JPS59133385A - イオン交換膜電解槽 - Google Patents

イオン交換膜電解槽

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Publication number
JPS59133385A
JPS59133385A JP58222314A JP22231483A JPS59133385A JP S59133385 A JPS59133385 A JP S59133385A JP 58222314 A JP58222314 A JP 58222314A JP 22231483 A JP22231483 A JP 22231483A JP S59133385 A JPS59133385 A JP S59133385A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
membrane
anode
electrolytic cell
exchange membrane
Prior art date
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Pending
Application number
JP58222314A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokuzo Iijima
飯島 徳三
Yasushi Samejima
鮫島 靖志
Kazuo Kishimoto
岸本 一男
Takamichi Komabashiri
駒走 隆道
Toshiji Kano
叶 敏次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP58222314A priority Critical patent/JPS59133385A/ja
Publication of JPS59133385A publication Critical patent/JPS59133385A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

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】 本発明はアルカリ金属塩化物の電解槽に関する。更に詳
細には陽イオン交換膜により陽極室と陰極室とに分離さ
れたアルカリ金属塩化物水浴液の電解槽において、陰極
と陽イオン交換膜間にはスペーサーを介装し−且つ特定
の実質押圧力で陽イオン交換膜を押圧してなる構造の電
解槽に関する。
陽イオン交換膜を使用してアルカリ金属塩化物を電解す
る方法は公知である。例えば米国特許第3’94873
7号明細書にはテトラフルオロエチレンと式FSO2C
F20F20CF (CF8 ) CF20CF=CF
z ヲHy ルスルホン化バーフルオロビニルエーテル
との共重合体であり、約900〜1,600の当量重量
を萼する共重合体陽イオン交換膜による電解方法が開示
されて−る。
イオン交換膜電解法においては通常陽イオン交換膜は両
極との間に一定間隔を以って装着される。例えば米国特
許第4025405号明則書には膜と電極の間隔は約0
.1ミル〜約1インチのWl囲であり、一般に約1/1
6〜約5/16インチに維持されること、更に最適の電
流効率を得るためには、膜と陽極の間隔は約1/16〜
約3/16インチが好ましく、膜と陰極の間隔は約l/
16〜約1/4インチが好ましいことが記されている。
又、特開昭52−54688号明細書には、膜が電極に
長時間接触すると、その部分のイオン交換膜性能が低下
乃至はすくすったり、場合によってはその部分が破損す
る等不都合が生じるため、膜を陰極面に圧着固定するよ
うな構造を採用することは出来ないこと、通常膜と陰極
との間隔は1〜8 mm程度に保持するのが適当である
ことが記されている。
膜と電極との間に間隔を保てば膜と電極との間に電解液
(アイライト、カンライト)及ヒ電解生成ガス((J2
. H2)が存在することになる。
このため溶液抵抗及び力゛スギャッグによる抵抗のため
に電圧降下がおこり、その分だけセル電圧が高くなる。
極間距離を最小極間距離にすることが出来れば溶液抵抗
及びガスギャップによる抵抗のための電圧降下が無くな
り、セル電圧を低く運転することが可能である。
本発明は上記見地力)ら研究の結果、完成されたもので
ある。
即ち、本発明は陽イオン交換膜により陽極室と陰極室と
に分離されたアルカリ金属塩化物水溶液の電解槽におい
て、陰極と陽イオン交換膜との間にスペーサーが介装さ
れ、且つ該陽イオン交換膜が実質押圧力0.01〜10
 ’kg / crjの範囲で押圧される構造からなる
イオン交換膜電解槽を内容とするものである。
本発明で使用する陽極は金属製の寸法安定電極であれば
良いが、チタンにルテニウム、白金、パラジウム、イリ
ジウム、ロジウム、オスミウムの酸化物、酸化壬タンを
含有した該白金族金属の酸化物、該白金族金属の合金の
酸化物又は酸化チタンを含有L〜だ該白金族金属の合金
の酸化物を被覆した電極が好ましい。陰極は鉄、ステン
レス、ニッケル又は該陰極基材の表面に白金、パラジウ
ム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム又
はそれらの合金を被覆したものを好適に使用しうる。電
極は、例えば陽極、陰極の少lくとも一方にバネを設け
、バネの反発力を利用して、電極の間に設置した陽イオ
ン交換膜を抑圧丁りように装着することができる。
本発明はフィルタープレス型セル及びフィンガー型セl
しの両方に適用出来る。これまで工業化されているイオ
ン交換膜電解槽は全てフィルタープレス型セルルである
。しかるに、電極にバネを設けてめない従来のフィルタ
ープレス型セルでは、セル枠締付は時に膜の一部に過大
な圧力がか\ることかある。膜が耐えることが出来る限
界の圧力(限界押圧力)以上の押圧力がか\ると膜に損
傷が生じ、1傷の程度が太きければ陽極、陰極が接触し
短絡がおこる。この短絡部に電流が集中する結果、膜ひ
いては電極の損傷が生じる。本発明者等は陽極、陽イオ
ン交換膜及びスペーサーを介した陰極の3者を密着させ
ても、膜ひいては電極の損傷しない条件を鋭意研究の結
果本発明をなしたものである。即ち、セル運転中の実質
押圧力約10 kti /cyA以下で押圧した状態で
電解Tれば、膜ひいては電極の損傷を惹起することなく
長期吟安定した運転が可能であることを新たに知見した
本発明に適用するに特に適した陽極はアスベスト膜をフ
ッ素化炭化水米糸樹脂で強化した、力わゆる改良隔膜(
TAB−HAPP)法で一般的゛に使用されている拡張
可能金属陽極である。該陽h ハフィンガー型電解槽で
使用するに好適であるが、フィルタープレス型電解槽で
も使用可能である。バネの力を調節することにより陽極
、陽イオン交換膜及びスペーサーを介した陰極の3者を
膜の損傷を惹起することのない限界押圧力以下で押圧し
密着させることが出来る。
本発明において陽イオン交換膜を押圧する実質押圧力は
約0.01〜10 kf/ / crjの範囲である。
膜の損傷を惹起しない限界押圧力は電極の平面性、平滑
性、膜の特性及びセルの運転条件等により左右される。
電極の平面度は通常±1 mm程度が限界であるが、平
面性が±1媚より悪い場   木台には、局部的にか刀
)る最高押圧力が大となる  の通ため限界押圧力が低
くなる。電極の平滑性が悪  れは込と限界押圧力が低
くなる。特に陽極製作工程  にぐでのチタンの酸によ
るエツチングにより表面の   から平滑性を悪化させ
ているのは限界押圧力低下の   しあ要因として作用
する。限界押圧力に影響を与え  なぐる膜の特性とし
ては膜の機械的強度がある。こ  即ちれに影響を与え
る因子としては特に補強用テフ   /< ネロンクロ
スの織目の粗密がある、例えば織目が  時の粗である
「テフロンクロス−26」でパツキン  陰極グした「
ナフィオン」は、織目が密である「テ   以上フロン
クロス−24」てバッキングした「ナフ   態カイオ
ン」より限界押圧力が低い。限界押圧力に   kg/
影響を与えるセルの運転条件としては電流密度−る◎セ
ル温度等がある。電流密度が高いほど限界押    本
圧力は低くなる。又、セル温度が高いほど膜の  れず
膨潤度は大となり、膜の機械的強度も低下する   公
知ので限界押圧力は低くなる。上記要因を総合勘   
本案して、前記範囲内で実質押圧力が決定される。  
ルタ発明で採用される実質押圧力の上限は上記りFJL
OkQ/Cdであるが、押圧力が大であ膜のライフ1〜
3年の間に電極が徐々に膜Aこんだり、膜が電極にめり
こんだりする押圧力はなるべく低い方が好−11,い。
したまり低すぎると陽極と膜の密着度が十分てなり、そ
の下限は約0.01 kQ / nAである。
、例エバアノライト、カッライト同液圧でを設けた陽極
を使用して陽極側からセット押圧力0.01 k’j 
/ njで押圧1−ている場合、室の圧力が陽極室の圧
力より0.01 # / cti高くなると、バネが縮
み陽極と膜の密着状損なわれるが、運転中の実質押圧力
が0,01cr1以上であれば良好な密着状態が維持さ
れ発明に用いられるスペーサーは特に制限さ、棒状スペ
ーサー、網状スペーサーその他のスペーサーが全て含ま
れる。
発明を具体的に実施するには、例えばフィーブレス型セ
ルの場合は一電極の陰陽両極又は一方の極にバネを設は
バネの反発力を利用   のをl−で運転中の実質押圧
力を上記範囲に保持する   ネ又ことができる。フィ
ンガー型セルの場合も電極  tNiヲの陰陽両極又は
一方の極にバネを設はフィルタ    以−プレス型セ
ルの場合と同様の構成とすること   が・ができる。
フィンガー型セルの場合は、改良隔   ナイ膜法で使
用されている拡張可能陽極を使用し陽  実施極側から
膜を陰極側に押しつけ陽極と陽イオン   第交換膜と
の良好な密着状態を保持することが出   スパ来るの
で、本発明は特にフィンガー型セルに適   ムをTる
。即ち、本発明を既存のフィンガー型アス  (2)ト
ベストもしくは改良アスベスト隔膜電解槽に適   と
り用することにより、極めて容易且つ有利にイオ  膜
トン交換膜電解槽に転換できる。この場合の陽極   
ナフはチタンに酸化チタンと酸化ルテニウムを被覆(8
)ノしたものであり、陰極の相料としては鉄、ステ  
ラセンレス又はニッケル又は水素j過電圧を下げるた 
  15め鉄、ステンレス又はニッケルの表面に白金、
   膜(4)パラジウム、ルテニウム、イ゛リジウム
、ロジウ   l)m)1好適に使用8来る。陰極構造
としては板バはコイルバネを備えた拡張又は調節可能階
好適に使用しうる。
下に、本発明を実施例に基づいて説明する本発明はこれ
によって制限されるものでは例1 1図において、陽極(3)としてチタンのエキンドメタ
ルに酸化チタン含有酸化ルテニウ被覆した拡張可能金属
陽極を使用し、陰極して鉄のパンチングメタルに銅製集
電棒をつけたフィンガー型セルに、陽イオン交換してス
ルホン酸型陽イオン交換膜である[イオン#815Jを
筒状に成型し、陰極面上下にチタン製陽イオン交換膜取
付は枠α4)ツトし、これに上記筒状「ナフィオン#3
」が装着されている。一方、陽イオン交換と一陰極(2
)との間に棒状スペーサー(直径1.5(IOが100
問間隔にセットされている。
平均押圧力約0.09 kq / cfrになるように
構成されている。押圧力は膜の陽極室側へのふくらみを
防止するよう陽極に収縮防止体(図示せず)をセットし
て陰極側を加圧しバネが縮んで陽極(3)と陽イオン交
換膜q)の密着が成立しなくなる圧力を測定し、これを
アノライト、カッライトのヘッド差と陽極室αη及び陰
極室(18)の圧力差とで補正して求めた。
上記電解槽を用いて、陽極室α力に塩水を供給し、電流
密度25 Alddにて電解したところ、7日後の運転
成績はアノライト濃度2N、アノライト温度80°C、
セルリカー中a)) NaOH9g16%にて、セル電
圧3.7■、電流効率85%、50%濃度に換算(、り
、NaOH中)Nacl濃度IO4ppmであった。ま
た膜の損傷は全く認められなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明電解槽の実施態様を示す概略断面図であ
る。 1・・・セルカバー    2・・・フィンガー状陰極
3− ・拡張可能金属陽極 4・・・陽イオン交換膜5
・・・陽極液人口     6・・・陽極液出ロア°°
・陽極ガス出口    8・・・陰極ボックス9・・・
陰極液入口    10・・・陰極液出口11・・・陰
極ガス出口   J2・・・底板15・・・押さえ板 
    16・・・パツキン17・・・陽極室    
  18・・・陰極室19・・・スベーサー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 陽イオン交換膜により陽極室と陰極室とに分離さ
    れたアルカリ金属塩化物水浴液の電解槽において、陰極
    と陽イオン交換膜との間にスペーサーが介装され、且つ
    該陽イオン交換膜が実質押圧力0.01〜10 k’j
     / c!の範囲で押圧される構造カムらなるイオン交
    換膜電解槽。 2、 陽極及び/又は陰極に設けたバネの反発力を利用
    して陽イオン交換膜が押圧される特許請求の範囲第1項
    記載の電解槽。 3、陽極が拡張可能金属陽極である特許請求の範囲第1
    項記載の電解槽。 4、 陰極が板バネ又はコイルバネを備えた拡張又は調
    節可能な陰極である特許請求の範囲第1項記載の電解槽
    。 5 電解槽がフインカ゛−型である特許請求の範囲第1
    項記載の電解槽。
JP58222314A 1983-11-25 1983-11-25 イオン交換膜電解槽 Pending JPS59133385A (ja)

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