JPH09279378A - 電解方法及びその電解方法に用いる電極 - Google Patents

電解方法及びその電解方法に用いる電極

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JPH09279378A
JPH09279378A JP8092375A JP9237596A JPH09279378A JP H09279378 A JPH09279378 A JP H09279378A JP 8092375 A JP8092375 A JP 8092375A JP 9237596 A JP9237596 A JP 9237596A JP H09279378 A JPH09279378 A JP H09279378A
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Minehiro Kamiyama
峰宏 上山
Osamu Yoshimoto
修 吉本
Tetsuro Tojo
哲朗 東城
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TOUTAN KAKO KK
Toyo Tanso Co Ltd
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TOUTAN KAKO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極が崩壊したり折損したりすることなくほ
ぼ均一に消耗し得る電解方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも正負一対の電極1,2を電解
液3に浸漬して電気分解する電解方法において、正負対
の電極1,2が、電解液3への浸漬側先端に行くにつれ
電極1,2同士の対向する表面間隔が漸次狭くなるよう
に設けられて電解液を電気分解する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正負対の電極を電
解液に浸漬して電気分解する電解方法に関し、詳細に
は、希土類の電解採取や水中に二酸化炭素を生成させる
などのように電極を消耗させながら電解液を電気分解す
る電解方法とその電解方法に用いる電極に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】正負対の電極を電解液に浸漬して電気分
解する電解方法は周知の技術であって、通常、電解槽に
電解液を注入及び排出させつつ収容した電解液に正負対
の電極を浸漬し両極間に隔膜を設けて行われる。この場
合、電極は、平板、丸棒等の形状のものが電解槽内に正
負対を平行に配設されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電解
方法において、電極として固有抵抗の大きな材料を使用
し電解槽内に平行に配設し電解すると、電解液の界面近
くでのみ電気化学反応が進み、電極が炭素電極等の消耗
電極の場合には当該部位が侵食され電極が崩壊したり折
損したりする問題が起こる。
【0004】一方、本出願人は、先に植物類生育用二酸
化炭素溶液の製造方法等(特願平 6−257697号、特願平
6−341042号参照)を発明し提案している。この提案の
ものは、少なくとも陽極に炭素質電極を用い水又は水溶
液を電気分解することで、陽極における電気化学反応に
より二酸化炭素を生成させ二酸化炭素溶液を製造するも
のであるが、その電気分解の際にも、電解液となる水又
は水溶液の界面近くでのみ電気化学反応が進み、当該部
位のみが消耗し電極が崩壊したり折損したりする問題が
観察されている。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑みてなしたもの
であって、その目的は、電極が崩壊したり折損したりす
ることなくほぼ均一に消耗し得る電解方法と、電解にお
いてほぼ均一に消耗し寿命の向上を図るとともに、電解
効率を向上させ得る電極を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る電解方法は、少なくとも正負一対の電
極を電解液に浸漬して電気分解する電解方法において、
正負対の電極が、電解液への浸漬側先端に行くにつれ電
極同士の対向する表面間隔が漸次狭くなるように設けら
れて電解液を電気分解するものである。
【0007】そして、上記電解方法においては、電極同
士の対向する表面間隔が下記式を満たすものであって
もよい。 ( 2a×b)×0.5 ≦(g−h)≦ ( 2a×b)×5 ------ 但し、a:電解液界面から電解液中先端部の間の電極抵
抗(Ω) b:電解液の電気伝導度( s/m ) g:電解液界面での電極間距離(m ) h:電解液中の先端部の電極間距離(m )
【0008】また、上記の電解方法に用いる電極は、そ
の形状が円錐台、角錐台又は台形体に形成されているも
のが好適に使用できる。
【0009】また、上記の電解方法に用いる電極は、正
負対の電極の一方が円筒体、他方がその円筒体の中心部
に設けられた丸棒からなり、円筒体が逆円錐台形状及び
/又は丸棒が円錐台形状を有するものであってもよい。
【0010】次に、上記本発明の構成並びに作用につい
て詳細に説明する。本発明者等は、上述した先願の植物
類生育用二酸化炭素溶液の製造方法等を研究開発する過
程で、電極(炭素質電極)の折損等による寿命の短命を
問題としてその改善をすべく研究を並行して行って来
た。その結果、電極の折損等の現象は電極自体の抵抗に
より電極の電流導入部と先端部の間で電圧の低下が生じ
電解液の界面近くと電極先端部では電解電位差が異なる
ために生じることを見出すとともに、更なる研究の結
果、正負対の電極の電解液界面での電極間距離を電解液
中の先端部の電極間距離より大きくすることにより上記
現象が防止できることを見出したものである。
【0011】図1は、本発明方法の原理を説明するため
の電解液に浸漬されている電極部分の模式図であって、
この図に基づいて本発明を説明する。図において、gは
電解液界面での電極間距離(点c,d間)、hは電解液
中の先端部の電極間距離(点e,f間)を示す。他方、
電極材の固有抵抗をρ(Ωm )、電極の横断面積をS(m
2)、電極の有効長さ(電解液中に浸漬している電極の長
さ)をL(m) とすると、電解液界面から電解液中先端部
の間の電極抵抗aは、a=ρ×L/S(Ω)となる。ま
た、電解液の電気伝導度をb( s/m )とすると、液間
比抵抗は1/b(Ωm )となるので、点c,d間を通る
液間の抵抗はg×(1/b)=g/bとなる。同様に点
e,f間の液間抵抗はh/bとなる。点c,e,f,d
を通る経路の抵抗はa+(h/b)+a= 2a+(h/
b)となる。
【0012】ここで電極が従来のように平行配列とした
場合は電極間距離gとhは等しく(g=h)なるので、
(g/b)<〔 2a+(h/b)〕=〔 2a+(g/
b)〕となり、点c,d間を通る抵抗が点c,e,f,
dを通る経路の抵抗より 2aだけ小さいので電流は主に
点c,dの間で流れることになり、これが、電解液の界
面近くでのみ電気化学反応が進み、電極の折損等が生じ
る原因となる。そこで、この問題を改善するためには、
点c,d間を通る抵抗(g/b)と点c,e,f,dを
通る経路の抵抗〔 2a+(h/b)〕が同じになるよう
に電極間距離g,hを変えればよい。すなわち、g/b
= 2a+(h/b)、これを変形して(g−h)= 2a
×bとなる。つまり、電極間距離の差(g−h)を、電
解液中の正負両極の電気抵抗( 2a)に電解液の電気伝
導度(b)を掛けた値にすればよく、本発明では図2に
示すように、正負対の電極1、2を、電解液3への浸漬
側先端4,5に行くにつれ電極同士の対向する表面間隔
を漸次狭くなるように設け電解液3を電気分解すること
にしたものである。なお、図中、6は電解槽、7は電源
を示す。
【0013】ところで、電極間距離の差(g−h)を上
記計算値( 2a×b)より大きくした場合、電極先端部
での消耗が多くなるとともに、更に大きくし過ぎた場合
には電極の電解液面近くの部分に電解電流が流れなくな
り、電極の有効面積が減少することが起こる。このた
め、これらを考慮すると電極間距離の差(g−h)は計
算値( 2a×b)の 0.5〜 5倍の範囲内で設定すること
が好ましい。
【0014】また、電極間距離の差(g−h)を計算値
( 2a×b)となるようにするためには、図2に示すよ
うに正負対の電極1、2を傾斜させて先端部側の間隔g
を狭く設定してもよいが、電極1、2自体の少なくとも
対向する面側を図3に示すように傾斜させた形状として
もよいし、あるいは図4に示すように円錐台、角錐台又
は台形体に形成したものでもよく、図2に示す電極1、
2を傾斜させるよりは後者のように対向面を予め傾斜面
に形成する方が設定がし易く効率的である。また、図4
に示す電極1(2)では反転させることで表裏面が使用
できるので、より効果的な使用ができる。また、前記形
状の電極を組合わせて使用することも可能である。また
更に、図5及び図6に示すように、正負対の電極1、2
の一方が円筒体、他方がその円筒体の中心部に設けられ
た丸棒から形成されてあってもよく、更に円筒体が逆円
錐台形状及び/又は丸棒が円錐台形状に形成された電極
の組合せでもよい。また図5及び図6の円筒体電極1が
半割り状に形成されてあってもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。本発明に係る電解方法は、図2に模式的に示す構成
の電解槽により行われるもので、正負対の電極1、2と
して炭素電極を用い、また電解液3として実験容易な水
を用い、下記要領で実施するとともに、電極間距離g,
hを変えて比較を行った。
【0016】
【実施例】
〔実施例1〕固有抵抗ρ= 0.1Ωcm、横断面積S=25cm
2 、電極有効長さL=50cmの炭素電極材を用いて、電極
間距離g= 2.0cm、電極間距離h= 0.5cmに設定し、電
気伝導度b= 8ms/m の水を 0.5A の電流で電気分解し
たところ、電極の対向表面はほぼ均等に消耗し、1年以
上の使用ができた。なお、電極間距離の差(g−h)
は、計算値( 2a×b)では0.32cm、設定後の実測値で
は 1.5cmであり、実測値は計算値の 0.5〜5 倍の範囲内
で良好な結果となった。
【0017】〔実施例2〕電極間距離g= 0.8cm、電極
間距離h= 0.5cmに設定する以外の実施条件を上記実施
例と同じにして水を電気分解したところ、電極の対向表
面はほぼ均等に消耗し、1年以上の使用ができた。な
お、電極間距離の差(g−h)は、計算値( 2a×b)
では0.32cm、設定後の実測値では 0.3cmであり、実測値
は計算値の 0.5〜5 倍の範囲内で良好な結果となった。
【0018】〔実施例3〕固有抵抗ρ= 0.008Ωcm、横
断面積S= 0.4cm2 、電極有効長さL=20cmの炭素電極
材を用いて、電極間距離g= 1.3cm、電極間距離h=
0.5cmに設定し、電気伝導度b=20ms/m の水を 0.1A
の電流で電気分解したところ、電極の対向表面はほぼ均
等に消耗し、5カ月間使用ができた。なお、電極間距離
の差(g−h)は、計算値( 2a×b)では 1.6cm、設
定後の実測値では 0.8cmであり、実測値は計算値の 5倍
で、比較的良好な結果となった。
【0019】〔比較例1〕固有抵抗ρ= 0.008Ωcm、横
断面積S= 0.4cm2 、電極有効長さL=20cmの炭素電極
材を用いて、電極間距離(g=h)を 1cmの平行に配列
して、電気伝導度b=20ms/m の水を 0.1A の電流で電
気分解したところ、電極は、当初より液面近くでの反応
が観察され2週間で液面近くで折損した。なお、電極間
距離の差(g−h)は、計算値( 2a×b)では 1.6c
m、設定後の実測値は平行配列としたので 0cmであり、
実測値は計算値の 0.5倍未満で、液面近くでの反応が観
察され電極寿命が短かった。
【0020】〔比較例2〕固有抵抗ρ= 0.1Ωcm、横断
面積S=25cm2 、電極有効長さL=50cmの炭素電極材を
用いて、電極間距離g= 2.5cm、電極間距離h= 0.5cm
に設定し、電気伝導度b= 8ms/m の水を 0.5A の電流
で電気分解したところ、電極は折損もなく7カ月以上使
用できた。しかし、使用後の電極を観察すると、電解液
面付近にあまり消耗していない部分が観察され、電極間
距離g= 2.5cmと広すぎたためと思われる。なお、電極
間距離の差(g−h)は、計算値( 2a×b)では0.32
cm、設定後の実測値では 2.0cmであり、実測値は計算値
の 5倍を越えており、電極間隔が広すぎ電解液面付近で
の電気化学反応が起こらず電極先端側での消耗となり、
折損しなかった分、比較的電極寿命は長く維持できた。
【0021】なお、上記実施例では電極として炭素電
極、電解液として水を採用した例を説明したが、本発明
はこの例に限定されるものではなく、電解によって同様
の現象を起こす電極及び電解液にも適用し得ることは言
うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電解
方法によれば、電極を崩壊させたり折損させることなく
ほぼ均一に消耗させることができ電極の寿命の向上が図
れるとともに、電解効率を向上させることができる。ま
た、本発明に係る電極によっても、同様の効果を得るこ
とができる。すなわち、電極を崩壊させたり折損させる
ことなくほぼ均一に消耗させることができ電極の寿命の
向上が図れるとともに、電解効率を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電解方法の原理を説明するための
電解液に浸漬されている電極部分の模式図である。
【図2】本発明に係る電解方法に適用する電解槽の模式
図である。
【図3】本発明に係る電極の斜視図であって、aは片面
に勾配を有する台形体の例、bは円錐台を半割りした形
状の例をそれぞれ示す。
【図4】本発明に係る別の実施形態の電極の斜視図であ
って、aは両面に勾配を有する台形体の例、bは円錐
台、cは角錐台をそれぞれ示す。
【図5】本発明に係る別の実施形態の電極の斜視図であ
って、丸棒電極がストレートで円筒体電極が逆円錐形の
例を示す。
【図6】本発明に係る別の実施形態の電極の斜視図であ
って、aは丸棒電極が円錐台で円筒体電極がストレート
の例、bは丸棒電極が円錐台で円筒体電極が逆円錐形の
例をそれぞれ示す。
【符号の説明】
1,2:電極 3:電解液
4,5:浸漬側先端 6:電解槽 7:電源 g:電解液界面での電極間距離 h:電解液中の先端部の電極間距離 c,d:電極の電解液界面側の点 e,f:電極の先端部側の点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉本 修 香川県三豊郡大野原町大字中姫2181−2 東洋炭素株式会社大野原技術開発センター 内 (72)発明者 東城 哲朗 香川県三豊郡大野原町大字中姫2181−2 東洋炭素株式会社大野原技術開発センター 内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも正負一対の電極を電解液に浸
    漬して電気分解する電解方法において、正負対の電極
    が、電解液への浸漬側先端に行くにつれ電極同士の対向
    する表面間隔が漸次狭くなるように設けられて電解液を
    電気分解することを特徴とする電解方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電解方法において、電極
    同士の対向する表面間隔が下記式を満たすものである
    電解方法。 ( 2a×b)×0.5 ≦(g−h)≦ ( 2a×b)×5 ------ 但し、a:電解液界面から電解液中先端部の間の電極抵
    抗(Ω) b:電解液の電気伝導度( s/m ) g:電解液界面での電極間距離(m ) h:電解液中の先端部の電極間距離(m )
  3. 【請求項3】 請求項1記載の電解方法に用いる電極で
    あって、形状が円錐台、角錐台又は台形体に形成されて
    なる電極。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の電解方法に用いる電極で
    あって、正負対の電極の一方が円筒体、他方がその円筒
    体の中心部に設けられた丸棒からなり、円筒体が逆円錐
    台形状及び/又は丸棒が円錐台形状を有する電極。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101460983B1 (ko) * 2013-05-24 2014-11-12 주식회사 케이피에너지 하이브리드 자장정렬혼합연료 제조장치

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KR101460983B1 (ko) * 2013-05-24 2014-11-12 주식회사 케이피에너지 하이브리드 자장정렬혼합연료 제조장치

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