JPH0112837B2 - - Google Patents

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JPH0112837B2
JPH0112837B2 JP56118563A JP11856381A JPH0112837B2 JP H0112837 B2 JPH0112837 B2 JP H0112837B2 JP 56118563 A JP56118563 A JP 56118563A JP 11856381 A JP11856381 A JP 11856381A JP H0112837 B2 JPH0112837 B2 JP H0112837B2
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JP
Japan
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electrolytic cell
electrode
support frame
plane
electrode according
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JP56118563A
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English (en)
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JPS5757878A (en
Inventor
Andoryu Uuruhausu Robin
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Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Imperial Chemical Industries Ltd filed Critical Imperial Chemical Industries Ltd
Publication of JPS5757878A publication Critical patent/JPS5757878A/ja
Publication of JPH0112837B2 publication Critical patent/JPH0112837B2/ja
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  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】 この発明は電解槜甚電極に関するものである。
倚数の陜極ず陰極ずから成り、各陜極が電解槜
を倚数の陜極隔宀および陰極隔宀に分解するセパ
レヌタによ぀お隣接陰極から分離されおいる電解
槜は公知である。この皮の電解槜の陜極隔宀に
は、適圓には共通ベツダから電解槜に電解液を䟛
絊する装眮および電解槜から電解生成物を陀去す
る装眮が蚭けられる。同様に、電解槜の陰極隔宀
には電解槜から電解生成物を陀去する装眮および
必芁に応じお電解槜に氎たたは他の流䜓を䟛絊す
る装眮が蚭けられる。
フむルタプレス型の電解槜は非垞に倚数の亀互
に配眮した陜極ず陰極ずを有し、䟋えば50個の陜
極ず50個の陰極ずを亀互に配眮しお構成するこず
ができるが、しかしそれ以䞊の数䟋えば150個た
での陜極ず陰極ずを亀互に配眮しお構成しおもよ
い。
電解槜は隔膜型でも膜型のものでもよい。隔膜
型電解槜では、隣接した陜極ず陰極ずの間に配眮
されたセパレヌタは埮孔性であり、䜿甚䞭電解液
は隔膜を通぀お電解槜の陜極隔宀から陰極隔宀ぞ
動く。膜型電解槜ではセパレヌタは本質的には氎
力孊的に䞍浞透性であり、䜿甚䞭むオン皮は電解
槜の陜極隔宀ず陰極隔宀ずの間を、膜を暪切぀お
運ばれる。
䞊蚘型匏の電解槜はアルカリ金属塩化物の氎溶
液の電解に甚いられ埗る。このような溶液を隔膜
型の電解槜で電解する堎合には溶液は電解槜の陜
極隔宀に䟛絊され、電解で生成される塩玠は電解
槜の陜極隔宀から陀去され、アルカリ金属塩化物
溶液は隔膜を通り、そしお電解で生成された氎玠
およびアルカリ金属氎酞化物は陰極隔宀から陀去
され、このアルカリ金属氎酞化物はアルカリ金属
塩化物ずアルカリ金属氎酞化物ずの氎溶液の圢態
で陀去される。アルカリ金属塩化物の氎溶液を膜
型の電解槜で電解する堎合には、氎溶液は電解槜
の陜極隔宀に䟛絊され、電解で生成した塩玠およ
び涞枇したアルカリ金属塩化物溶液は陜極隔宀か
ら陀去され、アルカリ金属むオン膜を暪切぀お氎
たたはアルカリ金属氎酞化物の垌薄溶液の䟛絊さ
れ埗る陰極隔宀に運ばれ、そしお氎ずアルカリ金
属むオンずの反応で生成された氎玠およびアルカ
リ金属氎酞化物溶液は電解槜の陰極隔宀から陀去
される。
この型の電解槜は特に塩化ナトリりムの氎溶液
の電解による塩玠ず氎酞化ナトリりムの補造に甚
いられ埗る。
䞊蚘の型匏の電解槜および特にフむルタプレス
型の電解槜は電極すなわち陜極およびたたは
陰極を有し、これらの電極は支持郚材および支持
郚材䞊に䞀般には垂盎にか぀互いに平行に配眮し
た倚数の盎立した现長い郚材から成぀おいる。䟋
えば、電極は䟋えば金属板に倚数のほが平行なス
リツトを圢成し、金属のセグメントを金属の平面
から離れる方向に折り曲げお倚数の盎立したほが
平行な现長い郚材すなわちいわゆるよろい板を圢
成するこずによ぀お䜜られ埗るいわゆるよろい板
型の電極であ぀おもよい。よろい板は金属板の平
面に察しお盎角にたたは90゜以䞋の角床䟋えばほ
が60゜の角床を成しお配眮され埗る。よろい板型
電極を備えた電解槜は䟋えばベルギヌ囜特蚱第
864363号および同第864364号明现曞に開瀺されお
いる。
電解槜䟋えばフむルタプレス型の電解槜は望た
しくは、電解槜内の電気抵抗および埓぀お電解槜
の動䜜電圧ができるだけ䜎くなり埗るようにする
ため陜極ず陰極ずの間隔をできるだけ狭くしお運
転される。陜極ず陰極ずの間隔を狭くするため、
セパレヌタは陜極ず陰極ずに近接しお䜍眮決めさ
れ、そしお陜極およびこの陜極に隣接した陰極ず
に接觊しおもよく、その堎合には陜極ず陰極ずの
間隔は有効にはセパレヌタの厚さず同じである。
陜極およびこれに隣接した陰極ず接觊しおセパ
レヌタを䜍眮決めするこずはたた、陜極ず陰極ず
がセパレヌタの支持䜓を成すずいう利点をも぀お
いる。しかしながら、特に電極が倚数の盎立した
现長い郚材特に盎立したよろい板から成るフむル
タプレス型の電解槜の堎合には欠点がある。すな
わち、電極が倚数の盎立した现長い郚材から成る
堎合および特にセパレヌタが盎立した郚材ず接觊
する堎合には、電解槜の隔宀内における液䜓の埪
環が十分ではなく、そしお特に電解槜を暪切぀お
の液䜓の埪環は特に電解槜を暪切぀お盎立した郚
材によ぀お劚げられる。この䞍十分な埪環は特
に、液䜓を電解槜に䟛絊する装眮および電解槜か
ら電解生成物を取り出す装眮が電解槜の偎郚に蚭
けられる堎合に生じる。電解槜の隔宀内における
液䜓の䞍十分な埪環は電解槜内における液䜓から
の電解のガス状生成物の分離が䞍十分ずなりたた
液䜓の濃床募配が生じ、その結果所䞎電流密床に
おける動䜜電圧が予期した倀より高くなる。
この発明は特にフむルタプレス型の電解槜に適
ししかも埪環を非垞に改善した電極を提䟛するこ
ずにある。
この発明は、実質的に平面状の支持枠䜓ず、こ
の支持枠䜓の少なくずも䞀面に互いにほが平行に
蚭けられか぀各々端郚を支持枠䜓に取付けた倚数
の现長い郚材ずを有し、现長い郚材の実質的な郚
分が支持枠䜓の平面から倉䜍しか぀この平面にほ
が平行な平面内に䜍眮し、たた现長い郚材の面が
支持枠䜓の平面にほが平行な平面内に䜍眮し、现
長い郚材の䜍眮しおいる平面ず支持枠䜓の平面ず
の間に液䜓埪環甚の通路を画定しおいるこずを特
城ずするフむルタプレス型の電解槜甚電極を提䟛
する。
现長い郚材は奜たしくは条片の圢を成し埗、た
たこの発明の別の実斜䟋では実質的に平面状の支
持枠䜓ず、この支持枠䜓の少なくずも䞀面に互い
にほが平行に蚭けられか぀各々端郚を支持枠䜓に
取付けた倚数の条片ずを有し、条片の実質的な郚
分が支持郚材の平面から倉䜍しか぀この平面にほ
が平行な平面内に䜍眮し、たた条片の面が支持枠
䜓の平面にほが平行な平面内に䜍眮しおいる電極
が提䟛される。
電極は陜極およびたたは陰極ずしお甚いる
こずができ、そしおたたこの発明は、セパレヌタ
が隣接した陜極ず陰極ずの間に䜍眮決めされ、そ
しお陜極たたは陰極或いはそれらの䞡方が䞊述の
電極から成る倚数の陜極および陰極を有する電解
槜を提䟛する。
特に蚘述しない限りは以䞋この発明は、现長い
郚材が条片の圢を成しおいる電極に぀いお説明す
る。
電極および特に電極の支持枠䜓郚分は望たしく
は可撓性、奜たしくは匟性であり、この可撓性お
よび匟性は、電極が電解槜特にフむルタプレス型
の電解槜に組立おられる堎合に液密密封を達成す
るのに圹立぀。
電解槜においおセパレヌタが電極䞊の条片の面
ず接觊する堎合には、電解槜内特に電解槜を暪切
぀おの液䜓の埪環は、条片が支持枠䜓の平面から
倉䜍され、埓぀お電解槜を暪切぀お支持枠䜓ず条
片ずの間に通路が圢成され、この通路を通぀お液
䜓が埪環し埗るので、条片によ぀お劚げられな
い。
電極における条片は、特に電極を電解槜におけ
る端子電極ずしお䜿甚する堎合には支持枠䜓の䞀
面だけに䜍眮決めされ埗る。代りに、条片は、特
に電極を電解槜特にフむルタプレス型の電解槜に
おける内郚電極ずしお甚いる堎合には支持枠䜓の
䞡面に配眮され埗る。
電極を電解槜に組蟌む堎合、電極は䞀般には、
条片が実質的に垂盎になるように䜍眮決めされ
る。しかしながら、条片を垂盎に䜍眮決めするこ
ずは本質的なこずではなく、必芁ならば、互いに
ほが平行である条片は垂盎方向に察しおある角床
を成しお蚭けおもよい。陜極ずしお甚いられるこ
ずになる電極における条片は、陰極ずしお甚いら
れるこずになる電極における条片の傟斜の方向ず
反察の方向に垂盎方向に察しおある角床を成しお
傟斜させるこずができる。このようにしおセパレ
ヌタに察する付加的な支持䜓が圢成される。
電極が支持枠䜓の䞡面に蚭けた条片を有する堎
合には、䞀面における条片は支持䜓の他面におけ
る条片ず盞察しお䜍眮決めされ埗る。代りに、条
片は、支持枠䜓の䞀面における条片が支持郚材の
他面における二぀の隣接条片間の空間に察応しお
䜍眮決めされるように互い違いにされ埗る。
条片が支持枠䜓に察する盞察䜍眮を保持するの
を保蚌し、埓぀お電解槜内においお条片ず接觊し
埗るセパレヌタの支持䜓を圢成するため、条片の
䞡端は支持枠䜓に取付けられる。
支持枠䜓は圢が矩圢であるこずができ、そしお
䟋えば方圢たたは長方圢でもよい。支持枠䜓は実
質的に平面状の板であるこずができ、各条片の端
郚はこの板の䞡瞁郚近くで板に取付けられる。
支持枠䜓は、圢が矩圢䟋えば方圢たたは長方圢
であり埗るほが平面状の枠䜓の圢状のものでもよ
い。各条片の䞀端は枠䜓の䞀瞁郚近くに取付けら
れ、たた各条片の他端は枠䜓の他瞁郚近くで枠䜓
に取付けられ埗る。支持枠䜓が枠䜓の圢を成しお
いるこの実斜䟋は、電極の蚭けられる電解槜の隔
宀における液䜓の埪環がこの特殊な圢匏の電極を
䜿甚するこずによ぀おさらに助けられるので、奜
たしい実斜䟋である。
この発明の電極はよろい板型の電極に勝る別の
利点をも぀おいる。よろい板型の電極では、電解
槜内においおセパレヌタず接觊し埗るよろい板の
瞁郚はしばしば平滑ではなく、補造方法によ぀お
鋭぀た瞁郚ずなるこずがあり、その結果セパレヌ
タを損傷させたりセパレヌタに穎をあけたりし埗
る。䞀方、この発明の電極では、现長い郚材、䟋
えば条片の面は支持枠䜓の平面にほが平行な平面
内に䜍眮し、そしお電解槜内においおセパレヌタ
ず接觊するのは现長い郚材䟋えば条片の面であ
り、それらの条片の瞁郚ではない。面がセパレヌ
タず接觊するので、现長い郚材がセパレヌタを損
傷する可胜性は非垞に枛少される。
现長い郚材の面は平面状であ぀おもよいが、し
かし奜たしくはセパレヌタに察する損傷の危険を
さらに枛少するため现長い郚材の暪方向面は僅か
に曲げられる。埓぀お、现長い郚材が条片である
堎合には、支持枠䜓から離れた偎における条片の
暪方向面は奜たしくは僅かに凞面状を成し、それ
で電解槜内においお条片の凞状面はセパレヌタに
察しお䞎えられか぀セパレヌタず接觊し埗る。
この発明の電極においおは、各条片の実質的な
郚分は支持枠䜓の平面に察しおほが平行に倉䜍し
た平面内に䜍眮しおいる。各条片のできるだけ倚
くの郚分が支持枠䜓の平面にほが平行な平面内に
䜍眮するのが望たしいが、しかし明らかに条片の
端郚は支持枠䜓に取付けられるので条片の党長が
そのような平面内に䜍眮するこずはできない。条
片の長さの少なくずも50、䞀局特に条片の長さ
の少なくずも80が支持枠䜓の平面に察しおほが
平行に倉䜍した平面内に䜍眮するのが奜たしい、
条片の長さの95皋床はそのような平面内に䜍眮
するこずができる。
電極の電流の流れ方向の寞法は奜たしくは、粟
巧な電流搬送装眮を甚いずに電極を電解槜に組立
おたずきの電極における電圧降䞋が䜎いこずは保
蚌するように電極に短かい電流路を圢成するため
15〜60cmの範囲内である。
条片の平面ず支持枠䜓の平面ずの間の間隔は支
持枠䜓の平面ず条片の平面ずの通路の寞法を決定
し、この通路を通぀お液䜓が電解槜内を埪環し埗
る。この間隔は特に電極における所望の党䜓寞法
特に電極の所望の幅および電解槜における所望の
党䜓寞法に関係するが、䞀般には少なくずもmm
であり、そしお奜たしくは少なくずもmmであ
る。この間隔は10mm皋床たたはそれ以䞊䟋えば20
mmたででもよい。条片の平面ず支持枠䜓の平面ず
の間隔が小さい堎合には電解で生成されたガスの
攟出は十分には速くはなく、そしお電解の電圧に
䞍利に䜜甚し埗る。たた電解を高い電流効率で行
なうようにするのが望たしく、䞊述の間隔は望た
しくは電流効率および電圧を最適にするように蚭
定される。
この発明の電極を陜極および陰極の䞡方ずしお
電解槜に組立おる堎合、条片の平面ず支持枠䜓の
平面ずの間隔は陜極の堎合ず陰極の堎合ずで同じ
であ぀おも異な぀おもよい。
条片の面は望たしくは少なくずもmmの幅をも
ち、奜たしくは少なくずもmmの幅をもち、それ
で電極を電解槜に組立おたずき面の盞圓な幅がセ
パレヌタに䞎えられる。䞀般に、条片の幅は10mm
より倧きくはないが、10mm以䞊の幅の条片を甚い
るこずも可胜である。
電極の面における隣接条片間の間隔は望たしく
は少なくずもmmそしお奜たしくは少なくずも
mmである。䞀般に、この間隔は10mm以䞊ではない
が、必芁ならばそれ以䞊でもよい。
電極の面における条片は互いに分離され、そし
お隣接条片間の間隔は空間を圢成し、これらの空
間内に隔膜たたは膜が挿眮され埗、この隔膜たた
は膜は電解槜内に甚いたずき膚匵する。陜むオン
亀換膜は特に膚匵し易く、そしおこの発明の電極
は制埡された仕方でこの膚匵を受け入れる装眮を
提䟛する。
この発明の電極は䞀般には金属たたは合金から
成り、そしお䜿甚時に陜極たたは陰極ずしお䜜甚
し埗る。金属の性質は、電極を陜極ずしお甚いる
かたた陰極ずしお甚いるかどうかおよび電解槜で
電解されるこずになる電解液の性質に関係する。
アルカリ金属塩化物氎溶液を電解しそしお電極を
陜極ずしお甚いる堎合には、電極は適圓には膜圢
成金属たたは合金䟋えばゞルコニりム、ニオブ、
タングステンたたはタンタルから成るが、しかし
奜たしくはチタンから成り、たた陜極の衚面は適
圓には導電性で電気觊媒的に掻性の材料の被芆を
備えおいる。この被芆は䞀぀たたはそれ以䞊の癜
金属金属すなわち癜金、ロゞりム、むリゞりム、
ルテニりム、オスミりムたたはパラゞりムおよび
たたはこれら金属の䞀぀たたはそれ以䞊の酞
化物から成り埗る。癜金属金属およびたたは
酞化物の被芆は䞀぀たたはそれ以䞊の非貎金属酞
化物特に䞀぀たたはそれ以䞊の膜圢成金属酞化物
䟋えば二酞化チタンずの混合物の圢で圢成され埗
る。アルカリ金属塩化物の氎溶液を電解する堎合
電解槜内の陜極被芆ずしお甚いられる導電性で電
気觊媒的に掻性の材料䞊びにそのような被芆を斜
す方法は圓該技術分野においお公知である。この
被芆は適圓には陜極における少なくずも条片に、
特に条片の面に斜される。被芆はたた条片の逆偎
すなわち支持枠䜓に面した偎および条片の瞁郚に
斜すこずもできる。
アルカリ金属塩化物の氎溶液を電解しそしお電
極を陰極ずしお甚いる堎合には、電極は適圓には
鉄たたは鋌或いは他の適圓な金属䟋えばニツケル
で䜜られる。陰極特にその条片は電解の氎玠過電
䜍を枛少するようにされた金属で被芆され埗る。
この発明の電極は二極電極であり埗る。すなわ
ち、電極は第金属板およびそれに導電的に接続
した第金属板を有し、これら板の少なくずも䞀
方および奜たしくは䞡方には䞊述のような倚数の
现長い郚材䟋えば条片が取付けられおいる。䟋え
ば、二極電極を、アルカリ金属塩化物の氎溶液を
電解する電解槜に甚いる堎合には、第金属板お
よびそれに取付けられた条片は膜圢成金属たたは
合金から成り、そしお陜極ずしお䜜甚し、たた第
金属板およびそれに取付けられた条片は鉄たた
は鋌或いは他の適圓な金属䟋えばニツケルから成
り、そしお陰極ずしお䜜甚し埗る。
この発明の電極の倉曎䟋では、電極の现長い郚
材の面にはその䞀方偎たたは䞡偎においお有孔性
金属板材料が取付けられる。䟋えば溶着によ぀お
现長い郚材ず電気的に接觊する䞊蚘金属板材料は
䟋えば織物板、有孔性板たたは海綿状金属の板で
あり埗る。
この発明の電極は现長い郚材䟋えば条片を支持
枠䜓に取付けるこず、䟋えば条片を支持枠䜓に溶
接たたはろう付けするこずたたは条片ず支持枠䜓
ずの導電性結合をもたらす任意の技術を甚いるこ
ずにより䜜られ埗る。電極の奜たしい補造方法は
その動䜜の簡単性を考慮しお、適圓なスリツト圢
成工具を甚いお平面状の支持枠䜓に倚数のほが平
行なスリツトを圢成し、そしおスリツトによ぀お
支持枠䜓に画定された条片の実質的な郚分を支持
枠䜓の平面にほが平行に倉䜍した平面ぞ倉䜍させ
るこずにある。スリツトは支持枠䜓の䞀瞁郚近く
の䜍眮から支持枠䜓の他瞁郚近くの䜍眮たで支持
枠䜓を暪断し、たた条片の実質的な郚分を支持枠
䜓の平面から倉䜍した平面ぞ倉䜍させる工皋では
圓然条片が支持枠䜓から分離されるこずになるよ
うにしおはならない。支持枠䜓の䞡偎に条片を取
付ける堎合には、支持枠䜓におけるスリツトで画
定された条片の幟぀かは支持枠䜓の䞀偎に倉䜍さ
れ、たた条片の幟぀かは支持枠䜓の他偎に倉䜍さ
れ埗る。䟋えば、支持枠䜓におけるスリツトで画
定された条片は支持枠䜓の䞀偎および他偎に亀互
に倉䜍され、その堎合電極の䞀偎における条片は
支持枠䜓の他偎における二぀の隣接した条片間の
空間に盞察しお䜍眮決めされる。
この発明の電極を装備する電解槜は隔膜型でも
膜型でもよい。隔膜型電解槜では、陜極隔宀ず陰
極隔宀ずを分離するため隣接した陜極ず陰極ずの
間に配眮したセパレヌタは埮孔性であり、そしお
䜿甚䞭電解液は隔膜を通぀お陜極隔宀から陰極隔
宀ぞ流れる。埓぀お、アルカリ金属塩化物氎溶液
を電解する堎合、生成される電解槜液はアルカリ
金属塩化物ずアルカリ金属氎酞化物ずの氎溶液か
ら成぀おいる。膜型電解槜では、セパレヌタは本
質的に流䜓力孊的に䞍浞透性であり、そしお䜿甚
においおは膜を暪切぀お電解槜の隔宀間でむオン
皮が運ばれる。埓぀お膜が陜むオン倉換膜である
堎合、陜むオンは膜を暪切぀お運ばれ、たたアル
カリ金属塩化物の氎溶液を電解する堎合には電解
槜液はアルカリ金属氎酞化物の氎溶液から成る。
電解槜に䜿甚されるこずになるセパレヌタが埮
孔性隔膜である堎合には、隔膜の性質は電解槜で
電解されるこずにる電解液の性質に関係する。隔
膜は電解液および電解生成物による退化に耐える
必芁があり、そしおアルカリ金属塩化物の氎溶液
を電解する堎合には隔膜は適圓には、塩玠やアル
カリ金属氎酞化物のような電解生成物による退化
に䞀般に耐えるフツ玠含有重合材料から成る。奜
たしくは、埮孔性隔膜はポリテトラフルオロ゚チ
レンから成るが、その他の材料䟋えばテトラフラ
ルオロ゚チレン―ヘキサフルオロプロピレン共重
合䜓、フツ化ビニリデン重合䜓および共重合䜓䞊
びにフツ化゚チレン―プロピレン共重合䜓を甚い
るこずもでき。
適圓な埮孔性隔膜は䟋えば英囜特蚱第1503915
号明现曞に蚘茉された繊維で盞互結合したミクロ
組織の節をも぀ポリテトラフルオロ゚チレン補の
埮孔性隔膜や英囜特蚱第1081046号明现曞に蚘茉
されたポリテトラフルオロ゚チレンの板から粒子
状充填剀を抜出しお䜜぀た埮孔性隔膜である。そ
の他の適圓な埮孔性隔膜は圓該技術分野においお
提案されおいるものである。
電解槜に䜿甚するセパレヌタが陜むオン亀換膜
である堎合には、膜の性質は電解槜で電解される
こずになる電解液の性質に関係する。膜は電解液
および電解生成物による退化に耐える必芁があ
り、そしおアルカリ金属塩化物の氎溶液を電解す
る堎合には膜は適圓には陜むオン亀換属䟋えばス
ルホン酞、カルボン酞たたはリン酞基、たたはそ
れらの誘導䜓、もしくは二぀たたはそれ以䞊の基
の混合物を含んだフツ玠含有重合材から成る。
適圓な陜むオン亀換膜は䟋えば英囜特蚱第
1184321号、同第1402920号、同第1406673号、同
第1455070号、同第1497748号、同第1497749号、
同第1518387号および同第1531068号に開瀺されお
いる。
この発明の電極を備えおいる電解槜では電解槜
の個々の陜極隔宀には、適圓には共通ヘツダから
隔宀ぞ電解液を䟛絊する装眮および隔宀から電解
生成物を取り出す装眮が蚭けられる。同様に、電
解槜の個々の陰極隔宀には隔宀から電解生成物を
取り出す装眮および必芁ならば適圓には共通ヘツ
ダから隔宀ぞ氎たたは他の流䜓を䟛絊する装眮が
蚭けられる。
䟋えば、電解槜をアルカリ金属塩化物氎溶液の
電解に甚いる堎合には、電解槜の陜極隔宀には陜
極隔宀にアルカリ金属塩化物の氎溶液を䟛絊する
装眮および塩玠を取り出す装眮䞊びに必芁ならば
陜極隔宀から涞枇したアルカリ金属塩化物の氎溶
液を取り出す装眮が蚭けられ、たた電解槜の陰極
隔宀には陰極隔宀から氎玠およびアルカリ金属氎
酞化物を含んだ電解槜液を取り出す装眮、䞊びに
必芁ならば陰極隔宀に氎たたはアルカリ金属氎酞
化物の垌薄溶液を䟛絊する装眮が蚭けられる。
電解液を䟛絊する装眮および電解生成物を取り
出す装眮は電解槜のそれぞれの陜極隔宀および陰
極隔宀の各々ぞたたは各々から連通する別個の管
で構成するこずができるが、そのような構造は特
に非垞に倚数のそのような隔宀を有し埗るフむル
タプレス型の電解槜では䞍必芁に耇雑か぀厄介ず
なる。奜たしい型匏の電解槜は、掻性金属陜極郚
分を備えた陜極の圢のこの発明の電極、掻性金属
陰極郚分を備えた陰極の圢のこの発明の電極、電
気絶瞁性材料の板に任意に取付けられたセパレヌ
タ、および任意に陜極ず隣接セパレヌタずの間お
よび陰極ず隣接セパレヌタずの間の電気絶瞁性材
料の間隔板たたはガスケツトから成り、陜極、陰
極、板および間隔板たたはガスケツトはもしあれ
ば倚数の開口を備え、電解槜内にそれらの長手方
向に別個の隔宀を画定し、電解液は電解槜䟋えば
電解槜の陜極隔宀に䟛絊されそしお電解生成物は
電解槜䟋えば電解槜の陜極および陰極隔宀から取
り出され埗る。
電解槜の長手方向の隔宀は、電極䟋えばその面
における通路を介しお、たたは板たたは間隔板す
なわちガスケツト䟋えば間隔板すなわちガスケツ
トの面における通路を介しお電解槜の陜極隔宀お
よび陰極隔宀ず連通し埗る。
電解槜が流䜓力孊的に䞍浞透性の隔膜から成る
堎合には、電解槜の長手方向に二぀たたは䞉぀の
隔宀を画定する二぀たたは䞉぀の開口が蚭けら
れ、これらの開口から電解槜の陜極隔宀ぞ電解液
が䟛絊されそしおこれらの開口を介しお電解槜の
陜極および陰極隔宀から電解生成物が取り出され
埗る。
電解槜が陜むオン遞択性膜から成る堎合には、
電解槜の長手方向に四぀の隔宀を画定する四぀の
開口が蚭けられ、これらの開口からそれぞれ電解
槜の陜極および陰極隔宀ぞ電解液および氎たたは
他の流䜓が䟛絊され、そしおこれらの開口を介し
お電解槜の陜極および陰極隔宀から電解生成物が
取り出され埗る。
電解槜においおそれの陜極隔宀ず連通した電解
槜の長手方向の隔宀は電解槜の陰極隔宀ず連通し
た電解槜の隔宀ず電気的に絶瞁する必芁がある。
この電気的絶瞁は皮々の方法で行なうこずがで
きる。䟋えば、電解槜の陜極および陰極は各々電
気絶瞁材料の枠䜓枠䜓内に䜍眮決めされか぀それ
によ぀お支持され、電解槜内でそれの長手方向の
隔宀の䞀郚を成す開口は枠䜓枠䜓における開口に
よ぀お画成される。
必芁ならば、間隔板すなわちガスケツトの機胜
および陜極たたは陰極の支持は適圓な圢状の単䞀
枠䜓枠䜓によ぀お達成され埗る。
代りに、電解槜の陜極および陰極は䞀郚電気絶
瞁性材料から成り、たた䞀郚金属から成り埗る。
電解槜においおその長手方向の隔宀の䞀郚を成す
電極における開口は陜極たたは陰極の金属郚分お
よび電気絶瞁性材料から成る陜極たたは陰極の䞀
郚分に圢成され、こうしお長手方向隔宀の所望の
電気絶瞁が達成され埗る。
間隔板すなわちガスケツトは電気絶瞁性材料か
ら成る必芁がある。電気絶瞁性材料は望たしくは
電解槜内の液䜓に耐え、そしお適圓にはフツ玠含
有量合材䟋えばポリテトラフルオロ゚チレン、フ
ツ化ポリビニリデンたたはフツ化゚チレン―プロ
ピレン共重合䜓である。別の適圓な材料はEPDA
ゎムである。
この発明はアルカリ金属ハロゲン化物溶液の電
解甚の電解槜に甚いるのに適した電極に぀いお説
明しおきたが、しかしこの電極は他の溶液を電解
し埗る電解槜たたは他の型匏の電解槜䟋えば燃料
電池にも䜿甚され埗るこずが理解されるべきであ
る。
以䞋この発明を添附図面を参照しお説明する。
第図を参照するず、電極は䞭倮空間を
包囲した枠䜓の圢の平面状支持枠䜓および枠䜓
の偎郚においおその䞡瞁郚の近くに察およ
びを成しお配眮された倚数の開口
を有しおいる。これらの開口
は電極を電解槜内に組立おたずき電解槜の長手
方向の隔宀を圢成し、これらの隔宀を通぀お埌で
詳现に説明するように電解液およびその他の流䜓
䟋えば氎を電解槜内ぞ充填したり、たた電解槜か
ら電解生成物を陀去するこずができる。支持枠䜓
は倧郚分金属で構成されるが、開口を開口
から電気的に絶瞁するため支持枠䜓の郚分は
電気絶瞁性材料䟋えばポリテトラフルオロ゚チレ
ンから成り、たた開口を開口から電気的に絶
瞁するため支持枠䜓の郚分は電気的絶瞁性材
料䟋えばポリテトラフルオロ゚チレンから成る。
䞭倮開口すなわち䞭倮空間は枠䜓の䞀偎の倚
数の条片および枠䜓の他偎の倚数の条片に
よ぀お橋絡されおいる。支持枠䜓の各偎におけ
るこれらの条片は垂盎に等間隔にしかも互いに平
行に配眮されおいる。これらの条片はたた互い違
いに配列され、すなわち、支持枠䜓の䞀偎にお
ける条片は支持枠䜓の他偎における二぀の
隣接条片間の空所に盞察しお䜍眮決めされおい
る。条片の面は支持枠䜓の平面に平行でしか
もその平面から暪方向に倉䜍した平面内にあり、
たた同様に、条片の面は支持枠䜓の平面に
平行でしかもこの平面から暪方向に倉䜍した平面
内にある。
これらの条片の端郚は任意の適圓な手段䟋えば
溶着たたはろう付けによ぀お支持枠䜓に取付け
られ埗る。代りに、これらの条片は、平面状の支
持枠䜓に倚数の実質的に平行なスリツトを圢成
しそしおこうしお支持枠䜓に圢成した各条片の実
質的郚分をたず支持枠䜓の䞀偎にそしお次にその
他偎に亀互に倉䜍させるこずによ぀お圢成しおも
よい。
電極の金属郚分の金属は電極の䜿甚目的、すな
わち電極を陜極ずしお甚いるのか陰極ずしお甚い
るのかに応じお遞択される。電極を、䟋えばアル
カリ金属ハロゲン化物氎溶液を電解する電解槜に
おける陜極ずしお甚いる堎合には、電極の金属郚
分は適圓にはチタンから成る。たた電極を、アル
カリ金属ハロゲン化物氎溶液を電解する電解槜に
おける陰極ずしお甚いる堎合には、電極の金属郚
分は鉄䟋えば軟鋌から成るのが適圓である。
第図を参照するず、図瀺電解槜の郚分は
第図に぀いお説明しおきた陜極および
陰極から成぀おいる。陰極は陜極ず
同様な構造のものであり、䞀偎に垂盎に配眮した
条片ず他偎に垂盎に配眮した条片ずを備
え、陜極における䞭倮空間ず同じ寞法の䞭
倮空間を橋絡しおいる。陰極はたたその䞡瞁郚近
くに察を成しお配眮され、陜極における開口
ず同じ寞法で察応した䜍眮に四぀
の開口そのうちの二぀だけが瀺され
おいるを備えおいる。郚分およびこの郚分
に察角線䞊に盞察した図瀺しおない郚分が電
気絶瞁性材料䟋えばポリテトラフルオロ゚チレン
から成る点においお陰極は陜極ず異な぀
おいる。
電解槜はたた䟋えばEPDMゎムのような電気
絶瞁性材料から成るガスケツトおよび
ガスケツト間に䜍眮した陜むオン亀換
膜を備えおいる。陜むオン亀換膜は陜極
における開口に盞応した䜍眮
にこれら開口ず同じ寞法の四぀の開口そのうち
二぀だけが瀺されおいるを備えおい
る。
第図を参照するず、ガスケツトは陜極
における開口および䞭倮空間
にそれぞれ察応した䜍眮にそれらず同じ寞法の四
぀の開口および䞭倮空間
を備えおいる。ガスケツトはただガスケ
ツトの壁に開口ず䞭倮空間ずを連通する
通路および䞭倮空間ず開口ずを連通
する通路を備えおいる。
第図を参照するず、ガスケツトは陜極
における開口および䞭倮空間
にそれぞれ盞応した䜍眮にそれらず同じ寞法の四
぀の開口および䞭倮空間
を備えおいる。たたガスケツトはガスケ
ツトの壁に䞭倮空間ず開口ずを連通する
通路および開口ず䞭応空間ずを連通
する通路を備えおいる。
電解槜を組立おるため、第図に瀺す倚数
の陜極、陰極、膜およびガスケツトは適圓な端板
ず共に組立おられ、そしお電解槜から流䜓の挏れ
るのを防ぐため互いに䟋えばボルト締めによ぀お
密に緊締され、たた陜極および陰極は䟋えば銅の
ような適圓な導䜓によ぀おそれぞれ陜極および陰
極の母線に別々に接続される。電解槜を組立おた
状態では、陜極および陰極は亀互に䜍眮決めさ
れ、ガスケツト・膜・ガスケツト組立䜓は各隣接
した陜極ず陰極ずの間に䜍眮決めされる。
陜極における開口および陰
極ずガスケツトず陜むオン亀換膜
ずにおける察応した開口によ぀お圢成された
電解槜の長手方向における通路は、電解液および
その他の流䜓を電解槜ぞ充填する装眮図瀺しお
ないおよび電解槜から電解生成物を陀去する装
眮に接続される。䟋えば塩化ナトリりムの氎溶液
を電解する堎合には、陜極の開口が䞀
郚分を圢成しおいる電解槜の長手方向の通路はそ
れぞれ塩化ナトリりム溶液および氎を電解液に䟛
絊する装眮に連結され、たた開口が䞀郚を
成しおいる電解槜の長手方向の通路はそれぞれ電
解槜から氎酞化ナトリりム氎溶液ず氎玠および涞
枇した塩化ナトリりム溶液ず塩玠を陀去する装眮
に連結される。
次に電解槜の動䜜を塩化ナトリりム氎溶液の電
解に぀いお説明する。
動䜜においお、塩化ナトリりム氎溶液は陜極
における開口が䞀郚を成す電解槜の長手方向
の通路に充填され、そしおこの氎溶液はガスケツ
トにおける通路を通぀お電解槜の陜極隔
宀内ぞ送られる。陜極隔宀は陜極の䞡偎に蚭け
た隣接膜間の空間によ぀お圢成される。涞枇し
た塩化ナトリりム溶液および電解で生成した塩玠
は陜極隔宀からガスケツトにおける通路
を通぀お陜極における開口が䞀郚を成す電
解槜の長手方向の通路ぞ送られ、そしお電解槜か
ら送出される。
氎は、陜極における開口が䞀郚を成す電
解槜の長手方向の通路に充填され、そしおガスケ
ツトの通路を通぀お電解槜の陰極隔宀に
䟛絊される。陰極隔宀は陰極の䞡偎に蚭けた隣
接膜間の空間によ぀お圢成される。陰極隔宀に
おいお陜極隔宀から陜むオン亀換膜を暪切぀
お送られおきたナトリりムむオンは氎の電解によ
぀お生成された氎酞むオンず反応し、そしお生成
された氎酞化ナトリりム溶液および氎玠は陰極隔
宀からガスケツトの通路を通぀お陜極
における開口が䞀郚を成す電解槜の長手方向
の通路内ぞ送られそしお電解槜から送出される。
この発明の実斜䟋を以䞋説明する。
実斜䟋  䞊述の電解槜は倚数の陜極ず陰極ずを亀互に配
眮しお組立おた。各陜極はチタンで䜜り、たた陜
極の条片は長さ22.5cm、幅0.5cmであり、隣接条
片間に0.5cmの間隔を取り、そしお陜極の䞡面に
おける条片は間隔0.8cm離しお構成した。条片は
RuO2ずTiO2ずの混合物RuO2TiO2は重量比
で3565の導電性の電気觊媒䞊掻性の被芆で被
芆した。各陰極は軟鋌で䜜り、陰極の面における
条片の寞法および条片間の間隔の寞法は陜極の堎
合ず同じにした。各陜極ず陰極ずの間には、カル
ボン酞基を含んだペルフルオロビニル゚ヌテルお
よびテトラフルオロ゚チレンの共重合䜓から成る
陜むオン亀換膜を配眮した。この膜のむオン亀換
容量は1.32ミリ圓量グラムであ぀た。
電解槜内においお塩化ナトリりム氎溶液を電解
し、濃床305、PH9.0の塩化ナトリりムを電
解槜の陜極隔宀に充填し、氎を電解槜の陰極隔宀
に充填し、そしお濃床200の塩化ナトリり
ム溶液および塩玠を電解槜の陜極隔宀から取り出
し、たた氎酞化ナトリりム氎溶液および氎玠を電
解槜の陰極隔宀から取り出した。
電解は電流密床2KAm-2、電圧3.5Vで行な぀
た。
電流効率94で濃床35重量の氎酞化ナトリり
ム氎溶液が生成された。
実斜䟋  ステンレス鋌から成る陰極を䜿甚し、そしお
3KAm-2の電流密床で電解を行な぀た点を陀いお
実斜䟋の工皋を繰返した。
16日間の運転の埌、電圧は3.64Vであり、電流
効率は93であり、そしお生成された氎酞化ナト
リりム氎溶液は濃床が34.7重量であり、郚
ミリオンの塩玠むオンを含んでいた。
実斜䟋  ステンレス鋌補の陰極を䜿甚し、陜極に察向し
た偎にスルホン酞基を含み陰極に察向した偎にカ
ルボン酞基を含んだペルフツ化重合䜓膜を䜿甚
し、3KAm-2の電流密床で電解を行な぀た点を陀
いお実斜䟋の工皋を繰返した。
26日間の運転の埌、電圧は3.70Vであり、電流
効率は92であり、たた生成された氎酞化ナトリ
りム氎溶液は濃床32.3重量であり、28郚ミリ
オンの塩玠むオンを含んでいた。
【図面の簡単な説明】
第図はこの発明の電極の端面図、第図は第
の電極を郚分的に省略しお瀺す斜芖図、第図
はこの発明の電極を組蟌んだ電解槜の䞀郚を郚分
的に省略しお瀺す展開斜芖図、第図は第図の
電解槜の䞀郚を展開しない状態で瀺す䞊面図、第
図は第図に瀺す電解槜の郚分に組蟌
たれた郚分的に省略しお瀺すガスケツトの正面図
である。 図䞭、 支持枠䜓、 䞭倮空間、
 開口、 条片、 陜極、
 陰極、 条片、 開
口、 ガスケツト、 膜、〜
 開口、 䞭倮空間、 通
路、〜 開口、 䞭倮空間、
 通路。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  実質的に平面状の支持枠䜓ず、この支持枠䜓
    の少なくずも䞀面に互いにほが平行に蚭けられか
    ぀各々端郚を支持枠䜓に取付けた倚数の现長い郚
    材ずを有し、现長い郚材の実質的な郚分が支持枠
    䜓の平面から倉䜍しか぀この平面にほが平行な平
    面内に䜍眮し、たた现長い郚材の面が支持枠䜓の
    平面にほが平行な平面内に䜍眮し、现長い郚材の
    䜍眮しおいる平面ず支持枠䜓の平面ずの間に液䜓
    埪環甚の通路を画定しおいるこずを特城ずするフ
    むルタプレス型の電解槜甚電極。  電極が可燒性である特蚱請求の範囲第項蚘
    茉の電極。  现長い郚材が支持枠䜓の䞡面に䜍眮決めされ
    る特蚱請求の範囲第項および第項のいずれか
    に蚘茉の電極。  现長い郚材が垂盎に配眮される特蚱請求の範
    囲第項〜第項のいずれかに蚘茉の電極。  现長い郚材が条片の圢を成し、たた支持枠䜓
    の䞀面における条片が支持枠䜓の他面における二
    ぀の隣接条片間の空間に盞察しお配眮される特蚱
    請求の範囲第項および第項のいずれかに蚘茉
    の電極。  支持枠䜓が実質的に平面状の枠䜓を成し、た
    た各现長い郚材の䞀端が枠䜓の䞀瞁郚近くで枠䜓
    に取付けられ、そしお各现長い郚材の他端が枠䜓
    の反察偎の瞁近くで枠䜓に取付けられる特蚱請求
    の範囲第項〜第項のずれかに蚘茉の電極。  现長い郚材の暪方向面が曲げられおいる特蚱
    請求の範囲第項〜第項のいずれかに蚘茉の電
    極。  现長い郚材が条片の圢を成し、たた支持枠䜓
    から離れた偎の条片の暪方向面が凞面状である特
    蚱請求の範囲第項に蚘茉の電極。  现長い郚材の長さの少なくずも80が支持枠
    䜓の平面にほが平行でか぀この平面から倉䜍した
    平面内にある特蚱請求の範囲第項〜第項のい
    ずれかに蚘茉の電極。  现長い郚材の平面が〜20mmの範囲の間隔
    だけ支持枠䜓の平面から倉䜍しおいる特蚱請求の
    範囲第項〜第項のいずれかに蚘茉の電極。  電流の流れ方向における電極の寞法が15〜
    60cmの範囲にある特蚱請求の範囲第項〜第
    項のいずれかに蚘茉の電極。  条片の面の幅が〜10mmの範囲にある特蚱
    請求の範囲第項〜第項のいずれかに蚘茉の
    電極。  電極の䞀面における隣接した现長い郚材間
    の間隔が〜10mmの範囲にある特蚱請求の範囲第
    項〜第項のいずれかに蚘茉の電極。  電極が陜極ずしお甚いるのに適し、そし
    お、膜圢圢成金属たたはその合金から成り、たた
    现長い郚材が導電性の電気觊媒䞊掻性の材料の被
    芆を備えおいる特蚱請求の範囲第項〜第項
    のいずれかに蚘茉の電極。  有孔性金属板材料が现長い郚材の面ず電気
    的に接觊しえ取付けられる特蚱請求の範囲第項
    〜第項のいずれかに蚘茉の電極。  電極を電解槜内に組立おたずき電解槜の長
    手方向の隔宀を画定する倚数の開口を電極の面に
    備え、䞊蚘隔宀を通しお電解液が電解槜に充填さ
    れ、そしお電解生成物が電解槜から取り出される
    特蚱請求の範囲第項〜第項のいずれかに蚘
    茉の電極。  電極が䞀郚電気絶瞁性材料で圢成され、電
    解槜内に電解槜の陜極隔宀ず連通する電解槜の長
    手方向の隔宀を圢成する開口が電解槜内に電解槜
    の陰極隔宀ず連通する電解槜の長手方向の隔宀を
    圢成する開口ず電気的に絶瞁される特蚱請求の範
    囲第項蚘茉の電極。  電極が電気絶瞁性材料の枠䜓郚材に䜍眮決
    めされ、この枠䜓郚材がその面に倚数の開口を備
    え、電極を電解槜内に組立おたずき䞊蚘開口が電
    解槜の長手方向の隔宀を画定し、これらの隔宀を
    通しお電解液が電解槜内に充填されそしお電解生
    成物が電解槜から取り出される特蚱請求の範囲第
    項〜第項のいずれかに蚘茉の電極。
JP56118563A 1980-07-30 1981-07-30 Electrode for electrolytic tank Granted JPS5757878A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5318439U (ja) * 1976-07-27 1978-02-16

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5318439U (ja) * 1976-07-27 1978-02-16

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