JPH03249189A - 電解槽およびその製造方法 - Google Patents
電解槽およびその製造方法Info
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- JPH03249189A JPH03249189A JP2045855A JP4585590A JPH03249189A JP H03249189 A JPH03249189 A JP H03249189A JP 2045855 A JP2045855 A JP 2045855A JP 4585590 A JP4585590 A JP 4585590A JP H03249189 A JPH03249189 A JP H03249189A
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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】
［Ｍ業上の利用分野］
本発明は、フィルタープレス型の電解槽に関し、特に隣
接する電極室間で電解液を分離する隔壁に特徴を有する
電解槽に関する。
接する電極室間で電解液を分離する隔壁に特徴を有する
電解槽に関する。
［従来技術］
フィルタープレス型電解槽は食塩の電気分解による塩素
と苛性ソーダの製造をはじめとして、有機物の電解製造
、海水の電解等に広く用いられている。
と苛性ソーダの製造をはじめとして、有機物の電解製造
、海水の電解等に広く用いられている。
フィルタープレス型電解槽を使用する代表的な電解方法
である食塩のフィルタープレス型の電解槽には隣接する
陽極室と陰極室とを隔壁を介して電気的および機械的に
結合した複極式電解槽ユ二ットを陽イオン交換膜を介し
て多数積層し、両端には陽極あるいは陰極のいずれかを
片面に何する端部電極室ユニットを積層して油圧式のプ
レス等で固定した複極式フィルタープレス型電解槽と、
額縁状の電極室枠の両面に同一の電極を有する陽極室ユ
ニットおよび陰極室ユニットを陽イオン交換膜を介して
多数積層し、両端部には陽極または陰極を片面に有する
電極室ユニットを積層した単極式フィルタープレス型電
解槽がある。単極式の電解槽の電極室ユニットは額縁状
の電極室枠を補強するとともに電解液の循環を促進する
作用をするダウンカマーやリブ等を設けこれらのリブ等
に電極を取り付けており、通常は電解液を分離する隔壁
は有していない。
である食塩のフィルタープレス型の電解槽には隣接する
陽極室と陰極室とを隔壁を介して電気的および機械的に
結合した複極式電解槽ユ二ットを陽イオン交換膜を介し
て多数積層し、両端には陽極あるいは陰極のいずれかを
片面に何する端部電極室ユニットを積層して油圧式のプ
レス等で固定した複極式フィルタープレス型電解槽と、
額縁状の電極室枠の両面に同一の電極を有する陽極室ユ
ニットおよび陰極室ユニットを陽イオン交換膜を介して
多数積層し、両端部には陽極または陰極を片面に有する
電極室ユニットを積層した単極式フィルタープレス型電
解槽がある。単極式の電解槽の電極室ユニットは額縁状
の電極室枠を補強するとともに電解液の循環を促進する
作用をするダウンカマーやリブ等を設けこれらのリブ等
に電極を取り付けており、通常は電解液を分離する隔壁
は有していない。
一方、複極式の電解槽のユニットには、陽極室と陰極室
とを分離するとともに電解電流の伝達の作用をする隔壁
が設けられている。陽極室と陰極室を分離する隔壁には
それぞれ陽極および陰極が取り付けられている。陽極室
と陰極室は対象となる電解反応によっては一方は過酷な
酸化性の環境にあり他方が還元性の環境となる。とくに
代表的なイオン交換膜性電解である食塩電解においては
陽極では塩素ガスが発生し、陰極では高濃度の水酸化ナ
トリウムと水素が生成するので陽極室には耐食性の大き
なチタン、タンタル、ジルコニウムなどの薄膜形成性金
属あるいはその合金を使用している。一方、陰極室の水
素ガスの雰囲気ではチタンは水素を吸収して脆化するの
で耐食性が大きなチタンも陰極室には使用できない。こ
のため、陰極室には鉄、ニッケル、ステンレス等の鉄系
の金属あるいはその合金を使用している。隔壁を各々の
電極室を構成する金属材料で形成し両者を接合すること
により電気的接合を形成することができるが、チタンと
鉄、ニッケル、ステンレスなどを直接に溶接によって接
合しようとするとチタンと陰極室側の金属が金属間化合
物を形成するために溶接によって実用的な強度を有する
接合体を得ることには問題があった。
とを分離するとともに電解電流の伝達の作用をする隔壁
が設けられている。陽極室と陰極室を分離する隔壁には
それぞれ陽極および陰極が取り付けられている。陽極室
と陰極室は対象となる電解反応によっては一方は過酷な
酸化性の環境にあり他方が還元性の環境となる。とくに
代表的なイオン交換膜性電解である食塩電解においては
陽極では塩素ガスが発生し、陰極では高濃度の水酸化ナ
トリウムと水素が生成するので陽極室には耐食性の大き
なチタン、タンタル、ジルコニウムなどの薄膜形成性金
属あるいはその合金を使用している。一方、陰極室の水
素ガスの雰囲気ではチタンは水素を吸収して脆化するの
で耐食性が大きなチタンも陰極室には使用できない。こ
のため、陰極室には鉄、ニッケル、ステンレス等の鉄系
の金属あるいはその合金を使用している。隔壁を各々の
電極室を構成する金属材料で形成し両者を接合すること
により電気的接合を形成することができるが、チタンと
鉄、ニッケル、ステンレスなどを直接に溶接によって接
合しようとするとチタンと陰極室側の金属が金属間化合
物を形成するために溶接によって実用的な強度を有する
接合体を得ることには問題があった。
このため、複極式の電解槽では、多くの提案が行われて
いる。例えば、特公昭５３−５８８０号には合成樹脂材
料の隔壁を貫通するボルトで陽極室側の部材と陰極室側
の部材とを結合することを記載している。
いる。例えば、特公昭５３−５８８０号には合成樹脂材
料の隔壁を貫通するボルトで陽極室側の部材と陰極室側
の部材とを結合することを記載している。
また、特公昭５２−３２８６Ｅ３号では鉄系の金属とチ
タンとを爆着により接合した板状体を隔壁とし、各々の
面にリブを溶接し、リブに陽極および陰極を溶接してい
る。特公昭５Ｂ−３８２３１号にはチタンと鉄を銅を挟
んで王者を接合した複合材料を使用し、複合材料のチタ
ンと複極式電解槽ユニットの陽極側隔壁のチタンとを溶
接し、同様に該複合材料の鉄と陰極側の鉄系の金属の隔
壁とを溶接によって結合している。
タンとを爆着により接合した板状体を隔壁とし、各々の
面にリブを溶接し、リブに陽極および陰極を溶接してい
る。特公昭５Ｂ−３８２３１号にはチタンと鉄を銅を挟
んで王者を接合した複合材料を使用し、複合材料のチタ
ンと複極式電解槽ユニットの陽極側隔壁のチタンとを溶
接し、同様に該複合材料の鉄と陰極側の鉄系の金属の隔
壁とを溶接によって結合している。
［発明が解決しようとする課題］
複極式電解槽の隔壁には各種のものがあるが、何れの電
解槽に＄いてもリブを隔壁に結合し、そのリブに電極を
結合することが通常であったが、リブによる電圧の降下
が避けられず、また、陽極室のチタンと陰極室の鉄系の
金属を爆着あるいはチタンと鉄とを銅を挟んで接合した
複合部材との間で溶接した場合には十分な強度と耐食性
を有する電解槽が得られるので工業的にも単極式の電解
槽と並んで広く用いられているが、陰極側の金属と陽極
側の金属とを溶接等の方法で接合するためには特別な手
段を用いる必要があった。
解槽に＄いてもリブを隔壁に結合し、そのリブに電極を
結合することが通常であったが、リブによる電圧の降下
が避けられず、また、陽極室のチタンと陰極室の鉄系の
金属を爆着あるいはチタンと鉄とを銅を挟んで接合した
複合部材との間で溶接した場合には十分な強度と耐食性
を有する電解槽が得られるので工業的にも単極式の電解
槽と並んで広く用いられているが、陰極側の金属と陽極
側の金属とを溶接等の方法で接合するためには特別な手
段を用いる必要があった。
［課題を解決するための手段］
本発明者は、構造が簡単で製造費用も少なくて済むとと
もに電気的な接続の特性に優れた複極式電解槽を鋭意検
討した結果本発明に至ったものである。
もに電気的な接続の特性に優れた複極式電解槽を鋭意検
討した結果本発明に至ったものである。
すなわち陽極側のチタン等の薄板および陰極側の鉄、ニ
ッケル、ステンレス等の薄板に各々の薄板が相互に嵌合
する波型、椀状の凹凸をプレス加工等で形成し、各々の
薄板の凸部には直接にエキスパンデッド金属、多孔性の
金属板を溶接等により結合し、両薄板の凹凸部を嵌合さ
せて複極式の電解槽ユニットを形成したものである。
ッケル、ステンレス等の薄板に各々の薄板が相互に嵌合
する波型、椀状の凹凸をプレス加工等で形成し、各々の
薄板の凸部には直接にエキスパンデッド金属、多孔性の
金属板を溶接等により結合し、両薄板の凹凸部を嵌合さ
せて複極式の電解槽ユニットを形成したものである。
従来のフィルタープレス型の電解槽では、鋸状の電極室
にリブ等を設けて、このリブにエキスパンデッド金属あ
るいは多孔性金属板からなる電極を溶接によって接合し
ていたが、本発明の複極式電解槽は各電極室のユニット
の隔壁に凹凸を形成したもので、凹凸により充分な機械
的な強度と電解液の流路が得られるので、電極室内にリ
ブを設ける必要がなく、隔壁の凸部に直接に電極を接合
することができるので、こうした接続方法によりリブの
使用による複極電極の一方の電極から他方の電極への導
電回路が長くなることによって生じる電圧降下を減少さ
せることも可能である。
にリブ等を設けて、このリブにエキスパンデッド金属あ
るいは多孔性金属板からなる電極を溶接によって接合し
ていたが、本発明の複極式電解槽は各電極室のユニット
の隔壁に凹凸を形成したもので、凹凸により充分な機械
的な強度と電解液の流路が得られるので、電極室内にリ
ブを設ける必要がなく、隔壁の凸部に直接に電極を接合
することができるので、こうした接続方法によりリブの
使用による複極電極の一方の電極から他方の電極への導
電回路が長くなることによって生じる電圧降下を減少さ
せることも可能である。
陽極側の隔壁と陰極側の隔壁は、直接にスポット溶接で
接合しても良いし、陰極側の隔壁と陽極側の隔壁との間
に銅の薄板を介在させて溶接しても良い。また、溶接等
の恒久的な接続手段によらなくても、凹凸部分を嵌合さ
せて電気的及び機械的な接合を形成することもできる。
接合しても良いし、陰極側の隔壁と陽極側の隔壁との間
に銅の薄板を介在させて溶接しても良い。また、溶接等
の恒久的な接続手段によらなくても、凹凸部分を嵌合さ
せて電気的及び機械的な接合を形成することもできる。
陽極側及び陰極側の隔壁に設ける凹凸部は通常のプレス
機によって１枚ずつ形成するが、陽極側と陰極側の隔壁
を同一の形状とすることができるので１種類のプレス用
の金型を準備するのみでよい。また、陽極側の隔壁材料
と陰極側の隔壁材料とをそれぞれ１枚ずつ積層した状態
でプレスすることによって１工程で両隔壁に凹凸を形成
すると同時に両隔壁を一体化することができるので、製
造工程を単純化することが可能である。
機によって１枚ずつ形成するが、陽極側と陰極側の隔壁
を同一の形状とすることができるので１種類のプレス用
の金型を準備するのみでよい。また、陽極側の隔壁材料
と陰極側の隔壁材料とをそれぞれ１枚ずつ積層した状態
でプレスすることによって１工程で両隔壁に凹凸を形成
すると同時に両隔壁を一体化することができるので、製
造工程を単純化することが可能である。
また、両隔壁の間での溶接を行わずに単に接触すること
によって両者の凹凸部分を嵌合して一体化することによ
り電気的および機械的接続を形成する場合には、両隔壁
の間には導電性グリース等を塗布して両者の電気的接続
を良好にすることが好ましい。
によって両者の凹凸部分を嵌合して一体化することによ
り電気的および機械的接続を形成する場合には、両隔壁
の間には導電性グリース等を塗布して両者の電気的接続
を良好にすることが好ましい。
また、電解槽ユニットを積層して電解槽を組み立て電極
室内を加圧して両隔壁と外部との間に圧力差を形成し両
隔壁の接触性を高めたり、両隔壁と電極室枠体との間で
形成される空間を気密にし、この空間を減圧して電極室
内との間で圧力差を形成することによって両隔壁の接触
性を高めても良い。以下に図面を参照し本発明を説明す
る。
室内を加圧して両隔壁と外部との間に圧力差を形成し両
隔壁の接触性を高めたり、両隔壁と電極室枠体との間で
形成される空間を気密にし、この空間を減圧して電極室
内との間で圧力差を形成することによって両隔壁の接触
性を高めても良い。以下に図面を参照し本発明を説明す
る。
第１図は本発明の溝状の凹凸を設けた隔壁を有する電解
槽ユニットの陽極側から陰極側をみた平面図であり、一
部を切り欠いている。第２図は第１図のＡ−Ａ−で切っ
た断面図を示す。第３図は椀状の凹凸設けた電解槽ユニ
ットを示し、第４図は第３図のＢ−Ｂ″で切った断面図
を示す。
槽ユニットの陽極側から陰極側をみた平面図であり、一
部を切り欠いている。第２図は第１図のＡ−Ａ−で切っ
た断面図を示す。第３図は椀状の凹凸設けた電解槽ユニ
ットを示し、第４図は第３図のＢ−Ｂ″で切った断面図
を示す。
電解槽ユニット１の陽極側の隔壁２はチタン、ジルコニ
ウム、タンタルなどの薄膜形成性金属およびそれらの合
金から選ばれる材料の薄板を絹状に加工し、陰極側の隔
壁３は鉄、ニッケル、ステンレス等の薄板を絹状に加工
し、両隔壁を電解槽枠体４に取り付けている。陽極側の
隔壁には溝状の陽極側の凹部５と陽極側の凸部６を設け
、同様に陰極側の隔壁３にも陽極側の隔壁の凹部と凸部
に嵌合する位置に陰極側凹部７と陰極側凸部８を設けて
いる。
ウム、タンタルなどの薄膜形成性金属およびそれらの合
金から選ばれる材料の薄板を絹状に加工し、陰極側の隔
壁３は鉄、ニッケル、ステンレス等の薄板を絹状に加工
し、両隔壁を電解槽枠体４に取り付けている。陽極側の
隔壁には溝状の陽極側の凹部５と陽極側の凸部６を設け
、同様に陰極側の隔壁３にも陽極側の隔壁の凹部と凸部
に嵌合する位置に陰極側凹部７と陰極側凸部８を設けて
いる。
また、各々の凹部と凸部は電極室内での電解液の循環路
が形成されるように、凹凸が溝状である場合には電極室
の高さ方向に沿って設けると共に電極室の上下の壁面に
は凹凸が達しない構造として上下で流体の流通が妨げら
れない構造とする。
が形成されるように、凹凸が溝状である場合には電極室
の高さ方向に沿って設けると共に電極室の上下の壁面に
は凹凸が達しない構造として上下で流体の流通が妨げら
れない構造とする。
陽極室側の隔壁の凸部６には、エキスパンデッド金属、
多孔板等に白金族金属酸化物などの陽極活性被覆を形成
した陽極９をスポット溶接等の手段によって接合し、陰
極室側の隔壁の凸部にはエキスパンデッド金属や多孔板
等にニッケル系あるいは白金族系の物質の陰極活性被覆
を形成した陰極１０をスポット溶接等の手段で接合する
。
多孔板等に白金族金属酸化物などの陽極活性被覆を形成
した陽極９をスポット溶接等の手段によって接合し、陰
極室側の隔壁の凸部にはエキスパンデッド金属や多孔板
等にニッケル系あるいは白金族系の物質の陰極活性被覆
を形成した陰極１０をスポット溶接等の手段で接合する
。
電極室の隔壁に設ける凹凸は溝状に限らず第３図に示す
ように椀状の凹凸１１を設けても良い。
ように椀状の凹凸１１を設けても良い。
また、このようにして製造した電解槽ユニットを陽イオ
ン交換膜１２を介して積層する際には第５図で示すよう
に、陽極側の隔壁の凸部と陰極側の隔壁の凸部は陽イオ
ン交換膜を挟んで対向しないように配置することにより
、対向する電極間の電流分布を均一化することが可能と
なる。
ン交換膜１２を介して積層する際には第５図で示すよう
に、陽極側の隔壁の凸部と陰極側の隔壁の凸部は陽イオ
ン交換膜を挟んで対向しないように配置することにより
、対向する電極間の電流分布を均一化することが可能と
なる。
［作用および効果コ
本発明の電解槽は、陽極室の隔壁と陰極室の隔壁に形成
した凹凸を嵌合するとともに隔壁の凸部に電極を直接に
接合したので、電極室の隔壁と電極との間にリブを設け
ないで直接に接合したので製造が簡単であるとともに一
方の電極から他方の電極への導電回路が短いので、電気
的特性の優れた電解槽が得られる。
した凹凸を嵌合するとともに隔壁の凸部に電極を直接に
接合したので、電極室の隔壁と電極との間にリブを設け
ないで直接に接合したので製造が簡単であるとともに一
方の電極から他方の電極への導電回路が短いので、電気
的特性の優れた電解槽が得られる。
第１図は本発明の溝状の凹凸を設けた隔壁を有する電解
槽ユニットの陽極側から陰極側をみた平面図であり、一
部を切り欠いている。第２図は第１図のＡ−Ａ−で切っ
た断面図を示す。第３図は円錐台状の凹凸設けた電解槽
ユニットを示し、第４図は第３図のＢ−Ｂ−で切った断
面図を示す。 第５図は電解槽ユニットを陽イオン交換膜を介して積層
する際の隣接する電解槽ユニットの配置を示す断面図で
ある。 電解槽ユニット１ 陽極側の隔壁２ 陰極側の隔壁３ 電解槽枠体４ 陽極室側の隔壁の凹部５ 陽極室側の隔壁の凸部６ 陰極室側の隔壁の凹部７ 陰極室側の隔壁の凸部８ 陽極９ 陰極１０ 椀状の凹凸１ 陽イオン交換膜１２
槽ユニットの陽極側から陰極側をみた平面図であり、一
部を切り欠いている。第２図は第１図のＡ−Ａ−で切っ
た断面図を示す。第３図は円錐台状の凹凸設けた電解槽
ユニットを示し、第４図は第３図のＢ−Ｂ−で切った断
面図を示す。 第５図は電解槽ユニットを陽イオン交換膜を介して積層
する際の隣接する電解槽ユニットの配置を示す断面図で
ある。 電解槽ユニット１ 陽極側の隔壁２ 陰極側の隔壁３ 電解槽枠体４ 陽極室側の隔壁の凹部５ 陽極室側の隔壁の凸部６ 陰極室側の隔壁の凹部７ 陰極室側の隔壁の凸部８ 陽極９ 陰極１０ 椀状の凹凸１ 陽イオン交換膜１２
Claims (6)
- （１）電解槽ユニットの陽極側の隔壁と陰極側の隔壁に
互いに嵌合する凹凸を形成し、両隔壁を重ね併せて一体
化した隔壁板の凸部に直接に電極板を結合した電解槽。 - （２）陽極側の隔壁と陰極側の隔壁が同一の形状をであ
る請求項１記載の電解槽。 - （３）陽極側の隔壁と陰極側の隔壁を溶接により接合し
た請求項１ないし２のいずれかに記載の電解槽。 - （４）陽極側の隔壁と陰極側の隔壁を両隔壁の間の圧力
と電極室内の圧力との差圧で接触した請求項１ないし３
のいずれかに記載の電解槽。 - （５）隣接する電解槽ユニットの陰極側の凸部と陽極側
の凸部を対向しない位置に設けて組み立てた請求項１な
いし５のいずれかに記載の電解槽。 - （６）電解槽の陽極側の隔壁と陰極側の隔壁に隔壁に互
いに嵌合する凹凸を形成し、両隔壁を重ね併せて一体化
した隔壁板を有する電解槽を製造する方法において、一
対の陽極側の平板と陰極側の平板とを積層した状態でプ
レス成型することを特徴とする電解槽の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02045855A JP3080383B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 電解槽およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02045855A JP3080383B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 電解槽およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249189A true JPH03249189A (ja) | 1991-11-07 |
| JP3080383B2 JP3080383B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=12730824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02045855A Expired - Lifetime JP3080383B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 電解槽およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3080383B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5484514A (en) * | 1993-04-30 | 1996-01-16 | Chlorine Engineers Corp., Ltd. | Electrolyzer |
| WO2002022912A1 (fr) * | 2000-09-08 | 2002-03-21 | Fujita Works Co., Ltd. | Procede de fabrication d'un electrolyseur, procede et dispositif permettant de souder un electrolyseur a une nervure d'electrolyseur |
| WO2019087885A1 (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 関東電化工業株式会社 | 三フッ化窒素ガス製造用電解槽及びその隔壁 |
| WO2021256472A1 (ja) * | 2020-06-15 | 2021-12-23 | 旭化成株式会社 | 水電解用複極式ゼロギャップ電解槽 |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP02045855A patent/JP3080383B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2019087885A1 (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 関東電化工業株式会社 | 三フッ化窒素ガス製造用電解槽及びその隔壁 |
| JPWO2019087885A1 (ja) * | 2017-10-31 | 2020-11-12 | 関東電化工業株式会社 | 三フッ化窒素ガス製造用電解槽及びその隔壁 |
| US11401614B2 (en) | 2017-10-31 | 2022-08-02 | Kanto Denka Kogyo Co., Ltd. | Electrolytic cell for producing nitrogen trifluoride gas and partition therefor |
| TWI810214B (zh) * | 2017-10-31 | 2023-08-01 | 日商關東電化工業股份有限公司 | 三氟化氮氣體製造用電解槽及其分隔壁 |
| WO2021256472A1 (ja) * | 2020-06-15 | 2021-12-23 | 旭化成株式会社 | 水電解用複極式ゼロギャップ電解槽 |
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| Publication number | Publication date |
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