JPS5925035B2 - フイルタ−プレス式電解槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハロゲン化アルカリ水溶液よりハロゲンと苛
性アルカリを、あるいは、アルカリ水溶液から酸素と水
素を製造する電解槽、特には単極式フィルタープレス型
隔膜電解槽に関する。

互いに平行かつ交互に配列され、陽イオン交換膜によつ
て相互に隔離された多数の陽極と陰極とから原理的に構
成されたフイルタープレス式隔膜電解槽については種々
知られている。一方、イオン交換膜を介して隔てられた
２室にイオンを含む水溶液を供給し、電場をかけてイオ
ンを除去したり、有用なイオンを濃縮したりする、いわ
ゆる電気透析操作は古くから知られており、海水からの
食塩の製造や海水の淡水化技術として実用化されている
。

電気分解は電極表面での電極反応であるので必ず電極面
が必要であり、また、塩化アルカリ水溶液の電気分解で
は陽極に塩素ガス、陰極に水素ガスが生成するので電気
透析槽の場合とはかなり異つた側面を有するが透析膜の
開発に盛込まれた考え方のあるものは電気分解に応用で
きる。従来のフイルタープレス式電解槽は被電解液、電
解生成物等の通路をなす、例えば角型の中空パイプを接
合して額縁状中空部（電極室）を形成してなる、いわゆ
る中空室枠を用いるもの、あるいは額縁状板状体を室枠
とするものなどが知られている。

前者の室枠を用いるものは耐久性の大きい優れた電解槽
を提供しうるが、半面、製作費が場合によつては高くな
るという点に問題があり、後者の室枠を用いる場合には
一般に電解槽の製作費が安くなるものの、性能上に問題
点、例えば、電極板のシールが不満足であつたり、電極
板の気液通路に特殊な工夫を必要とする等の問題があつ
た。

他方、近年省エネルギーが世界的に進行しつつあり、こ
の観点からこの種技術においては、電解電圧を極力低く
することが望まれる。電解電圧の低下手段としては、従
米陽極や陰極の材質、組成及び形状を考慮したり、或は
用いるイオン交換膜の組成やイオン交換基の種類を特定
化する等種々の手段が提案されている。

これら方法は、何れもそれなりの効果はあるものの、大
多数のものは得られる水酸化アルカリの濃度がそれ程高
くないところに上限を有し、これを超えると急激に電解
電圧の上昇や電流効率の低下を来たしたり、或は電解電
圧低下現象の持続性、耐久性等が劣る等必ずしも工業的
に十分満足し得るものばかりではなかつた。

最近、含弗素陽イオン交換膜の表面に、ガス及び液透過
性の多孔質層からなる陽極や陰極を密着せしめた電解槽
を使用して塩化アルカリ水溶液を電解し、水酸化アルカ
リ及び塩素を得る方法が提案されている（特開昭５４−
１１２３９８号公報参照）。

この方法は、従来この種技術においては避け難いと考え
られていた被電解液による電気抵抗や、発生する水素や
塩素ガスに基く泡による電気抵抗を極力減らせるため、
従来より一層低電圧で電解しうる手段として優れた方法
である。この方法における陽極や陰極は、イオン交換膜
の表面に結合し、埋込むように設けられ、そして膜と電
極との接触界面で電解により発生したガスは電極から容
易に離脱し、且つ電解液が浸透しうるようにガス及び液
透過性にされている。このような多孔質の電極は、通常
陽極や？極としての活性粒子と、これを結合する物質、
更に好ましくは黒鉛その他の導電材料が均一に混合され
、薄層状に成形された多孔質体からなつている。しかし
ながら、このような電極を直接イオン交換膜に結合せし
めた電解槽を使用する場合、電解槽における例えば陽極
は、陰極室から逆拡散する水酸イオンと接触するため、
従来の耐塩素性とともに耐アルカリ性が要求され、必然
的に特殊、高価な材質を選ばなければならない。

また、電極とイオン交換膜の寿命は、通常大きく異なる
ため、両者が結合されている場合には一方の寿命の到来
により両者とも廃棄せざるを得ないので、特に高価な貴
金属系陽極の場合、その経済的損失は大きい〜 本発明者は、これらの不利益を有さなく、一方では可及
的に摺電圧の小さい電解方法について研究を続けたとこ
ろ、陽イオン交換膜の表面に電極活性を有しないガス及
び液透過性の多孔質層を形成し、これを介して陽極又は
陰極を配置せしめた電解槽にて塩化アルカリ水溶液を電
解した場合、予想外に低電圧で水酸化アルカリ及び塩素
が得られるとともに前記目的が実質的に解消しうること
が見出された。

このようにすると、電極は、上記ガス及び液透過性の多
孔質層を介して配置されるので、膜と直接に接触するこ
とがない。

従つて、陽極には大きい耐アルカリ性は要求されなく、
従来広く使用される耐塩素性のみを有する電極が使用で
き、同時に電極は、膜又は多孔質層と結合される必要は
ないので、膜の寿命によつて、膜とともに廃棄されるこ
ともない。このようにすると、摺電圧は、予想外に低く
、例えば、上記多孔質層を介さないで、陽極又は陰極を
直接陽イオン交換膜に接触せしめた電解槽で塩化アルカ
リを電解する方法に比べて摺電圧は飛躍的に低下する。

これは、上記多孔質層が上記特開昭５４−１１２３９８
号公報記載の方法と異なり、電極活性を有しない実質的
に非導電性粒子層から形成される場合にも得られること
からして、予想外の効果といわざるを得ない。かくして
、本発明者等は額縁状板状体を室枠とするフィルタープ
レス式電解槽に上記の多孔質付着陽イオン交換膜を採用
することにつき種々の検討を加え、本発明を見出すに至
つたもので、本発明は、陽イオン交換膜で実質的に少な
くとも１つの陽極をもつ陽極室と、実質的に少なくとも
１つの陰極をもつ陰極室に区分された、ハロゲン化アル
カリ水溶液から・・ロゲン、水素及び苛性アルカリを得
る、又はアルカリ性水溶液から酸素及び水素を得るイオ
ン交換膜法電解槽において、（ａ） コーナー付近に（
１）ハロゲン化アルカリ水溶液又はアルカリ性水溶液、
（４）淡塩水とハロゲンガス又はアルカリ性水溶液と酸
素ガス、（１１１）水又は希薄苛性アルカリ水溶液及び
０Ｖ）苛性アルカリ水溶液と水素ガスの通路となる４つ
の開孔部と中央部に設けられた額縁状開口部を有し、該
開口部の周囲に陽極導電板及び陰極導電板と同じ厚みで
略同じ大きさを有する凹みが設けられ、上記（１）及び
（４）の開孔部は陽極室を構成する該額縁状開口部と連
通し、上記（１１１）及び０Ｖ）の開孔部は陰極室を構
成する該額縁状開口部と連通してなる陽極室枠及び陰極
室枠。

（ｂ）陽極室枠及び陰極室枠に設けられた４つの開孔部
と合致する位置に４つの開孔部が設けられた、少なくと
も表面の一面に電極活性を有しない多孔質層を設けた陽
イオン交換膜又は、これより小さく前記４つの開孔部を
有さず、室枠の額縁状開口部よりやや大きい、少なくと
も表面の一面に電極活性を有しない多孔質層を設けた陽
イオン交換膜。

（ｃ）陽極及び陰極が取りつけられた、陽極室枠及び陰
極室枠の額縁状開口部より大きく、該室枠より小さく、
該室枠（ａ）の４つの開孔部に相当する開孔部を有しな
い、陽極導電板及び陰極導電板。

を、該陽極導電板又は該陰極導電板の少なくとも片面に
、該導電板が陽極室枠又は陰極室枠の該凹みに嵌合する
ように陽極室枠又は陰極室枠を配して上記陽イオン交換
膜（ｂ）を配置してなるフイルタープレス式電解槽を要
旨とするものである。

以下に本発明を更に詳しく説明すると、本発明において
、上記ガス及び液透過性の多孔質層を介して配置される
電極は、陽極の場合、例えばチタンやタンタル等のエキ
スパンデツドメタルにルテニウム、イリジウム、パラジ
ウム、白金等の白金族金属やその合金及びそれらの酸化
物を被覆せしめたり、或は白金、イリジウム、ロジウム
等の白金族金属やその合金、これらの酸化物からなる多
孔板、網状体等適宜公知の陽極が用いられる。そして、
これら陽極のうち、白金族金属やその合金及びこれらの
金属や合金の酸化物でチタン等のエキスパンデツドメタ
ルを被覆した陽極を採用する場合には、特に低電圧での
電解が可能となるので好ましい。又、陰極の場合には例
えば、鉄などの基体に白金、パラジウム、ロジウム等の
白金族金属やこれらの合金を被覆したものや、軟鋼、ニ
ツケル、ステンレス等であり、これらは多孔板、金網、
エキスパンデツドメタル等の形態で使用される。

そして、これら陰極のうち白金族金属又は、これらの合
金やニツケルを活性成分とする陰極を採用する場合には
、特に低電圧での電解を期待し得るので好ましい。一方
、本発明において使用されるガス及び液透過性で耐食性
を有する多孔質層は、陽極又は陰極として、それぞれ不
活性である。

即ち、塩素過電圧ないし、酸素過電圧又は水素透過電圧
が該多孔層を介して配置される陽極よりも大きい材質、
例えば非導電性材料から形成される。その材質としては
、例えばチタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、バ
ナジウム、マンガン、モリブデン、スズ、アンチモン、
タングステン、ビスマス、インジウム、コバルト、ニツ
ケル、ベリリウム、アルミニウム、クロム、鉄、カリウ
ム、ゲルマニウム、セレン、イツトリウム、銀、ランタ
ン、セリウム、ハフニウム、鉛、トリウム、希土類元素
等の酸化物、窒化物、炭化物の単独又は混合物等が挙げ
られ、このうち陽極側には、チタン、ジルコニウム、ニ
オブ、タンタル、バナジウム、マンガン、モリブデン、
スズ、アンチモン、タングステン、ビスマス等の酸化物
、窒化物、炭化物の単独又は混合物等が好ましい。陰極
側には、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、イ
ンジウム、スズ、マンガン、コバルト、ニツケル等の酸
化物、窒化物、炭化物の単独又は混合物等が好ましい。

これらの材質から本発明の多孔質層を形成する場合、上
記材料は粉末乃至粒子状で使用し、好ましくはポリテト
ラフルオロエチレンなどの含フツ素重合体の懸濁液で結
合させて使用される。

この際、必要ならば両者の混合を均一にするため界面活
性剤が使用される、多孔質層を形成する。これらの混合
物は、適宜層状に成形した後、イオン交換膜表面に圧力
及び熱を作用させることにより、結合させ、好ましくは
埋込まれる。又、これら多孔質層の物性としては、陰極
、陽極側ともにほぼ同一であり、平均細孔径０．０１〜
２０００μ、多孔率１０〜９９％、空気透過係数１×１
０−５〜１０モル／Ｃｄ−Ｍｍ−ＣＴｌＬＨｇを有する
のが適当である。

これら物性が何れも前記範囲を逸脱する場合には、所期
の低い電解電圧を期待し得なかつたり、電解電圧の低下
現象が不安定となるおそれがあるので何れも好ましくな
い。

そして上記諸物性のうち、平均細孔径０．１〜１０００
μ、多孔率２０〜９８％、空気透過係数１×１０−４〜
１モル／Ｃｄ−ｍ−・ＣＴＩｌＨｇを採用する場合には
特に低電圧で安定した電解操業を期待し得るので好まし
い。又、かかる多孔質層の厚さは、厳密には用いられる
材質や物性等により決定されるが、一般に０．１〜５０
０μ、好ましくは１〜３００μを採用するのが適当であ
る。厚さが前記範囲を逸脱する場合には、電気抵抗が高
くなつたり、ガスの離脱が困難になつたり、電解液の移
動が困難になるので好ましくない。

本発明において、上記多孔質層を介して配置される電極
は、該多孔質層面に接触して設けられる。かくして多孔
質層を介して設けられる電極は、陽極又は陰極の何れか
一方だけでもよいが、イオン交換膜の陽極側及び陰極側
の両面に設けた場合には、電解摺電圧を低下させるうえ
で特に好ましい。また、陽極又は陰極の何れか一方が、
イオン交換膜に本発明の多孔質層を介して設けた場合、
その対電極は、通常の塩化アルカリ又は水を電解する場
合と同様の組成、形状のものが採用される。実際、上記
多孔質層を介して電極を設ける手段としては、例えば多
孔質層を形成する粉末をスクリーン印刷法等でイオン交
換膜に塗布後、加熱圧着する等の手段を用いて、イオン
交換膜の表面に多孔質層を形成させ、多孔質層の表面に
電極を押しあてることなどが用いられる。本発明に用い
られるイオン交換膜としては、例えばカルボキシル基、
スルホン酸基、燐酸基、フエノール性水酸基等の陽イオ
ン交換基を含有する重合体からなり、かかる重合体とし
ては、含弗素重合体を採用するのが特に好ましい。

イオン交換基含有の含弗素重合体としては、例えばテト
ラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン等の
ビニルモノマーとスルホン酸、カルボン酸、燐酸基等の
イオン交換基に転化し得る反応性基を有するパーフルオ
ロのビニルモノマーとスルホン酸、カルボン酸、燐酸基
等のイオン交換基を有するパーフルオロのビニルモノマ
ーとの共重合体が好適に使用される。又、トリフルオロ
スチレンの膜状重合体にスルホン酸基等のイオン交換基
を導入したものや、スチレンジビニルベンゼンにスルホ
ン酸基を導入したもの等も使用できる。

そして、これら共重合体からなる乾燥樹脂１ｆ当りの膜
内カルボン酸基濃度が０．５〜２．０ミリ当量である含
弗素陽イオン交換膜を用いる場合には、例えば苛性ソー
ダの濃度が４０％以上であつても、その電流効率は９０
％以上にも達する。

そして、上記乾燥樹脂１７当りの膜内カルボン酸基濃度
が１，１２〜１．７ミリ当量の場合には、前述の如き高
濃度の苛性ソーダを高電流効率で長期にわたり安定して
得ることができるので特に好ましい。また、水電解の場
合には、０．５〜２．５ミリ当量、好ましくは１．１２
〜２．０ミリ当量とするのがよい。更に、本発明に用い
られる陽イオン交換膜は、必要に応じ、製膜時にポリエ
チレン、ポリプロピレン等のオレフインの重合体、好ま
しくはポリテトラフルオロエチレン、エチレンとテトラ
ヒドロフルオロエチレンとの共重合体等の含弗素重合体
を混合して成形することもでき、或はこれらの重合体か
らなる布、網等の織物、不織布又は多孔質フイルム等を
支持体としたり、金属製の線や網、多孔体を支持体とし
て用いて膜を補強することも可能である。以下、図面を
もとにして説明する。

第１図は本発明の電解槽の１例の部分拡大斜視図であつ
て、多孔質層付着陽イオン交換膜の両側に電極室枠を設
けた場合を示すものである。

陰極室枠２，４と陽極室枠６，８は好ましくは非導電性
の弾性材料、例えば天然ゴム、合成ゴムで作られ、各々
それらのいずれか４と８は陰極導電板３、陽極導電板Ｔ
をそれぞれはめ込む凹みを有している。陰極室枠２，４
及び陽極室枠６，８は弾性を持たない樹脂でつくること
もできるが、この場合には電極導電板との間に薄いガス
ケツトを入れることが好ましい。

陰極室枠、陽極室枠には４種の異つた機能を有するコー
ナー付近に設けられた開孔部と、今１つの中央に設けら
れた開口部があり、上述の多孔質層付着陽イオン交換膜
５にはそのコーナー付近に４種の異つた機能を有する開
孔部がある。この場合、膜面に設けられる多孔質層は膜
面全体に設けられてもよいし、膜面の大きさより小さい
範囲、例えば電極と同じ程度の大きさであつてもよい。
しかし、多孔質層付着陽イオン交換膜の製作の手間から
考えて、膜面全体に多孔質層を設ける方がよい。陰極室
枠に設けられた開口部１１は陰極室を構成し、陽極室枠
に設けられた開口部１１″は陽極室を構成する。

１２，１２１，１γは各々該陽イオン交換膜、陰極室枠
及び陽極室枠に設けられた苛性アルカリ水溶液と水素ガ
スの通路であり、１３，１３″，１３″は各々、該陽イ
オン交換膜、陰極室枠及び陽極室枠に設けられた淡塩水
と・・ロゲンガス又は苛性アルカリ水溶液と酸素ガスの
通路である。

また、１４，１４′，１４２（１４′と１４″は図示さ
れていない）は該陽イオン交換膜、陰極室枠及び陽極室
枠に設けられた電解用塩水又は電解用苛性アルカリ水溶
液（水電解の場合）の通路であり、１５，１５／，１５
″は該陽イオン交換膜、陰極室枠及び陽極室枠に設けら
れた水又は希薄苛性アルカリ水溶液の通路である。そし
て、これらの通路はフイルタープレス式に組み上げられ
た時には合致するような位置に設けられている。そして
、陰極室枠２，４には開孔部１２′と開口部１１及び開
孔部１５′と開口部１１を結ふ通液スリツト１６，１６
′が設けられ、液、ガスの相互の流通が可能となつてい
る。

陽極室枠６，８では同様に開孔部１３Ｉと開口部１１′
及び開孔部１４″（図示されていない）と開口部１１′
を結ぶ通液スリツト１７，１７７（１７５は図示されて
いない）が設けられ、液、ガスの相互の流通が可能とな
つている。第１図の如き構造の電解槽においては、通路
１４，１４′，１４″（１４″，１１は図示されていな
い）を流れる電解用塩水又は電解用苛性アルカリ水溶液
（水電解の場合）は通液スリツト１７′を通つて陽極室
１１゛に導入され、電解後の淡塩水とハロゲンガス又は
電解後の苛性アルカリ水溶液と酸素ガスは通液スリツト
１７を通つて通路１３，１３″，１３Ｉに排出される。

一方、通路１５，１５″，１５″ｔ流れる水又は苛性ア
ルカリ水溶液は通液スリツト１６″を通つて陰極室１１
に導入され、電解後の苛性アルカリ水溶液と水素は通液
スリツト１６を通つて通路１２，１２′，１２″に排出
される。本発明の特徴の１つは、電極板を電極室枠には
め込む構造にある。即ち、電極室枠より大きさが小さく
、電極室よりやや大き目の導電板を電極室を丁度覆うよ
うに電極室枠に接してセツトし、導電板の他の面を別の
電極室枠又は該陽イオン交換膜で押えるようにセツトし
てフイルタープレス式に締め付けることにより以下の利
点が得られる。即ち、導電板をガスケツト等と同じ大き
さとすると、導電板に１２，１３，１４，１５などの開
孔部に相当する開孔部を設ける必要があり、従つて、そ
れらを流れる液と電気的に結ばれてしまう。従つて、こ
の部分からの電流の漏洩を防ぐためには、該開口部を適
当に非導電性材料の厚みに関係する液リークの原因とも
なる。またこの構造にすることにより、高価な電極材料
（特にチタン）の使用量が減り、設備費の面でもメリツ
トがある。また、導電板をはさみ込む構造として、好ま
しい方法は電極室枠の片面に導電板と同じ大きさ、厚み
の凹みを、電極室を構成する開口部の周囲に設けること
である。かくすることにより電極室枠の該凹みにセツト
された導電板は電極室枠面から突出することなく導電板
面と室枠面とは１つの面に一致し、液洩れを防ぐことが
可能となる。さて、本発明に用いる電極としては、その
素材、活性成分等は既述した如きものが用いうるが、本
発明者等が更に深く検討した結果、その構造としては、
下記に示す如きものが更に好ましいことが見出された。
即ち、導電板の中央部に縦方向に２つ以上の突部をプレ
ス加工等により設け、該突出部の頂部に電極板を電気的
、機械的に接続することにより、該陽イオン交換膜と陽
極２０と陰極１９とは接触ないし密着させることができ
、また、陽極２０と陰極１９とが該陽イオン交換膜をは
さんで互いに食い込むようにすることもできる。

そして、かくすることにより、電解摺電圧を電流効率を
損わずに低くすることができる。第１図において、陰極
導電板３は陰極室枠４に設けられた陰極導電板３と同じ
形状（大きさ及び厚み）をもつ凹み１８にはさみ込まれ
、陽極導電板７は陽極室枠８に設けられた陽極導電板７
と同じ形状（大きさ及び厚み）をもつ凹み１８′にはめ
込まれる。

第１図の場合に好ましく用いられうる電極板及び電極の
形状の１例を第２図に示す。第２図は、第１図の電解槽
に用いられる好ましい導電板と電極の構造の１例を示す
。導電板３，７の大きさよりやや小さ目の電極１９，２
０又は導電板３，７に電気的に取付けられる。また、導
電板３，７に電流を供給するための導電ブスバ一９，１
０が電気的、機械的に接続されている。第２図のＡ−Ａ
断面を第３図に示す。第３図は第１図の電解槽に用いら
れる好ましい導電板と電極の構造の１例を示す。

導電板３，７の縦方向の突出部の形状は、この図に示さ
れる形状に限定されるものではなく、半円状、半楕円状
又は板状リブ等であつてもよい。電極１９，２０は平面
状に導電板３，７の突出部の頂部に電気的、機械的に取
付けられる。また、電極１９，２０の端部は該陽イオン
交換膜の破損を防止するように導電板の方向に折り曲げ
られることが好ましい。電極１９，２０は陽極と陰極を
互いに食い込ませる場合には弾性を持つたものが選定さ
れる。好ましくは長径３〜２０ｍ１Ｌ１短径１．５〜１
０１１１線径０．２〜２詣のエキスパンデツドメタルが
使用される。また、突出部の高さは３〜３０ｍｍとする
ことが好ましい。導電板の厚みは０．５〜５７Ｘ１が好
ましく使用される。第１図の電解槽が、陽極２０と陰極
１９とが互いに食い込むように組み立てられた時の１態
様を第４図に示す。

即ち、陰極導電板３の突出部が陽極導電板７の２つの突
出部の中間に位置するように配置されている。

また、電極室枠の厚みを締め付けた状態で陽極と陰極と
が互いに食い込むように調整する。かようにして、第１
図に示す電解槽を組み立て、締め付けることにより、陽
極２０と陰極１９とを互いに食い込ませることができる
。陽極と陰極との食い込み量は該陽イオン交換膜１と陽
極２０及び陰極１９とが接触ないし密着する程度でよく
、本発明者の経験によればＯ〜３７！１１ｌである。食
い込み量が３ｍｍ以上となると該陽イオン交換膜を極度
に圧縮することになり、該陽イオン交換膜の破損の要因
となるので好ましくない。以上により、本発明の電解槽
が構造の、単純な性能の優れた且つ経済的なものである
ことが分るが、本発明のもう一つの特徴は電解槽の重量
が従来のものに比べて著しく軽く、それ故、据付、移動
作業が容易なことである。

本発明の電解槽は第１図の組み合せを繰り返し単位とし
て多数組重ね合わせ、両端に剛性を持つ締め具を置いて
タイロッド等を用いて締め付けることにより組み上げら
れる。

締め具はある程度の重量が必要であるが、これを含めて
もかなり軽量化が達成できる。実施例 １ 電極室の高さが１０００ｍ１Ｌ１巾が２００１ｍ１１陽
極室枠及び陰極室枠の厚みが７ｍｍの第１図に示す如き
電解槽を組み立てた。

陽極導電板の厚さは１龍のチタン板に突出部の高さが７
ｍ７！Ｌの第３図のような陽極導電板を製作し、陽極導
電板の突出部の頂部に長径６ｍｍ１短径３ｍ７！Ｌ、厚
さ０．５ｍｍ．のチタン製エキスパンデツドメタルに酸
化パラジウムをコーテイングした陽極を電気抵抗溶接に
より取り付けた。また、陰極導電板の厚みは１７！Ｔｍ
の鉄板に突出部の高さが７ｍｍの第３図のような陰極導
電板を製作し、陰極導電板の突出部の頂部に長径６ｍ７
７！、短径３ｍｍ、厚み０．５ｍ７１Ｌの鉄製エキスパ
ンデツドメタルにラネーニツケルを電着した陰極を電気
抵抗溶接により取り付けた。粒径４４μ以下の酸化スズ
の粉末７５Ｔｆ１９を水５０ＣＣ中に懸濁させ、これに
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）懸濁液（デユ
ポン社．商品名テフロン３０Ｊ）を、ＰＴＦＥが７．５
ηになるように加え、これに非イオン系界面活性剤（口
ームアンドハース社・商品名トライトンＸ−１００）を
１滴滴下後、氷冷下で超音波攪拌機を用いて攪拌後、多
孔性ＰＴＦＥ膜上に吸引濾過し、多孔性の酸化スズ薄層
を得た。

該薄層は、厚さ３０μ、多孔率７３％、空気透過係数３
．８×１０−３モル／Ｃｄ−紬・ＣＴｆＬＨｇを有し、
酸化スズが５η／ＣＦ７ｌ含まれていた。

一方、上記と同様な方法で、４４μ以下の酸化ニツケル
が７〜／Ｃｄ含まれ、厚さ３５μ、多孔率７３％、空気
透過係数３．５×１０−３モル／Ｃｄ−〒・ＣＩ！ＬＨ
ｇの薄層を得た。次に、それぞれの薄層をイオン交換容
量が１．４５ｍｅｑ／ｙ樹脂、厚さ２５０μを有するテ
トラフルオロエチレンとＣＦ２ＣＦＯ（ＣＦ２）３Ｃ０
０ＣＨ３の共重合体から成るイオン交換膜の両面に、多
孔性ＰＴＦＥ膜がイオン交換膜に対して外側になるよう
に積層し、温度１６０℃、圧力６０ｋｇ／Ｃｒｉ，の条
件で加圧し、多孔性の薄層をイオン交換膜に付着させ、
その後、多孔性ＰＴＦＥ膜を取り除き、それぞれの面に
酸化スズ、酸化ニツケルの多孔性の層が密着したイオン
交換膜を得た。

なお、この多孔質層付着陽イオン交換膜の大きさは高さ
１０６０１Ｌ』巾２６０ｍ１で、電極室を覆う大きさを
持つものである。また、陽極室枠及び陰極室枠は合成ゴ
ム製のものを用い、これに設けられる開孔部の大きさは
第１図の１４，１５に相当する開孔部が７０×７０ｎ、
１２，１３に相当する開孔部が７０×１５０ｕであつた
。第１図と同じ構成で陽極を取り付けた陽極導電板２枚
、陰極を取り付けた陰極導電板３枚からなる電槽を陽極
と陰極との食い込み量が約１１１となるように組み立て
、全体では１．６ＫＡの電流を流した。

通電開孔部当りの見掛電流密度は２０Ａ／ｄイであつた
。開孔部１５に相当する部分に純水を２．５１／ｈ、１
４に相当する部分に３００７／ｌの食塩水溶液を２３１
／ｈ流した。

温度９０℃で２０日間運転したところ、生成する苛性ソ
ーダ水溶液濃度は３５％、塩素ガス純度は９７．４％、
陰極側で測定した電流効率９４．４％の成績を得た。こ
の期間中、電解槽からの外部への液洩れは見られず、生
成苛性ソーダ中の食塩濃度は約３５η／ｌであつた。

また、槽間電圧は２．９６であつた。実施例 ２ ２重量％のメチルセルロース水溶液１０部の増粘剤に対
して、粒径１μ以下の変性ポリテトラフルオロエチレン
（ポリテトラフルオロエチレン表面をテトラフルオロエ
チレンとＣＨ２ＣＦＯＣＦ２ＣＯＯＣＨ３の共重合体で
被覆した粒子、以下変性ＰＴＦＥと記す）を７．０重量
％含む水分散液２．５部および粒径２５μ以下の酸化チ
タン粉末５部を混合し、予め充分混合した後、イソプロ
ピルアルコール２部およびシクロヘキサノール１部を添
加し、再混練してペーストを得た。

該ペーストをメツシユ数２００、厚さ６０μのステンレ
ス製スクリーンでその下に厚さ８μのスクリーンマスク
を施した印刷板およびポリウレタン製のスキージ一を用
いて被印刷基材である、イオン交換容量が１．７０ｍｅ
ｑ／７乾燥樹脂、厚さ２１０μを有するポリテトラフル
オロエチレンとＣＦ２−ＣＦＯ（ＣＦ２）３Ｃ００ＣＨ
３の共重合体からなるイオン交換膜の一面に１０６０ｍ
１×２６０ｍ１Ｌの大きさにスクリーン印刷した。

イオン交換膜の一面に得られた印刷層を空気中で乾燥し
、ペーストを固化させた。

一方、イオン交換膜のもう一方の面に全く同様にして２
５μ以下の粒径を有する酸化チタンをスクリーン印刷し
た。しかる後、温度１４０℃、成型圧力３０ｋｇ／Ｃｄ
の条件で印刷層をイオン膜に圧着後９０℃、２５重量％
の苛性カリ水溶液に浸漬して前記イオン膜を加水分解す
ると共にメチルセルロースを溶出せしめた。該イオン交
換膜上に得られた酸化チタン層は厚さ２０μ、多孔率７
０％を有し、酸化チタンが１．５η／Ｃｄ含まれていた
。

次にイオン膜の陽極側にニツケルのエキスパンデツドメ
タル（短径２．５ｍ７！Ｌ、長径５中）を、また、陰極
側にＳＵＳ３Ｏ４エキスパンデツドメタル（短径２．５
１１、長径５．０ｍＴ１Ｌ）を５２％の苛性ソーダ水溶
液中で１５０℃で５２時間エツチング処理し、低い水素
過電圧を有するようにした陰極を０．０１１＜９／Ｃｄ
の圧力でイオン膜に加圧接触させ、陽極室に３０％苛性
水溶液を、陰極室に水を供給しつつ、陽極室、陰極室の
苛性カリ濃度を２０％に保ちつつ１００℃で電解を行い
以下の結果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電解槽の１例を示す部分拡大斜視図であ
る。 第２図は第１図の電解槽に用いられる好ましい導電板と
電極を示す平面図である。第３図は第２図のＡ−Ａ断面
の断面部である。第４図は第１図に示す電解槽の断面を
示す部分断面図である。１，５・・・・・・多孔質層付
着陽イオン交換膜、２，４・・・・・・陰極室枠、６，
８・・・・・・陽極室枠、３・・・・・・陰極導電板、
７・・・・・・陽極導電板、１９・・・・・・陰極、２
０・・・・・・陽極、９・・・・・・導電ブスバ一（陰
極側）、１０・・・・・・導電ブスバ一（陽極側）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽イオン交換膜で実質的に少なくとも１つの陽極を
   もつ陽極室と、実質的に少なくとも１つの陰極をもつ陰
   極室に区分された、ハロゲン化アルカリ水溶液からハロ
   ゲン、水素及び苛性アルカリを得る、又はアルカリ性水
   溶液から酸素及び水素を得るイオン交換膜法電解槽にお
   いて、（ａ）コーナー付近に（ｉ）ハロゲン化アルカリ
   水溶液又はアルカリ性水溶液、（ｉｉ）淡塩水とハロゲ
   ンガス又はアルカリ性水溶液と酸素ガス、（ｉｉｉ）水
   又は希薄苛性アルカリ水溶液及び（ｉｖ）苛性アルカリ
   水溶液と水素ガスの通路となる４つの開孔部と中央部に
   設けられた額縁状開口部を有し、該開口部の周囲に陽極
   導電板及び陰極導電板と同じ厚みで略同じ大きさを有す
   る凹みが設けられ、上記（ｉ）及び（ｉｉ）の開孔部は
   陽極室を構成する該額縁状開口部と連通し、上記（ｉｉ
   ｉ）及び（ｉｖ）の開孔部は陰極室を構成する該額縁状
   開口部と連通してなる陽極室枠及び陰極室枠。 （ｂ）陽極室枠及び陰極室枠に設けられた４つの開孔部
   と合致する位置に４つの開孔部が設けられた、少なくと
   も表面の一面に電極活性を有しない多孔質層を設けた陽
   イオン交換膜又は、これより小さく前記４つの開孔部を
   有さず、基枠の額縁状開口部よりやや大きい、少なくと
   も表面の一面に電極活性を有しない多孔質層を設けた陽
   イオン交換膜。 （ｃ）陽極及び陰極が取りつけられた、陽極室枠及び陰
   極室枠の額縁状開口部より大きく、該基枠より小さく、
   該基枠（ａ）の４つの開孔部に相当する開孔部を有しな
   い、陽極導電板及び陰極導電板。 を、該陽極導電板又は該陰極導電板の少なくとも片面に
   、該導電板が陽極室枠又は陰極室枠の該凹みに嵌合する
   ように陽極室枠又は陰極室枠を配して上記陽イオン交換
   膜（ｂ）を配置してなるフィルタープレス式電解槽。 ２ 陽極及び陰極が陽イオン交換膜（ｂ）と接触ないし
   密着してなる特許請求の範囲第１項のフィルタープレス
   式電解槽。 ３ 陽極及び陰極が相互に食い込むようになされた特許
   請求の範囲第２項のフィルタープレス式電解槽。 ４ 陽極又は陰極が、耐塩素性ないし耐酸化性金属導電
   板又は耐アルカリ性金属導電板に設けられているもので
   ある特許請求の範囲第１〜３項いずれかのフィルタープ
   レス式電解槽。