JPS58217684A - 電極体 - 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】 本発明は新規な電極体の構造に関づ−る。詳しくは、ア
ルカリ金属ハロゲン化物、特に塩化ナトリウム、塩化カ
リウムの水溶液の電解により、苛性アルノノリ並びに塩
素等のハロゲンガス及び水素を得る際、特にイオン交換
膜を隔膜として用いた場合、電解電力を低減させる電極
体である。

従来、隔膜式電解槽によるアルカリ金属ハロゲン化物の
電解方法は、よく知られており、これに用いる電解槽と
しては、★ルタープレス型とプール型とに分類すること
ができる。フィルタープレス型にあっては、電極様式は
複極と単極ともに採用し得るが、プール型は例えばダイ
ヤモンドジャムロック社、ツーカーケミカル社、日本曹
達社などが開発した電解槽であって、陰極液、又は陽極
液のいずれか一方は共通のプール内に存在し、他方は少
なくとも通電面を隔膜で区画構成された陽極室（又は陰
極室）内に存在する如く構成されているため、該極室は
一般にその両面をプール内の液と接する構造となるため
、これを有効に使うには、単極式が有利となる。本発明
は、プール型電槽に適用する電極構造体であって、一般
にプール側に位置する方の電極として用いるのに便利で
ある。

一方、電解工業において、電解電力を低減させることが
常に大きな課題である。従来、その対策として、例えば
隔膜をアスベストやアスベストの繊維をフッ素樹脂等の
バインダーで結合した濾過性隔膜からイオン交換膜に変
換を図っている。それに伴い、複雑な屈曲した面に該イ
オン交換膜を接合させる方法の改良：例えばクリップに
よりイオン交換膜を電極室に取付けた構造のもの、或い
は電解槽の改良：例えば電解槽を２重壁構造とし、陽極
液又は陰極液を電解槽内液の上昇流、２重壁間の下降流
及び内壁下部からの再供給という自然循環を生せしめる
構造としたもの等がある。これらはいずれも−Ｆ記課題
を解決するための一手段であった。

本考案者等は、上記以上に電解電力を低下させる方法に
ついて更に検討した結果、電極についても尚、検討の余
地があることが判った。即ち、従来−ト記プール型の電
解槽に用いられている電極、特に陰極は表面が網目状の
伝導性金属よりなる複雑な屈曲した面を有する形状であ
り、該電極では、構造上の電圧時下（［Ｒドロップ）が
大きく、しかし液循環が勤しく、電極室やプール内で発
生したガスの排出が遅いという問題があった。

本発明は、上記の点について改良した電極体の構造を提
示する。その要旨は、直立する電導性基板の両面に該基
板と平行に間隔を持って多孔性電極がイれぞれ存在し、
該基板と電極とは、たて方向に谷、山を形成する波形の
金属板で結合され、一体性と電気的接続を保たしめた甲
種用電極体である。

本発明の電極体をアルカリ金属ハロゲン化物の電解用電
極どして用いた場合、直立する電導性基板を給電導体と
して用いることにより、これと電極とはたて方向に谷、
山を形成する波形の金属板で結合された一体性構造であ
るため、電導断面積が大きく電気伝導性は極めて良くな
り、ＩＲドロップが減少し、電解電圧が小さくなる。

また、谷、山が夫々たて方向に通っているため電極室内
は水平断面がほぼ三角形を有する複数の小部屋状となり
、該三角形の底辺が電極となり、電極面に開口した小部
屋と基板を底）７２とし、電極面に対して閉じた小部屋
とが交互に形成されており、電極に開口した小部屋では
電極反応に伴い発生するガスの気泡のために、見掛液密
度が低下し、気体のり７１〜効果もあって上昇流を形成
する。

他方、電極に対して閉じている小部屋では気体の実質的
な発生はないため、前記気体を含有する溶液との間に比
重差を生じ流下覆る。そして電極下端近辺で両生部屋が
連通していることにより、下降流側から上昇流側へ向け
て液の流れ込みを生ずる。

同様に電極下端近辺でも一ト昇流側から下降流側へ液の
流れ込みを生じ、結局電解液の循環を生ずることにより
、撹拌の効果と脱泡速度の上ガを期待し１９る。

本発明における谷、山を構成する金属板は、あらかじめ
波形状に製作されたものを用いるのが便利であるが、各
斜面を構成する部材ごとに順次、基板と電極の間で溶接
づ−ることによって接合することも可能である。

また、谷、山の形状も特に制限されず、直線的斜面であ
っても、また曲線的な斜面であってもよい。更に頂点部
分も鋭角であるでも、また孤状であってもよい。

本発明に用いる電極は多孔性である。例えばエキスバン
ドメタル、メツシュ状、バンチトメタル棒を平行に並べ
たスダレ状等公知の形状のものが用いられる。

また、本発明の電極体を用いる電解槽の一般的な構造及
び運転方法等は従来公知の隔膜式アルカリ金属ハ［１グ
ン化物水溶液電解槽、特にイオン交換膜式電解槽にお（
づる構造及び運転方法と同一、又はそれらから本明細書
の記載に基づいて、当業者が容易になし１ｑるものであ
る。

１メ下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の電極体を装仙１した隔膜電解槽の一
例を説明するための一部破壊正面図である。本図におい
５− て、１は電解槽本体、２は陰極室、３は陽極体である。

本例にあっては、隔膜である陽イオン交換膜４が陰極室
表面に密着する態様として示されている。食塩水等の被
電解塩水は、供給口５より電解槽のプール部６に供給さ
れ電解に供された後、塩素などのガスと共に排出［１７
Ｊ、り槽外に排出される。陰極室２内で生成する苛性ア
ルカリ水溶液は同時生成づ−る水素ガスのリフト効果に
より、排出管８よりマニホルド９へ持ち出され、気−液
分離された後、一部は循環管１０より陰極室へ再供給さ
れる。Ｊ、た、マニホルドへは１１より水又は稀アルカ
リ水溶液が供給され、他方で１２にり水素、１３より生
成苛性アルノノリが取り出される。

本例にあっては、プール側を陽極として示しているため
、ブスバー１４Ｊ：り陽極体３の電極基板１５１＼電気
が供給され、波形の形状として基板１５と陽極１６とを
一体化している金属板よりなる電導リブ１７を通して陽
極１６へ給電される。また、陰極へは、一般に電解槽側
面に位置でるブスバーから給電されるが、本図には示さ
れていない。

本図においては、プール側を陽極としてＳ１明したが、
６− 勿論、反対にプール側を陰極とし、陽極室を前記マニホ
ルドに接続部る如くに構成づることも当業晋にとって容
易になし１９るものであり、本発明を第１図の態様に限
定する意図は全くないが、説明の都合上、本例において
陽極体３を本発明の電極体として説明する。

第２図は、本発明の電極体の一態様の斜視図である。

本例は第１図３に示ず部分であり、電極基板１５の両面
が如く、金属板１７で波形に結合されて保たれている。

この結合方式は、一般に溶接の手段で行われ、基板と電
極との電気的な接続をも図られている。

第３図は、本発明の別の代表的電極体の１１Ｆ４造の一
例である。本例にあっては、電極体は電導性基板１５の
両側部に側板１８を有している。該側板１８は必要によ
り、電極部と同様のメツシュ状となすことも任意である
。かがる構造とすることにより、該電極体の周囲を陽イ
オン交換膜等の隔膜で囲み、一つの画状とすることがで
きる。勿論、必要により底２蓋部も多少の構造変更によ
り容易に形成させることもできる。このため、本電極体
は電解槽のプール側のみならず電極室枠として電極室側
を形成させることも可能である。尚、第３図において、
１９は波形の金属結合部材１７と電極１６との溶接によ
る接続線を現わす。　　゛また、２０は基板１５へ給電
するための導線である。

本発明の最大の特徴は、電導性基板、該基板と電極とを
一体化及び電気的に接続する部材の構造である。そこで
、これらの構造について、第４図以下に説明する。第４
図において、電導性基板１５は該基板が曝される溶液に
耐久性のある金属で、一般にほぼ液の貫通流を生じない
無孔板であるが、必要により有孔板であってもよい。特
に第４図の如く、基板を挾んでその両面に存在づる波形
の金属結合部材１７が対象形にある場合は、基板がメツ
シュ状の如く多孔体とすることもできる。

次に本発明において、電導性基板１５と電極１６とを一
体化するに用いる波形の金属結合部材１７は、当該部材
が接する電解液に耐久性を有する金属であり、第４図に
示す如く、たて方向に山（尾根）１．９及び谷２１がほ
ぼ全高にわたってそれぞれ形成された構造となっており
、全体と　　　　　　□′して波形の形態どなる。

そして、谷２１で電導性基板１５と山１９で電極（図示
していない）と夫々溶接により接続されている。

該波形の部材は特に−固の部材で構成する必要はなく、
各斜面又は複数の斜面ごとに分割されていてもよい。更
にこの波形部材は無効であるか又は５０％以下、好まし
くは３０％以下、開孔した有孔体であってもよい。かか
る波板構造のピッチ（山−山又は谷−谷間）は、基板〜
電極間の距離の１／２乃至５倍程度とするのが、好まし
い。

特に１乃至２倍がよい。

本発明にあっては、電極で発生づ−る気泡にＪ：す、液
の上昇流を生じることを利用した自然循環を促進ずるも
のであり、第５図にその状況をを説明する。第５図は本
発明の電極体の平面図である。電極１６で発生じた気泡
は、電極裏側のａの部分に入り、該部分の液中を」−昇
し、該液の見掛の比重を低下させると共にこれをリフト
づる。

電極体の上端部では、ａの部分を溢れた液は斜線で示−
したｂの部分に流れ込むがその部分で気体を上部気相中
へ故山する。そのため、１）に流入した液体は気泡抜け
の分だけ見掛比重が大きく、なりｂ内を流下づる。ｂの
下端部では、逆にａ域へ流れ込むことになり、ｂ部分を
ダウンカマーとする循環形の電極体となるのである。

このため液の混合、ガス抜ぎは極めて良好となり、液の
電気抵抗も減少するのである。

本発明の電極体は一般にアルカリ金属ハロゲン化物水溶
液の電解に用いられる。この場合、陽極体とＪる場合に
は、一般にチタンなどの弁金属とし、電極部分は、酸化
ルテニウムや白金、イリジウム、パラジウムなどの貴金
属又はその酸化物をコーディングして用いるのが一般的
であり、陰極体として用いる場合には、鉄、ニッケル、
チタン又はこれらの合金として用いるのが一般的であり
、電極部分には、白金、パラジウムなどの貴金属、含硫
ニッケルなどをコーディングして用いるのも効果的であ
る。

更に一般に上記例示の如く活性の大きい（過電圧の小さ
い）電極活性物質をコードした陰極を用い、鉄をその母
材として用いる場合には、電極周囲と基板周囲の液間に
電位差が大きくなると鉄の溶解を生ずるおそれがあるの
で、波形の接続部材が完全に液を遮蔽しない構造、例え
ば有孔板を用いるのが好ましい場合もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電極体を備えた電解槽の一例の一部
破壊正面図、第２図及び第３図は本発明の電極体の概略
図、第４図及び第５図は本発明の詳細な説明のための部
分図である。 図中１は電解槽、２は陰極室、３は本弁明の電極体、４
は隔膜、５は塩水供給口、６は電解槽のプール側となる
空間部、７は陽極液及び陽極での発生ガスのυ１出口、
８は陰極室からの陰極室液及びガスの排出管、９は陰極
室液給排用マニホルド、１０は陰極室液供給性、１１は
陰極室液供給口、１２は陰極室で発生するガスの排出口
、１３は陰極室液の排出口、１４は陽極用ブスバー、１
５は電導性基板、１６は電極、１７は電極と基板との一
体性と電気的接続を保つ波形の金属板、２０はブスバー
と電導性基板とを継く導線を夫々示す。 特訂出願人 徳１１１凸達株式会ネ１ １ｌ− ｖＪ　１　図 ｖＪ２図 ３ ） ’Ｉ４図 ２１ 笈５図 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １〉直立する電導性基板の両面に、該基板と平行に間隔
   を持って多孔性電極がそれぞれ存在し、該基板と電極と
   は、たて方向に谷、山を形成する波形の金属板で結合さ
   れ一体性と電気的接続を保たしめた単極用電極体。