JPH11323584A - イオン交換膜電解槽 - Google Patents
イオン交換膜電解槽Info
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- JPH11323584A JPH11323584A JP10127566A JP12756698A JPH11323584A JP H11323584 A JPH11323584 A JP H11323584A JP 10127566 A JP10127566 A JP 10127566A JP 12756698 A JP12756698 A JP 12756698A JP H11323584 A JPH11323584 A JP H11323584A
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- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
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- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解液の濃度、温度の分布が均一な電解槽を
得る。 【解決手段】 竪型の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電極板を結合した
電解槽において、凹凸は電解槽ユニットの上下方向に延
びる凹条部、凸条部として形成されており、凹凸は高さ
方向を複数の領域に分割して形成されており、各領域の
凹条部は他の領域の凸条部と同一の直線上にあり、隣接
する領域の結合部分において同一の領域の隣接する凹条
部を結合するとともに隣接する領域の凹条部を結合する
液絡部を有し、隔壁の凹状部の斜面もしくは隔壁の凹状
部の斜面に設けた平行な部材を少なくとも一つの区画壁
とした隔壁と電極面との間に設けた内部循環部材によっ
て電解液が下降する内部循環路を形成した電解槽。
得る。 【解決手段】 竪型の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電極板を結合した
電解槽において、凹凸は電解槽ユニットの上下方向に延
びる凹条部、凸条部として形成されており、凹凸は高さ
方向を複数の領域に分割して形成されており、各領域の
凹条部は他の領域の凸条部と同一の直線上にあり、隣接
する領域の結合部分において同一の領域の隣接する凹条
部を結合するとともに隣接する領域の凹条部を結合する
液絡部を有し、隔壁の凹状部の斜面もしくは隔壁の凹状
部の斜面に設けた平行な部材を少なくとも一つの区画壁
とした隔壁と電極面との間に設けた内部循環部材によっ
て電解液が下降する内部循環路を形成した電解槽。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタープレス
型の電解槽に関し、特に電解液の循環に特徴を有する電
解槽に関する。
型の電解槽に関し、特に電解液の循環に特徴を有する電
解槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】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。
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ニ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
片面に有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が用
いられている。
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。
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ニ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
片面に有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が用
いられている。
【０００３】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気分解電流の伝達
の作用をする隔壁が設けられている。陽極室と陰極室と
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、一方は酸化性の環境にあり他方が還元性の環境と
なる。とくにイオン交換膜を利用した代表的な電解方法
である食塩電解においては陽極では塩素が発生し、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、
陽極室には塩素などに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。また、陰極室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。各々の電極室を金属材料の隔壁で形成し両
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、陽極室側のチタンと陰極室側の鉄、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鉄系の金属が金属間化合物を形成
するために実用的な強度を有する接合体を得ることはで
きなかった。
極室と陰極室とを分離するとともに電気分解電流の伝達
の作用をする隔壁が設けられている。陽極室と陰極室と
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、一方は酸化性の環境にあり他方が還元性の環境と
なる。とくにイオン交換膜を利用した代表的な電解方法
である食塩電解においては陽極では塩素が発生し、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、
陽極室には塩素などに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。また、陰極室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。各々の電極室を金属材料の隔壁で形成し両
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、陽極室側のチタンと陰極室側の鉄、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鉄系の金属が金属間化合物を形成
するために実用的な強度を有する接合体を得ることはで
きなかった。
【０００４】そこで、本出願人は、このような問題を解
決するために、互いに嵌合する凹凸を形成した隔壁板を
プレス加工によって製造し、凸部に電極を接合した電解
槽ユニットを有する構造および製造方法が簡単な複極式
電解槽を特開平３−２４９１８９号公報として提案して
いる。さらに、複極式電解槽内部での電解液の循環を改
善した電解槽を、特開平５−５１９５号公報、特開平５
−５１９６号あるいは特開平５−９７７４号公報等にお
いて提案している。とくに、特開平５−９７７４号公報
において提案している方法は、隔壁板に設けた凹凸によ
って、電気的接続を良好なものとするとともに、電解槽
内での電解液の循環を高めて電解液の濃度分布を均一な
ものとすることによって電解槽の効率的な運転を可能と
したものである。そして、これらの電解槽には、広い電
極面積にわたり均一に電解液を供給するために電解槽内
の電解液を循環する装置を用いることが行われている。
決するために、互いに嵌合する凹凸を形成した隔壁板を
プレス加工によって製造し、凸部に電極を接合した電解
槽ユニットを有する構造および製造方法が簡単な複極式
電解槽を特開平３−２４９１８９号公報として提案して
いる。さらに、複極式電解槽内部での電解液の循環を改
善した電解槽を、特開平５−５１９５号公報、特開平５
−５１９６号あるいは特開平５−９７７４号公報等にお
いて提案している。とくに、特開平５−９７７４号公報
において提案している方法は、隔壁板に設けた凹凸によ
って、電気的接続を良好なものとするとともに、電解槽
内での電解液の循環を高めて電解液の濃度分布を均一な
ものとすることによって電解槽の効率的な運転を可能と
したものである。そして、これらの電解槽には、広い電
極面積にわたり均一に電解液を供給するために電解槽内
の電解液を循環する装置を用いることが行われている。
【０００５】図６は、電解液の外部循環による電解液の
循環方法を説明する図である。電解槽ユニット１の下部
の電解液供給口１８から電極室４内へ電解液３１を供給
し、電解槽の上部の排出口３２から電気分解の生成物を
含む電解液が排出され、循環槽３３に集められる。循環
槽３３において気体生成物３４を分離し、排出された電
解液の一部を電解液調整工程３５に供給するとともに、
循環槽３３内の電解液の少なくとも一部を補給液３６と
混合して循環ポンプ３７によって電解槽の下部の電解液
供給口１８から電解槽に供給して循環している。電解液
が食塩水の場合には、電解槽から排出された濃度２００
ｇ／ｌの塩水を濃度３００ｇ／ｌの飽和食塩水とを、容
積比１：１で混合し、濃度２５０ｇ／ｌの食塩水として
供給した場合には、電解槽の電解液供給口１８と排出口
３２との電解液の濃度差は５０ｇ／ｌとなる。電解槽の
電解液供給口と排出口での電解液の濃度差を小さくする
ためには、電解液の循環量を多くして大量の電解液を循
環する方法があるが、流量が増加すると電極室上部での
圧力変動が大きくなり、陽極室と陰極室を区画するイオ
ン交換膜が振動し、イオン交換膜の劣化を招くという問
題がある。
循環方法を説明する図である。電解槽ユニット１の下部
の電解液供給口１８から電極室４内へ電解液３１を供給
し、電解槽の上部の排出口３２から電気分解の生成物を
含む電解液が排出され、循環槽３３に集められる。循環
槽３３において気体生成物３４を分離し、排出された電
解液の一部を電解液調整工程３５に供給するとともに、
循環槽３３内の電解液の少なくとも一部を補給液３６と
混合して循環ポンプ３７によって電解槽の下部の電解液
供給口１８から電解槽に供給して循環している。電解液
が食塩水の場合には、電解槽から排出された濃度２００
ｇ／ｌの塩水を濃度３００ｇ／ｌの飽和食塩水とを、容
積比１：１で混合し、濃度２５０ｇ／ｌの食塩水として
供給した場合には、電解槽の電解液供給口１８と排出口
３２との電解液の濃度差は５０ｇ／ｌとなる。電解槽の
電解液供給口と排出口での電解液の濃度差を小さくする
ためには、電解液の循環量を多くして大量の電解液を循
環する方法があるが、流量が増加すると電極室上部での
圧力変動が大きくなり、陽極室と陰極室を区画するイオ
ン交換膜が振動し、イオン交換膜の劣化を招くという問
題がある。
【０００６】また、図７には、電気分解に伴う電解液の
比重の差を利用した循環方法を説明する図である。電解
槽ユニット１の上部の電解槽の排出口３２と結合した電
解液貯槽３８を設け、電解液貯槽の下部の配管を電解液
供給口１８に結合する。電解槽内で発生した気体を含ん
だ電解生成物は、比重の差から電解槽内を上昇し電解液
貯槽３８に達する。電解液貯槽３８において、気体生成
物３４を分離、電解液の一部は電解液調整工程３５に供
給し、一部の電解液は補給液３６を補給して電解液の濃
度を調整し、電解液供給口１８から電極室４内へ供給さ
れる。このような電解液循環装置を有する電解槽の下部
に供給される電解液は希釈され、電極室の電解液供給口
の近傍では、電解液の供給口から離れた部分の電解液の
濃度の均一化が充分には進まないので、電流分布が不均
一となるので、電気分解電圧に悪影響を及ぼすこととな
る。また、食塩水の電気分解の場合には、食塩水に塩酸
を供給して電解液のｐＨを低くすることが行われること
があるが、電解液の濃度の不均一のために電解液供給口
の近傍が低いｐＨに晒されることとなってイオン交換膜
の劣化が生じることがあった。
比重の差を利用した循環方法を説明する図である。電解
槽ユニット１の上部の電解槽の排出口３２と結合した電
解液貯槽３８を設け、電解液貯槽の下部の配管を電解液
供給口１８に結合する。電解槽内で発生した気体を含ん
だ電解生成物は、比重の差から電解槽内を上昇し電解液
貯槽３８に達する。電解液貯槽３８において、気体生成
物３４を分離、電解液の一部は電解液調整工程３５に供
給し、一部の電解液は補給液３６を補給して電解液の濃
度を調整し、電解液供給口１８から電極室４内へ供給さ
れる。このような電解液循環装置を有する電解槽の下部
に供給される電解液は希釈され、電極室の電解液供給口
の近傍では、電解液の供給口から離れた部分の電解液の
濃度の均一化が充分には進まないので、電流分布が不均
一となるので、電気分解電圧に悪影響を及ぼすこととな
る。また、食塩水の電気分解の場合には、食塩水に塩酸
を供給して電解液のｐＨを低くすることが行われること
があるが、電解液の濃度の不均一のために電解液供給口
の近傍が低いｐＨに晒されることとなってイオン交換膜
の劣化が生じることがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極室内の
電解液の濃度、および温度の不均一を防止し、電圧、電
流効率およびイオン交換膜の長寿命化を図ることを課題
とするものであり、とくに電極の面積が大きな大型の電
解槽においても充分な電解性能が得られる電解槽を得る
ことを課題とするものである。
電解液の濃度、および温度の不均一を防止し、電圧、電
流効率およびイオン交換膜の長寿命化を図ることを課題
とするものであり、とくに電極の面積が大きな大型の電
解槽においても充分な電解性能が得られる電解槽を得る
ことを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、竪型の電解槽
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
の凸部に電極板を結合した電解槽において、凹凸は電解
槽ユニットの上下方向に延びる凹条部、凸条部として形
成されており、凹凸は高さ方向を複数の領域に分割して
形成されており、各領域の凹条部は他の領域の凸条部と
同一の直線上にあり、隣接する領域の結合部分において
同一の領域の隣接する凹条部を結合するとともに隣接す
る領域の凹条部を結合する液絡部を有し、隔壁の凹状部
の斜面もしくは隔壁の凹状部の斜面に設けた平行な部材
を少なくとも一つの区画壁とした隔壁と電極面との間に
設けた内部循環部材によって電解液が下降する内部循環
路を形成した電解槽である。また、内部循環部材が、各
領域の凹状部の一方の斜面に接触する面を有する三角筒
状の部材によって形成されている前記の電解槽である。
内部循環路が、各領域の凹状部の一方の斜面と内部循環
部材から形成されており、内部循環部材は、電極室の縦
方向に延びた側端部の一方が隔壁の凸状部に接し、縦方
向部材の隔壁の凸状部に接した部分の反対側の側端部に
は、隔壁方向へ延びて隔壁に接触して凹状部および液絡
部を区画する側面部から構成されている前記の電解槽で
ある。
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
の凸部に電極板を結合した電解槽において、凹凸は電解
槽ユニットの上下方向に延びる凹条部、凸条部として形
成されており、凹凸は高さ方向を複数の領域に分割して
形成されており、各領域の凹条部は他の領域の凸条部と
同一の直線上にあり、隣接する領域の結合部分において
同一の領域の隣接する凹条部を結合するとともに隣接す
る領域の凹条部を結合する液絡部を有し、隔壁の凹状部
の斜面もしくは隔壁の凹状部の斜面に設けた平行な部材
を少なくとも一つの区画壁とした隔壁と電極面との間に
設けた内部循環部材によって電解液が下降する内部循環
路を形成した電解槽である。また、内部循環部材が、各
領域の凹状部の一方の斜面に接触する面を有する三角筒
状の部材によって形成されている前記の電解槽である。
内部循環路が、各領域の凹状部の一方の斜面と内部循環
部材から形成されており、内部循環部材は、電極室の縦
方向に延びた側端部の一方が隔壁の凸状部に接し、縦方
向部材の隔壁の凸状部に接した部分の反対側の側端部に
は、隔壁方向へ延びて隔壁に接触して凹状部および液絡
部を区画する側面部から構成されている前記の電解槽で
ある。
【０００９】内部循環路が、各領域の凹状部の斜面と内
部循環部材から形成されており、内部循環部材は、電極
室の縦方向に延びた縦方向部材と、縦方向部材の側端部
から延びて凹状部および液絡部を区画する側面部材から
構成されており、凹状部の全面を縦方向部材が覆った領
域に隣接する領域では、第一の領域に隣接する第二の領
域では、縦方向部材の中央部が隔壁の凸状部に位置し、
縦方向部材の側端部から隔壁方向へ延びて隔壁に接する
２個の側面部から構成されている前記の電解槽である。
部循環部材から形成されており、内部循環部材は、電極
室の縦方向に延びた縦方向部材と、縦方向部材の側端部
から延びて凹状部および液絡部を区画する側面部材から
構成されており、凹状部の全面を縦方向部材が覆った領
域に隣接する領域では、第一の領域に隣接する第二の領
域では、縦方向部材の中央部が隔壁の凸状部に位置し、
縦方向部材の側端部から隔壁方向へ延びて隔壁に接する
２個の側面部から構成されている前記の電解槽である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明を説
明する。図１は、本発明の電解槽の単位電解槽の一実施
例を示す図であり、電極、および電極室枠体の一部を切
り欠いた陽極側から見た図を示す。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薄板
を鍋状に成形加工し、同様に成形加工した陰極側の隔壁
（図示しない）と嵌合して電解槽枠体３に取り付けられ
ている。電極室４内の両隔壁には、互いに嵌合する凹凸
部を形成しており、陽極側の隔壁には凹部５と凸部６を
設けており、陰極側の隔壁にも陽極側の凹凸と嵌合する
位置に同様に溝状の凹部と凸部を設けている。
明する。図１は、本発明の電解槽の単位電解槽の一実施
例を示す図であり、電極、および電極室枠体の一部を切
り欠いた陽極側から見た図を示す。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薄板
を鍋状に成形加工し、同様に成形加工した陰極側の隔壁
（図示しない）と嵌合して電解槽枠体３に取り付けられ
ている。電極室４内の両隔壁には、互いに嵌合する凹凸
部を形成しており、陽極側の隔壁には凹部５と凸部６を
設けており、陰極側の隔壁にも陽極側の凹凸と嵌合する
位置に同様に溝状の凹部と凸部を設けている。
【００１１】陽極側の隔壁の凸部には、電極７として陽
極が直接、あるいは導電スペーサ（図示しない）を介し
て溶接によって接合されている。陽極は、エキスパンデ
ッド金属、多孔性板等に白金族の金属の酸化物等からな
る陽極活性被覆を形成したものであり、陰極側の隔壁の
凸部には、同様に直接、あるいは導電スペーサを介して
エキスパンデッド金属、多孔性板等にニッケル系、白金
族の金属系の物質からなる陰極活性被覆を形成した陰極
が溶接等によって結合されている。
極が直接、あるいは導電スペーサ（図示しない）を介し
て溶接によって接合されている。陽極は、エキスパンデ
ッド金属、多孔性板等に白金族の金属の酸化物等からな
る陽極活性被覆を形成したものであり、陰極側の隔壁の
凸部には、同様に直接、あるいは導電スペーサを介して
エキスパンデッド金属、多孔性板等にニッケル系、白金
族の金属系の物質からなる陰極活性被覆を形成した陰極
が溶接等によって結合されている。
【００１２】凹凸は隔壁を上部から第１領域１１、第２
領域１２、第３領域１３、および第４領域の４つの領域
に分割しており、それぞれの領域の凹部および凸部は電
解槽ユニットの上下方向に延びる凹条部１５および凸条
部１６として形成されており、隣接する凹条を連絡する
とともに上下の領域間の凹条部を連絡する液絡部１７を
各領域間に形成している。電解槽ユニットの上下方向の
領域は、第１ないし第４の領域の４個の領域に限らず、
３個の領域あるいは５個以上の多数の領域に分割しても
良い。電解液は電解液供給口１８から、電解槽枠体３内
部に設けた電解液供給管１９を通じて、電極室下部の電
解液吹き出し口２０から電極室４内部に導入される。電
解液は、電解槽内で発生する気体とともに電極室の凹条
部を上昇し、液絡部から左右の凹条部へと流路を変えら
れながら上昇し、上昇する過程で電解液の混合が進み、
電解液の濃度が均一化される。
領域１２、第３領域１３、および第４領域の４つの領域
に分割しており、それぞれの領域の凹部および凸部は電
解槽ユニットの上下方向に延びる凹条部１５および凸条
部１６として形成されており、隣接する凹条を連絡する
とともに上下の領域間の凹条部を連絡する液絡部１７を
各領域間に形成している。電解槽ユニットの上下方向の
領域は、第１ないし第４の領域の４個の領域に限らず、
３個の領域あるいは５個以上の多数の領域に分割しても
良い。電解液は電解液供給口１８から、電解槽枠体３内
部に設けた電解液供給管１９を通じて、電極室下部の電
解液吹き出し口２０から電極室４内部に導入される。電
解液は、電解槽内で発生する気体とともに電極室の凹条
部を上昇し、液絡部から左右の凹条部へと流路を変えら
れながら上昇し、上昇する過程で電解液の混合が進み、
電解液の濃度が均一化される。
【００１３】さらに、本発明の電解槽は、隔壁２と電極
７との間に内部循環部材２１を設けており、隔壁２と内
部循環部材２１との間の領域には、電極で発生した気泡
を含んだ電解液は流入せず、電極室の上部において気泡
を分離した電解液が下向きに流れ、電極室内において電
解液の循環が行われる。内部循環部材２１は、本発明の
電解槽のように隔壁２が下部から上部に向けて一様な形
状でない場合にも、内部循環部材２１を隔壁の凹凸に合
わせた形状で形成することによって上部から下部に向け
て電解液の内部循環通路を形成することができる。本発
明の電解槽は、隔壁２に電解液の濃度の均一化を促進す
る凸条、凹条、および液絡部を有するとともに、電解液
の内部循環部材を設けたので、図１に示すように電解液
の流入口から奥行きの長い大型の電解槽においても、電
極室の内部での電解液の循環が充分に行われるので、効
率的な電気分解を行うことができる。
７との間に内部循環部材２１を設けており、隔壁２と内
部循環部材２１との間の領域には、電極で発生した気泡
を含んだ電解液は流入せず、電極室の上部において気泡
を分離した電解液が下向きに流れ、電極室内において電
解液の循環が行われる。内部循環部材２１は、本発明の
電解槽のように隔壁２が下部から上部に向けて一様な形
状でない場合にも、内部循環部材２１を隔壁の凹凸に合
わせた形状で形成することによって上部から下部に向け
て電解液の内部循環通路を形成することができる。本発
明の電解槽は、隔壁２に電解液の濃度の均一化を促進す
る凸条、凹条、および液絡部を有するとともに、電解液
の内部循環部材を設けたので、図１に示すように電解液
の流入口から奥行きの長い大型の電解槽においても、電
極室の内部での電解液の循環が充分に行われるので、効
率的な電気分解を行うことができる。
【００１４】図２は、本発明の電解槽の単位電解槽に用
いる凹凸を有する隔壁を説明する図である。隔壁２は、
斜面２２ａと斜面２２ｂで形成される凹条部１５ａと、
斜面２２ｃで形成される凹条部１５ｂから液絡部１７に
流入した電解液は、液絡部１７で合流し、次の領域の斜
面２２ｄと斜面２２ｅで形成される凹条部１５ｃへと流
入する。その結果、隣接する凹条部から流入した電解液
が液絡部で合流して混合が進み濃度が均一化される。
いる凹凸を有する隔壁を説明する図である。隔壁２は、
斜面２２ａと斜面２２ｂで形成される凹条部１５ａと、
斜面２２ｃで形成される凹条部１５ｂから液絡部１７に
流入した電解液は、液絡部１７で合流し、次の領域の斜
面２２ｄと斜面２２ｅで形成される凹条部１５ｃへと流
入する。その結果、隣接する凹条部から流入した電解液
が液絡部で合流して混合が進み濃度が均一化される。
【００１５】図３は、本発明の電解槽に設ける内部循環
部材の一実施例を説明する斜視図である。図３（Ａ）
は、上部と下部の異なる領域の、電極および隔壁の一部
を切り欠いた斜視図である。図３（Ｂ）は、三角柱状内
部循環部材を示す図である。隔壁２は、各領域毎に凹凸
が半ピッチずつずれたものであるので、三角柱状内部循
環部材２１ａは、その二つの面を隔壁の傾斜方向の異な
る斜面２２ｆおよび斜面２２ｇに交互に接することによ
り、本発明の電解槽のように、凹条部が一直線上に並ん
でない場合にも三角柱状内部循環部材を取り付けること
ができる。内部循環部材の外部には、電解槽の下部から
流入する電解液の流れと、電気分解によって発生する気
泡によって上昇流が生じ、内部循環部材の内部電解液循
環路２３ａには、電解液の下降流が生じ電解液の循環が
行われる。
部材の一実施例を説明する斜視図である。図３（Ａ）
は、上部と下部の異なる領域の、電極および隔壁の一部
を切り欠いた斜視図である。図３（Ｂ）は、三角柱状内
部循環部材を示す図である。隔壁２は、各領域毎に凹凸
が半ピッチずつずれたものであるので、三角柱状内部循
環部材２１ａは、その二つの面を隔壁の傾斜方向の異な
る斜面２２ｆおよび斜面２２ｇに交互に接することによ
り、本発明の電解槽のように、凹条部が一直線上に並ん
でない場合にも三角柱状内部循環部材を取り付けること
ができる。内部循環部材の外部には、電解槽の下部から
流入する電解液の流れと、電気分解によって発生する気
泡によって上昇流が生じ、内部循環部材の内部電解液循
環路２３ａには、電解液の下降流が生じ電解液の循環が
行われる。
【００１６】また、本発明の電解槽においては、電極７
は、隔壁２の凸状部に直接接合しても良いが、棒状の金
属からなる導電スペーサ８を凸状部に接合し、導電スペ
ーサ上に電極を溶接等によって接合することにより、隔
壁の凹状部の投影面上にも電極の接合部が存在すること
となり、電極の電流分布、および電極の形状の保持性を
良好なものとすることができる。さらに、導電スペーサ
によって電極と内部循環部材の間に間隙を形成すること
によって電解液の循環路を良好に形成することができ
る。
は、隔壁２の凸状部に直接接合しても良いが、棒状の金
属からなる導電スペーサ８を凸状部に接合し、導電スペ
ーサ上に電極を溶接等によって接合することにより、隔
壁の凹状部の投影面上にも電極の接合部が存在すること
となり、電極の電流分布、および電極の形状の保持性を
良好なものとすることができる。さらに、導電スペーサ
によって電極と内部循環部材の間に間隙を形成すること
によって電解液の循環路を良好に形成することができ
る。
【００１７】図４は、本発明の電解槽に設ける内部循環
部材の一実施例を説明する斜視図である。図４（Ａ）
は、電極および隔壁の一部を切り欠いた斜視図であり、
上部と下部の領域の隔壁と内部循環部材２１ｂを示す図
である。上部では内部循環部材２１ｂの縦方向部の側端
部が凸状部１６に接し、凸状部に接していない側端部に
は、側面部が形成され、隔壁２の凹条部の斜面２２ｈと
側面部２５ａによって内部電解液循環路２３ｂが形成さ
れている。上部領域に形成された凹条部の延長線上に、
凸条部が形成されていることを示している。下部の領域
では、隔壁の斜面２２ｉと、内部循環部材２２ｂの側面
部２５ｄを他の面として内部電解液循環路２３ｂが形成
されている。
部材の一実施例を説明する斜視図である。図４（Ａ）
は、電極および隔壁の一部を切り欠いた斜視図であり、
上部と下部の領域の隔壁と内部循環部材２１ｂを示す図
である。上部では内部循環部材２１ｂの縦方向部の側端
部が凸状部１６に接し、凸状部に接していない側端部に
は、側面部が形成され、隔壁２の凹条部の斜面２２ｈと
側面部２５ａによって内部電解液循環路２３ｂが形成さ
れている。上部領域に形成された凹条部の延長線上に、
凸条部が形成されていることを示している。下部の領域
では、隔壁の斜面２２ｉと、内部循環部材２２ｂの側面
部２５ｄを他の面として内部電解液循環路２３ｂが形成
されている。
【００１８】図４（Ｂ）は、内部循環部材２１ｂを説明
する斜視図であり、内部循環部材２１ｂは、電極室ユニ
ットに設置された際に、縦方向部の隔壁の凸状部に接す
る側端部とは反対側の側端部から縦方向部２４ａから側
面部２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄが交互に直角方向
に延びたものであり、縦方向部２４、側面部、および隔
壁の斜面によって内部循環路が形成される。
する斜視図であり、内部循環部材２１ｂは、電極室ユニ
ットに設置された際に、縦方向部の隔壁の凸状部に接す
る側端部とは反対側の側端部から縦方向部２４ａから側
面部２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄが交互に直角方向
に延びたものであり、縦方向部２４、側面部、および隔
壁の斜面によって内部循環路が形成される。
【００１９】図５は、本発明の電解槽に設ける内部循環
部材の他の実施例を説明する斜視図である。図５（Ａ）
は、電極および隔壁の一部を切り欠いた斜視図であり、
図５（Ａ）は、隔壁の斜面と内部循環部材を示す図であ
り、隔壁２の凹条部の斜面２２ｊおよび２２ｋと内部循
環部材２１ｄの平面部２４ｂによって内部循環路２３ｄ
を形成したものである。また、斜面２２ｊおよび２２ｋ
で形成された凹状部の延長線上には、図で示すように斜
面２２ｍおよび２２ｎで形成された凸状部が位置する
が、斜面２２ｍと内部循環部材２１ｄの側面部２５ｇに
よって内部電解液循環路２３ｅが形成され、また、斜面
２２ｎと内部循環部材２１ｄの側面部２５ｈによって内
部電解液循環路２３ｆが形成される。これらの内部電解
液循環路２３ｅおよび内部電解液循環路２３ｆは、上部
に形成された内部電解液循環路２３ｄと連通しており、
電解液の下降流が流れる循環路を形成する。
部材の他の実施例を説明する斜視図である。図５（Ａ）
は、電極および隔壁の一部を切り欠いた斜視図であり、
図５（Ａ）は、隔壁の斜面と内部循環部材を示す図であ
り、隔壁２の凹条部の斜面２２ｊおよび２２ｋと内部循
環部材２１ｄの平面部２４ｂによって内部循環路２３ｄ
を形成したものである。また、斜面２２ｊおよび２２ｋ
で形成された凹状部の延長線上には、図で示すように斜
面２２ｍおよび２２ｎで形成された凸状部が位置する
が、斜面２２ｍと内部循環部材２１ｄの側面部２５ｇに
よって内部電解液循環路２３ｅが形成され、また、斜面
２２ｎと内部循環部材２１ｄの側面部２５ｈによって内
部電解液循環路２３ｆが形成される。これらの内部電解
液循環路２３ｅおよび内部電解液循環路２３ｆは、上部
に形成された内部電解液循環路２３ｄと連通しており、
電解液の下降流が流れる循環路を形成する。
【００２０】図５（Ｂ）は、内部循環部材２１ｄを説明
する斜視図であり、内部循環部材２１ｄは、電極室ユニ
ットに設置された際に、電極面側に面する縦方向部２４
ｂから側面部２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｈが直角方
向に延びたものであり、隔壁および内部循環部材２１ｄ
の縦方向部２４ｂ、側面部２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２
５ｈによって内部循環路が形成される。また、縦方向部
には、導電スペーサを凸状部に接合するための接合孔２
６を設けることによって、導電スペーサと隔壁との導電
接続抵抗を小さくすることができる。
する斜視図であり、内部循環部材２１ｄは、電極室ユニ
ットに設置された際に、電極面側に面する縦方向部２４
ｂから側面部２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２５ｈが直角方
向に延びたものであり、隔壁および内部循環部材２１ｄ
の縦方向部２４ｂ、側面部２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ、２
５ｈによって内部循環路が形成される。また、縦方向部
には、導電スペーサを凸状部に接合するための接合孔２
６を設けることによって、導電スペーサと隔壁との導電
接続抵抗を小さくすることができる。
【００２１】本発明の電解槽において、内部循環部材
は、電解槽内において電解槽の強度を保持したり、ある
いは電流を供給する作用を果たしている部材ではないの
で、隔壁に用いたものと同種の金属材料の薄板によって
形成した部材を溶接等によって接合して作製することが
できる。例えば、陽極室側においては、厚さ０．５〜
０．３ｍｍのチタンの薄板を用いることができ、陰極室
側においては、厚さ０．５〜０．３ｍｍのニッケル等の
薄板を用いて作製することができる。
は、電解槽内において電解槽の強度を保持したり、ある
いは電流を供給する作用を果たしている部材ではないの
で、隔壁に用いたものと同種の金属材料の薄板によって
形成した部材を溶接等によって接合して作製することが
できる。例えば、陽極室側においては、厚さ０．５〜
０．３ｍｍのチタンの薄板を用いることができ、陰極室
側においては、厚さ０．５〜０．３ｍｍのニッケル等の
薄板を用いて作製することができる。
【００２２】内部循環部材の取り付けは、電極を取り付
ける前に隔壁上に溶接等によって取り付けるが、図３で
示した三角筒状の内部循環部材にあっては、電極を取り
付けた後の空間に取り付けることも可能である。また、
内部循環部材を形成する面は、電極室の隔壁に設けた凹
凸の斜面との間に空間を形成することができるものであ
れば平面状の部材に限らず、曲面状の部材であっても良
い。内部循環部材の取り付け個数、あるいは取り付け位
置は、電解槽の大きさ等に応じて任意に設定することが
できる。また、内部循環部材の構造は、図３ないし図５
に示したものを一種類もしくは複数種類のものを取り付
けることができる。本発明の電解槽は、電極室枠の下部
から均等な電解液の供給を行うとともに、隔壁に設けた
凹凸によって、電解液の循環を良好なものとするととも
に、凹凸部に適合した形状の内部循環部材を設けたの
で、電極室内部での電解液の循環を良好なものとするこ
とができるので、電解液の濃度および温度の均一化を図
ることができる。
ける前に隔壁上に溶接等によって取り付けるが、図３で
示した三角筒状の内部循環部材にあっては、電極を取り
付けた後の空間に取り付けることも可能である。また、
内部循環部材を形成する面は、電極室の隔壁に設けた凹
凸の斜面との間に空間を形成することができるものであ
れば平面状の部材に限らず、曲面状の部材であっても良
い。内部循環部材の取り付け個数、あるいは取り付け位
置は、電解槽の大きさ等に応じて任意に設定することが
できる。また、内部循環部材の構造は、図３ないし図５
に示したものを一種類もしくは複数種類のものを取り付
けることができる。本発明の電解槽は、電極室枠の下部
から均等な電解液の供給を行うとともに、隔壁に設けた
凹凸によって、電解液の循環を良好なものとするととも
に、凹凸部に適合した形状の内部循環部材を設けたの
で、電極室内部での電解液の循環を良好なものとするこ
とができるので、電解液の濃度および温度の均一化を図
ることができる。
【００２３】
【発明の効果】電極室内での電解液の循環を高めること
ができるので、電極室内での電解液の濃度、および温度
の不均一を防止し、電圧、電流効率を高め、イオン交換
膜の長寿命化を図ることができる。
ができるので、電極室内での電解液の濃度、および温度
の不均一を防止し、電圧、電流効率を高め、イオン交換
膜の長寿命化を図ることができる。
【図１】本発明の電解槽の隔壁板に内部循環部材を取り
付けた電解槽ユニットを説明する図である。
付けた電解槽ユニットを説明する図である。
【図２】図２は、本発明の電解槽の単位電解槽に用いる
凹凸を有する隔壁を説明する図である。
凹凸を有する隔壁を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の電解槽に設ける内部循環部材
の一実施例を説明する斜視図である。
の一実施例を説明する斜視図である。
【図４】図４は、本発明の電解槽に設ける内部循環部材
の他の実施例を説明する斜視図である。
の他の実施例を説明する斜視図である。
【図５】図５は、本発明の電解槽に設ける内部循環部材
の他の実施例を説明する斜視図である。
の他の実施例を説明する斜視図である。
【図６】図６は、電解液の外部循環による電解液の循環
方法を説明する図である。
方法を説明する図である。
【図７】図７には、電気分解に伴う電解液の比重の差を
利用した循環方法を説明する図である。
利用した循環方法を説明する図である。
１…電解槽ユニット、２…隔壁、３…電解槽枠体、４…
電極室、５…凹部、６…凸部、７…電極、８…導電スペ
ーサ、１１…第１領域、１２…第２領域、１３…第３領
域、１４…第４領域、１５…凹条部、１６…凸条部、１
７…液絡部、１８…電解液供給口、１９…電解液供給
管、２０…電解液吹き出し口、２１，２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ，２１ｄ…内部循環部材、２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２
ｊ，２２ｋ，２２ｍ，２２ｎ…斜面、２３ａ，２３ｂ，
２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｅ，２３ｆ…内部電解液
循環路、２４ａ…縦方向部、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，
２５ｄ…側面部、２６…接合孔、３１…電解液、３２…
排出口、３３…循環槽、３４…気体生成物、３５…電解
液調整工程、３６…補給液、３７…循環ポンプ、３８…
電解液貯槽
電極室、５…凹部、６…凸部、７…電極、８…導電スペ
ーサ、１１…第１領域、１２…第２領域、１３…第３領
域、１４…第４領域、１５…凹条部、１６…凸条部、１
７…液絡部、１８…電解液供給口、１９…電解液供給
管、２０…電解液吹き出し口、２１，２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ，２１ｄ…内部循環部材、２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２
ｊ，２２ｋ，２２ｍ，２２ｎ…斜面、２３ａ，２３ｂ，
２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｅ，２３ｆ…内部電解液
循環路、２４ａ…縦方向部、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，
２５ｄ…側面部、２６…接合孔、３１…電解液、３２…
排出口、３３…循環槽、３４…気体生成物、３５…電解
液調整工程、３６…補給液、３７…循環ポンプ、３８…
電解液貯槽
Claims (4)
- 【請求項１】 竪型の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電極板を結合した
電解槽において、凹凸は電解槽ユニットの上下方向に延
びる凹条部、凸条部として形成されており、凹凸は高さ
方向を複数の領域に分割して形成されており、各領域の
凹条部は他の領域の凸条部と同一の直線上にあり、隣接
する領域の結合部分において同一の領域の隣接する凹条
部を結合するとともに隣接する領域の凹条部を結合する
液絡部を有し、隔壁の凹状部の斜面もしくは隔壁の凹状
部の斜面に設けた平行な部材を少なくとも一つの区画壁
とした隔壁と電極面との間に設けた内部循環部材によっ
て電解液が下降する内部循環路を形成したことを特徴と
する電解槽。 - 【請求項２】 内部循環部材が、各領域の凹状部の一方
の斜面に接触する面を有する三角筒状の部材によって形
成されていることを特徴とする請求項１記載の電解槽。 - 【請求項３】 内部循環路が、各領域の凹状部の一方の
斜面と内部循環部材から形成されており、内部循環部材
は、電極室の縦方向に延びた側端部の一方が隔壁の凸状
部に接し、縦方向部材の隔壁の凸状部に接した部分の反
対側の側端部には、隔壁方向へ延びて隔壁に接触して凹
状部および液絡部を区画する側面部から構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電解槽。 - 【請求項４】 内部循環路が、各領域の凹状部の斜面と
内部循環部材から形成されており、内部循環部材は、電
極室の縦方向に延びた縦方向部材と、縦方向部材の側端
部から延びて凹状部および液絡部を区画する側面部材か
ら構成されており、凹状部の全面を縦方向部材が覆った
領域に隣接する領域では、第一の領域に隣接する第二の
領域では、縦方向部材の中央部が隔壁の凸状部に位置
し、縦方向部材の側端部から隔壁方向へ延びて隔壁に接
する２個の側面部から構成されていることを特徴とする
請求項１記載の電解槽。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12756698A JP4007565B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | イオン交換膜電解槽 |
| US09/306,762 US6200435B1 (en) | 1998-05-11 | 1999-05-07 | Ion exchange membrane electrolyzer |
| KR10-1999-0016437A KR100533516B1 (ko) | 1998-05-11 | 1999-05-08 | 이온교환막 전해조 |
| DE69921735T DE69921735T2 (de) | 1998-05-11 | 1999-05-10 | Elektrolysevorrichtung mit Ionenaustauschermembran |
| EP99108606A EP0960960B1 (en) | 1998-05-11 | 1999-05-10 | Ion exchange membrane electrolyzer |
| CN99106461A CN1130475C (zh) | 1998-05-11 | 1999-05-11 | 离子交换膜电解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12756698A JP4007565B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | イオン交換膜電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323584A true JPH11323584A (ja) | 1999-11-26 |
| JP4007565B2 JP4007565B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=14963219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12756698A Expired - Fee Related JP4007565B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | イオン交換膜電解槽 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6200435B1 (ja) |
| EP (1) | EP0960960B1 (ja) |
| JP (1) | JP4007565B2 (ja) |
| KR (1) | KR100533516B1 (ja) |
| CN (1) | CN1130475C (ja) |
| DE (1) | DE69921735T2 (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2013108150A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Tosoh Corp | ゼロギャップ電解槽及びその製造方法 |
| JP2014083563A (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Chlorine Engineers Corp Ltd | プロジェクション溶接方法、およびイオン交換膜電解槽 |
| JP2020535314A (ja) * | 2017-09-29 | 2020-12-03 | ティッセンクルップ・ウーデ・クロリンエンジニアズ ゲー エム ベー ハー | 電解装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19850071A1 (de) * | 1998-10-30 | 2000-05-04 | Bayer Ag | Membran-Elektrolysezelle mit aktiver Gas-/Flüssigkeitstrennung |
| NO20030763L (no) | 2002-02-20 | 2003-08-21 | Chlorine Eng Corp Ltd | Ionebyttemembranelektrolysator |
| KR102169500B1 (ko) * | 2017-09-01 | 2020-10-23 | 주식회사 엘지화학 | 전해조 |
| KR102388651B1 (ko) * | 2018-01-09 | 2022-04-19 | 주식회사 엘지화학 | 전해조 |
| EP4053307A1 (en) | 2021-03-01 | 2022-09-07 | thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA | Electrolysis cell, electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and use of an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1200403B (it) * | 1985-03-07 | 1989-01-18 | Oronzio De Nora Impianti | Celle elettrolitiche mono e bipolari e relative strutture elettrodiche |
| BE1004364A3 (fr) * | 1989-08-11 | 1992-11-10 | Solvay | Chassis pour electrolyseur du type filtre-presse et electrolyseur monopolaire du type filtre-presse. |
| EP0521386B1 (en) | 1991-06-26 | 1996-09-04 | CHLORINE ENGINEERS CORP., Ltd. | Electrolyzer and its production |
| SE9203514L (sv) | 1992-11-23 | 1994-05-24 | Permascand Ab | Cell |
| DE69803570T2 (de) | 1997-06-03 | 2002-10-10 | Uhdenora Technologies Srl | Bipolare elektrolyseur mit ionenaustauscher membran |
-
1998
- 1998-05-11 JP JP12756698A patent/JP4007565B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-07 US US09/306,762 patent/US6200435B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-08 KR KR10-1999-0016437A patent/KR100533516B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-05-10 DE DE69921735T patent/DE69921735T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-10 EP EP99108606A patent/EP0960960B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-11 CN CN99106461A patent/CN1130475C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013108150A (ja) * | 2011-11-24 | 2013-06-06 | Tosoh Corp | ゼロギャップ電解槽及びその製造方法 |
| JP2014083563A (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Chlorine Engineers Corp Ltd | プロジェクション溶接方法、およびイオン交換膜電解槽 |
| JP2020535314A (ja) * | 2017-09-29 | 2020-12-03 | ティッセンクルップ・ウーデ・クロリンエンジニアズ ゲー エム ベー ハー | 電解装置 |
| US11608561B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-03-21 | Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh | Electrolysis device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0960960B1 (en) | 2004-11-10 |
| EP0960960A1 (en) | 1999-12-01 |
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