JPH0217006Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はイオン交換膜を電解質とする電気化学
装置に関するものである。さらに詳しくは、イオ
ン交換膜の周縁部を一部残すように触媒電極を接
合してなるイオン交換膜−触媒電極接合体を主要
構成要素とする電気化学装置に関するものであ
る。

従来の技術 イオン交換膜を電解質とする電気化学装置に
は、燃料電池、水電解槽、電気化学的酸素分離装
置、食塩電解槽、塩酸電解槽等があるが、本考案
はこれらすべての電気化学装置に適用される。

イオン交換膜を電解質とする電気化学装置にお
いては、イオン交換膜に触媒電極を接合して用い
ることが多いが、その際、イオン交換膜の周縁部
に触媒電極が接合されていない部分を設けるのが
普通である。そして、イオン交換膜−触媒電極接
合体の両面に触媒電極と同等の形状と大きさを持
つ貴金属メツキを施したチタン等からなる集電網
を触媒電極部に接触させ、またイオン交換膜の触
媒電極が接合されていない周縁部と同等の形状と
大きさを持つパツキンを周縁部に接触させ、さら
にその上にイオン交換膜と同等の形状と大きさを
持つチタン等からなる集電板とポリプロピレン等
からなる反応物質供給用枠体を配設し、全体をイ
オン交換膜の周縁部に相当する部分でボルト・ナ
ツト締めして構成されている。

つまり、従来のイオン交換膜を電解質とする電
気化学装置の構成は、イオン交換膜の周縁部とパ
ツキンおよび反応物質供給用枠体のイオン交換膜
の周縁部に相当する部分にボルトが貫通し、全体
を反応物質供給用枠体により押えつけている。

考案が解決しようとする問題点 上記のように、従来のイオン交換膜を電解質と
する電気化学装置においては、イオン交換膜の触
媒電極が接合されていない周縁部およびその周縁
部と同等の形状と大きさを持つパツキンにボルト
を貫通させているため、ボルトの本数が多くなる
と装置の組立てが繁雑になり、組立てに長時間要
するようになる。そのためイオン交換膜が組立て
の時の長期乾燥に伴い収縮し、破損してしまうこ
とが多々ある。

乾燥収縮に伴うイオン交換膜の破損は組立て時
に発見されることは少なく、そのほとんどが気付
かれることなく正常品と同様に扱われる。そのた
め陰極または陽極の反応供給物および反応生成物
と対極のそれらとが互いに混合してしまう。

この混合により電流効率が下がるだけでなく、
たとえば燃料電池においては正極反応供給物であ
る酸素と負極反応供給物である水素とが混ざり、
反応し、大爆発を起こす可能性がある。また水電
解槽においても、陰極反応生成物である水素と陽
極反応生成物である酸素が混ざると、上記した燃
料電池と同様の危険性がある。

このように、イオン交換膜を電解質とする電気
化学装置においては、イオン交換膜の破損による
陰極もしくは陽極の反応供給物および反応生成物
が対極のそれらと混合することは、電流効率のみ
ならず危険性の面においても是非回避しなければ
ならない問題であり、本考案はイオン交換膜破損
に伴うこれら上記の問題を解決せんとするもので
ある。

問題点を解決するための手段 本考案はイオン交換膜を電解質とする電気化学
装置において、イオン交換膜の周縁部およびパツ
キンに複数本の位置決め棒を貫通配設し、ボル
ト・ナツトはイオン交換膜の外周部のさらに外側
に貫通配設することによつて、上述の問題を解決
せんとするものである。

作 用 本考案の手段を採用すれば、イオン交換膜およ
びパツキンは比較的少数の位置決め棒のみにより
固定され、ボルトはそれらを貫通しないため、装
置組立てが数段スピードアツプされ、そのためイ
オン交換膜の乾燥に伴う収縮を防ぐことができ、
イオン交換膜の破損も回避される。

実施例 以下、本考案の実施例について詳述する。

図に本考案の実施例にかかる、数本の位置決め
棒のみによりイオン交換膜およびパツキンを固定
し、ボルト・ナツトをイオン交換膜の外周部のさ
らに外側へ貫通配設させるようにしたイオン交換
膜を電解質とする水電解槽の構造断面図を示す。

この水電解槽は陰極２および陽極３をそれぞれ
一体に接合したイオン交換膜１の両面の電極部に
チタン網に白金メツキを施した陰極集電網４およ
び陽極集電網５が接触させてある。またイオン交
換膜１の両面の電極が接合されていない周縁部に
は、シリコーンゴム製のパツキン６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄが接触させてある。ただし上述のイオン
交換膜１およびこれらパツキン６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄはポリプロピレン製の位置決め棒７ａ，
７ｂにより位置決めと固定がなされている。また
それら全体をチタン製の陰極端子板８、陽極端子
板９およびポリプロピレン製の反応物質供給用枠
体１０ａ，１０ｂで挟持し、絶縁被覆を施したボ
ルト１１ａ，１１ｂおよびナツト１２ａ，１２ｂ
によつてネジ締めして構成している。

この水電解槽は、一辺が20cmの正方形のもの
で、気密性を保持するため、24本ものボルトを使
用しているが、イオン交換膜およびパツキンには
ボルトを通さず、４本の位置決め棒のみで固定し
ているので、図に示す単セルだと約10分で、また
10セル積層した場合でも約30分で組立てることが
できた。後にこの２つの水電解槽を分解し、イオ
ン交換膜を観察したが、イオン交換膜の破損は認
められなかつた。

これを従来のイオン交換膜を電解質とする水電
解槽の構成方法で組立てると、24本ものボルトに
イオン交換膜およびパツキンに通すため、組立て
が繁雑になり、単セルでも約20分、10セル積層し
た場合では約60分もの時間を要した。この10セル
積層した水電解槽を後に分解してイオン交換膜の
破損を観察すると、10枚のうち初めに取り付けた
３枚のイオン交換膜に破損が認められた。

考案の効果 以上述べたように、本考案によるイオン交換膜
を電解質とする電気化学装置は従来の装置に比
べ、イオン交換膜の破損が少ないため安全であ
り、組立て時間も少なくて済むので、その実用的
な価値極めて大である。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例にかかるイオン交換膜を
電解質とする水電解槽を示す構造断面図である。 １……イオン交換膜、２……陰極、３……陽
極、４……陰極集電網、５……陽極集電網、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ……パツキン、７ａ，７ｂ
……位置決め棒、８……陰極端子板、９……陽極
端子板、１０ａ，１０ｂ……反応物質供給用枠
体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. イオン交換膜の周縁部を残すようにして触媒電
   極を一体に接合してなるイオン交換膜−電極接合
   体の両側に集電体、反応物質供給用枠体を配設
   し、全体をボルト・ナツト締めして構成される電
   気化学装置において、前記イオン交換膜の触媒電
   極が接合されていない周縁部に複数本の位置決め
   のための棒を貫通配設し、ボルト・ナツトはイオ
   ン交換膜の外周部のさらに外側に貫通配設せしめ
   てなることを特徴とするイオン交換膜を電解質と
   する電気化学装置。