JPH01127690A - 水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法 - Google Patents
水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法Info
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- JPH01127690A JPH01127690A JP28595287A JP28595287A JPH01127690A JP H01127690 A JPH01127690 A JP H01127690A JP 28595287 A JP28595287 A JP 28595287A JP 28595287 A JP28595287 A JP 28595287A JP H01127690 A JPH01127690 A JP H01127690A
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Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法、さらに詳し
くは塩化アルカリの電解によって生成する相対的に低′
ａ度の水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法に関するもので
ある。
くは塩化アルカリの電解によって生成する相対的に低′
ａ度の水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法に関するもので
ある。
従来の技術
塩化アルカリの電解槽は一般に陰極と陽極とイオン交換
膜もしくはアスベスト隔膜と陰極電解液室と陽極電解液
室とから偶成され、塩化アルカリとして、例えば塩化ナ
トリウムを用いた場合には次のような電極反応が起る。
膜もしくはアスベスト隔膜と陰極電解液室と陽極電解液
室とから偶成され、塩化アルカリとして、例えば塩化ナ
トリウムを用いた場合には次のような電極反応が起る。
陰極： ２Ｈ２０＋２ｅ −ｅ １−１２＋ ２０Ｈ−
（１）陽極： ２Ｃｌ−→Ｃ１２＋２８
（２）全反応： ２）−１２０＋ ２ＮＩＣ１
−＊ ８２＋ ２ＮａＯｆｌ＋Ｃｌ２（３）この反応
によって陰極で生成する水酸化ナトリウムの水ｍ液は、
製品として考える場合、５０％程度の１ｌｒｔ１を有す
ることが必要であるが、実際には３０〜３５％に抑えら
れているのが実情である。これは、例えばイオン交換膜
法の塩化ナトリウムの電解槽では、陰極電解液室の水酸
化ナトリウムの濃度を高くすると陽極電解液室側に水酸
化イオン（ＯＨ−）が漏洩し、このため、陽極の触媒と
して一般に用いられている酸化ルテニウムの溶解や陽極
での塩素発生反応以外の酸素の発生といった不都合な現
像が起るばかりか、？ヒ流効率の低下やイオン交換膜の
ＩＲ降下といった不都合も起るからである。
（１）陽極： ２Ｃｌ−→Ｃ１２＋２８
（２）全反応： ２）−１２０＋ ２ＮＩＣ１
−＊ ８２＋ ２ＮａＯｆｌ＋Ｃｌ２（３）この反応
によって陰極で生成する水酸化ナトリウムの水ｍ液は、
製品として考える場合、５０％程度の１ｌｒｔ１を有す
ることが必要であるが、実際には３０〜３５％に抑えら
れているのが実情である。これは、例えばイオン交換膜
法の塩化ナトリウムの電解槽では、陰極電解液室の水酸
化ナトリウムの濃度を高くすると陽極電解液室側に水酸
化イオン（ＯＨ−）が漏洩し、このため、陽極の触媒と
して一般に用いられている酸化ルテニウムの溶解や陽極
での塩素発生反応以外の酸素の発生といった不都合な現
像が起るばかりか、？ヒ流効率の低下やイオン交換膜の
ＩＲ降下といった不都合も起るからである。
従来、水酸化ナトリウムの水溶液を濃縮するには熱によ
って水分を蒸発させる方法が採用されているが、その際
の熱エネルギーを１力原甲位として換算すると水酸化ナ
トリウム１ ｔｏｎ当り約７５０ｗｈと、かなり大きく
なる。
って水分を蒸発させる方法が採用されているが、その際
の熱エネルギーを１力原甲位として換算すると水酸化ナ
トリウム１ ｔｏｎ当り約７５０ｗｈと、かなり大きく
なる。
一方、最近、新しい水酸化ナトリウムの濃縮方法として
陽イオン交換膜を隔膜とする水素−空気燃料電池を利用
する方法が提案されている。（Ｅ。
陽イオン交換膜を隔膜とする水素−空気燃料電池を利用
する方法が提案されている。（Ｅ。
Ｊ 、 Ｔａｙｌｏｒ 等 Ａｍｅｒｉｃａ
ｎ Ｅ ｌ０ｃｔｒＯｃｈｅ＋ｎ１ｃ３１Ｓｏｃｉ
ｅｔｙ、 ５ｐｒｉｎｏ ＭｅｅＮｎｇ、 Ｍａｙ
１Ｏ−１５（１９この方法は塩化ナトリウムの電解で生
成する３０％の水酸化すｌ−リウム水溶液を燃料電池の
陽・イオン交換膜と正極（空気極）との間に形成される
正極電解液室および陽イオン交換膜ど負極（水素極）と
の間に形成される負極電解液室に供給すると共に、塩化
ナトリウムの電解でｌＩ！極から生成する水素を燃料電
池の負極（水素極）に供給し、燃料電池を作動させると
、正極電解液室の水酸化ナトリウム水溶液の濃度が高く
なる（５０％）という原理に基ずくものである。なお、
この方法では負極電解液室の水酸化ナトリウム水溶液の
濃度は低下（約２１％）するが、この低濃度の水酸化ナ
トリウム水ＷＪ液は再び塩化ナトリウムの電解槽の陰極
電解液室に戻される。また、この燃料電池の作動によっ
て得られる電力は塩化ナトリウムの電解に利用される。
ｎ Ｅ ｌ０ｃｔｒＯｃｈｅ＋ｎ１ｃ３１Ｓｏｃｉ
ｅｔｙ、 ５ｐｒｉｎｏ ＭｅｅＮｎｇ、 Ｍａｙ
１Ｏ−１５（１９この方法は塩化ナトリウムの電解で生
成する３０％の水酸化すｌ−リウム水溶液を燃料電池の
陽・イオン交換膜と正極（空気極）との間に形成される
正極電解液室および陽イオン交換膜ど負極（水素極）と
の間に形成される負極電解液室に供給すると共に、塩化
ナトリウムの電解でｌＩ！極から生成する水素を燃料電
池の負極（水素極）に供給し、燃料電池を作動させると
、正極電解液室の水酸化ナトリウム水溶液の濃度が高く
なる（５０％）という原理に基ずくものである。なお、
この方法では負極電解液室の水酸化ナトリウム水溶液の
濃度は低下（約２１％）するが、この低濃度の水酸化ナ
トリウム水ＷＪ液は再び塩化ナトリウムの電解槽の陰極
電解液室に戻される。また、この燃料電池の作動によっ
て得られる電力は塩化ナトリウムの電解に利用される。
通例の塩化ナトリウムの電解時の電力原単位は水酸化ナ
トリウム１ ｔｏｎ当り電解電力に２２００ ｋｗｈ。
トリウム１ ｔｏｎ当り電解電力に２２００ ｋｗｈ。
蒸発による濃縮に７５０ ｋｗｈ、金品１２０５０ ｋ
ｗｈとされているのに対し、この燃料電池を併用したシ
ステムの場合、１９５０ ｋｗｈと大幅に低減され、帰
れた提案であると云うことができる。
ｗｈとされているのに対し、この燃料電池を併用したシ
ステムの場合、１９５０ ｋｗｈと大幅に低減され、帰
れた提案であると云うことができる。
発明が解決すべき問題点
熱エネルギーによって水酸化アルカリ水溶液を濃縮する
方法は、その熱エネルギーが大きいが故に問題がある。
方法は、その熱エネルギーが大きいが故に問題がある。
また、上述の燃Ｆｌ雷池併用法は塩化アルカリの電解に
よって生成する水素を消費してしまう、換言すると水素
を電気エネルギーに変換しているにすぎないという点に
問題がある。また、空気中には０．０３％Ｐｉ１度の二
酸化炭素が含有されているが、この二酸化炭素が製品で
ある水酸化ナトリウムの水溶液中に混入すると、炭酸ア
ルカリが生成し、製品の純度が低下するという問題もあ
る。この点については、予め二酸化炭素を除去した空気
を燃料電池に供給すればよいわけであるが、そのための
経費がかなり大きいという難点がある。
よって生成する水素を消費してしまう、換言すると水素
を電気エネルギーに変換しているにすぎないという点に
問題がある。また、空気中には０．０３％Ｐｉ１度の二
酸化炭素が含有されているが、この二酸化炭素が製品で
ある水酸化ナトリウムの水溶液中に混入すると、炭酸ア
ルカリが生成し、製品の純度が低下するという問題もあ
る。この点については、予め二酸化炭素を除去した空気
を燃料電池に供給すればよいわけであるが、そのための
経費がかなり大きいという難点がある。
また、燃料電池を運転するには複雑なｉＩＩ制御系が必
要であるし、さらには、燃料電池で作られる電力を塩化
アルカリの電解に利用するには、新たに電源制ａ装置が
必要になる。従って、燃料電池およびＷｉ源制御装置の
最初の設置１ｉ投資が大きくなることも、工業的観点か
らみると、一つの障害になる。
要であるし、さらには、燃料電池で作られる電力を塩化
アルカリの電解に利用するには、新たに電源制ａ装置が
必要になる。従って、燃料電池およびＷｉ源制御装置の
最初の設置１ｉ投資が大きくなることも、工業的観点か
らみると、一つの障害になる。
問題点を解決するための手段
本発明は上述の水素−空気燃料電池において、正極とし
ての空気極の代りに水素発生極を用いることによって反
応系を改変し、水素を消費せずに空気中の二酸化炭素に
まつわる問題を除去し、さらには、運転制御系を簡易に
すると共に、水酸化ナトリウムの濃縮電力原単位を熱エ
ネルギーを用いて蒸発せしめる場合よりはるかに低くし
たものである。
ての空気極の代りに水素発生極を用いることによって反
応系を改変し、水素を消費せずに空気中の二酸化炭素に
まつわる問題を除去し、さらには、運転制御系を簡易に
すると共に、水酸化ナトリウムの濃縮電力原単位を熱エ
ネルギーを用いて蒸発せしめる場合よりはるかに低くし
たものである。
作 用
陽極として水素の電解酸化を起させるガス拡散電極を、
陰極として水素発生極を配し、前記両電楊の間に陽イオ
ン交換膜を配し、陽イオン交換膜と陽極との間に形成さ
れる陽極電解液室および陽イオン交換膜と陰極との間に
形成される陰極電解液室に３０〜３５％の水酸化ナトリ
ウムもしくは水酸化カリウムの水溶液を供給すると共に
、陽極に水素を供給しながら外部電源から陽・陰極間に
直流電流を通電すると次のような電極反応が起る。
陰極として水素発生極を配し、前記両電楊の間に陽イオ
ン交換膜を配し、陽イオン交換膜と陽極との間に形成さ
れる陽極電解液室および陽イオン交換膜と陰極との間に
形成される陰極電解液室に３０〜３５％の水酸化ナトリ
ウムもしくは水酸化カリウムの水溶液を供給すると共に
、陽極に水素を供給しながら外部電源から陽・陰極間に
直流電流を通電すると次のような電極反応が起る。
陽 １１：Ｈｚ ＋２０）ド−ｈ ２Ｈ２０＋２８
（４）陰極： ２Ｈ２０＋２０ →１」２
＋ ２０Ｈ−（５）即ち、全反応としては、水素が陽極
側から陰極側に移行するだけで、見掛上は何も起らず、
理論電解電圧はＯｖである。ただ、実際には、各電極の
過電圧と陽イオン交換膜および溶′ａ部の抵抗によるＩ
ＲＩＬＩ下があるので、０．２〜０，３ｖの電圧は必要
である。
（４）陰極： ２Ｈ２０＋２０ →１」２
＋ ２０Ｈ−（５）即ち、全反応としては、水素が陽極
側から陰極側に移行するだけで、見掛上は何も起らず、
理論電解電圧はＯｖである。ただ、実際には、各電極の
過電圧と陽イオン交換膜および溶′ａ部の抵抗によるＩ
ＲＩＬＩ下があるので、０．２〜０，３ｖの電圧は必要
である。
一方、陽イオン交換膜は、アルカリ金属−イオンは通す
く陽極側から陰極側に）が、水酸イオンは通さないので
、（５）式の反応により陰極電解液室で水酸化アルカリ
がどんどん生成し、その１度が高くなる。′ｅ４言する
と、水油化アルカリの１１縮が起る。これに対して陽極
電解液室では（４）式の反応により水が生成するので、
水酸化アルカリの濃度が低下する。この低濃度になった
水酸化アルカリ水溶液は再び塩化アルカリ電解槽のｌ１
２極電解液室に戻せばよい。
く陽極側から陰極側に）が、水酸イオンは通さないので
、（５）式の反応により陰極電解液室で水酸化アルカリ
がどんどん生成し、その１度が高くなる。′ｅ４言する
と、水油化アルカリの１１縮が起る。これに対して陽極
電解液室では（４）式の反応により水が生成するので、
水酸化アルカリの濃度が低下する。この低濃度になった
水酸化アルカリ水溶液は再び塩化アルカリ電解槽のｌ１
２極電解液室に戻せばよい。
いずれにしても、この方式は比較的わずかな電力で、水
素を消費することなく水酸化アルカリ水溶液の濃縮を可
能ならしめるしのである。
素を消費することなく水酸化アルカリ水溶液の濃縮を可
能ならしめるしのである。
実施例
図は本発明の一実施例による電気化学的水酸化ナトリウ
ム濃縮装置の断面構造を示したものである。
ム濃縮装置の断面構造を示したものである。
先ず、３０％の水酸化ナトリウム水溶液が水酸化ナトリ
ウム水溶液供給口１から陽極電解液室２および陰極電解
液ｖ３に供給される。また、水素が水素供給口４から供
給される。次に、水素の電解酸化に遇したガス拡ｔＩＩ
［電極からなる陽極５と多孔性のニッケルからなる水素
発生株としての陰極６との間に３０Ａ／ｄｎｌの？！！
流密度の直流？ｌ流を通電すると、陽ｗＡ５で水素の電
解酸化が起ると同時に水が生成し、陰極６で水素の発生
反応が起ると同時に水酸イオンが生成する。また、陰極
６から発生する水素は水素導出ロアから導出される。
ウム水溶液供給口１から陽極電解液室２および陰極電解
液ｖ３に供給される。また、水素が水素供給口４から供
給される。次に、水素の電解酸化に遇したガス拡ｔＩＩ
［電極からなる陽極５と多孔性のニッケルからなる水素
発生株としての陰極６との間に３０Ａ／ｄｎｌの？！！
流密度の直流？ｌ流を通電すると、陽ｗＡ５で水素の電
解酸化が起ると同時に水が生成し、陰極６で水素の発生
反応が起ると同時に水酸イオンが生成する。また、陰極
６から発生する水素は水素導出ロアから導出される。
この間に陽極電解液室２中のナトリウムイオンがパーフ
ルオロカーボン製の陽イオン交換膜８を透過して陰極電
解液室３側へ移行するので、陽極電解液ｖ２の水酸化ナ
ト・リウム水ＷＪｉａの′ａ度は２０％まで低下すると
共に、陰極電解液室３の水酸化ナトリウム水溶液の濃度
は５０％まで上昇する。この低濃度の水酸化ナトリウム
水溶液は低濃度水酸化ナトリウム導出口９から導出され
、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液は高濃度水酸化ナト
リウム導出口１０から導出される。余剰水素は余剰水素
す［出口１１から排出され、外部のポンプで再循環され
る。なお、この装置を３０Ａ／詞の？！流密度で作動し
た際の端子電圧は０．３■となる。
ルオロカーボン製の陽イオン交換膜８を透過して陰極電
解液室３側へ移行するので、陽極電解液ｖ２の水酸化ナ
ト・リウム水ＷＪｉａの′ａ度は２０％まで低下すると
共に、陰極電解液室３の水酸化ナトリウム水溶液の濃度
は５０％まで上昇する。この低濃度の水酸化ナトリウム
水溶液は低濃度水酸化ナトリウム導出口９から導出され
、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液は高濃度水酸化ナト
リウム導出口１０から導出される。余剰水素は余剰水素
す［出口１１から排出され、外部のポンプで再循環され
る。なお、この装置を３０Ａ／詞の？！流密度で作動し
た際の端子電圧は０．３■となる。
発明の効果
本発明の方法によって３０％の水酸化ナトリウム水溶液
の濃度を５０％に′ａ縮する際の水酸化ナト１ノウム１
ｔｏｎ当りの電力原単位は、端子電圧が０゜３Ｖなの
で１３０ ｋｗｈとなり、熱エネルギーで濃縮した場合
の電力原単位７５０ ｋｗｈの実に１７％となる。
の濃度を５０％に′ａ縮する際の水酸化ナト１ノウム１
ｔｏｎ当りの電力原単位は、端子電圧が０゜３Ｖなの
で１３０ ｋｗｈとなり、熱エネルギーで濃縮した場合
の電力原単位７５０ ｋｗｈの実に１７％となる。
このように本発明は燃料電池法のように水素を発生する
ことなしに、熱エネルギーを利用する場合よりはるかに
少ないエネルギーで水酸化アルカリの水溶液を濃縮する
方法を提供するもので、その工業的価値は大きい。
ことなしに、熱エネルギーを利用する場合よりはるかに
少ないエネルギーで水酸化アルカリの水溶液を濃縮する
方法を提供するもので、その工業的価値は大きい。
図は本発明の一実施例にかかる電気化学的水酸化ナトリ
ウム濃縮装置の概略断面図である。 ２・・・・・・陽極電解液ｖ ３・・・・・・陰極電
解′ａ室５・・・・・・陽極 ６・・・・・
・陰極８・・・・・・陽イオン交換膜
ウム濃縮装置の概略断面図である。 ２・・・・・・陽極電解液ｖ ３・・・・・・陰極電
解′ａ室５・・・・・・陽極 ６・・・・・
・陰極８・・・・・・陽イオン交換膜
Claims (1)
- 水素の電解酸化反応を起させる陽極と水素の発生反応を
起させる陰極と陽イオン交換膜と陽極電解液室と陰極電
解液室とを備える電気化学装置において、陽極に水素を
供給すると共に陽極電解液室および陰極電解液室に相対
的に低濃度の水酸化アルカリ水溶液を供給し、陽・陰両
極間に直流電流を通電することにより、陽極において水
素の電解酸化反応を、陰極において水素の発生反応を起
させると共に、陰極電解液室中の水酸化アルカリ水溶液
の濃度を相対的に高濃度にせしめることを特徴とする水
酸化アルカリ水溶液の濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28595287A JPH01127690A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28595287A JPH01127690A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01127690A true JPH01127690A (ja) | 1989-05-19 |
Family
ID=17698087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28595287A Pending JPH01127690A (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 水酸化アルカリ水溶液の濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01127690A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100513182B1 (ko) * | 2001-04-18 | 2005-09-08 | 쯔루미소다 가부시끼가이샤 | 알칼리 용액의 정제 장치 및 그 방법 |
| CN103459674A (zh) * | 2011-03-29 | 2013-12-18 | 德诺拉工业有限公司 | 用于盐溶液去极化电渗析的槽 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP28595287A patent/JPH01127690A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100513182B1 (ko) * | 2001-04-18 | 2005-09-08 | 쯔루미소다 가부시끼가이샤 | 알칼리 용액의 정제 장치 및 그 방법 |
| CN103459674A (zh) * | 2011-03-29 | 2013-12-18 | 德诺拉工业有限公司 | 用于盐溶液去极化电渗析的槽 |
| CN103459674B (zh) * | 2011-03-29 | 2017-04-05 | 德诺拉工业有限公司 | 用于盐溶液去极化电渗析的槽 |
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