JPS59208087A - Electrolytic cell for halogen generation and method therefor - Google Patents

Electrolytic cell for halogen generation and method therefor

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JPS59208087A
JPS59208087A JP58163101A JP16310183A JPS59208087A JP S59208087 A JPS59208087 A JP S59208087A JP 58163101 A JP58163101 A JP 58163101A JP 16310183 A JP16310183 A JP 16310183A JP S59208087 A JPS59208087 A JP S59208087A
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membrane
layer
anode
screen
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Abstract

Halogen is produced by electrolyzing an aqueous halide in a specially designed cell. The cell comprises an analyte chamber and a catholyte chamber separated by a permeable membrane or diaphragm, notably an ion exchange (generally cation exchange) polymer. At least one electrode comprises at least two sections. One section comprises a gas and electrolyte permeable layer, sheet or mat having a catalytic surtace, i.e. one having a low overvoltage, (low hydrogen overvoltage if the cathode and low halogen overvoltage if the anode). This layer is spaced from themembrane by a second portion comprising an electroconductive resiliently compressible layer or mat, which is in contact with the membrane on one side thereof, the other side thereof being in contact with the main cathode. This second or spacer section advantageously has an electrode surface having a higher overvoltage than the first electrode surface. Preferably the cathode has the above construction. Upon electrolysis of alkali metal chloride or other halide in such a cell and with a cathode of the type described above, a low voltage is obtained even at high current densities and the cathode efficiency is high.

Description

【発明の詳細な説明】 特別に設計された電解槽の中でハロゲン化物水溶液を電
解することによって・・ロゲンが生成される。このセル
は透過膜または隔膜、特にイオン交換(一般的にはカチ
オン交換)ポリマーによって隔てられた陽極室と陰極室
から成る。少くとも一つの電極は少くとも二つの部分か
ら成る。その一つの部分は一つの触媒面、すなわち、低
ノ@電圧(陰極の場合には低水素過電圧であり、陽極の
鴫合には低ハロゲン過電圧である)をもつ表面をもつガ
スおよび電解質透過性の層、シートまたはマットから成
る。この層は電気伝導性の弾力的に圧縮可能の層または
シートから成る第二部によって膜と隔てられ、この層ま
たはシートはその片側で膜と接し、その別の側は主陰極
と接している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION By electrolyzing an aqueous halide solution in a specially designed electrolytic cell... halogen is produced. The cell consists of an anode and a cathode compartment separated by a permeable membrane or diaphragm, in particular an ion exchange (generally cation exchange) polymer. At least one electrode consists of at least two parts. One part is a catalytic surface, i.e. a gas and electrolyte permeable surface with a low hydrogen overvoltage (low hydrogen overvoltage for the cathode and low halogen overvoltage for the anode). consisting of layers, sheets or mats. This layer is separated from the membrane by a second part consisting of an electrically conductive, elastically compressible layer or sheet, which is in contact with the membrane on one side and with the main cathode on the other side. .

この第二の、あるいはスペーサ〜の部分は第一の電極面
より高い過電圧をもつ電極面をもつことが不利である。
It is disadvantageous that this second or spacer part has an electrode surface with a higher overvoltage than the first electrode surface.

好ましくは陰極は上記構成をもつ6゜このようなセルの
中でかつ上述のタイプの陰極で以てアルカリ金属塩化物
または他のハロゲン化物ど電iWするとき、高電流密度
においてすら低電圧が得られ、陰極効率が高い。
Preferably, the cathode has the above configuration. In such a cell and with a cathode of the type described above, low voltages are obtained even at high current densities when using alkali metal chlorides or other halides. and high cathode efficiency.

従来技術 アルカリ金属・・ロゲン化物または類似物の水溶液を陽
極と陰極を分離するイオン交換(通常はカチオン交換)
膜をもつ膜セルの中で電解することは知られている。膜
自体は一般的にはガスまたは液の流れに対して不透過性
であるか実質的に不透過性であるので、その電解は陽極
において塩素を発生し陽極においてアルカリを発生し、
このアルカリは高純度で極めて低い塩素濃度しか含まな
いQ この種の電解に対して提唱されてきた一つのタイプのセ
ルは固体ポリマー電解質セルである。
Prior Art Ion exchange (usually cation exchange) to separate aqueous solutions of alkali metals, halogenides or similar into anodes and cathodes.
It is known to conduct electrolysis in membrane cells with membranes. Since the membrane itself is generally impermeable or substantially impermeable to gas or liquid flow, the electrolysis produces chlorine at the anode and alkali at the anode;
This alkali is of high purity and contains very low chlorine concentrations Q. One type of cell that has been proposed for this type of electrolysis is the solid polymer electrolyte cell.

固体ポリマー電解質セルはセルの電極を隔てるイオン交
換膜を特徴とし、かつ、一つの電極、b 6いは好まし
くは両電極が膜と接していることを特徴とする。固体ポ
リマルミ解質セルは(陰極およびしばしば陽極と陰極の
両者が膜から隔てられている慣用的1戻セルに関して)
、各種の電解過程において有用であるいくつかの利点を
提供する。さらに正確にいえば、 ■)電極間の総括的電位が電極間距離が実際上膜の味さ
まで減少するので、より低い。
The solid polymer electrolyte cell is characterized by an ion exchange membrane separating the electrodes of the cell and characterized by one electrode, b6, or preferably both electrodes being in contact with the membrane. A solid polymeric solute cell (with respect to a conventional one-return cell in which the cathode and often both the anode and cathode are separated from the membrane)
, offers several advantages that are useful in various electrolytic processes. More precisely: (1) the overall potential between the electrodes is lower because the distance between the electrodes is reduced to virtually the same extent as the membrane;

2)いわゆる「泡効果」が除かれるかあるいは少くとも
減少する。すなわち、電極において発生ずるガスが電極
間の帯域において蓄積する電解過程中で通常出合う困難
が、発生カスが電極の後ろでセルの室の内側へ放出され
得るので、回避される。
2) The so-called "foam effect" is eliminated or at least reduced. That is, the difficulties normally encountered during electrolysis processes in which the gases generated at the electrodes accumulate in the zone between the electrodes are avoided, since the gases generated can be discharged behind the electrodes into the interior of the cell chamber.

3)セルはきわめて圧縮された形のものであり、従って
電流分布溝゛告におけるオーミックドロップを減らすこ
とができる。
3) The cell is of highly compressed form, thus reducing ohmic drops in the current distribution groove.

イオン透過性隔膜は薄い可撓性の7−トまたは膜の形に
あるカチオン交換ポリマーである。一般的には、それら
は無孔であり陽極液の流りが陰極室の中へ入ることを許
さないが、しかしこのような膜5まいくらかの小孔を付
与してそれを貫通ずる少量の流れを許してもよいことも
提案されてきており、ただし研究の大多数は無孔膜で以
てなされてきたように見上る。
Ion permeable membranes are cation exchange polymers in the form of thin flexible membranes. Generally, they are nonporous and do not allow the flow of anolyte into the cathode chamber, but such membranes 5 may also be provided with some small pores to allow a small amount of water to pass through it. It has also been suggested that flow may be allowed, although the majority of research appears to have been done with non-porous membranes.

この目的に対して使用してよい代表的ポリマーハトリフ
ルオロエチレンまたはテトラフルオ01チレンのポリマ
ーまたはそれらのコポリマーを含み、これらはこの目的
のために用いられるイオン交換基を含んでいる。このイ
オン交換基lま通常はスルホン酸、スルホンアミド、カ
ルボン酸、燐?、などを含むカチオン基であり、これは
炭素を通じてフルオロカーボンポリマーへ結合されてい
てカチオンを交換する。しかし、それらはまたアニオン
交換基を含んでいてもよい。代表的なこの種の膜は一般
式 %式% をもつ。このような膜シま代表的には「ナフィオン」の
商標名でデュポン社が製造し「フレミオン」の商標名で
日本の旭硝子社が製造するフルオロカーボンイオン交換
ポリマーを含む。この種の膜を記載している特許は英国
特許第1,184,821号、米国特許第3,282.
& 7’5号および米国特許第4.075,405号を
含む。
Typical polymers that may be used for this purpose include polymers of hatrifluoroethylene or tetrafluoro1 ethylene or copolymers thereof, which contain ion exchange groups used for this purpose. This ion exchange group is usually sulfonic acid, sulfonamide, carboxylic acid, or phosphorus. , etc., which is bonded through carbon to the fluorocarbon polymer to exchange cations. However, they may also contain anion exchange groups. A typical membrane of this type has the general formula %. Such membranes typically include fluorocarbon ion exchange polymers manufactured by DuPont under the trade name "Nafion" and manufactured by Asahi Glass Company of Japan under the trade name "Flemion". Patents describing membranes of this type include British Patent No. 1,184,821 and US Patent No. 3,282.
&7'5 and U.S. Pat. No. 4,075,405.

これらの隔膜はイオン透過1生であるが電解液を通さな
いので、・・ロゲン化物イオンはアルカリ塩[ヒ物セル
においてほとんどまたは全く隔膜またはこの種の物質中
を移行せず、従ってこのようにして製造されたアルカリ
はほとんどまたは全く塩化物イオンを含まない。その上
、より濃厚なアルカリ金属水酸化物を生成しその際生成
陰極液が重量で15から45%またはそれ以上のNa0
IJを含むことが可能である。この種り方法を記載する
特許は米国特許第4,111,779号および第4,1
00゜050号およびその他多数を含む。イオン透過汁
隔膜としてのイオン交換膜の応用は水電解におけるよう
な他の用途に提唱されてきた。
These membranes are ion permeable, but impermeable to the electrolyte, so...the chloride ions migrate through the membrane or this type of material in alkaline salt cells, and therefore are The alkali produced in this way contains little or no chloride ions. Additionally, more concentrated alkali metal hydroxides can be produced, with the resulting catholyte containing 15 to 45% or more Na0 by weight.
It is possible to include IJ. Patents describing this seeding method include U.S. Pat. Nos. 4,111,779 and 4,1
00°050 and many others. The application of ion exchange membranes as ion permeable membranes has been proposed for other applications such as in water electrolysis.

意図するタイプのセルにおいては、陰極はイオン交換膜
と密接に近接しあるいは直接接触している。膜4ま十分
に透過性であって、発生カスをその発生点から迅速に逃
がし、かつこれらの点への液状電解質の近接を容易にし
同時に生成アルカリあるいは他の電解生成物なこれらの
点から迅速に除去させるものでなければならない。従っ
て電極は通常は全く多孔質のものである。
In the contemplated type of cell, the cathode is in close proximity or in direct contact with the ion exchange membrane. The membrane 4 is sufficiently permeable to allow the generated scum to escape rapidly from its point of origin and to facilitate the access of the liquid electrolyte to these points while at the same time allowing the formed alkali or other electrolytic products to rapidly escape from these points. must be able to be removed by The electrodes are therefore usually quite porous.

この膜と直接接触しあるいは結合している透過性陰極に
ついて遭遇する一つの困離は、陰極効率が比較的低く例
えば85%またはそれ以下であること、および、酸素が
かなりの濃度例えば容積で0.5から1%以上で生成塩
素中に含まれることである。
One difficulty encountered with permeable cathodes in direct contact or bonding with this membrane is that the cathode efficiency is relatively low, e.g. 85% or less, and that oxygen is present in significant concentrations e.g. It is to be contained in the generated chlorine in an amount of .5 to 1% or more.

明らかに、陰極で生成するアルカリ金属水酸化物のある
部分は膜を通って移行する傾向がある。
Apparently, some portion of the alkali metal hydroxide produced at the cathode tends to migrate through the membrane.

これは、界面において生成する苛性ソーダがセルの陰極
室内の陰極液によって十分にかつ均一に稀釈されないと
いう事実眞基づくかもしれない。
This may be due to the fact that the caustic soda formed at the interface is not sufficiently and uniformly diluted by the catholyte in the catholyte chamber of the cell.

高いアルカリ度は膜の脱水を誘起しその結果電気伝導性
を低下させ、その上、大きい濃度勾配は陽極へ向けての
水酸イオンの逆拡散を増しその結果ファラデー効率の損
失を生じる。
High alkalinity induces dehydration of the membrane, resulting in reduced electrical conductivity, and, moreover, large concentration gradients increase back-diffusion of hydroxide ions toward the anode, resulting in a loss of faradaic efficiency.

膜上または膜内での各種勾配の発生は局部的領域におけ
る膜の収縮および膨潤t6よびこれらの事実の間断のな
い変化をびきおこし、このことは陰極層または陰極物質
のはがれおよび/または損失の結果となり得る。実際の
機構がどうであっても、上記言及の悪結果が生じる。
The development of various gradients on or within the membrane gives rise to contraction and swelling of the membrane in localized areas and constant changes in these facts, which can result in delamination and/or loss of the cathode layer or cathode material. It can be. Whatever the actual mechanism, the adverse consequences mentioned above occur.

本発明実施の最良様式と各種様式 本発明によれば、ハロゲンは、一つのイオン透過性隔離
体、好ましくは一つのイオン交換ポリマーによって隔て
られた一対の相対する電極をもつ電解セルの中でハロゲ
ン化物水溶液を電解することによって効果的に発生し、
この場合、少くとも一つの電極、好ましくは陰唖が2層
をもつ。この第一層は化学的3よび電気化学的侵蝕に対
して抵抗性でありかつ低過電圧をもっていて、電極とし
て機能しかつ電解による電解主成物を展開させることが
容易に可能である。第二の層はより高い過電圧(陰稜面
の場合の水素過電圧または陽極面の場合の1素過電i)
をもち、かつ低過電圧表面と膜との間にあり、一般的に
は膜と直接接触している。
BEST MODES AND MODES OF CARRYING OUT THE INVENTION In accordance with the present invention, halogens are removed in an electrolytic cell having a pair of opposing electrodes separated by an ion permeable separator, preferably an ion exchange polymer. It is effectively generated by electrolyzing aqueous compound solution,
In this case, at least one electrode, preferably the electrode, has two layers. This first layer is resistant to chemical and electrochemical attack and has a low overpotential, and is easily capable of functioning as an electrode and deploying the electrolyte by electrolysis. The second layer has a higher overvoltage (hydrogen overvoltage in the case of the negative ridge surface or one element overvoltage i in the case of the anodic surface)
between the low overvoltage surface and the membrane, typically in direct contact with the membrane.

もちろん、両表面は電気伝導性であり、電極として分極
されることが可能である。さらに両面は直接的電気接触
の状態にあり従ってそれらの間にはほとんどまたは実質
的に電位差は存在しない。
Of course, both surfaces are electrically conductive and can be polarized as electrodes. Furthermore, the two surfaces are in direct electrical contact so that there is little or substantially no potential difference between them.

第一のすなわち最も後ろ側の陰極の部分Iま膜とかみ合
っている前の部分の過電圧より低い過電圧をもっている
ので、陰極電解の主要部分あるいはさらには実質上すべ
′てはスペーサーあるいは障壁によって膜から隔てられ
た、膜面上またはその近接位置とは区別される位置にお
いておこる。
The first or rearmost part of the cathode I has a lower overvoltage than that of the previous part which engages the membrane, so that the main part or even substantially all of the cathodic electrolysis is separated from the membrane by a spacer or barrier. Occurs at a location that is separate and distinct from the membrane surface or its adjacent location.

この主要電解反応がおこる陰極は容易に多孔質でありそ
れを貫通して陰溪液の横方向の流れを容易にする。従っ
て、陰極は毎センチメートルに3から10個の網目開口
をもつ倣・」・メツシュの可撓性電気伝導性金属スクリ
ーン、あるいは波型のワイヤースクリーン、あるいはこ
れらの部材の絹合せ、の形であってよい。これらの開口
は比較大きく従って伝導性の第二層まtこはスペーサー
と主体の触媒的1衾極部分との間の接触点に隣接して水
路を提供し、それによって陰極液が触媒的陰極表面に沿
ひかつこれらの点に隣接して縁Vc沿って流れ、それに
よって発生アルカリを陰極の前の部分、そしてまた膜か
ら遠く離れた領域から、掃去する。
The cathode, where this main electrolytic reaction takes place, is easily porous and therethrough facilitates the lateral flow of the anhydrous liquid. The cathode may therefore be in the form of a flexible electrically conductive metal screen with 3 to 10 mesh openings per centimeter, or a corrugated wire screen, or a silk composite of these materials. It's good. These openings are relatively large and thus provide a waterway adjacent to the point of contact between the conductive second layer spacer and the main catalytic cathode, thereby allowing the catholyte to flow into the catalytic cathode. It flows along the edge Vc along the surface and adjacent to these points, thereby scavenging the generated alkali from the part in front of the cathode and also from the region remote from the membrane.

例えば、より活性な陰極層は白金族金属またはそれらの
酸化物から成る表面をもち、これはきわめて低い水素過
電圧をもっている。その場合には、層の中間的スペーサ
ーは過電圧がより高い金属または酸fヒ物の電気伝導性
表面を持ち得る。多孔質のStたはステンレス鋼または
ニッケルのスクリーンをこの目的に使用してよい。理解
できる通り、アルカリ性陰極領截I(おける腐蝕に劇え
る他の伝導性物質も使用してよい。
For example, more active cathode layers have surfaces consisting of platinum group metals or their oxides, which have very low hydrogen overpotentials. In that case, the intermediate spacer of the layer may have an electrically conductive surface of a metal or arsenic with a higher overpotential. Porous St or stainless steel or nickel screens may be used for this purpose. As can be appreciated, other conductive materials that are susceptible to corrosion in the alkaline cathode region may also be used.

いかなる場合においてもこの中間的部分は多孔質で電解
液に対して透過性である。全く電気伝導性であるので、
それはより遠く離、Itた活性陰極領域へ総体的電圧を
上昇させることなしに電流を伝えるのに共同的に働く。
In any case, this intermediate portion is porous and permeable to the electrolyte. Since it is completely electrically conductive,
It acts cooperatively to conduct current to the more distant, active cathode region without increasing the overall voltage.

本発明の好ましい具体化によれば、この多層陰極の中間
層またはスペーサ一層は電気伝導性の弾力的に圧縮可能
のワイヤーマットから成り、これは主体陰極層または触
媒的陰極層の表面より高い水素過電圧の表面をもってい
る。
According to a preferred embodiment of the invention, the intermediate layer or spacer layer of this multilayer cathode consists of an electrically conductive, elastically compressible wire mat, which has a higher hydrogen content than the surface of the main cathode layer or the catalytic cathode layer. Has an overvoltage surface.

陰極の中間層またはスペーサ一層を形成する弾力的に圧
縮可能のワイヤーマントは、膜と陰極の活性層または触
媒層との間で、セル組立時に、有利に圧縮される。それ
ゆえ、この中間的弾力層は膜および活性層に耐して操業
中に弾性反応力を及ぼし膜表面と活性陰極面とを効果的
に離して維持する。このようにして、中間層またはスペ
ーサ一層を形成する弾力的に圧縮可能のワイヤーマット
は、電極の主活性層と膜表面と・の間のある隔離を保つ
ように働くほかに、また、陽極液および陰極液の両者の
乱流によって誘起されるカス気泡の作用下のぶれ、ある
いは変動する水圧差の作用下で陽極または陰極の方への
彎曲から、可撓性膜を抑制している。このことは大いに
重要なことであり、なぜならば、膜をその位置にしっか
りと保持し得る弾力的手段またはその他の手段を用いず
にセル中で組立てられた膜はそれが多孔性の金属電極に
対して絶えずこすることによるずり傷をしばしば受ける
からである。
The resiliently compressible wire mantle forming the intermediate layer or spacer layer of the cathode is advantageously compressed during cell assembly between the membrane and the active layer or catalyst layer of the cathode. This intermediate resilient layer therefore exerts an elastic reaction force on the membrane and active layer during operation to effectively keep the membrane surface and the active cathode surface apart. In this way, the elastically compressible wire mat forming the interlayer or spacer layer, besides serving to maintain a certain separation between the main active layer of the electrode and the membrane surface, also The flexible membrane is restrained from wobbling under the action of scum bubbles induced by the turbulence of both the liquid and the catholyte, or from bending towards the anode or cathode under the action of fluctuating water pressure differences. This is of great importance because membranes that are assembled in cells without elastic or other means that can hold the membrane firmly in place do not adhere to the porous metal electrodes. This is because they often suffer from scratches due to constant rubbing against them.

この圧縮されたマットの剛性的機械的抑止は、可撓性膜
が触れている実質上剛性の孔開き陽索により片面上で提
供され、かつ他の面上で実質上剛性の孔開きの圧力板陰
極によって提供され、あるいは、それが陰極の孔開き触
媒層が触れている電流分配器であってもよい。
Rigid mechanical restraint of this compressed mat is provided on one side by substantially rigid perforated positive cords to which the flexible membrane touches, and on the other side substantially rigid perforated pressure. It may be provided by a plate cathode or it may be a current distributor touched by the apertured catalyst layer of the cathode.

後者の場合には、弾力的に圧縮されるマットは二つの機
能をもつ。一つはある一定の隔離1.好ましくは1から
4漏の隔離をセル運転中に膜表面と活性1極層との間て
提供しかつ確保することであり、もう一つは陰極の満足
すべき運転のために剛性の電流分配手段に対して活性陰
極層を圧しつけることである。
In the latter case, the elastically compressed mat has a dual function. One is a certain degree of isolation. Preferably 1 to 4 leakage isolation is provided and ensured between the membrane surface and the active monopolar layer during cell operation, and the other is a rigid current distribution for satisfactory operation of the cathode. The active cathode layer is pressed against the means.

活性陰極層は貴金属(PtXRh、 Ru、 Ir、 
Pti )またはそれらの合金またはそれらの他の金属
の伝導性酸化物のような低水素過電圧をもつ触媒物質で
以て被覆された鉄、ステンレス鋼、ニッケル、銅、また
はそれらの合金のような陰極液に抵抗性の金属でつくら
れるのが最も有利であること、並びに、主体陰極層へ低
水素過電圧特性を付与するこれらのコーチインクが永久
的なものでほとんどなくある期間の運転後には更新する
必要があること、を考慮すると、熔羨部を外しあるいは
切断しそして新たに被覆した陰極をその場所に溶接また
は連結し戻す必要もなしに織製の活性陰極層を置き換え
る、本発明のこの好ましい具体化によって提供される可
能性から、大きな利へか得られることは明らかである。
The active cathode layer is made of noble metals (PtXRh, Ru, Ir,
a cathode such as iron, stainless steel, nickel, copper, or alloys thereof coated with a catalytic material having a low hydrogen overpotential, such as conductive oxides of Pti) or their alloys or other metals thereof; These coach inks, which are most advantageously made of metals that are resistant to liquids and which impart low hydrogen overvoltage properties to the main cathode layer, are rarely permanent and need to be renewed after a period of operation. In view of the need, this preferred embodiment of the present invention replaces a woven active cathode layer without the need to remove or cut the weld and weld or connect a newly coated cathode back in its place. It is clear that great benefits can be gained from the possibilities offered by reification.

実際に、本発明のセルにおいては、活性陰極層は一つの
薄い孔開きの被覆された金属スクリーンであり、これは
弾力的に圧縮されるスペーサ一層またはマットと活性陰
極層へ電流分配手段として働(実質的疋剛性の圧力板ま
たは一連の間隔を置いたリブまたはスタブとの間で単純
にサンドイッチされている。
Indeed, in the cell of the present invention, the active cathode layer is a thin perforated coated metal screen, which acts as a current distribution means to the elastically compressed spacer layer or mat and the active cathode layer. (simply sandwiched between a substantially rigid pressure plate or a series of spaced ribs or stubs).

比較的高い水素過電圧のスペーサ一層を形成する弾力的
に圧縮可能のマットはしなやかでスプリング様の特性で
あり、そして圧縮手段からの圧力付与によってその非圧
縮時の厚さの60%またはそれ以上まで小さくなるまで
膜に対して圧縮できるものであるが、それはまたその締
め付は圧力を解放するときにはその初厚へ実質的に反撥
し得る。
The elastically compressible mat forming the relatively high hydrogen overpotential spacer layer is pliable, spring-like in character, and can be compressed up to 60% or more of its uncompressed thickness by application of pressure from compression means. Although it can be compressed against the membrane until it is small, it can also rebound substantially to its initial thickness when the pressure is released.

このように、その弾性反応記憶によって、実質的に均一
な圧力を膜に対して付与かつ維持する。なぜならば接し
ている表面内の不規則性に対して圧力を分散かつ補償し
得るからである。それは十分に可撓性であってあらゆる
方向において曲がり膜の輪廓をとる。この圧縮可能マッ
トはまた膜面へのおよび膜面からの電解液の循環を容易
にするべきである。
Thus, its elastic response memory applies and maintains a substantially uniform pressure on the membrane. This is because pressure can be distributed and compensated for irregularities in the adjacent surfaces. It is sufficiently flexible to bend in all directions and take on the contours of the membrane. The compressible mat should also facilitate circulation of electrolyte to and from the membrane surface.

このように、圧縮可能層はその構造が開放的であり大き
い自由容積を含んでいる。この弾力的に圧縮できるマン
トはその表面で本質的に電気伝導性であり、一般的には
、接する電解液の電気化学的侵蝕に対して耐える金属で
つくられ、そして従って主体活性電極層全体に分極と電
流を分散するのに役立つ。
Thus, the compressible layer is open in its structure and contains a large free volume. This elastically compressible cloak is inherently electrically conductive at its surface, is generally made of a metal that resists the electrochemical attack of the contacting electrolyte, and thus covers the entire main active electrode layer. Helps spread polarization and current.

本発明の弾力性スペーサ一層の好ましい具体化は、解放
網目構潰をもつ実質上開放メソンμ状の平板状の電気伝
導性金属ワイヤー物品またはスクリーンから成り、かつ
電解液および電解生成物に対して抵抗性のあるワイヤー
または織物から成ること、並びにそのワイヤーのある部
分あるいは全部が、その物品の平面に平行な少くとも一
つの準線に沿って、直径または振幅がワイヤーの厚さを
実質的にこえかつ好ましくは物品の厚さに相当する一連
のコイル、波、ちちれ、その他の波型輪廓を形成してい
ること、を特徴としている。もちろん、このようなちぢ
れあるいはしわはこのスクリーンの厚さを横断する方向
で配置されている。
A preferred embodiment of the resilient spacer layer of the present invention consists of a substantially open mesonically planar electrically conductive metal wire article or screen with an open mesh structure and is resistant to electrolyte and electrolysis products. consisting of a resistive wire or fabric, and that some or all of the wire has a diameter or amplitude substantially equal to or less than the thickness of the wire along at least one directrix parallel to the plane of the article; It is characterized by the formation of a series of coils, waves, rips or other corrugations that correspond to the thickness of the article and preferably correspond to the thickness of the article. Of course, such creases or wrinkles are placed across the thickness of the screen.

ちぢれ、コイル、波、などの形にあるこれらのしわはこ
のしわのある織物の厚さに対して垂直な軸に関して傾斜
または曲線を描いている側面部をもち、従って、この層
が圧縮されるときにはある偏位と圧力が電極領域または
電極面全体に圧力分布をより均一にするように横方向に
伝達される。
These wrinkles, in the form of wrinkles, coils, waves, etc., have sides that are sloped or curved with respect to an axis perpendicular to the thickness of the wrinkled fabric, thus compressing the layer. Sometimes some deflection and pressure is transmitted laterally to make the pressure distribution more uniform over the electrode area or electrode surface.

この織物を圧縮する面の平面度または平行度の不規則さ
のために隣接領域上に作用するよりも大きい圧縮力を受
けるがもじれないある部分のコイルまたはワイヤの輪は
、隣りのコイルまたはワイヤの−へ過剰の力を伝達する
ことによってそれを放出するようより大きく撓むことが
できる。それゆえ、織物は実質的な程度まで圧力均等化
体として作用しかつ単一接触点上に作用する弾性反応カ
が限度をこえそれによって膜が過度に締めつげられある
いは突き通されることを妨げるのに有効で・ある。もち
ろん、この弾力層のこのような自己調節能はまた電極全
表面にわたって良好かつ均一の接触分布を得るのに役立
つ。
A coil or loop of wire in one section that is subjected to a compressive force greater than that acting on the adjacent area but does not twist due to irregularities in the flatness or parallelism of the surfaces compressing this fabric, By transmitting excess force to the wire, it can be deflected more to release it. Therefore, the fabric acts to a substantial extent as a pressure equalizer and prevents the elastic response forces acting on a single point of contact from being exceeded and thereby over-tightening or penetrating the membrane. It is effective for. Of course, such self-adjusting ability of the elastic layer also helps to obtain a good and uniform contact distribution over the entire electrode surface.

一つのきわめて効果的な具体化は一連の螺旋体状の円筒
法スパイラルから成ることが望ましく、それらのコイル
は相互にメツシュを形成しあるいは相互に輪をつくる関
係において隣接スパイラルのコイルと一緒に相互に巻か
れている。スパイラルの直径はそのスパイラルのワイヤ
ーの直径の5から10倍またはそれ以上である。この好
ましい配列によると、ワイヤ螺旋自体はその螺旋によっ
てかこわれる容積のきわめて小さい部分を表わし、従っ
てその螺旋はずへての側から見て開放的でありそれによ
って電解液の循環を許す内部水路を提供する。
One highly effective embodiment preferably consists of a series of helical cylindrical spirals, the coils interlocking with the coils of adjacent spirals in mutual meshing or mutual looping relationship. It's wrapped. The diameter of the spiral is 5 to 10 times or more the diameter of the wire in the spiral. According to this preferred arrangement, the wire helix itself represents a very small portion of the volume enclosed by the helix, so that the helix is open when viewed from the distal side, thereby providing an internal waterway to allow circulation of the electrolyte. do.

しかし、この螺旋体状の円筒状スパイラルは前記のよう
に隣接スパイラルと相互にメツシュを形成する関係で巻
かれることが必要ではなく、それ、らがまた一本の隣接
する金属ワイヤーのスパイラルから成り立っていてもよ
い。その場合には、これらのスパイラルは相互のそばに
並置され、それぞれのコイルは一つの交互繰返I−で単
にかかわり合っているのみである。
However, this helical cylindrical spiral does not need to be wound with adjacent spirals in a mutual mesh-forming relationship as described above; It's okay. In that case, these spirals are juxtaposed next to each other and each coil is only involved in one alternation I-.

もう一つの具体化によれば、スペーサ一層は金属ワイヤ
ーのちちれた編んだメソンユまたは布から成り立ち、そ
の場合、各々の単一ワイヤはその編んだメッ7ュまたは
布のちぢれの最大の高さに相当する振幅の一連の彼を形
成している。一つの変形として、二つまたは二つ以上の
編んだメツ7ユまたは布が、個別に成形によってちちら
されたのちに、相互の上に重ね合せられて所望の厚さの
一つの層を得てもよい。
According to another embodiment, the spacer layer consists of a crimped mesonue or fabric of metal wires, in which case each single wire has a maximum height of the crimps of the woven mesh or fabric. It forms a series of amplitudes corresponding to his. In one variant, two or more knitted pieces or fabrics are shredded individually by molding and then layered on top of each other to obtain a single layer of desired thickness. You can.

金属メソンユまたは織物をちぢらせることはある荷重下
で大きい圧縮性゛と顕著な対圧縮弾力を付与し、この荷
重は圧力を適用する表面の毎平方センナメートルあたり
少くとも約50−2000.9であり得る。
Crinkling the metal mesh or fabric imparts a high compressibility and significant compressive resilience under a load of at least about 50-2000 mm per square centimeter of the surface to which pressure is applied. It can be 9.

マットははるかに小さい厚さと容積へ圧縮できる。例え
ば、その初容積および/または初厚の約50から90%
あるいはさらに小さい係へ圧縮されてもよく、それゆえ
、膜と活性陰極層との間で圧縮される。
The mat can be compressed to a much smaller thickness and volume. For example, about 50 to 90% of its initial volume and/or thickness
Alternatively, it may be compressed to an even smaller degree, and therefore compressed between the membrane and the active cathode layer.

マットはそれが間で圧縮される膜および活性陰極層の隣
接面IK関して可動性または滑動性である。
The mat is mobile or sliding with respect to the adjacent surfaces IK of the membrane and active cathode layer between which it is compressed.

締め付は圧を適用するとき、弾力性マットを構成するワ
イヤーの輪またはコイルは横方向にずれてすべり接触し
ている表面全体にわたって均・−に圧力を分配する。
When clamping applies pressure, the loops or coils of wire that make up the resilient mat shift laterally to distribute the pressure evenly over the surfaces in sliding contact.

セルの締め付げ圧力の大部分はスペーサ一層を形成する
金属ワイヤーの各々の単独コイルまたはワイヤーによっ
て弾性的に記憶される。
Most of the cell clamping pressure is stored elastically by each individual coil or wire of metal wire forming the spacer layer.

好ましくは、弾力囲マットはそのはじめの非圧縮厚みの
約80から30係へ投影面積の平方センナメートルあた
り5oと200iの間から成る圧縮圧力下で圧縮される
。その圧縮状態においてすら、この弾力性マントは高度
に多孔性でなければならず、パーセンテージで表現する
圧縮されたマットの空洞容積と見掛は容積との間の比し
ま少くとも75係(稀には50%以下)、好ましくは8
5%と96%との間から成ることが有利である。
Preferably, the resilient periphery mat is compressed to about 80 to 30 factors of its original uncompressed thickness under a compression pressure of between 5 and 200 degrees per square centimeter of projected area. Even in its compressed state, this elastic mantle must be highly porous, such that the ratio between the hollow volume of the compressed mat and its apparent volume, expressed as a percentage, is at least a factor of 75 (in rare cases 50% or less), preferably 8
Advantageously, it consists of between 5% and 96%.

用いるワイヤーの直径は成形または織製のタイプに応じ
て広い範囲内で変ってよく、セル組立て圧力において所
望の弾力性および変形の特性な得るようどもかくも十分
に小さいものである。電極表面の50と5009/cm
2の間の荷重に相当する組立て圧力が活性陰r+層と協
同する電流分配構造または集電体と、の間で良好な電気
的接触を得るのに通常は必要とされる。ただしより高い
圧力を使用してもよい。
The diameter of the wire used may vary within wide limits depending on the type of molding or weaving, and is still sufficiently small to obtain the desired elasticity and deformation properties at cell assembly pressures. 50 and 5009/cm of electrode surface
An assembly pressure corresponding to a load of between 2 and 2 is typically required to obtain good electrical contact between the active negative r+ layer and the cooperating current distribution structure or current collector. However, higher pressures may also be used.

投影面積について約400g/m2の圧力において非圧
縮物品の厚さの60q6より大きくない圧縮に相当する
約1.5から3 mmの本発明の弾力性スペーサ一層の
変形を提供することによって、活性陰極層における接触
圧力は上記限度内で得ることがてきあるいはまた平面か
らの偏位が2 mml / mまでで得られる。
By providing a further deformation of the elastic spacer of the present invention of about 1.5 to 3 mm, corresponding to a compression of not more than 60q6 of the thickness of the uncompressed article at a pressure of about 400 g/m2 for the projected area, the active cathode Contact pressures in the layers can be obtained within the above limits or alternatively with deviations from the plane of up to 2 mml/m.

金属ワイヤーの直径は0,1岨またはさらにはそれ以下
から0−8mmとの間であることが好ましく、−力、非
圧縮物品の厚さ、すなわち、締め付は時のコイル直径ま
たは振幅はワイヤー直径の5倍またはそれ以上であり、
好ましくは4から10能の範囲にある。このように、圧
縮可能部分は大きな自由容積すなわち占有容積部分をか
こみ、これは電解液の流れおよびガスの流れに対して自
由かつ開放的である。
The diameter of the metal wire is preferably between 0,1 mm or even less and 0-8 mm, - the force, the thickness of the uncompressed article, i.e. the coil diameter or amplitude when tightening is the wire 5 times the diameter or more,
Preferably it is in the range of 4 to 10 powers. Thus, the compressible portion encloses a large free or occupied volume portion, which is free and open to electrolyte flow and gas flow.

上述のしわをよぜた(これは圧縮しているワイヤー螺旋
を含む)織物においては、自由容積のこのパーセンテー
ジはその織1勿1てよって占有される全容積の約75%
であり、この自由容積パーセンテージは25係より小で
あってはならず、好ましくは50チより小さくあっては
ならない。このような織物中のカスおよび電解液の流れ
における圧力降下は無視できる。
In the wrinkled fabric described above (which includes compressed wire helices), this percentage of free volume is approximately 75% of the total volume occupied by the fabric.
, and this free volume percentage should not be less than 25 parts, and preferably should not be less than 50 parts. The pressure drop in the flow of scum and electrolyte through such a fabric is negligible.

ここで意図する不発ル1は+1属図而において描かれて
いるセルのような電解セルへ適用してよい。
The failure rule 1 contemplated here may be applied to electrolytic cells such as those depicted in the +1 genus diagram.

第1図は二重層電極を中に設けたセルの線図的な水平断
面図てあり、 第2図は第1図のセルの線図的垂直断面図である。
1 is a diagrammatic horizontal cross-section of a cell with a double layer electrode therein, and FIG. 2 is a diagrammatic vertical cross-section of the cell of FIG.

図示のように、セルは陽極端板1と陰極端板2とから成
り、ともに、一つの垂ilI面としてとりつけられてお
り、各端板は一つの水路の形で陽極空間3および陰極空
間4をそれぞれかこむ側壁をもっている。各端板はまた
それぞれの端板の平面からセルの各々の側へ突き出てい
る側壁の上に一つの周囲シール面をもち、5は陽極/−
ル面であり6は陰極シール面である。これらの面は図に
は示されていない適当なガスケントの挿入で以て膜また
は隔膜7に対して触れており、この膜また※ま隔膜、・
ま側壁間のかこわれた空間を横断してのひて陽極と陰極
を分離する。
As shown, the cell consists of an anode end plate 1 and a cathode end plate 2, both of which are mounted in one vertical plane, with each end plate in the form of a water channel forming an anode space 3 and a cathode space 4. It has a side wall that encloses each. Each endplate also has one peripheral sealing surface on the sidewall projecting from the plane of the respective endplate to each side of the cell, 5 anode/-
6 is a cathode sealing surface. These surfaces touch the membrane or diaphragm 7 by means of the insertion of suitable gaskets, not shown in the figure, which membrane or diaphragm,...
The anode and cathode are separated by crossing the space between the side walls.

陽極8はエキスパンテッドチタン金属または他の陽極的
に抵抗性の基板の比較的剛性の非圧縮性ンートから成り
、好ましくは白金族金属の金属または酸化物または混合
酸化物のような非受動態化性コーティングをその上にも
っている。このシー1−は陽)血裏板の側壁内にはまる
寸法であって、陽極端板1のウェブまたはベースへ固定
されかつそれから突き出ている間隔を置いた電気伝導性
リブ9によってどちらかといえば剛性的に支持されてい
る。リブ間の空間はその底から供給され頂部から抜き出
される陽極液の容易な流れを提供する。
The anode 8 consists of a relatively rigid, incompressible piece of expanded titanium metal or other anodically resistant substrate, preferably a non-passivated metal or oxide or mixed oxide of a platinum group metal. It also has a sex coating on it. This seam 1- is sized to fit within the side wall of the anode backing plate and is rather fixed by spaced electrically conductive ribs 9 fixed to the web or base of the anode plate 1 and projecting therefrom. Rigidly supported. The spaces between the ribs provide easy flow of anolyte, which is supplied from the bottom and withdrawn from the top.

端板全体とリブは黒鉛であってよく、または、チタンク
ラッド鋼または他の適当物質であってもよい。陽i/−
)8に対して触れているリブは電気的接触を改善するた
めπ例えば白金または類似金属で以て被覆されていても
いなくてもよく、陽極ソート8は必要ならばリブ9へ熔
接してもよい。
The entire end plate and ribs may be graphite or may be titanium clad steel or other suitable material. positive i/-
) 8 may or may not be coated, for example with platinum or a similar metal, to improve the electrical contact, and the anodic sort 8 may be welded to the rib 9 if necessary. good.

陽極の剛性孔開きソート8は垂直位置にしっかり保持さ
れている。このソートは膜から外へ向けて上向きに傾斜
した開口1oをもつエキスパンデッド金属でできていて
もよく、上昇するガス気泡を空間90力へかつ膜から遠
くへそらせる。
The rigid perforated sort 8 of the anode is held firmly in a vertical position. This sort may be made of expanded metal with an opening 1o sloping upwardly and outwardly from the membrane, deflecting rising gas bubbles into the space 90 force and away from the membrane.

陰極側においては、リブ11は陰極端板2のベースから
外向きに陰極空間4の深さ全体の何分の−かの距離だけ
のびている。これらのリブはセルを横断して隔てられて
いて底から頂部への垂直の電解液の流れのための平行空
間を提供し、かつシート状または層状の陰極とがみ合っ
ている。陰極端板とリブは鋼またはニッケル鉄合金また
は他の陰極的に抵抗性のある電気伝導性物質でつくられ
てよい。この伝導性リブ11の上で比較的剛性の圧力板
12が熔接され、これは孔開きであってその片側から他
の側への電解液の循環を容易にする。
On the cathode side, the ribs 11 extend outwardly from the base of the cathode plate 2 by a distance of a fraction of the total depth of the cathode space 4. These ribs are spaced across the cell to provide parallel space for vertical electrolyte flow from bottom to top, and are interlocked with the sheet or layered cathode. The cathode plate and ribs may be made of steel or nickel-iron alloy or other cathodically resistive electrically conductive material. A relatively rigid pressure plate 12 is welded onto this conductive rib 11, which is perforated to facilitate circulation of electrolyte from one side thereof to the other.

一般的にはこれらの開口またはよろい窓は空間4へ向−
って上向きにかつ膜または圧縮可能電倹がら遠ざかるよ
うに傾斜している(第2図を見よ)。
Typically these openings or shutters are directed into space 4.
(See Figure 2).

圧力板は電気伝導性であって電極へ陰極的極性を付与し
かつそれへ圧力を適用するのに役立ち、そして、それは
エキスパンデッド金属でつくってもよくあるいは鋼、ニ
ッケル、銅またはそれらの合金の重いスクリーンでつく
ってもよい。
The pressure plate is electrically conductive and serves to impart cathodic polarity to the electrode and apply pressure to it, and may be made of expanded metal or steel, nickel, copper or alloys thereof. It may be made with a heavy screen.

主体または活性の陰極層は低水素過電圧をもつ陰険的に
抵抗性のある触媒物質で以て被覆した、ニッケル、ステ
ンレス鋼、鉄、銅、またはそれらの合金のような陰事的
に抵抗性の電気伝導性物質の、微、?+l110J涜性
スクリーン13でつくるのが有利である。苛性溶液中の
水素発生のための多くの触媒物質が当業において知られ
ていて、特に適当な物質は白金、ルテニウム、パラジウ
ム、ロジウム、イリジウム、およびオスミウムのような
貴金属、それらの合金および酸fヒ物、ラネーニッケル
、モリブデンおよびタングステン合金である。これらの
物質はいずれも陰極スクリーンを被覆するのにうまく使
用で゛きる。
The main or active cathode layer is an implicitly resistive material such as nickel, stainless steel, iron, copper, or alloys thereof coated with an implicitly resistive catalytic material having a low hydrogen overpotential. A tiny amount of electrically conductive material? It is advantageous to make it with +l110J sacrificial screen 13. Many catalytic materials for hydrogen evolution in caustic solutions are known in the art, and particularly suitable materials include noble metals such as platinum, ruthenium, palladium, rhodium, iridium, and osmium, their alloys and acid f metal, Raney nickel, molybdenum and tungsten alloys. Any of these materials can be successfully used to coat the cathode screen.

膜7と主体活性層13との間に挿入する弾力的に圧縮可
能のスペーサ一層14は縮らせた波型またはしわをまぜ
た圧縮性のワイヤーメツンユ織物であって、この織物は
米国特許第4,343,690号に記載されるタイプの
開放メツンユの編んだワイヤストランドが有利であり、
その特許においてはワイヤストランドが相互に抱き合っ
た輪をもつ比較的平らな織物に編まれている。この織物
を次に締めつけあるいはしわをませて一つの波型としそ
れらの彼は例えは0.3から2センチツートル離れて接
近し、この圧縮性綽、物の総体的1享みは2か10ミリ
メートルであるこの捲縮物は/クザク゛僕様または杉綾
模様てあって、織物のメノンユはより粗く、すなわちス
クリーン13の孔径よりは大きい孔径をもっている。
The elastically compressible spacer layer 14 inserted between the membrane 7 and the main active layer 13 is a compressible wire mesh fabric with crimped corrugations or wrinkles, which fabric is disclosed in US Pat. Advantageously, open mesh braided wire strands of the type described in No. 4,343,690,
In that patent, wire strands are woven into a relatively flat fabric with interlocking loops. This fabric is then tightened or wrinkled into a single corrugation, which is spaced close together, say 0.3 to 2 centimeters apart, and this compressible texture gives a total length of 2 to 10 millimeters. This crimp has a rippled or herringbone pattern, and the menonille of the fabric is coarser, that is, it has a larger pore size than the pore size of the screen 13.

この好ましい具体化においては、弾力的に圧縮可能のス
ペーサ一層14は圧力板12と主体または活性の陰極1
3との間の良好な電気的接触を提供するのに役立ち、陰
極層13はスペーサ一層14によって電流分配圧力板1
2に対して均一に電極全表面にわたって圧しつけられる
In this preferred embodiment, the resiliently compressible spacer layer 14 is connected to the pressure plate 12 and the main or active cathode 1.
The cathode layer 13 is connected to the current distribution pressure plate 1 by the spacer layer 14, which serves to provide good electrical contact between the
2 evenly over the entire surface of the electrode.

弾力的に圧縮可能のスペーサ一層14はまた、剛性の孔
開き陽極8に対して触;)tている可撓性膜7を圧しつ
け維持し、それがセル中で動いたりぶ→tたりすること
を妨げる。
The resiliently compressible spacer layer 14 also keeps the flexible membrane 7 pressed against the rigid apertured anode 8 as it moves in and out of the cell. prevent things.

層14は主体または活性の陰極層を膜から容易に予めぎ
められる距離で効果的に隔て、その距離は1膿と4咽の
間から成り得る。
Layer 14 effectively separates the main or active cathode layer from the membrane at a readily predetermined distance, which distance may be between 1 and 4.

スペーサ一層14は活性層]3より高い水素過電圧をも
つので、電極反応は実質的には触媒的スクリーン130
表面においておこり、それはまた細い金属ワイヤーの圧
縮層14のきわめて開数的な構造のためである。
Since the spacer layer 14 has a higher hydrogen overpotential than the active layer 3, the electrode reaction is substantially reduced by the catalytic screen 130.
This occurs at the surface, which is also due to the highly anomalous structure of the compressed layer 14 of thin metal wires.

電極反応の生成物は容易に稀釈され、膜面かも迅速にと
り除かれ、従って膜表面の高い濃度勾配を効果的に防ぐ
The products of the electrode reaction are easily diluted and quickly removed from the membrane surface, thus effectively preventing high concentration gradients at the membrane surface.

本具体化の運転においては、実質的に飽和の塩化すトリ
ウム水溶液がセルの陽極室の底の中に供給され、リブ9
の間り)水路または空間3の中を」ニ向きに流れ、濃度
の低下した鍼水と発生塩素とがセルの頂部から出る。水
または稀薄水酸化ナトリウムが陰極室の底の中に供給さ
れ、水路4並びに圧縮スペーサ一層14の空洞中を上昇
し、発生水素とアルカリがセルの頂部からとり出される
In operation of this embodiment, a substantially saturated aqueous solution of thorium chloride is fed into the bottom of the anode chamber of the cell and
Acupuncture water with reduced concentration and generated chlorine flow in two directions in the waterway or space 3, and exit from the top of the cell. Water or dilute sodium hydroxide is fed into the bottom of the cathode chamber and rises through the conduit 4 as well as the cavity of the compression spacer layer 14, and the evolved hydrogen and alkali are removed from the top of the cell.

電解は陽極端板と陰極端板の間に直流の電気ポテンシャ
ルを与えることによっておこされる。
Electrolysis is caused by applying a direct current electrical potential between the anode and cathode plates.

第2図に示すように、圧力板12中の開口は圧縮j哉物
層14から上向きに離れるように方向づけだ傾斜導出口
を提供するように窓が開けられ−(いて、それによって
発生水素および/または電解液は電解液室4の後ろへ出
てゆく。従って圧力板12の背後におけるTi直空間と
圧縮織物14によって占有される空間とは上向きの電解
液とカスの流れのために提供される。
As shown in FIG. 2, the openings in the pressure plate 12 are windowed to provide an angled outlet oriented upwardly away from the compressed material layer 14, thereby allowing the generated hydrogen and or the electrolyte exits behind the electrolyte chamber 4. The space occupied by the Ti vertical space behind the pressure plate 12 and the compressed fabric 14 is therefore provided for the upward flow of electrolyte and scum. Ru.

塩化ナトリウム電解用の本発明改良方法によれば、14
0からaooy/lの塩化ナトリウムを含む鍼水がセル
の陽極室内に循環される。塩素:ま陽極において発生し
、一方、水和したイオンはカチオン膜を通・つて移行し
て陰極に達し、そこで15−20重量%以上の実質的濃
度の苛性ンーダと水素が生成する。25から40重量係
のアルカリ金属水酸化物が、90多以上、しばしば94
係以」二の陽極効率および陰極効率で以て、生成され得
る。
According to the improved method of the present invention for sodium chloride electrolysis, 14
Acupuncture water containing 0 to aooy/l of sodium chloride is circulated into the anode chamber of the cell. Chlorine: is generated at the anode, while the hydrated ions migrate through the cation membrane to the cathode, where a substantial concentration of caustic powder and hydrogen of 15-20% by weight or more is produced. Alkali metal hydroxides with a weight ratio of 25 to 40% are more than 90%, often 94%
can be produced with anode efficiencies and cathode efficiencies of two.

以下の実施例は解説のためのものである。The following examples are for illustrative purposes only.

高さ100mm、、幅]00咽の有効電極面積をもつ実
験室的大きさの電解セルをつくった。
A laboratory-sized electrolytic cell with an effective electrode area of 100 mm in height and 100 mm in width was constructed.

セルのフレームと裏板は陽極部如ついてはチタンで陰極
部L(ついてはステンレス鋼<Al5I816)でつく
った。
The frame and back plate of the cell were made of titanium for the anode part and stainless steel (Al5I816) for the cathode part L.

陽極は、金属について言及したように、それぞれの比が
1対1のルテニウムとチタンの酸化物の混合物つ、それ
らの金属の塩溶液の熱分解によって得られる非受動態化
性触媒被覆で以てコーティングした、厚さ1.5則のエ
キスパンテッドチタン7−トであった。
As mentioned above, the anode is coated with a mixture of ruthenium and titanium oxides in a 1:1 ratio of each with a non-passivating catalytic coating obtained by pyrolysis of salt solutions of these metals. It was an expanded titanium plate with a thickness of 1.5.

陽極背後の陽極室の深さは12mmであった。The depth of the anode chamber behind the anode was 12 mm.

膜は約0.25+nmの厚さの積層シートであり、ポリ
四弗化エチレンスクリーンの中間層を機械的支持体とし
て一緒に積層したカチオン交換樹脂の2層から成り立っ
ている。この2層は四弗化エチレンとパーフルオロビニ
ルエーテルとのコポリマーでつくられ、一つはスルホン
基を営み他方にカルボキシル基を含んでいる。
The membrane is a laminate sheet approximately 0.25+nm thick, consisting of two layers of cation exchange resin laminated together with an interlayer of polytetrafluoroethylene screen as mechanical support. The two layers are made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ether, one carrying sulfonic groups and the other containing carboxyl groups.

膜はセル中においてそのカルボキシル層か陰極室に面す
るように組文てた。
The membrane was assembled in the cell with its carboxyl layer facing the cathode chamber.

陰極構造は次の俣成てあった a)AISI 316の垂直リフ上に溶接した、5m+
++の間隔て直径8.0m+nの孔を開けた、厚さ2.
0mmのAl51 316の孔開きノートの形をしだ集
電体。この集電体スクリーンの背後の陰極室の深さは1
8m1てらった。
The cathode structure consisted of a) 5m+ welded onto the vertical rift of AISI 316;
Holes with a diameter of 8.0 m + n are drilled at ++ intervals, and the thickness is 2.
Current collector in the shape of a notebook with a hole of 0mm Al51 316. The depth of the cathode chamber behind this current collector screen is 1
I got 8m1.

b)特別に低い水素過電圧を与えるよう2こ、ルテニウ
ム(80から85%)とニッケル(15から20%)の
合金を7−89/m2て以て板楼した25メツ/ユのニ
ッケルスクリーンの形をした、主体または触媒的の陰極
層。
b) A 25 M/U nickel screen plated with an alloy of ruthenium (80 to 85%) and nickel (15 to 20%) at 7-89/m2 to give a particularly low hydrogen overvoltage. shaped, main or catalytic cathode layer.

C)直径0.11mmのニッケルワイヤをゆるく編んだ
三つの二重層でつくったマットの形5態の、弾力的に圧
縮されたスペーサ一層。
C) One layer of elastically compressed spacer in the form of a mat made of three double layers of loosely woven nickel wire with a diameter of 0.11 mm.

触媒的陰極層b)は剛性集電体a)と弾力性スペーサ一
層C)との間に挿入され、セルを一緒(C締めつけると
き、この集電体は弾力性マットをli位面へ圧縮し、こ
の膜か剛性の1場極へ触れることになる。約400 g
 /cm2の圧力((相当する圧縮は活性陰極スクリー
ンと膜との間に挿入された弾力性マットの厚みを約6y
nmの初期非圧縮厚み力・ら約2.7m+πへ減少させ
ていた。従って、陽極面と活性陰極層の面との間の距離
は約2.7mmと膜厚との合計てあり、すなわち実際的
には2.7mmと2.8yo++との間から成り立って
いた。
A catalytic cathode layer b) is inserted between a rigid current collector a) and an elastic spacer layer C), which when tightening the cells together compresses the elastic mat into the li plane. , this membrane will touch the rigid one-field pole. Approximately 400 g
/cm2 pressure ((the corresponding compression reduces the thickness of the elastic mat inserted between the active cathode screen and the membrane to about 6y
The initial uncompressed thickness force of nm was reduced to approximately 2.7 m+π. Therefore, the distance between the anode surface and the surface of the active cathode layer was about 2.7 mm plus the film thickness, ie practically comprised between 2.7 mm and 2.8yo++.

セルは次の条件において運転した。The cell was operated under the following conditions.

電流督度:       3000A/m’陽極徹濃度
:      NaC(l l 76g/11陰極液濃
度       30重量%のNa01iン品度 、 
               90℃±1℃セル電圧
:        3.121/’±0.02陰極電流
効率:     94.5% 塩素カス中α役素:0.1容績% 参照実施例 実施例1に記載のものと同じセルを解体して被覆された
ニッケルb)の主体(または触媒的)陰極スクリーンを
膜の面に対し一装置き、編んだニッケルワイヤーC)の
弾力性マ刈・を剛性集電体a)と活性陰極スクリーンと
の間に置いた。
Current rating: 3000A/m' Anode concentration: NaC (l l 76g/11Catholyte concentration 30% by weight Na01in quality,
90°C ± 1°C Cell voltage: 3.121/' ± 0.02 Cathode current efficiency: 94.5% α element in chlorine scum: 0.1% by volume Reference Example Same as that described in Example 1 The cell is dismantled and the nickel-coated (b) main (or catalytic) cathode screen is placed against the surface of the membrane, and the braided nickel wire (C) elastic mesh is used as the rigid current collector a). and an active cathode screen.

セルを再び組立てるとき、この弾力マントを約2.7m
mの厚さまで圧縮し、それによって活性陰極スクリーン
を膜面に対して圧1一つけた。従って、陽極面と陰極面
との間の距離は膜の厚さにオ目当1−る。ずなわち約0
.25mmであった。
When reassembling the cell, this elastic cloak should be approximately 2.7 m long.
The active cathode screen was compressed to a thickness of 1 m, thereby applying a pressure of 11 m against the membrane surface. Therefore, the distance between the anode and cathode surfaces depends on the thickness of the film. Zunawachi approx. 0
.. It was 25 mm.

セルを前記実施ψりで示したのと全く同じ条件下で運転
して次の結果を祠た。
The cell was operated under exactly the same conditions as described in the previous experiment and the following results were obtained.

セル電圧:       3.19T/’±0.02陰
極電流効率:    93% 塩素カス中の酸素::0.5容積係 本発明の方法はいかなるタイプのイオン透過l!負で以
て実施してもよい。
Cell voltage: 3.19T/'±0.02 Cathode current efficiency: 93% Oxygen in chlorine gas: 0.5 volume ratio The method of the present invention can be applied to any type of ion permeation l! It may also be implemented with a negative value.

膜は一層タイブのものでもよく、あるし・番ま異、忙る
イオン交換樹脂でつくった異なる層から成る積層膜であ
ってもよ(、また膜が補強用Oファイバーまたbま織物
ン含んでいてもよい。
The membrane may be of the single-layer type, or it may be a laminated membrane consisting of different layers made of ion-exchange resins (or the membrane may contain reinforcing O-fibers or fabrics). It's okay to stay.

膜の表面はそのfヒ学的組成または物理的形態のいずれ
かにおいて変性されていてもよく、例えば膜が粗面をも
っていてもよい。
The surface of the membrane may be modified either in its chemical composition or in its physical form, for example the membrane may have a rough surface.

また、膜は樹脂の、あるいは微孔層な形成する粒状物質
の、多孔層を膜面全体にもっていてもよく、この層は特
性上伝導性か非伝導性のいずれかである。
The membrane may also have a porous layer over the entire surface of the membrane, either of resin or of particulate material forming a microporous layer, which layer is either conductive or non-conductive in nature.

専問家には明らかなように、付属図面における好ましい
具体化において実質上剛性の孔開き板12から成る形態
で描かれている電流分配手段は、異なる性質のものであ
ってもよく、例えば、活性陰極スクリーン13が陰極端
板からのびている垂直リブ11に対して直接に弾力性ワ
イヤーによって圧しつげられてもよい。
As will be clear to the expert, the current distribution means, which are depicted in the preferred embodiment in the accompanying drawings in the form of a substantially rigid perforated plate 12, may be of a different nature, for example: The active cathode screen 13 may be pressed by elastic wires directly against the vertical ribs 11 extending from the cathode end plate.

好ましくは後者り場合には、活性陰極13はより重質ゲ
ージのスクリーンでつくることができ、垂直リブの分布
をより密にしてもよく、すなわち、活性スクリーンと電
流分配手段との間に多数の電気的接触を提供するために
、セル室の単位幅あたり多数のリブで以て密にしてよ(
・。
Preferably in the latter case, the active cathode 13 may be made of a heavier gauge screen and the distribution of vertical ribs may be closer, i.e. there may be a large number of vertical ribs between the active screen and the current distribution means. To provide electrical contact, the cell chamber should be closely spaced with a number of ribs per unit width (
・.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図・は中に二重層電極を設けたセルの線図的水平断
面図であり、第2図は第1図のセル線図II′1勺重曲
断面図である。 1:陽極端板 2:陰極端板 3:陽極室 4:陰極室 7:膜 8:剛性孔開きノート 9.11:リブ 10:開口 12:剛性圧力板 13二可撓性スクリーン 14:弾力的圧縮可能スペーヤ〜一層 47 手  続  補  正  書 1.事件の表示 昭和源δ年特許願第 1131ol 号2、発明の名称 ノ\翫りヂ/kt  の づ[34矛借 て1 よ・し
゛ 大シL6補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 4代理人 5補正の対象 478−
FIG. 1 is a diagrammatic horizontal sectional view of a cell with a double layer electrode therein, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the cell diagram II'1 of FIG. 1: Anode end plate 2: Cathode end plate 3: Anode chamber 4: Cathode chamber 7: Membrane 8: Rigid perforated notebook 9. 11: Rib 10: Opening 12: Rigid pressure plate 13 2. Flexible screen 14: Resilient Compressible Spearer ~ 47 Procedural Amendments 1. Indication of the case Showa Gen δ Year Patent Application No. 1131OL No. 2, Name of the Invention No. 34 Part 1 YO・SI゛ Large L6 Amendment Person Relationship with the Case Patent Applicant Address 4 agent 5 subject of amendment 478-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1゜電解槽を陽極室と陰極室とに分割するイオン透過性
膜;実質的に剛姓の電流分配手段と、膜と低水素過電圧
スクリーンとの間の高水素過電圧の弾力的に圧縮可能の
ワイヤーマットとに、直接接触している低水素過電圧を
もつ一つのスクリーンから成り、かつ、低水素過電圧ス
クリーンを膜から隔てて維持しながら低過電圧スクリー
ンを電流分配手段に対して圧しつけるマントから成る、
陰極室中の陰極;をもつ電解槽の中でアルカリ金属塩化
物を電解することから成る、塩素発生方法。 2、陽極面に対し上記の弾力的に圧縮可能なワイヤーマ
ットによって膜を圧しつける、特許請求の範囲第1項に
記載の方法。 8、電解槽を陽極室と陰極室とに分割するイオン交換膜
、陽極室中の哨孔性陽極、陰極室中の消孔性陰極、から
成り立ち;上記陰極が上記低水素過電圧スクリーンの表
面より高い水素過電圧の表面をもつ弾力的に圧縮される
ワイヤーマントによって膜の表面から隔てられた低水素
過電圧表面をもつスクリーンから成り、かつこのスクリ
ーンが陰極室中にとりつけた電流分配手段に対し上記の
弾力的に圧縮されるワイヤーマントによって圧しつけら
れる、ことを特徴とする;隔膜電解槽。 4、膜が携孔性陽極の表面に対して直接的に触れている
、特許請求の範囲第3項に記載の電解槽。
[Scope of Claims] 1° An ion permeable membrane dividing the electrolytic cell into an anode chamber and a cathode chamber; substantially rigid current distribution means and a high hydrogen overvoltage screen between the membrane and a low hydrogen overvoltage screen; consisting of one screen with a low hydrogen overvoltage in direct contact with a resiliently compressible wire mat, and maintaining the low hydrogen overvoltage screen separated from the membrane while the low overvoltage screen is connected to the current distribution means. consisting of a cloak that is pressed with
A method of chlorine generation consisting of electrolyzing an alkali metal chloride in an electrolytic cell with a cathode in a cathode chamber. 2. The method according to claim 1, wherein the membrane is pressed against the anode surface by the above-mentioned elastically compressible wire mat. 8. Consisting of an ion exchange membrane that divides the electrolytic cell into an anode chamber and a cathode chamber, a perforated anode in the anode chamber, and a porous cathode in the cathode chamber; consisting of a screen with a low hydrogen overpotential surface separated from the surface of the membrane by a resiliently compressed wire cloak with a high hydrogen overpotential surface, and which screen is connected to the current distribution means mounted in the cathode chamber by Diaphragm electrolytic cell, characterized in that it is compressed by an elastically compressed wire cloak; 4. The electrolytic cell according to claim 3, wherein the membrane is in direct contact with the surface of the porous anode.
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