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Info
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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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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
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- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 )
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。
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。
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。
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。
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。
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。
( 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
電解液に浸漬されている電極部分の模式図である。
図である。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (4)
- 【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。 - 【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 ) - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09237596A JP3604229B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 電解方法及びその電解方法に用いる電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09237596A JP3604229B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 電解方法及びその電解方法に用いる電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09279378A true JPH09279378A (ja) | 1997-10-28 |
JP3604229B2 JP3604229B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=14052686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09237596A Expired - Lifetime JP3604229B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 電解方法及びその電解方法に用いる電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3604229B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101460983B1 (ko) * | 2013-05-24 | 2014-11-12 | 주식회사 케이피에너지 | 하이브리드 자장정렬혼합연료 제조장치 |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP09237596A patent/JP3604229B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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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---|---|
JP3604229B2 (ja) | 2004-12-22 |
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