminated, hypochlorous acid tends to stay on the base material contact surface, and the generation efficiency decreases. In addition, current concentration tends to concentrate at the junction, and catalyst deterioration tends to occur.

多孔質隔膜24側となる第1凹部40の開口径R1は、第2凹部42の開口径R2よりも小さい。凹部の数は第1凹部40が第2凹部42よりも多く形成されていることが好ましい。多孔質隔膜への凹部の端による応力が緩和され多孔質隔膜の寿命が増大する。また、第2凹部の数を少なくできることから電気抵抗を低減でき、配線の代わりや機械的な保持にも有利となる。   The opening diameter R1 of the first recess 40 on the porous diaphragm 24 side is smaller than the opening diameter R2 of the second recess 42. The number of the recesses is preferably such that the first recesses 40 are formed more than the second recesses 42. The stress due to the end of the recess on the porous membrane is relieved, and the lifetime of the porous membrane is increased. In addition, since the number of second recesses can be reduced, the electrical resistance can be reduced, which is advantageous in place of wiring and mechanical holding.

実施形態に係る電解装置10に使用される第1の電極20及び第2電極22のうち少なくとも一方は、所定の複数の貫通孔を有する。   At least one of the first electrode 20 and the second electrode 22 used in the electrolysis apparatus 10 according to the embodiment has a plurality of predetermined through holes.

図2A、図2B、及び図2Cに、図1の第1電極20として使用可能な電極の一例を表す模式図を示す。   2A, 2B, and 2C are schematic views illustrating an example of an electrode that can be used as the first electrode 20 in FIG.

図2Aは、第1電極20を第2表面21bから見た図である。   FIG. 2A is a view of the first electrode 20 as viewed from the second surface 21b.

図2Bは、貫通孔の基材に平行な最小断面積の形状を表す模式図である。   FIG. 2B is a schematic diagram showing the shape of the minimum cross-sectional area parallel to the base material of the through hole.

図2Cは、図2AのA−A線における切断面を模式的に表す図である。   FIG. 2C is a diagram schematically illustrating a cut surface along the line AA in FIG. 2A.

図2Dは、第1凹部のエッジ部の曲率半径を説明するための図である。   FIG. 2D is a diagram for explaining the radius of curvature of the edge portion of the first recess.

図中、貫通孔は、第1凹部40と第2凹部42が連結したものである。   In the drawing, the through hole is formed by connecting the first recess 40 and the second recess 42.

図示するように、第1電極20に設けられた所定の複数の貫通孔は角が丸まったひし形である。開口は光学顕微鏡を用いて測定できる。この場合、第1凹部40の形状も貫通孔と同様に角が丸まったひし形である。凹部断面は内部が狭くなるテーパーや曲線状にすることができる。   As shown in the figure, the predetermined plurality of through holes provided in the first electrode 20 are diamonds with rounded corners. The aperture can be measured using an optical microscope. In this case, the shape of the first recess 40 is also a rhombus with rounded corners like the through hole. The concave section can be tapered or curved so that the inside is narrowed.

図2Dは、図2Cの第1凹部のエッジ部48を拡大した図を示しており、C1はエッジ部48の曲率半径である。   FIG. 2D shows an enlarged view of the edge portion 48 of the first recess in FIG. 2C, where C1 is the radius of curvature of the edge portion 48.

図2C及び図2Dに示すように、実施形態では、第1凹部の触媒を除いたエッジ部48についてその曲率半径を0.01mm以上と規定する。   As shown in FIGS. 2C and 2D, in the embodiment, the curvature radius of the edge portion 48 excluding the catalyst of the first recess is defined as 0.01 mm or more.

これにより、以下のような効果がある。まず、エッジ部における電流集中が緩和され、触媒の剥がれが低減し、電圧上昇を防止すると共に、電極に近傍の多孔質隔膜の劣化が低減される。また、エッジ部への均一な触媒形成も容易になる。さらに、陰極に用いた場合には発生する水素による脆化も緩和することができる。さらにまた、電極と多孔質隔膜との機械的な接触による電極の摩耗や多孔質隔膜の破れ等を緩和することができる。特に、水圧が変動しやすい運転開始時や停止時に起こる劣化を緩和することができる。   This has the following effects. First, current concentration at the edge portion is alleviated, catalyst peeling is reduced, voltage rise is prevented, and deterioration of the porous diaphragm in the vicinity of the electrode is reduced. In addition, uniform catalyst formation on the edge portion is facilitated. Furthermore, embrittlement due to the generated hydrogen can be mitigated when used for the cathode. Furthermore, wear of the electrode due to mechanical contact between the electrode and the porous diaphragm, tearing of the porous diaphragm, and the like can be alleviated. In particular, it is possible to mitigate deterioration that occurs at the start or stop of operation in which the water pressure tends to fluctuate.

曲率半径が0.01mmより小さいと、上述の効果が不十分となる。曲率半径は好ましくは0.02mm以上である。さらに好ましくは0.04mm以上である。しかし2mmより大きくなると、貫通孔が小さくなりすぎる傾向がある。また、触媒層の曲率半径も0.01mm以上が好ましい。0.01mmより小さいと電流集中で隔膜の寿命が短くなる傾向がある。触媒層の厚さは0.1μmから12μmが好ましい。0.1μmより薄いと寿命が短くなる。12μmより厚いと触媒量当たりの効率が小さくなり、コスト高になる。0.4μm以上8μm以下がより好ましく、1μm以上4μm以下がさらに好ましい。   When the curvature radius is smaller than 0.01 mm, the above-described effect becomes insufficient. The curvature radius is preferably 0.02 mm or more. More preferably, it is 0.04 mm or more. However, if it is larger than 2 mm, the through hole tends to be too small. The radius of curvature of the catalyst layer is also preferably 0.01 mm or more. When it is smaller than 0.01 mm, the life of the diaphragm tends to be shortened due to current concentration. The thickness of the catalyst layer is preferably 0.1 μm to 12 μm. If it is thinner than 0.1 μm, the lifetime is shortened. If it is thicker than 12 μm, the efficiency per catalyst amount becomes small and the cost becomes high. It is more preferably 0.4 μm or more and 8 μm or less, and further preferably 1 μm or more and 4 μm or less.

第1凹部は第1表面の全面に作製することができる。この場合、第2表面に貫通していない第1凹部が存在する。貫通していない第1凹部は塩化物イオンの保持に優れるので、塩化物イオン濃度が低いような条件たとえば中間室19に保持される塩化物の濃度が低かったり、中間室19の圧力が陽極室16の圧力より低い場合に次亜塩素酸の生成効率を向上させたり、駆動電圧を下げるために有効である。   The first recess can be formed on the entire first surface. In this case, the 1st recessed part which does not penetrate to the 2nd surface exists. Since the first recess not penetrating is excellent in holding chloride ions, conditions such as low chloride ion concentration, for example, the concentration of chloride held in the intermediate chamber 19 is low, or the pressure in the intermediate chamber 19 is the anode chamber. When the pressure is lower than 16, it is effective for improving the generation efficiency of hypochlorous acid and lowering the driving voltage.

図2Bに示すように、実施形態に使用される貫通孔の開口は最も断面積が小さいところの断面を基準とする。   As shown in FIG. 2B, the opening of the through hole used in the embodiment is based on the cross section having the smallest cross sectional area.

第2凹部42の形状として複数の第1凹部40が入るひし形を使用することができる。   As the shape of the second recess 42, a diamond shape in which a plurality of first recesses 40 can be used.

あるいは、複数の第1凹部40が入る他の形状を使用することができる。テーパーや曲線の頂点はまるまっていた方が水流の流れがスムースであり、また電流集中を防ぐことができ、曲率としては0.01mm以上が好ましい。 Alternatively, other shapes in which a plurality of first recesses 40 can be used. If the apex of the taper or curve is rounded, the flow of water flow is smooth, current concentration can be prevented, and the curvature is preferably 0.01 mm or more.

図2Aに示すように、複数の第1凹部40は互いにほぼ同じ大きさを有するが、貫通孔を構成する第1凹部40の開口の中心を通る最小の開口径を電極基板に設けられる複数の貫通孔のうち、電極基板の中心部に位置する貫通孔の開口率は、電極基板の周縁部に位置する貫通孔の開口率と異なるようにすることができる。中心部に位置する貫通孔の開口率が周辺部より小さいと中心部の電気抵抗が小さくなり、中心部に対する電流供給が容易になる。一方、中心部に位置する貫通孔の開口率が周辺部より大きいとガスが抜けやすくなる。中心部と周辺部のいずれの開口率を大きくするかは、運転条件や他の部材との関係を考慮して選択することができる。   As shown in FIG. 2A, the plurality of first recesses 40 have substantially the same size, but the plurality of first recesses 40 provided in the electrode substrate have a minimum opening diameter passing through the center of the opening of the first recess 40 constituting the through hole. Of the through holes, the aperture ratio of the through hole located at the center of the electrode substrate can be different from the aperture ratio of the through hole located at the peripheral edge of the electrode substrate. When the aperture ratio of the through hole located at the center is smaller than that at the periphery, the electrical resistance at the center is reduced, and current supply to the center is facilitated. On the other hand, if the opening ratio of the through hole located in the central portion is larger than that in the peripheral portion, the gas is likely to escape. Which of the opening ratios of the central part and the peripheral part is increased can be selected in consideration of the operating conditions and the relationship with other members.

次亜塩素酸が生成する陽極での素反応は、Mを触媒として
M+HO→M−OH+H+e …(1)
M−OH→M−O+H+e …(2)
M−O+Cl+H→M+HClO …(3)
トータルとして
O+Cl→HClO+H+2e …(4)
である。
Elementary reaction at the anode where hypochlorous acid is generated
M + H 2 O → M−OH + H + + e (1)
M−OH → MO−H + + e (2)
M−O + Cl + H + → M + HClO (3)
As a total
H 2 O + Cl → HClO + H + + 2e (4)
It is.

一方、陰極では
2HO+2e→H+2OH …(5)
全反応は陽イオンもいれて
2NaCl+3HO→HClO+HCl+2NaOH+H …(6)である。
On the other hand, in the cathode
2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH (5)
All reactions include cations
2NaCl + 3H 2 O → HClO + HCl + 2NaOH + H 2 (6)

一方、陽極では酸素が発生する副反応も同時に起こる場合があり、その反応は
M+HO→M−OH+H+e …(1)
M−OH→M−O+H+e …(2)
2M−O→2M+O …(7)
トータルとして、
2HO→O+2H++2e …(8)
である。
On the other hand, there may be a side reaction that generates oxygen at the same time.
M + H 2 O → M−OH + H + + e (1)
M−OH → MO−H + + e (2)
2M−O → 2M + O 2 (7)
As a total,
2H 2 O → O 2 + 2H ++ 2e (8)
It is.

反応に必要な塩化物イオンの濃度が小さいと反応式(7)の反応が起こりやすくなる。したがって、次亜塩素酸を効率よく生成するには塩化物イオンの濃度を高くすることが必要である。塩化物イオンは多孔質隔膜側から供給され、電極の遮蔽部では溜まり、拡散により開口から外部に流出する。このため、塩化物イオンの濃度を上げるには拡散距離が重要である。また反応式から分かるように電子を取り出すことが反応を起こすために必要であり、高電流では電流密度の不均一が起こりやすい。   When the concentration of chloride ions required for the reaction is small, the reaction of the reaction formula (7) tends to occur. Therefore, in order to efficiently generate hypochlorous acid, it is necessary to increase the concentration of chloride ions. Chloride ions are supplied from the porous diaphragm side, accumulate at the shielding part of the electrode, and flow out from the opening by diffusion. For this reason, the diffusion distance is important for increasing the concentration of chloride ions. Further, as can be seen from the reaction formula, it is necessary to take out electrons in order to cause the reaction, and current density tends to be uneven at high currents.

図3Aは、実施形態にかかる電極を適用可能な別の電極ユニットの一例を示す分解斜視図を模式的に示す。   FIG. 3A schematically shows an exploded perspective view showing an example of another electrode unit to which the electrode according to the embodiment can be applied.

図3Bは、貫通孔の基材に平行な最小断面積の形状を表す模式図である。   FIG. 3B is a schematic diagram showing the shape of the minimum cross-sectional area parallel to the base material of the through hole.

図3Cは、図3Aに示すB−Bラインの切断面を表す模式図である。   FIG. 3C is a schematic diagram illustrating a cut surface of the BB line illustrated in FIG. 3A.

図3Dは、図3Aに示すC−Cラインの切断面を表す模式図である。   FIG. 3D is a schematic diagram illustrating a cut surface of the CC line illustrated in FIG. 3A.

図示するように、6本の第1凹部63は各々、シール部224を除いた電極223の右端から左端まで届くような長方形であり、第1凹部63は、第2表面221b,223bに連通しない凹部と、第2表面221b,223bに連通した開口部(貫通孔)61を有する。貫通孔61は第1凹部63の中に3つずつ間隔を持って配置されている第1凹部の深さは第2凹部62と比べると浅い。第1電極220、第2電極222の上端にそれぞれ設けられた64は電圧印加口であり、厚い梁65は電圧印加方向に向いている。第1電極と第2電極は同じ形状であり、図では異なる表面が表示されている。   As shown in the drawing, each of the six first recesses 63 has a rectangular shape that reaches from the right end to the left end of the electrode 223 excluding the seal portion 224, and the first recess 63 does not communicate with the second surfaces 221b and 223b. It has a recessed part and the opening part (through-hole) 61 connected to 2nd surface 221b, 223b. The depth of the 1st recessed part which the through-hole 61 is arrange | positioned in the 1st recessed part 63 at intervals of 3 is shallow compared with the 2nd recessed part 62. As shown in FIG. Reference numeral 64 provided at the upper ends of the first electrode 220 and the second electrode 222 is a voltage application port, and the thick beam 65 faces the voltage application direction. The first electrode and the second electrode have the same shape, and different surfaces are displayed in the figure.

3本の第2凹部62は各々、シール部を除いた電極221の上端から下端まで届くような長方形である。図示しない6本の第1凹部に各々配置された6つの貫通孔が、1つの第2凹部62に連通している。第1表面221aにおける第1凹部61の数密度は、第2表面221bにおける第2凹部62の数密度よりも充分に大きい。図3Aではわかりやすいように開口部の数は少なく表現しているが、実際には、もっと開口部の個数は多い。   Each of the three second recesses 62 has a rectangular shape that reaches from the upper end to the lower end of the electrode 221 excluding the seal portion. Six through holes respectively arranged in six first recesses (not shown) communicate with one second recess 62. The number density of the first recesses 61 on the first surface 221a is sufficiently larger than the number density of the second recesses 62 on the second surface 221b. In FIG. 3A, the number of openings is shown to be small for easy understanding, but actually, the number of openings is much larger.

実施形態の貫通孔の形状としてはどのような形状も可能であるが、端が丸い長方形であるか、楕円もしくは角が丸いひし形が好ましい。貫通孔の形状は輪郭に凹凸があってもよい。また端部が径の異なる複数の円弧の集まりであってもよい。図3Aでは電極の一部を表示している。このような形状では端が丸いため隔に対する応力集中が起こりにくい。また開口間隔を密にすることができると、開口率を高くすることができる。   Although any shape is possible as the shape of the through hole of the embodiment, a rectangular shape with a round end, or an ellipse with a rounded corner or a rounded shape is preferable. The shape of the through hole may have irregularities in the outline. Moreover, the end may be a group of a plurality of arcs having different diameters. FIG. 3A shows a part of the electrode. In such a shape, since the end is round, stress concentration on the gap is unlikely to occur. Further, if the opening interval can be made dense, the opening ratio can be increased.

図3Aの電極形状では第1凹部63のために生成する次亜塩素酸が移動しやすく、そのため貫通孔から外部に流出しやすくなる。次亜塩素酸が流出しないと塩素ガスが発生したり多孔質隔膜側に拡散したりして効率が低くなる。これは塩化物イオンの濃度が高いと起こりやすく、中間室19の塩化物濃度が高かったり、中間室19の圧力が陽極室16より高い場合に起こりやすい。そのため図3Aに示すような電極構造は中間室19の塩化物濃度が高かったり、中間室19の圧力が陽極室16より高い場合に特に有効である。   In the electrode shape of FIG. 3A, hypochlorous acid generated due to the first recess 63 is easy to move, and therefore easily flows out from the through hole. If hypochlorous acid does not flow out, chlorine gas is generated or diffuses to the porous diaphragm side, resulting in low efficiency. This is likely to occur when the chloride ion concentration is high, and is likely to occur when the chloride concentration in the intermediate chamber 19 is high or the pressure in the intermediate chamber 19 is higher than that in the anode chamber 16. Therefore, the electrode structure as shown in FIG. 3A is particularly effective when the chloride concentration in the intermediate chamber 19 is high or the pressure in the intermediate chamber 19 is higher than that in the anode chamber 16.

貫通孔の開口面積は0.01mmから4mmまでにすることができる。0.01mmより小さいとガスや次亜塩素酸などの反応生成物の外部への排出が困難になり、部材の劣化等が起こりやすくなる。4mmより大きいと電気抵抗が大きくなり、電極反応の効率が低下する傾向がある。好ましくは0.1mmから1.5mmである。より好ましくは0.2mmから1mmである。The opening area of the through hole can be from 0.01 mm 2 to 4 mm 2 . If it is smaller than 0.01 mm 2, it will be difficult to discharge reaction products such as gas and hypochlorous acid to the outside, and deterioration of the members will easily occur. When it is larger than 4 mm 2 , the electrical resistance increases, and the electrode reaction efficiency tends to decrease. The thickness is preferably 0.1 mm 2 to 1.5 mm 2 . More preferably, it is 0.2 mm 2 to 1 mm 2 .

第2凹部62の開口面積は1〜1600mmにすることができる。好ましくは4mmから900mmであり、より好ましくは9mmから400mmである。長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような凹部も可能である。The opening area of the second recess 62 can be 1 to 1600 mm 2 . The thickness is preferably 4 mm 2 to 900 mm 2 , more preferably 9 mm 2 to 400 mm 2 . A concave portion that is elongated in one direction and is connected to the end of the electrode excluding the seal portion, such as a rectangle or an ellipse, is also possible.

第1凹部63の開口面積は第2凹部62より小さく貫通孔61の開口面積より大きい範囲で0.01mmから1600mmまでにすることができる。第1凹部の面積が小さく、数が多いほどエッジ部の長さが大きくなるためエッジの曲率の影響が大きくなる。したがって、好ましくは0.2mmから400mmである。The opening area of the first recess 63 may be from 0.01 mm 2 in the range larger than the opening area of the small through hole 61 from the second recess 62 to 1600 mm 2. The smaller the area of the first recess and the greater the number, the greater the length of the edge portion, and the greater the influence of the curvature of the edge. Therefore, it is preferably 0.2 mm 2 to 400 mm 2 .

第2凹部62の開口は正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。第2凹部62の開口径は大きい方が次亜塩素酸やガス抜けをより良好にし得るけれども、電気抵抗が大きくなることから、あまり大きくはできない。第2凹部62の開口としては、図示するように、長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような凹部も可能である。   The opening of the second recess 62 can have various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse. A larger opening diameter of the second recess 62 can improve hypochlorous acid and outgassing, but it cannot be increased because the electrical resistance increases. As illustrated, the opening of the second recess 62 may be a recess that is elongated in one direction, such as a rectangle or an ellipse, and is connected to the end of the electrode excluding the seal portion.

また、第1凹部63の開口も正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。図示するように、長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような開口も可能である。   Also, the opening of the first concave portion 63 can have various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse. As shown in the figure, an opening that extends in one direction, such as a rectangle or an ellipse, and is connected to the end of the electrode excluding the seal portion is also possible.

第1凹部と第2凹部の端から端につながるような2つの凹部が直交していてもよいし平行であってもよい。直行しているとガス拡散がしやすい。平行になっていると塩化物イオンを溜めやすい。直交とは87度から93度の角度で交差することであり、平行とは交差角が3度以内である。   Two recesses that connect from end to end of the first recess and the second recess may be orthogonal or parallel to each other. If it goes straight, gas diffusion is easy. If parallel, chloride ions are easy to collect. Orthogonal means intersecting at an angle of 87 to 93 degrees, and parallel means that the intersecting angle is within 3 degrees.

なお、図3Aに示す電極は、第2の実施形態の構成である端が丸い長方形の貫通孔を有することと、第1および第3の実施形態の構成である、第1表面に設けられた、シール部を除いた電極の一端から他端につながる凹部を有することを両方備えているけれども、第3の実施形態ではいずれか一方の構成を設けないこともできる。   Note that the electrode shown in FIG. 3A is provided on the first surface, which has a rectangular through hole with a rounded end, which is the configuration of the second embodiment, and the configuration of the first and third embodiments. Although it has both having the recessed part connected to the other end of the electrode except the seal part, in the third embodiment, either one of the configurations can be omitted.

また、図3Aでは電圧印加口64の方向に開口61が配列している。このことにより電極厚みが大きく電気抵抗の小さい梁65が電圧印加方向に並ぶことから電力供給が容易になり、駆動電圧を小さくすることができる。   Further, in FIG. 3A, the openings 61 are arranged in the direction of the voltage application port 64. As a result, since the beams 65 having a large electrode thickness and a small electrical resistance are arranged in the voltage application direction, power supply is facilitated, and the drive voltage can be reduced.

図3Cに示す第1凹部63の触媒を除いた基材のエッジ部68の曲率半径は、各々、0.01mm以上である。また、図3Dに示す第2凹部62のエッジ部69の曲率半径は、各々、0.01mm以上である。   The curvature radii of the edge portions 68 of the base material excluding the catalyst of the first recess 63 shown in FIG. 3C are each 0.01 mm or more. Moreover, the curvature radius of the edge part 69 of the 2nd recessed part 62 shown to FIG. 3D is 0.01 mm or more, respectively.

これにより、エッジ部における電流集中が緩和され、触媒の剥がれが低減すると共に、電極に近傍の多孔質隔膜の劣化が低減される。またエッジ部への均一な触媒形成も用意になる。また陰極に用いた場合には発生する水素による脆化も緩和することができる。さらに電極と多孔質隔膜との機械的な接触による電極の摩耗や多孔質隔膜の破れ等を緩和することができる。特に水圧が変動しやすい運転開始時や停止時に起こる劣化を緩和することができる。   As a result, current concentration in the edge portion is alleviated, catalyst peeling is reduced, and deterioration of the porous diaphragm in the vicinity of the electrode is reduced. In addition, uniform catalyst formation on the edge portion is also prepared. Further, when used for a cathode, embrittlement due to generated hydrogen can be reduced. Furthermore, wear of the electrode due to mechanical contact between the electrode and the porous diaphragm, tearing of the porous diaphragm, and the like can be alleviated. In particular, it is possible to mitigate deterioration that occurs at the start or stop of operation, in which the water pressure is likely to fluctuate.

曲率半径は0.01mm以上が好ましい。0.01mmより小さいと上記の効果が小さい。好ましくは0.02mm以上である。さらに好ましくは0.04mm以上である。しかし2mmより大きいと開口が大きくなりすぎる。好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下である。   The radius of curvature is preferably 0.01 mm or more. If it is smaller than 0.01 mm, the above effect is small. Preferably it is 0.02 mm or more. More preferably, it is 0.04 mm or more. However, if it is larger than 2 mm, the opening becomes too large. Preferably it is 1 mm or less, More preferably, it is 0.5 mm or less.

図4Aは、実施形態にかかる電極を適用可能な別の電極ユニットの一例を示す分解斜視図を模式的に示す。   FIG. 4A schematically shows an exploded perspective view showing an example of another electrode unit to which the electrode according to the embodiment can be applied.

図4Bは、図4AのD−Dラインの切断面を表す模式図である。   FIG. 4B is a schematic diagram illustrating a cut surface of the DD line of FIG. 4A.

図4Aでは電圧印加口64’の方向に開口61’が配列している。このことにより電極厚みが大きく電気抵抗の小さい梁65’が電圧印加方向に並ぶことから電力供給が容易になり、駆動電圧を小さくすることができる。第1電極と第2電極は同じ形状であり、各電極の両面とも同じ構造である。また、この電極ユニット212’では、第1凹部と第2凹部が貫通孔61’を形成している。   In FIG. 4A, openings 61 'are arranged in the direction of the voltage application port 64'. As a result, the beams 65 'having a large electrode thickness and a small electrical resistance are arranged in the voltage application direction, so that power supply is facilitated and the driving voltage can be reduced. The first electrode and the second electrode have the same shape, and both surfaces of each electrode have the same structure. In the electrode unit 212 ′, the first recess and the second recess form a through hole 61 ′.

図3Bの第1凹部61と同様に、図4Aの電極221’及び電極223’において、貫通孔を構成する第1凹部61’は楕円形状を有する。   Similar to the first recess 61 in FIG. 3B, in the electrode 221 ′ and the electrode 223 ′ in FIG. 4A, the first recess 61 ′ constituting the through hole has an elliptical shape.

図4Aには電極構造を模式的に示したが、実際には第1凹部や第2凹部や貫通孔の数はずっと多い。   Although the electrode structure is schematically shown in FIG. 4A, the number of first recesses, second recesses, and through holes is actually much larger.

多孔構造の第1電極20において、第1表面よりも第2表面側の開口が広くなるテーパー面や湾曲面で貫通孔61’を形成することにより、貫通孔61’の開口との多孔質隔膜24との接触角が鈍角となり多孔質隔膜24への応力集中を低減することもできる。   In the first electrode 20 having a porous structure, the through hole 61 ′ is formed by a tapered surface or a curved surface in which the opening on the second surface side is wider than the first surface, thereby forming a porous diaphragm with the opening of the through hole 61 ′. The contact angle with 24 becomes an obtuse angle, and stress concentration on the porous diaphragm 24 can be reduced.

図4Bで示すように、第1凹部の触媒を除いた基材のエッジ部72の曲率半径が0.01mm以上である。これによりエッジ部72における電流集中が緩和され、触媒の剥がれが低減すると共に、電極に近傍の多孔質隔膜の劣化が低減される。またエッジ部への均一な触媒形成も用意になる。また陰極に用いた場合には発生する水素による脆化も緩和することができる。さらに電極と多孔質隔膜との機械的な接触による電極の摩耗や多孔質隔膜の破れ等を緩和することができる。特に水圧が変動しやすい運転開始時や停止時に起こる劣化を緩和することができる。曲率半径は0.01mm以上が好ましい。0.01mmより小さいと上記の効果が小さくなる傾向がある。より好ましくは0.02mm以上、さらに好ましくは0.04mm以上である。しかし2mmより大きいと開口が大きくなる傾向がある。   As shown in FIG. 4B, the curvature radius of the edge portion 72 of the base material excluding the catalyst of the first recess is 0.01 mm or more. As a result, current concentration in the edge portion 72 is alleviated, catalyst peeling is reduced, and deterioration of the porous diaphragm in the vicinity of the electrode is reduced. In addition, uniform catalyst formation on the edge portion is also prepared. Further, when used for a cathode, embrittlement due to generated hydrogen can be reduced. Furthermore, wear of the electrode due to mechanical contact between the electrode and the porous diaphragm, tearing of the porous diaphragm, and the like can be alleviated. In particular, it is possible to mitigate deterioration that occurs at the start or stop of operation, in which the water pressure is likely to fluctuate. The radius of curvature is preferably 0.01 mm or more. If it is smaller than 0.01 mm, the above effect tends to be small. More preferably, it is 0.02 mm or more, More preferably, it is 0.04 mm or more. However, if it is larger than 2 mm, the opening tends to be large.

図5は、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating another example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

図5に示すように、図1の構成に加えて、陽極室16、陰極室18には液体の流路を設けても良い。また、場合により、電極ユニット12と陽極室16あるいは陰極室18との間に多孔質膜のスペーサーを設けてもよい。また電解槽11に塩化物イオンを含む電解質を導入するラインL1、塩水溜107、電解槽に水を供給するラインL2およびL3、電解槽から酸性電解水を取り出すラインL4、及び電解槽からアルカリ性電解水を取り出すラインL5をさらに設けてもよい。また塩化物イオンを含む電解質を循環するためのラインL7を設けてもよいし、排出するためのラインを設けてもよい。また、軟水器109および、軟水器109に吸着剤再生用の酸性電解水を酸性電解水溜106から供給するためのラインL6をさらに設けてもよい。軟水機は陰極側に供給する水にのみ用いてもよい。さらに、アルカリ電解水を貯蔵すためのタンクを設けてもよい。また酸性の廃液とアルカリ性の廃液を混合して中性に近づけるためのタンクを設けてもよい。各ラインには水質センサー70を設置してもよい。   As shown in FIG. 5, in addition to the configuration of FIG. 1, a liquid flow path may be provided in the anode chamber 16 and the cathode chamber 18. In some cases, a porous membrane spacer may be provided between the electrode unit 12 and the anode chamber 16 or the cathode chamber 18. Also, a line L1 for introducing an electrolyte containing chloride ions into the electrolytic cell 11, a salt water reservoir 107, lines L2 and L3 for supplying water to the electrolytic cell, a line L4 for extracting acidic electrolytic water from the electrolytic cell, and alkaline electrolysis from the electrolytic cell A line L5 for taking out water may be further provided. Further, a line L7 for circulating an electrolyte containing chloride ions may be provided, or a line for discharging may be provided. Further, the water softener 109 and a line L6 for supplying the water softener 109 with acidic electrolyzed water for adsorbent regeneration from the acidic electrolyzed water reservoir 106 may be further provided. The water softener may be used only for water supplied to the cathode side. Furthermore, a tank for storing alkaline electrolyzed water may be provided. Further, a tank for mixing the acidic waste liquid and the alkaline waste liquid to be close to neutrality may be provided. A water quality sensor 70 may be installed in each line.

上記構成の第1電極20および多孔質隔膜24の製造方法の一例を以下に説明する。 図6Aないし図6Fに、実施形態に係る電極の製造方法の一例を表す図を示す。   An example of a method for producing the first electrode 20 and the porous diaphragm 24 having the above-described configuration will be described below. 6A to 6F are views showing an example of the electrode manufacturing method according to the embodiment.

第1電極20は、例えば、マスクを用いたエッチング法により作製することができる。   The first electrode 20 can be produced by, for example, an etching method using a mask.

図6A及び図6Bに示すように、1枚の平坦な基材21を用意する。   As shown in FIGS. 6A and 6B, a single flat substrate 21 is prepared.

基材21の第1表面21aおよび第2表面21bにレジスト膜50a、50bを塗布する。   Resist films 50 a and 50 b are applied to the first surface 21 a and the second surface 21 b of the substrate 21.

図6Cに示すように、図示しない光学マスクを用いてレジスト膜50a、50bを露光し、それぞれエッチング用のマスク52a、52bを作製する。光学マスクによって開口面積や開口率は規定される。   As shown in FIG. 6C, the resist films 50a and 50b are exposed using an optical mask (not shown) to produce etching masks 52a and 52b, respectively. The aperture area and aperture ratio are defined by the optical mask.

図6Dに示すように、これらマスク52a、52bを介して、基材21の第1表面21aおよび第2表面21bを溶液によりウェットエッチングすることにより、複数の第1凹部40および複数の第2凹部42を形成する。その後、マスク52a、52bを除去することにより、第1電極20が得られる。第1凹部40及び第2凹部42の平面形状は光学マスクおよびエッチング条件により制御することができる。マスクを設計することにより電極内の開口率や開口面積、開口形状等は自由に制御できる。   As shown in FIG. 6D, the first surface 21a and the second surface 21b of the base material 21 are wet-etched with a solution through the masks 52a and 52b, whereby a plurality of first recesses 40 and a plurality of second recesses are obtained. 42 is formed. Thereafter, the first electrode 20 is obtained by removing the masks 52a and 52b. The planar shapes of the first recess 40 and the second recess 42 can be controlled by an optical mask and etching conditions. By designing the mask, the aperture ratio, aperture area, aperture shape, etc. in the electrode can be freely controlled.

第1および第2凹部40、42のテーパーや湾曲面の形状、および曲率は基材21の材質やエッチング条件により制御することができる。第1凹部40の深さをT2、第2凹部42の深さをT3とするとき、T2<T3となるように、第1および第2凹部を形成する。なお、エッチングにおいては、基材21の両面を同時にエッチングしてもよく、あるいは、片面ずつエッチングしてもよい。エッチングの種類は、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングなどを用いても良い。また、エッチングに限らず、エクスパンド法、パンチング法、あるいは、レーザーや精密切削などによる加工で第1電極20を製造することも可能であるがウェットエッチング法が最も好ましい。なお、別の方法で電極を作製しておいてからウェットエッチングで第1凹部や第2凹部のエッジ部の曲率半径を所定の値に調整することもできる。ウェットエッチングの速度が遅い方が曲率半径が大きくなりやすい。   The taper of the first and second recesses 40 and 42, the shape of the curved surface, and the curvature can be controlled by the material of the substrate 21 and the etching conditions. When the depth of the first recess 40 is T2, and the depth of the second recess 42 is T3, the first and second recesses are formed so that T2 <T3. In the etching, both surfaces of the base material 21 may be etched simultaneously, or one surface may be etched. The type of etching is not limited to wet etching, and dry etching or the like may be used. In addition to the etching, the first electrode 20 can be manufactured by an expanding method, a punching method, or processing by laser or precision cutting, but the wet etching method is most preferable. It is also possible to adjust the radius of curvature of the edge portion of the first concave portion or the second concave portion to a predetermined value by wet etching after preparing the electrode by another method. The curvature radius tends to increase as the wet etching speed is slower.

実施形態に使用される第1電極20の基材21としては、チタン、クロム、アルミニウムやその合金等の弁金属、導電性金属を用いることができる。チタン、クロム、アルミニウム中ではチタンが好ましい。陰極に用いる場合にはチタン、クロム、アルミニウムやその他の合金やステンレスが好ましい。この中では水素脆化やさびに強いステンレスがより好ましく、SUS316LやSUS310Sが特に好ましい。   As the base material 21 of the first electrode 20 used in the embodiment, a valve metal such as titanium, chromium, aluminum, or an alloy thereof, or a conductive metal can be used. Titanium is preferable among titanium, chromium, and aluminum. When used for the cathode, titanium, chromium, aluminum, other alloys, and stainless steel are preferable. Among these, stainless steel resistant to hydrogen embrittlement and rust is more preferable, and SUS316L and SUS310S are particularly preferable.

第1電極20の第1表面21aおよび第2表面21bに電解触媒(触媒層)28を形成する。陽極触媒としては、白金等の貴金属触媒や酸化イリジウム等の酸化物触媒を用いることが好ましい。陽極触媒を作製する前に電極を陽極酸化により微小な酸化膜の凹凸を作製することが触媒と基材との密着性を上げることから好ましい。   An electrocatalyst (catalyst layer) 28 is formed on the first surface 21 a and the second surface 21 b of the first electrode 20. As the anode catalyst, a noble metal catalyst such as platinum or an oxide catalyst such as iridium oxide is preferably used. Before the anode catalyst is produced, it is preferable to produce minute oxide film irregularities by anodizing the electrode from the viewpoint of improving the adhesion between the catalyst and the substrate.

触媒層は少なくとも第1表面の一部に設けることができる。   The catalyst layer can be provided on at least part of the first surface.

第1電極と第1の多孔質隔膜の間に設けられた電解触媒からなる第1の触媒層、及び第1の触媒層とは反対側の第1電極の表面に設けられ、第1の触媒層とは単位面積当たりの量が異なる第2の触媒層をさらに含むことができる。   A first catalyst layer comprising an electrocatalyst provided between the first electrode and the first porous diaphragm; and a first catalyst provided on the surface of the first electrode opposite to the first catalyst layer. The layer may further include a second catalyst layer having a different amount per unit area.

電解触媒の単位面積当たりの量が第1電極の両面で異なるように形成してもよい。これにより副反応等を抑制することができる。   You may form so that the quantity per unit area of an electrocatalyst may differ on both surfaces of a 1st electrode. Thereby, a side reaction etc. can be suppressed.

陽電極の多孔質隔膜側の表面(第1表面)が凹部を除いて略平坦であることが好ましい。平坦部の表面粗さは、0.01μmから3μmが好ましい。0.01μmより小さいと電極の実質の表面積が減少する傾向があり、3μmより大きいと電極の凸部に多孔質隔膜に対する応力が集中しやすくなる傾向がある。より好ましくは0.02μmから2μmであり、さらに好ましくは0.03μmから1μmである。   The surface of the positive electrode on the porous diaphragm side (first surface) is preferably substantially flat except for the concave portion. The surface roughness of the flat portion is preferably 0.01 μm to 3 μm. If it is smaller than 0.01 μm, the substantial surface area of the electrode tends to decrease, and if it is larger than 3 μm, stress on the porous diaphragm tends to concentrate on the convex portion of the electrode. More preferably, it is 0.02 μm to 2 μm, and further preferably 0.03 μm to 1 μm.

多孔質隔膜24は、例えば、第1電極20とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面21aの全面と対向している。多孔質隔膜27は、第2電極22とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面23aの全面と対向している。   The porous diaphragm 24 is formed in, for example, a rectangular shape having substantially the same dimensions as the first electrode 20, and faces the entire surface of the first surface 21a. The porous diaphragm 27 is formed in a rectangular shape having substantially the same dimensions as the second electrode 22, and faces the entire surface of the first surface 23a.

多孔質隔膜24、27として、例えば第1の孔径を有する第1の多孔質層と第1の孔径とは異なる第2の孔径を有する第2の多孔質層との積層を使用することができる。   As the porous diaphragms 24 and 27, for example, a laminate of a first porous layer having a first pore diameter and a second porous layer having a second pore diameter different from the first pore diameter can be used. .

多孔質隔膜に使用される膜としてはイオン選択性のあるもの例えば炭化水素系ポリマーのイオン透過性膜やフッ素系ポリマーのイオン透過膜を用いることができる。   As the membrane used for the porous diaphragm, those having ion selectivity, for example, an ion permeable membrane of a hydrocarbon polymer or an ion permeable membrane of a fluorine polymer can be used.

多孔質隔膜には無機酸化物が含まれることが好ましい。特に陽電極側の多孔質隔膜にはpHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物が好ましい。これにより、化学的に安定で弱酸性領域で陰イオンに対する多孔質隔膜の輸送性能を増大させることができる。   The porous diaphragm preferably contains an inorganic oxide. In particular, an inorganic oxide having a positive zeta potential in the region of pH 2 to 6 is preferable for the porous membrane on the positive electrode side. Thereby, the transport performance of the porous diaphragm with respect to anions can be increased in a chemically stable and weakly acidic region.

無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、ジルコン、酸化銅、酸化鉄およびこれらの混合酸化物を用いることができる。好ましくは、化学的安定性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウムまたはジルコンを用いることができる。この中で、曲げ耐性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニムがさらに好ましい。無機酸化物は、水酸化物やアルコキシド、オキシハロゲン化物、水和物を含むことができる。金属ハロゲン化物や金属アルコキシドの加水分解を経て無機酸化物を作製すると、後処理の温度によっては、これらの混合物になることがある。   Examples of inorganic oxides that can be used include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, zircon, copper oxide, iron oxide, and mixed oxides thereof. Preferably, zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, or zircon can be used as the inorganic oxide having good chemical stability. Among these, zirconium oxide is more preferable as an inorganic oxide having good bending resistance. Inorganic oxides can include hydroxides, alkoxides, oxyhalides, and hydrates. When an inorganic oxide is produced through hydrolysis of a metal halide or metal alkoxide, a mixture of these may be formed depending on the post-treatment temperature.

多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。例えば孔の周りや表面に無機酸化物の存在比率を多くすることができる。   The abundance ratio of the inorganic oxide in the porous diaphragm can vary depending on the location. For example, the abundance ratio of the inorganic oxide can be increased around the pores and on the surface.

無機酸化物はジルコンのような複合酸化物や異なる無機酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜は、異なる2種以上の酸化物をさらに含み、各酸化物の存在比率が多孔質隔膜の位置によって異なることも可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には正の電位の絶対値の大きい酸化チタンが含有された領域が存在することができる。   As the inorganic oxide, a composite oxide such as zircon or a mixture of different inorganic oxides can be used. The porous diaphragm may further contain two or more different oxides, and the abundance ratio of each oxide may differ depending on the position of the porous diaphragm. For example, a region containing zirconium oxide having a high bending strength can be present on the surface, and a region containing titanium oxide having a large positive potential can be present inside.

多孔質隔膜の表面のゼータ電位としてはpH4において−30mVより大きくすることができる。−30mVより小さいと多孔質隔膜に電圧をかけても塩素イオンが入りにくい傾向がある。さらには多孔質隔膜の表面のゼータ電位は−15mVより大きくすることができる。   The zeta potential on the surface of the porous diaphragm can be greater than −30 mV at pH 4. If it is less than −30 mV, there is a tendency that chloride ions are difficult to enter even when a voltage is applied to the porous diaphragm. Furthermore, the zeta potential on the surface of the porous diaphragm can be greater than -15 mV.

実施形態では、陰電極上の陽電極側に多孔質隔膜を配置することができる。   In an embodiment, a porous diaphragm can be disposed on the positive electrode side on the negative electrode.

陰電極上に設けられる多孔質隔膜は、pHが8から10の領域の中でゼータ電位が負の無機酸化物を含有することができる。これにより、弱アルカリ領域の陰極近傍において陽イオンの輸送性能を増すことができる。このような無機酸化物としては、アルカリ性領域でゼータ電位が負になりやすいものを使用することができ、このような無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、ジルコン、酸化ケイ素、及びゼオライトを用いることができる。無機酸化物として上記酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には負の電位のpH範囲が広い酸化シリコンが含有された領域が存在することができる。   The porous diaphragm provided on the negative electrode can contain an inorganic oxide having a negative zeta potential in the region of pH 8 to 10. Thereby, the cation transport performance can be increased in the vicinity of the cathode in the weak alkali region. As such an inorganic oxide, an oxide whose zeta potential tends to be negative in an alkaline region can be used. Examples of such an inorganic oxide include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tungsten oxide, and zircon. , Silicon oxide, and zeolite can be used. As the inorganic oxide, a mixture of the above oxides can be used. Moreover, the abundance ratio of the inorganic oxide in the porous diaphragm can vary depending on the location. For example, there may be a region containing zirconium oxide having a high bending strength on the surface, and a region containing silicon oxide having a wide negative potential pH range inside.

無機酸化物の多孔質隔膜24は、ナノ粒子を塗布して膜を形成することにより、あるいは、ゾルーゲルで作製することにより、面内および立体的にも不規則的な孔を有することができる。この場合、多孔質隔膜24は、曲げ等にも強くなる。多孔質隔膜24には、無機酸化物の他に、ポリマーが含まれることが可能である。ポリマーは膜に柔軟性を与える。このようなポリマーとしては、化学的に安定な主鎖にハロゲン原子が置換したものを使用することができ、例えばポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、テフロン(登録商標)等があげられる。この中ではテフロンが化学的および熱的安定性から好ましい。その他のポリマーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の炭化水素ポリマーがあげられる。この中ではポリエチレンが化学的安定性や低コストから好ましい。また、例えばポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の所謂エンジニアリングプラスチックを用いることができる。   The porous membrane 24 of inorganic oxide can have irregular in-plane and three-dimensionally irregular pores by applying nanoparticles to form a membrane or by producing it with a sol-gel. In this case, the porous diaphragm 24 is resistant to bending and the like. In addition to the inorganic oxide, the porous diaphragm 24 may contain a polymer. The polymer gives the membrane flexibility. As such a polymer, a chemically stable main chain substituted with a halogen atom can be used, and examples thereof include polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and Teflon (registered trademark). Among these, Teflon is preferable from the viewpoint of chemical and thermal stability. Examples of other polymers include hydrocarbon polymers such as polyethylene and polypropylene. Among these, polyethylene is preferable from the viewpoint of chemical stability and low cost. In addition, so-called engineering plastics such as polyimide, polysulfone, polyphenylene sulfide and the like can be used.

多孔質隔膜24の孔径は、第1電極20側の開口径と第2電極22側の開口径とが異なることができる。孔の第2電極22側の開口径をより大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに第1電極20の貫通孔40による応力集中をより低減することができる。これは電極22側の開口が大きい方が拡散によるイオン移動が容易になるからである。陰イオンは電極20側の孔径が小さくても比較的容易に電極に引き寄せられる。逆に電極20側の孔径が大きいと生成した塩素等が多孔質隔膜側に拡散しやすくなる傾向がある。   The pore diameter of the porous diaphragm 24 can be different between the opening diameter on the first electrode 20 side and the opening diameter on the second electrode 22 side. By increasing the opening diameter of the hole on the second electrode 22 side, it is possible to make the movement of ions easier and reduce the stress concentration due to the through hole 40 of the first electrode 20. This is because the larger the opening on the electrode 22 side, the easier the ion movement by diffusion. Anions are attracted to the electrode relatively easily even if the hole diameter on the electrode 20 side is small. Conversely, if the pore diameter on the electrode 20 side is large, the generated chlorine or the like tends to diffuse to the porous diaphragm side.

多孔質隔膜の表面の孔径は高分解能の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いることにより測定できる。また内部の孔は断面SEM観察により測定できる。   The pore diameter on the surface of the porous diaphragm can be measured by using a high-resolution scanning electron microscope (SEM). The internal holes can be measured by cross-sectional SEM observation.

図7に、実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図を示す。   In FIG. 7, the schematic diagram showing an example of a structure of the electrode used for embodiment and a porous diaphragm is shown.

図示するように、多孔質隔膜24は、第1電極20の第1表面21a部分を覆う第1領域24aと、第2孔部42と連通した複数の第1凹部40の開口を覆う第2領域24bと、を有している。21a部分では発生する塩素等のガスが排出されにくい。そのため、電極ユニット12が劣化しやすい。そこで、多孔質隔膜24において、第1領域の表面孔を無くす、すなわち、無孔に形成するか、あるいは、第1領域24aにおける表面孔の径を第2領域における孔の径よりも小さくすることにより、第1領域24aと接する領域での電解反応を抑制し電極ユニット12の劣化を防止することができる。無孔に形成するか、あるいは孔の径を小さくするには、第1電極の第1表面21aにスクリーン印刷等で別途薄い無孔膜や孔径の小さい多孔質隔膜を形成することができる。ただし、電極の反応面積が少なくなるため、ガスが抜けやすい部分の電極領域で十分な反応が起こるようにすることができる。また、第1電極20の多孔質隔膜24と反対側の第2表面21bを液体を透過させない電気絶縁性膜で覆うことにより、副反応を低減することが可能である。なお、図7では貫通孔ではない第1凹部40も示している。多孔質隔膜24として、孔径の異なる複数の多孔質隔膜を積層した多層膜を用いることができる。この場合、第2電極22側に位置する多孔質隔膜の孔径を、第1電極20側に位置する多孔質隔膜の孔径よりも大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに電極の貫通孔による応力集中を低減することができる。   As shown in the figure, the porous diaphragm 24 includes a first region 24 a that covers the first surface 21 a portion of the first electrode 20, and a second region that covers the openings of the plurality of first recesses 40 that communicate with the second hole 42. 24b. In the 21a portion, the generated gas such as chlorine is difficult to be discharged. Therefore, the electrode unit 12 tends to deteriorate. Therefore, in the porous diaphragm 24, the surface holes in the first region are eliminated, that is, formed to be non-porous, or the diameter of the surface holes in the first region 24a is made smaller than the diameter of the holes in the second region. Thus, it is possible to suppress the electrolytic reaction in the region in contact with the first region 24a and prevent the electrode unit 12 from deteriorating. In order to form pores or reduce the pore diameter, a thin nonporous membrane or a porous membrane having a small pore size can be formed on the first surface 21a of the first electrode by screen printing or the like. However, since the reaction area of the electrode is reduced, it is possible to cause a sufficient reaction in the electrode region where gas tends to escape. Further, by covering the second surface 21b of the first electrode 20 on the side opposite to the porous diaphragm 24 with an electrically insulating film that does not allow liquid to permeate, it is possible to reduce side reactions. FIG. 7 also shows the first recess 40 that is not a through hole. As the porous diaphragm 24, a multilayer film in which a plurality of porous diaphragms having different pore diameters are stacked can be used. In this case, by making the pore diameter of the porous diaphragm located on the second electrode 22 side larger than the pore diameter of the porous diaphragm located on the first electrode 20 side, the movement of ions is facilitated and the electrode penetrates. Stress concentration due to holes can be reduced.

上記のように構成された第1電極20と第2電極22との間に多孔質隔膜24を挟んだ状態で、これらをプレスすることにより、第1電極20、多孔質隔膜24、第2電極22が接して、電極ユニット12が得られる。   The first electrode 20, the porous diaphragm 24, and the second electrode are pressed by pressing the porous diaphragm 24 between the first electrode 20 and the second electrode 22 configured as described above. 22 contacts, and the electrode unit 12 is obtained.

図1で示したように、電極ユニット12は、電解槽11内に配設され、隔壁14に取付けられている。隔壁14と電極ユニット12とにより、電解槽11内を陽極室16と陰極室18に仕切っている。これにより、電極ユニット12は、構成部材の配置方向が、例えば、水平方向となるように、電解槽11内に配設されている。電極ユニット12の第1電極20は、陽極室16に臨んで配置され、第2電極22は、陰極室18に臨んで配置されている。   As shown in FIG. 1, the electrode unit 12 is disposed in the electrolytic cell 11 and attached to the partition wall 14. The electrolytic cell 11 is partitioned into an anode chamber 16 and a cathode chamber 18 by the partition wall 14 and the electrode unit 12. Thereby, the electrode unit 12 is arrange | positioned in the electrolytic cell 11 so that the arrangement direction of a structural member may turn into a horizontal direction, for example. The first electrode 20 of the electrode unit 12 is disposed facing the anode chamber 16, and the second electrode 22 is disposed facing the cathode chamber 18.

電解装置10において、電源30の両極は第1電極20と第2電極22に電気的に接続されている。電源30は、制御装置36による制御の下、第1および第2電極20、22に電圧を印加する。電圧計34は、第1電極20と第2電極22に電気的に接続され、電極ユニット12に印加される電圧を検出する。その検出情報は、制御装置36に供給される。電流計32は、電極ユニット12の電圧印加回路に接続され、電極ユニット12を流れる電流を検出する。その検出情報は制御装置36に供給される。制御装置36は、メモリに記憶されたプログラムに従い、検出情報に応じて、電源30による電極ユニット12に対する電圧の印加もしくは負荷を制御する。電解装置10は、陽極室16および陰極室18に反応対象物質が供給された状態で、第1電極20と第2電極22との間に電圧を印加あるいは負荷して、電解のための電気化学反応を進行させる。   In the electrolysis apparatus 10, both electrodes of the power supply 30 are electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22. The power supply 30 applies a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 under the control of the control device 36. The voltmeter 34 is electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22 and detects a voltage applied to the electrode unit 12. The detection information is supplied to the control device 36. The ammeter 32 is connected to the voltage application circuit of the electrode unit 12 and detects the current flowing through the electrode unit 12. The detection information is supplied to the control device 36. The control device 36 controls the application of voltage or the load to the electrode unit 12 by the power supply 30 according to the detection information according to the program stored in the memory. The electrolyzer 10 applies an electric voltage or loads between the first electrode 20 and the second electrode 22 in a state in which the reaction target substance is supplied to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18, and performs electrochemistry for electrolysis. Allow the reaction to proceed.

第1電極20の表面に触媒28が形成された第1表面21a上に多孔質隔膜24を形成する一例としては、まず、図6Eに示すように、無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を第1表面21aに塗布して前処理膜24cを作製する。次いで、図6Fに示すように、前処理膜24cを焼結して多孔を有する多孔質隔膜24を作製する。   As an example of forming the porous diaphragm 24 on the first surface 21a in which the catalyst 28 is formed on the surface of the first electrode 20, first, as shown in FIG. 6E, inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursors are formed. A solution containing the body is applied to the first surface 21a to prepare the pretreatment film 24c. Next, as shown in FIG. 6F, the pretreatment film 24c is sintered to produce a porous diaphragm 24 having porosity.

無機酸化物前駆体を含有する溶液を作製する方法としては、例えば、金属のアルコキシドをアルコールに溶解させ、多孔質構造を作製するためにグリセリン等の高沸点の溶媒を加え、あるいは、焼結する際に酸化して炭酸ガスになりやすい脂肪酸等の有機物を混合して、溶液を作製することができる。また、溶液は、電極の多孔を覆うために、少量の水を添加して金属アルコキシドを部分的に加水分解させて粘度を上昇させることができる。   As a method for producing a solution containing an inorganic oxide precursor, for example, a metal alkoxide is dissolved in alcohol, and a high-boiling solvent such as glycerin is added or sintered to produce a porous structure. A solution can be prepared by mixing organic substances such as fatty acids that easily oxidize into carbon dioxide. Moreover, in order to cover the porosity of an electrode, a solution can raise a viscosity by adding a small amount of water and hydrolyzing a metal alkoxide partially.

多孔質隔膜24を形成する方法として、別の多孔質膜に無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布することができる。もしくは、第1電極20の第1表面21a上にあらかじめ大きな孔を有する多孔質膜を形成し、その表面および孔を無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体で覆うことができる。もしくは上記方法により電解液を保持する保持体25上に無機酸化物を有する多孔質隔膜を形成することができる。また、これらを組み合わせることができる。   As a method of forming the porous diaphragm 24, a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor can be applied to another porous film. Alternatively, a porous film having large pores can be formed in advance on the first surface 21a of the first electrode 20, and the surface and pores can be covered with inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursors. Or the porous diaphragm which has an inorganic oxide can be formed on the holding body 25 holding an electrolyte solution by the said method. Moreover, these can be combined.

無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布する方法として、刷毛塗りやスプレー、ディッピング等を使用することができる。前処理膜24cを焼結して多孔を作製する工程では、焼結温度は100〜600℃程度にすることができる。   As a method for applying a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor, brush coating, spraying, dipping, or the like can be used. In the step of sintering the pretreatment film 24c to produce a porous material, the sintering temperature can be about 100 to 600 ° C.

以上の構成や製造方法等により長期間に亘って安定な電解性能を維持できる長寿命の電極ユニットとこれを用いた電解装置を提供することができる。   With the above configuration and manufacturing method, it is possible to provide a long-life electrode unit capable of maintaining stable electrolysis performance over a long period of time and an electrolysis apparatus using the electrode unit.

以下、実施例を示し、実施形態について具体的に説明する。   Hereinafter, examples will be shown and embodiments will be described in detail.

実施例
(実施例1)
第1電極の基材21として、板厚T1が0.5mmの平坦なチタン板を用意する。
Example (Example 1)
A flat titanium plate having a plate thickness T1 of 0.5 mm is prepared as the substrate 21 of the first electrode.

このチタン板を図6Aないし図6Fに示す工程と同様にして、エッチングすることにより、第1の実施形態に使用可能な第1電極20を作製する。電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。   The titanium plate is etched in the same manner as in the steps shown in FIGS. 6A to 6F to produce the first electrode 20 that can be used in the first embodiment. The electrode is 15 cm long in the water flow direction and 10 cm wide.

第1電極20のうち、面積の小さい第1凹部40を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.1mm、面積の大きい第2凹部42を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.4mmである。第1凹部40は、図2A及び図2Bで示すような角の丸いひし形(外挿したひし形の頂点の角度は60°と120°)である。貫通孔も角の丸いひし形である。第2凹部42もひし形であり、ひし形の一辺は約3.6mmである。   Of the first electrode 20, the thickness of the region including the first recess 40 having a small area (the depth of the first recess) is 0.1 mm, and the thickness of the region including the second recess 42 having a large area (the second recess). Is 0.4 mm. The 1st recessed part 40 is a rhombus with a round corner as shown in FIG. 2A and 2B (the angle of the vertex of the extrapolated rhombus is 60 degrees and 120 degrees). The through hole is also a rhombus with rounded corners. The 2nd recessed part 42 is also a rhombus, and one side of a rhombus is about 3.6 mm.

このエッチングされた電極基材21を10wt%シュウ酸水溶液中1時間80℃で処理する。さらに1M硫酸アンモニウムと0.5Mフッ化アンモニウムの混合水溶液中で2時間10Vで陽極酸化する。次に、塩化イリジウム(IrCl・nHO)に1−ブタノールを0.25M(Ir)になるように加えて調整した溶液を、電極基材21の第1表面21aに塗布した後、乾燥、焼成して触媒層28を作成する。この場合、乾燥は80℃で10分間行ない、焼成は450℃で10分間行なう。こうした塩化イリジウムブタノール溶液の塗布、乾燥、及び焼成を5回繰り返した電極基材を第1電極(陽極)20とする。触媒層の厚さは、2μmである。The etched electrode substrate 21 is treated at 80 ° C. for 1 hour in a 10 wt% oxalic acid aqueous solution. Furthermore, it is anodized at 10 V for 2 hours in a mixed aqueous solution of 1M ammonium sulfate and 0.5M ammonium fluoride. Next, a solution prepared by adding 1-butanol to 0.25 M (Ir) to iridium chloride (IrCl 3 .nH 2 O) was applied to the first surface 21 a of the electrode substrate 21, and then dried. The catalyst layer 28 is formed by firing. In this case, drying is performed at 80 ° C. for 10 minutes, and baking is performed at 450 ° C. for 10 minutes. The electrode base material obtained by repeating application, drying, and firing of the iridium chloride butanol solution 5 times is referred to as a first electrode (anode) 20. The thickness of the catalyst layer is 2 μm.

多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径100nmの酸化チタン微粒子と、ポリフッ化ビニリデン粒子の水分散混合液を、塗布して乾燥する。さらに、テトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて、大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し、多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は−15mVである。   An aqueous dispersion mixture of titanium oxide fine particles having a particle diameter of 100 nm and polyvinylidene fluoride particles is applied to a glass cloth having a thickness of 100 μm as a porous diaphragm and dried. Furthermore, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to create a porous diaphragm. The zeta potential at pH 4 on the porous diaphragm surface is -15 mV.

酸化イリジウム触媒層28を作成する代わりに、触媒層として白金をスパッタすること以外は第1電極21と同様にして、第2電極(対向電極、陰極)22を形成する。その上に、上記多孔質隔膜24と同様にして、酸化チタン膜からなる多孔質隔膜27を作製する。触媒層の厚さは、0.2μmである。   Instead of creating the iridium oxide catalyst layer 28, the second electrode (counter electrode, cathode) 22 is formed in the same manner as the first electrode 21, except that platinum is sputtered as the catalyst layer. On top of that, a porous diaphragm 27 made of a titanium oxide film is produced in the same manner as the porous diaphragm 24. The thickness of the catalyst layer is 0.2 μm.

電解液を保持する保持体25として、厚さ5mmの多孔質ポリスチレンを用いる。これら第1電極20、多孔質隔膜24、多孔質ポリスチレン25、多孔質隔膜27、及び第2電極22をシリコーンパッキンおよびネジを用いて重ね合わせて固定し、電極ユニット12を作成する。この電極ユニット12を電解槽11内に載置することにより、隔壁14および電極ユニット12により、電解槽11を、陽極室16と、陰極室18と、電極間に配置された多孔質ポリスチレン25が設けられた中間室19との3室に仕切る。   As the holding body 25 for holding the electrolytic solution, porous polystyrene having a thickness of 5 mm is used. The first electrode 20, the porous diaphragm 24, the porous polystyrene 25, the porous diaphragm 27, and the second electrode 22 are overlaid and fixed using silicone packing and screws, and the electrode unit 12 is created. By placing the electrode unit 12 in the electrolytic cell 11, the partition 14 and the electrode unit 12 make the electrolytic cell 11, the anode chamber 16, the cathode chamber 18, and the porous polystyrene 25 disposed between the electrodes. It is divided into three chambers with the intermediate chamber 19 provided.

電解槽11の陽極室16および陰極室18は、それぞれストレート流路が形成された塩化ビニル製の容器で形成している。制御装置36、電源30、電圧計34、電流計32を設置する。給水源106から陽極室16および陰極室18に水を供給するための配管とポンプを電解槽11に接続し、給水ライン104,105を確保する。さらに、陽極室16から次亜塩素酸水を取り出すラインL4および陰極室18からアルカリ性水を取り出すラインL5を設けることができる。電極ユニット12の保持体(多孔質ポリスチレン)25に飽和食塩水を循環供給するための飽和食塩水タンク107と配管、ポンプを電極ユニットに接続し、電解槽に塩化物イオンを含む電解質を導入するラインL1と、余剰の電解質を回収するライン108を確保する。また水質センサー70として酸性電解水の出口ラインには導電率センサーをアルカリ性電解水の出口ラインにはpHセンサーを設置する。これにより、図5と同様の構成を有する電解装置が得られる。   The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 of the electrolytic cell 11 are each formed of a container made of vinyl chloride in which straight channels are formed. A control device 36, a power source 30, a voltmeter 34, and an ammeter 32 are installed. A pipe and a pump for supplying water from the water supply source 106 to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 are connected to the electrolytic cell 11 to secure the water supply lines 104 and 105. Furthermore, a line L4 for extracting hypochlorous acid water from the anode chamber 16 and a line L5 for extracting alkaline water from the cathode chamber 18 can be provided. A saturated saline tank 107 for circulating and supplying a saturated saline solution to the holder (porous polystyrene) 25 of the electrode unit 12, a pipe and a pump are connected to the electrode unit, and an electrolyte containing chloride ions is introduced into the electrolytic cell. A line L1 and a line 108 for collecting excess electrolyte are secured. As the water quality sensor 70, a conductivity sensor is installed at the outlet line of the acidic electrolyzed water, and a pH sensor is installed at the outlet line of the alkaline electrolyzed water. Thereby, an electrolyzer having the same configuration as that of FIG. 5 is obtained.

電解装置10を用いて、流量2L/分、電圧5.7V、電流10Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。   Electrolysis is performed using the electrolyzer 10 at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 5.7 V, and a current of 10 A. Hypochlorous acid water is supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen is supplied on the second electrode (cathode) 22 side. And produces aqueous sodium hydroxide.

この装置の2000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。   No voltage increase is observed in the continuous operation of this device for 2000 hours.

その後、電極を取り出し、断面SEMを観測して第1凹部、第2凹部の断面エッジの曲率半径を算出したところ、各々、平均0.02mm、及び平均0.04mmである。   Thereafter, the electrodes were taken out, and the cross-sectional SEM was observed to calculate the curvature radii of the cross-sectional edges of the first concave portion and the second concave portion, and the average was 0.02 mm and 0.04 mm, respectively.

(実施例2〜6,比較例1)
マスクのパターンやエッチング条件を変更すること以外は実施例1と同様にして、貫通孔が角の丸いひし形開口のもしくは楕円開口の電解電極を得る。
(Examples 2-6, Comparative Example 1)
Except for changing the mask pattern and etching conditions, an electrolytic electrode having a rhombus opening having a rounded corner or an elliptic opening is obtained in the same manner as in the first embodiment.

(実施例7)
第1電極の基材21として、板厚T1が0.5mmの平坦なチタン板を用意する。
(Example 7)
A flat titanium plate having a plate thickness T1 of 0.5 mm is prepared as the substrate 21 of the first electrode.

このチタン板を図6Aないし図6Fに示す工程と同様にして、エッチングすることにより、実施形態の電解装置に使用可能な第1電極20を作製することができる。電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。   By etching the titanium plate in the same manner as in the steps shown in FIGS. 6A to 6F, the first electrode 20 that can be used in the electrolytic device of the embodiment can be produced. The electrode is 15 cm long in the water flow direction and 10 cm wide.

第1電極20のうち、面積の小さい第1凹部40を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.1mm、面積の大きい第2凹部42を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.4mmである。図3Aで示すように第1凹部40は電極のシール部を除いた端から端へ繋がる長方形であり、第2凹部42も電極のシール部を除いた端から端へ繋がる長方形であり、第一凹部とは直交している。貫通孔は図3Bで示すような端が丸い長方形である。   Of the first electrode 20, the thickness of the region including the first recess 40 having a small area (the depth of the first recess) is 0.1 mm, and the thickness of the region including the second recess 42 having a large area (the second recess). Is 0.4 mm. As shown in FIG. 3A, the first recess 40 is a rectangle connected from end to end excluding the electrode seal portion, and the second recess 42 is also a rectangle connected from end to end excluding the electrode seal portion, It is orthogonal to the recess. The through hole is a rectangle with rounded ends as shown in FIG. 3B.

上記の第1電極及び同様に作製する第2電極を用いること以外は、実施例1と同様にして電極ユニットおよび電解装置を作成する。   An electrode unit and an electrolytic device are produced in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode produced in the same manner are used.

この電解装置を用いて、流量2L/分、電圧6.2V、電流10Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の2000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。その後、電極を取り出し、断面SEMの観測により第1凹部の断面エッジの曲率は平均0.03mmである。   Using this electrolyzer, electrolysis is performed at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 6.2 V, and a current of 10 A. Hypochlorous acid water is supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen is supplied on the second electrode (cathode) 22 side. And produces aqueous sodium hydroxide. No voltage increase is observed in the continuous operation of this device for 2000 hours. Thereafter, the electrode is taken out, and the curvature of the cross-sectional edge of the first recess is 0.03 mm on average by observation of the cross-sectional SEM.

(実施例8〜12,比較例2)
マスクのパターンやエッチング条件を変更すること以外は実施例7と同様にして電極を得る。実施例1と同様にして電極ユニットおよび電解装置を作成する。
(Examples 8 to 12, Comparative Example 2)
An electrode is obtained in the same manner as in Example 7 except that the mask pattern and etching conditions are changed. In the same manner as in Example 1, an electrode unit and an electrolyzer are prepared.

(実施例13)
第1電極の基材21として、板厚T1が1mmの平坦なチタン板を用意する。
(Example 13)
A flat titanium plate having a plate thickness T1 of 1 mm is prepared as the substrate 21 of the first electrode.

このチタン板を図6Aないし図6Fに示す工程と同様にして、エッチングすることにより、実施形態の電解装置に使用可能な第1電極20を作製することができる。電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。   By etching the titanium plate in the same manner as in the steps shown in FIGS. 6A to 6F, the first electrode 20 that can be used in the electrolytic device of the embodiment can be produced. The electrode is 15 cm long in the water flow direction and 10 cm wide.

第1電極20のうち、面積の小さい第1凹部40を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.4mm、面積の大きい第2凹部42を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.6mmである。図4Aで示すように第1凹部40は図4Bで示すような端が丸い長方形である。   Of the first electrode 20, the thickness of the region including the first concave portion 40 having a small area (depth of the first concave portion) is 0.4 mm, and the thickness of the region including the second concave portion 42 having a large area (second concave portion). Is 0.6 mm. As shown in FIG. 4A, the first recess 40 has a rounded end rectangle as shown in FIG. 4B.

上記の第1電極及び同様に作製する第2電極を用いること以外は、実施例1と同様にして電極ユニットおよび電解装置を作成する。   An electrode unit and an electrolytic device are produced in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode produced in the same manner are used.

第1電極の貫通孔は図4Bで示すような端が丸い長方形である。上記の第1電極及び第2電極を用いること以外は、実施例1と同様にして電極ユニットおよび電解装置を作成する。   The through hole of the first electrode has a rounded end rectangle as shown in FIG. 4B. An electrode unit and an electrolysis apparatus are produced in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode are used.

この電解装置を用いて、流量2L/分、電圧6.0V、電流10Aで電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の2000時間連続稼働では電圧の上昇は2%であるその後、電極を取り出し、断面SEMの観測により第1凹部の断面エッジの曲率は平均0.04mmである。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 6.0 V, and a current of 10 A. Hypochlorous acid water was used on the first electrode (anode) side, hydrogen on the second electrode (cathode) 22 side, and hydrogen and Sodium hydroxide water is produced. In the continuous operation of this apparatus for 2000 hours, the voltage rise is 2%, and then the electrode is taken out, and the curvature of the cross-sectional edge of the first recess is 0.04 mm on average by observation of the cross-sectional SEM.

(実施例14〜15,比較例3)
マスクのパターンやエッチング条件を変更すること以外は実施例13と同様にして電極を得る。実施例1と同様にして電極ユニットおよび電解装置を作成する。
(Examples 14 to 15, Comparative Example 3)
An electrode is obtained in the same manner as in Example 13 except that the mask pattern and etching conditions are changed. In the same manner as in Example 1, an electrode unit and an electrolyzer are prepared.

(実施例16)
図8に、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す。
(Example 16)
FIG. 8 schematically shows another example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

図8に示すように、この電解装置310は、電解槽11の代わりに、陰極室318及び陰極室318を取り囲むように配置された陽極室316を有し、流路及び配管もなく自然対流により水流が形成されるバッチ型の電解槽311を使用すること以外は、図1と同様の構成を有する。陽極室316および陰極室318の容量は、それぞれ2L、0.1Lであり、実施例1と同様に作製される電極を用いる。ただし電極のサイズは4x3cmである。   As shown in FIG. 8, this electrolyzer 310 has a cathode chamber 318 and an anode chamber 316 arranged so as to surround the cathode chamber 318 instead of the electrolytic cell 11, and is free from natural convection without a channel and piping. The configuration is the same as that shown in FIG. 1 except that a batch-type electrolytic cell 311 in which a water flow is formed is used. The capacities of the anode chamber 316 and the cathode chamber 318 are 2 L and 0.1 L, respectively, and electrodes manufactured in the same manner as in Example 1 are used. However, the size of the electrode is 4 × 3 cm.

この電解装置310を用い、電圧7V、電流2Aで5分間、電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この電解装置310は計2000時間稼働した後でも電圧の上昇は見られない。その後、電極を取り出し、断面SEMの観測により第1凹部の断面エッジの曲率は平均0.01mmである。   Using this electrolyzer 310, electrolysis was performed at a voltage of 7V and a current of 2A for 5 minutes. Hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) side, and hydrogen and sodium hydroxide water were supplied on the second electrode (cathode) side. Generate. The electrolyzer 310 does not increase in voltage even after operating for a total of 2000 hours. Thereafter, the electrode is taken out, and the curvature of the cross-sectional edge of the first recess is 0.01 mm on average by observation of the cross-sectional SEM.

(実施例17〜21)
マスクのパターンやエッチング条件を変更すること以外は実施例16と同様にして電極を得る。実施例1と同様にして電極ユニットおよび電解装置を作成する。
(Examples 17 to 21)
An electrode is obtained in the same manner as in Example 16 except that the mask pattern and etching conditions are changed. In the same manner as in Example 1, an electrode unit and an electrolyzer are prepared.

(実施例22)
図9に、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す。
(Example 22)
FIG. 9 schematically shows another example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

図9に示すように、電解装置310は図8において多孔質隔膜24と第1電極20の間に多孔質膜29をスペーサーとして有する。この多孔質膜として厚さ76μmのガラス布を用いることを除いては実施例16と同様である。   As shown in FIG. 9, the electrolyzer 310 has a porous membrane 29 as a spacer between the porous diaphragm 24 and the first electrode 20 in FIG. This porous film is the same as Example 16 except that a 76 μm thick glass cloth is used.

この電解装置310は計2000時間稼働した後でも電圧の上昇は見られない。その後、電極を取り出し、断面SEMの観測により第1凹部の断面エッジの曲率は平均0.02mmである。 The electrolyzer 310 does not increase in voltage even after operating for a total of 2000 hours. Thereafter, the electrode is taken out, and the curvature of the cross-sectional edge of the first recess is 0.02 mm on average by observation of the cross-sectional SEM.

下記表1に、実施例1から22および比較例1から3について、第1の凹部のエッジ部の曲率半径C1(mm)、2000時間運転後の電圧上昇率(%)、第1の凹部のエッジ部の曲率半径C2(mm)、第1の凹部の触媒層の厚さ、及び貫通孔の断面積(mm)を示す。

Figure 0006585176
In Table 1 below, for Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 3, the curvature radius C1 (mm) of the edge of the first recess, the rate of voltage increase (%) after 2000 hours of operation, The curvature radius C2 (mm) of an edge part, the thickness of the catalyst layer of a 1st recessed part, and the cross-sectional area (mm < 2 >) of a through-hole are shown.
Figure 0006585176

上記表1で示すようにエッジの曲率が0.01mm以上では2000h運転後の電圧上昇が小さいか見られない。一方、実施例20、21で2mmより大きいと初期の次亜塩素酸生成効率の低下が見られる。   As shown in Table 1 above, when the edge curvature is 0.01 mm or more, the voltage increase after 2000 h operation is small or not seen. On the other hand, when it is larger than 2 mm in Examples 20 and 21, a reduction in initial hypochlorous acid production efficiency is observed.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…電解装置、11…電解槽、12…電極ユニット、14…隔壁、16…陽極室、18…陰極室、19…中間室、20,…第1電極、21、23,…基材、22,…第2電極、21a,23a,…第1表面、21b,23b,…第2表面、24,27…多孔質隔膜、25…保持体、26,26a,26b…隔膜、28…触媒層、29…多孔質膜、30…電源、32…電流計、34…電圧計、40,44,61,63…貫通孔(第1凹部)、42,46,62…第2凹部、50…レジスト膜、60…ブリッジ、64…電圧印加口、65…梁、70…水質センサー   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrolytic apparatus, 11 ... Electrolytic cell, 12 ... Electrode unit, 14 ... Partition, 16 ... Anode chamber, 18 ... Cathode chamber, 19 ... Intermediate chamber, 20, ... 1st electrode, 21, 23, ... Base material, 22 , ... 2nd electrode, 21a, 23a, ... 1st surface, 21b, 23b, ... 2nd surface, 24, 27 ... porous membrane, 25 ... holder, 26, 26a, 26b ... membrane, 28 ... catalyst layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 29 ... Porous film | membrane, 30 ... Power supply, 32 ... Ammeter, 34 ... Voltmeter, 40, 44, 61, 63 ... Through-hole (1st recessed part), 42, 46, 62 ... 2nd recessed part, 50 ... Resist film , 60 ... Bridge, 64 ... Voltage application port, 65 ... Beam, 70 ... Water quality sensor

Claims (20)

第1表面、前記第1表面に対向する第2表面、及び前記第1表面から前記第2表面に貫通する複数の貫通孔を有する基材と、前記第1表面に開口する複数の第1凹部、及び前記第2表面に開口しているとともに前記第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部を有し、前記第1凹部の開口のエッジ部の曲率半径が0.01mm以上であり、かつ前記第1表面に触媒層が設けられた電極。   A base having a first surface, a second surface facing the first surface, and a plurality of through holes penetrating from the first surface to the second surface, and a plurality of first recesses opening in the first surface And a plurality of second recesses that are open on the second surface and have an opening area larger than that of the first recess, and a radius of curvature of an edge portion of the opening of the first recess is 0.01 mm or more. And the electrode by which the catalyst layer was provided in the said 1st surface. 前記第1凹部の開口のエッジ部の曲率半径は2mm以下である請求項1に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein a radius of curvature of an edge portion of the opening of the first recess is 2 mm or less. 前記第2凹部の開口のエッジ部の曲率半径は0.01mm以上である請求項1もしくは2項に記載の電極。   The electrode according to claim 1 or 2, wherein a radius of curvature of an edge portion of the opening of the second recess is 0.01 mm or more. 前記第1凹部の複数の開口の一部は、前記第2凹部の一部と貫通する請求項1から3のいずれか1項に記載の電極。   4. The electrode according to claim 1, wherein a part of the plurality of openings of the first recess penetrates a part of the second recess. 5. 前記第1凹部の領域の一部は、前記第2凹部の一部と貫通する請求項1から4のいずれか1項に記載の電極。   5. The electrode according to claim 1, wherein a part of the region of the first recess penetrates a part of the second recess. 前記第1凹部の数は、前記第2凹部の数より多い請求項1から5のいずれか1項に記載の電極。   6. The electrode according to claim 1, wherein the number of the first recesses is greater than the number of the second recesses. 前記貫通孔は、前記基材に平行方向の最小断面が端が丸い長方形である請求項1から6のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 6, wherein the through hole has a rectangular shape with a round end at a minimum cross section in a direction parallel to the base material. 前記貫通孔は、前記基材に平行方向の最小断面が楕円もしくは角が丸いひし形である請求項1から7のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 7, wherein the through-hole is a rhombus with an elliptical minimum section or a rounded corner in a direction parallel to the base material. 前記第2凹部はシール部を除いた前記基材の一端から他端につながる請求項1から8のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the second recess is connected from one end to the other end of the base material excluding a seal portion. 前記第1凹部はシール部を除いた前記基材の一端から他端につながる請求項1から9のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the first recess is connected from one end to the other end of the base material excluding a seal portion. 前記貫通孔の前記基材に平行方向の最小断面積が0.01〜4mm である請求項1から10いずれか1項に記載の電極。 The electrode according to any one of claims 1 to 10, wherein a minimum cross-sectional area of the through hole in a direction parallel to the base material is 0.01 to 4 mm2. 前記第1表面は、前記第1凹部を除く領域が平坦に形成されている請求項1から11までのいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 11, wherein the first surface has a flat region excluding the first recess. 前記第1表面の平坦部の平均粗さが0.01μmから3μmである請求項12に記載の電極。 The electrode according to claim 12 , wherein an average roughness of the flat portion of the first surface is 0.01 μm to 3 μm. 前記基材は、前記基材の中心部に位置する貫通孔の開口率が、前記基材の周縁部に位置する貫通孔の開口率よりも小さい請求項1から13のいずれか1項に記載の電極。   14. The base material according to claim 1, wherein an opening ratio of a through hole located at a central portion of the base material is smaller than an opening ratio of a through hole located at a peripheral edge portion of the base material. Electrodes. 請求項1から14までのいずれか1項に記載の電極からなる第1電極、
前記第1表面上に配置されたイオンを透過する多孔質隔膜、
前記第1電極の前記第1表面側に設けられた第2電極、及び
前記多孔質隔膜と前記第2電極との間に設けられた電解液保持構造を備える電極ユニット。
A first electrode comprising the electrode according to any one of claims 1 to 14,
A porous membrane that transmits ions disposed on the first surface;
An electrode unit comprising: a second electrode provided on the first surface side of the first electrode; and an electrolyte solution holding structure provided between the porous diaphragm and the second electrode.
前記第1電極の前記第1表面と前記第2電極との間に設けられ、多孔質膜を更に備え、前記多孔質膜は、前記第1電極の前記第1表面と前記多孔質隔膜との間に挟持されている請求項15に記載の電極ユニット。   A porous membrane is provided between the first surface of the first electrode and the second electrode, and the porous membrane is formed between the first surface of the first electrode and the porous diaphragm. The electrode unit according to claim 15, which is sandwiched between the electrode units. 電解槽、及び前記電解槽に組み入れられた請求項15もしくは16に記載の電極ユニット、前記電極ユニットにより仕切られた第1電極室、及び第2電極室を含む電解装置。   An electrolysis apparatus comprising: an electrolytic cell; and the electrode unit according to claim 15 or 16 incorporated in the electrolytic cell, a first electrode chamber partitioned by the electrode unit, and a second electrode chamber. 前記第1電極室は陽極室であり、前記第2電極室は陰極室であり、前記電解槽に塩化物イオンを含む電解質溶液を導入するライン、前記陽極室から酸性電解水を取り出すライン、及び前記陰極室からアルカリ性電解水を取り出すラインをさらに具備する請求項17に記載の電解装置。   The first electrode chamber is an anode chamber, the second electrode chamber is a cathode chamber, a line for introducing an electrolytic solution containing chloride ions into the electrolytic cell, a line for extracting acidic electrolyzed water from the anode chamber, and The electrolyzer according to claim 17, further comprising a line for taking out alkaline electrolyzed water from the cathode chamber. 前記酸性電解水を取り出すラインは、導電率を測定するセンサーをさらに具備する請求項18記載の電解装置。 The electrolysis apparatus according to claim 18 , wherein the line for taking out the acidic electrolyzed water further includes a sensor for measuring conductivity. 前記第1電極室が前記第2電極室を取り囲む請求項17から19いずれか1項に記載の電解装置。   The electrolysis apparatus according to claim 17, wherein the first electrode chamber surrounds the second electrode chamber.
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