JPH0432594A - 電解用電極の再活性化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、イオン交換脱法食塩電解をはじめとする各種
の電気分解に長期間使用して電極の活性が低下した不溶
性金属電極を容易に再活性化する方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 食塩電解等に使用される不溶性金属電極には、主として
パンチドブレートと称される薄板にプレス等によって多
数の穴を設けた多孔板や、薄板に規則的に設けた切れ目
を拡張して製造したエキスパンデッドメタルと称される
網状体が用いられる。

陽極にはチタン等のパンチトメタルあるいはエキスパン
デッドメタルに白金族金属を主とする複合酸化物を被覆
したものが使用される。これらの電極は小さな過電圧で
塩素を発生し極めて長寿命を有するが、いずれは電極触
媒活性が低下して過電圧が上昇し電解電圧の上昇をきた
す′ので、電極の再活性化を行わなければならない。

電極の再活性化は、電極に残存する電極触媒活性層の被
覆を物理的あるいは化学的に除去し新たに活性触媒層を
被覆することが一般に行われている。また、一定期間使
用後も機械的な付着力が充分ありしかも活性が残ってい
る場合には、該被覆上にそのまま新たな被覆を形成する
ことも行われる。こうした再生方法は水銀法あるいは隔
膜法食塩電解用陽極には有用であるが、イオン交換膜法
食塩電解槽、特にフィルタープレス型電解槽では陽極が
単位電解槽の枠体に溶接等によって固着されているので
、このような再活性化方法を適用することは困難である
。

第３図に、複極式のフィルタープレス型のイオン交換膜
性電解槽の電解槽ユニットの陽極側からみた部分切り欠
き斜視図を示すが、電解槽ユニット１１の電解槽枠体１
２および隔壁１３には陽極リブ１４が結合しており、陽
極リブは電解槽ユニットに取り付ける電極の保持と導電
接続を行っている。リブにはスポット溶接等によってエ
キスパンデッドメタル等の基材に白金族の金属を含む複
合酸化物の活性被覆を形成した陽極１５が固着されてお
り、隔壁の陰極側には、ニッケル、ステンレス等の金属
からなる陰極リブ１６にニッケルステンレス等からなる
エキスパンデッドメタルを基材として陰極活性被覆を形
成した陰極１７が取り付けられている。また、電解槽枠
体には陽極室および陰極室内への電解液の供給および排
出管路、生成物質の取り出し用の管路が取り付けられる
（図示せず）。

電極触媒活性被覆は、白金族の金属等の塩類を調合した
溶液を電極の基材に塗布して通常４００℃ないし６００
　’Ｃの温度で焼成することによって形成されるが、電
解槽の枠体に溶接した状態で電極を焼成温度まで加熱す
ると電極の歪みや電極を固定している部分の溶接部がれ
が生じたり、電解槽の枠体あるいは陽極側と陰極側の異
なる金属を接合した複極式電解槽の隔壁等にも熱歪みを
生じ修復不可能となる。

そこで、フィルタープレス型電解槽′の単位電解槽の枠
体から電極部分のみをとりはずして前記再活性化を行う
ことも考えられるが、電極の変形や損傷を起こさずに再
生すべき陽極のみを溶接部から分離することは事実上不
可能である。

［発明が解決しようとする課題］ フィルタープレス型電解槽に使用する陽極の再活性化が
、従来の方法では困難であるために、既存の電極を取り
去ることなく電極上に活性な電極触媒を被覆した別の新
しい電極を溶接する方法が考えられる。しかしながらイ
オン交換脱法食塩電解のようなイオン交換膜という高度
な機能性膜を介しかつ電極からは大量の気体が発生する
ような複雑な電解系では、電極の形状が電解性能に影響
を及ぼすので既存の電極上に別の電極を設けることには
多くの問題がある。

すなわち、既存の電極上に新たに電極を設けることによ
って２枚の電極が重ねられると電解液の流通が阻害さね
　また発生する気体の分離も悪化し、電解性能の低下が
起こる。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明者らは、活性の低下した既存の電極に新た
に活性なエキスパンデッドメタルを基材とした電極を溶
接することによって、電極を再生する方法において、電
解性能を維持または向上しつつ容易に再活性化する方法
を鋭意検討した結果、既存の電極上に新たに溶接する電
極として特定の形状の電極を用いることによって優れた
特性が得られることを見いだしたものである。

第１図に電極を形成するエキスパンデッドメタルの部分
拡大斜視図を示し、第２図には第１図のエキスパンデッ
ドメタルをＡ−Ａ線で切断した断面図を示すが、メツシ
ュの大きさは図に示すようにメツシュの短目方向中心間
距離である短径１、同じくメツシュの長目方向中心間距
離である長径２、板に設けた切れ目の刻み間隔である刻
み巾３、エキスパンデッド加工した板の板厚４、エキス
パンデッドメタルの仕上がり板厚である厚み５で規定さ
れる。エキスパンデッドメタルは薄板に規則的な切れ目
を刻んで引っ張ることによって薄板に設けた切れ目を拡
大したものであるので、板に穴を設けたパンチトメタル
とは異なり、みかけ上は薄板の厚み以上の厚みを有して
おり、網状部分は平坦ではない。

そこで、本発明者らは、新たに設ける電極として各種の
形状のものを検討したところエキスパンデッドメタルを
ロール掛け等により平坦化するとともに、メツシュの短
径１が既存の電極基材のメツシュの短径よりも小さく、
かつ既存の電極基材の刻み巾の二倍より大きい時に電極
としての電解性能が向上することを見いだしたものであ
る。

一般に、網、多孔板等の開口を有する電極は微細なもの
ほど低い電圧で電解できることが知られている。エキス
パンデッドメタルでは長径、短径、刻み巾のいずれも小
さいほど良いことになるが実際には電流の供給時の電気
抵抗を小さくして通電を維持するとともに電極の剛性の
維持のために、通常１ｍｍ前後の板厚のものが使用され
る。電極としての活性の劣化した電極上に溶接する電極
のの場合、既存の電極によって通電および剛性が維持で
きるので新しい電極にはたとえば０．５ミリ程度の板厚
の微細なメツシュを有するものが使用可能となる。

また、エキスパンデッドメタルとしてエキスパンデッド
加工したものをそのまま使用する場合、ロール掛けした
ものを使用した場合、中程度にロール掛けしたものを使
用した場合の三種類を比較したところ最も厚みが薄くな
るようにロール掛けしたものが最も低い摺電圧を示した
。これは、ロール掛けしていないエキスパンデッドメタ
ルでは電極中心位置が膜から離れるほか、イオン交換膜
を通して気体発生の様子を観察したところロール掛けし
たエキスパンデッドメタル以外は発生気体の電極裏面へ
の抜けが悪く、これらの原因が重なって摺電圧が高くな
ったものと推察される。これらのことから既存の電極面
上に設ける新しい電極のエキスパンデッドメタルはロー
ル掛けしたものが良いことがいえるが、既存の電極の形
状はいずれのものでも同等の効果が得られる。

摺電圧を上げずに再活性化を行うには新しい電極のメツ
シュは既存の電極のメツシュ′より微細でなければなら
ず、一方過度に微細であると既存の電極のメツシュとの
重なり具合により新しい電極のメツシュの開口部が既存
の電極のメツシュによってふさがれる。前述の気体発生
の観察装置を用いて観察したところ、新しい電極のメツ
シュの短径が既存の電極のメツシュの刻み幅の二倍以上
でなければ一部に気体の閉塞する部分ができることがわ
かった。このような気体の閉塞部に面するイオン交換膜
には電解液が充分に供給されなくなる。

その結果、長時間の電解で気体の閉塞部に相対するイオ
ン交換膜の内部に塩素および水酸化ナトリウムが拡散し
て内部に食塩が析出したブリスターを生じさせイオン交
換膜を劣化させる。これらのことから、新しい電極のメ
ツシュの短径は既存の電極のメツシュの短径より小さく
、かつ既存の電極のメツシュの刻み巾の二倍より大きく
なければならないことを見いだした。

新しい電極の取り付は方向は、既存の電極のメツシュの
短径方向と平行であっても垂直であってもその効果は変
わらず、また既存メツシュの活性が完全に失われていて
も、あるいは活性が十分に残っている場合でも効果は変
わらなかった。新しい電極に被覆する電極触媒は既存の
電極と同一のものでもまた異なっていても良い。電解特
性の改良された電極触媒を使用することにより、再活性
化の時点で電解特性を向上させることも可能である。

以上の説明では、陽極について説明をしたが、本発明に
よる再活性化方法は単に既存の電極上に特定の形状の電
極を設けることによって電極を再活性化すること特徴と
するものでなんら陽極に限定されるものではなく、陰極
についても同様の効果が得られる。

新しい電極の既存の電極への固着は溶接により行われる
が、溶接法は特に限定されないが、スポット溶接やプロ
ット溶接が好ましい。

［作用］ 本発明は、電極触媒を被覆したエキスパンデッドメタル
からなる不溶性電極の活性が低下した際に、電極触媒を
被覆した新しいエキス・パンデッドメタルを既存の電極
面上に溶接して再活性化する方法において、新しい電極
としてロール掛け等により平坦化したものであって、新
しい電極のメツシュの短径を既存の電極のメツシュの短
径より小さく、かつメツシュの刻み幅の二倍より大きく
したものを使用することにより、電解電圧をあげること
なく電解用電極を再活性化するものである。

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

［実施例コ 実施例１ 有効電極面積が縦１０ｃｍ、横５ｃｍのイオン交換膜性
電解槽を用い、エキスパンデッドメタルからなる陽極お
よび更にエキスパンデッドメタルからなる電極上に各種
の形状のエキスパンデッドメタルを溶接した陽極を使用
して電気分解をして摺電圧を比較した。

電解条件を一定とするために、既設の電極上に新たにエ
キスパンデッドメタルからなる電極を設けた電解槽にお
いては電解槽の枠体に設けるガスケットの厚みを厚くし
て電極間距離を一定に保持し、電解は陰極室側の圧力を
陽極室側の圧力よりも大としてイオン交換膜を陽極に密
着させて電解した。

エキスバンドメタルとして長径８ｍｍ、短径３．７　ｍ
ｍ、刻み巾１．２ｍｍ、厚み１．２ｍｍのロール掛けし
た菱形のメツシュを有し、その表面にルテニウムとチタ
ンからなる複合酸化物を被覆したものを使用して陽極と
した。

イオン交換膜としてデュポン社製ナフィオン９Ｏ２０９
を、陰極には電極触媒を被覆して活性化したニッケルか
らなるエキスパンデッドメタルを使用し、陽極とイオン
交換膜を密着させて、電解温度を９０℃、電流密度を３
０Ａ　／　ｄ　ｍ２、陰極液を３２％水酸化ナトリウム
水溶液、陽極液を２００ｇ／ｌの塩化ナトリウム水溶液
として電解したところ、電解電圧は３．０５Ｖであった
。

この電極上に、長径６．０ｍｍ、短径３．５ｍｍ、刻み
巾０．６ｍｍ、板厚０．５　ｍｍ、厚み０．５ｍｍにロ
ール掛けした、既設の電極触媒と同一の被覆を施した新
しいエキスパンデッドメタルを基材とした電極を溶接し
たところ電解電圧は３．０５Ｖで変わらなかった。

実施例２ 既設の電極上に設けたエキスパンデッドメタルのメツシ
ュの長径を４．５ｍｍ、短径を２．７ｍｍとした点を除
き実施例１と同様の条件で電気分解したところ電解電圧
は３．０４　Ｖであった。

実施例３ 既設の電極に代えて形状は同一の電極触媒の被覆を有さ
ないエキスパンデッドメタルを用いた点を除き実施例２
と同様の条件で電気分解したところ電解電圧は３．０５
Ｖであった。

比較例１ 新しい電極の厚みを０．８ｍｍおよび１０ｍｍとし、ま
た、既設の電極に代えて同一の形状の電極触媒被覆を有
さないエキスパンデッドメタルを用いた点以外は実施例
１と同様の条件で電気分解したところ電解電圧はそれぞ
れ３．０８Ｖ、　３０９Ｖであった。

比較例２ 新しい電極の厚みを０．８ｍｍおよび１．０ｍｍとした
点以外は実施例２と同様の条件で電気分解したところ電
解電圧はそれぞれ３．０６Ｖおよび３７Ｖであった。

［発明の効果］ 本発明は電極の活性が低下した不溶性電極を再活性化す
る方法において、既設の電極上に新しい電極を溶接して
再生する際に、新しい電極としてロール掛けにより平坦
化したエキスパンデッドメタルを用い、またエキスパン
デッドメタルのメツシュの短径が、既設の電極のメツシ
ュの短径より短くかつ既設のメツシュの刻み巾の二倍よ
り大きいことを特徴とする電極を溶接等によって取り付
けることによって、イオン交換脱法食塩電解に適用する
と摺電圧を活性化前に比べて同等もしくは低く維持する
ことができ、また発生気体の閉塞部も生じないのでイオ
ン交換膜に対して悪影響を与えることなくイオン交換膜
電解槽の性能を維持もしくは向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極を形成するエキスパンデッドメタルの部分
拡大斜視図を示し、第２図は第１図のエキスパンデッド
メタルをＡ−Ａ線で切断した断面図を示し、第３図に、
複極式のフィルタープレス型のイオン交換膜電解槽の電
解槽ユニットの陽極側からみた部分切り欠き斜視図を示
す。 短径１、長径２、刻み巾３、板厚４、厚み５、電解槽ユ
ニット１１、電解槽枠体１２、隔壁１３゜陽極リブ１４
、 陽極１ ５、 陰極側リブ１６、 陰極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極触媒を被覆した不溶性電極の活性が低下した際に、
   新しい電極を既設の電極に溶接して再活性化する方法に
   おいて、新しい電極がエキスパンデッドメタルをロール
   掛け等により平坦化したものであり、新しい電極のエキ
   スパンデッドメタルのメッシュの短径が既設の電極のメ
   ッシュの短径より小さく、かつ既設の電極のメッシュの
   刻み巾の二倍より大きいことを特徴とする電解用電極の
   活性化方法。