JPS60137442A - 電極 - Google Patents

電極

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JPS60137442A
JPS60137442A JP59253909A JP25390984A JPS60137442A JP S60137442 A JPS60137442 A JP S60137442A JP 59253909 A JP59253909 A JP 59253909A JP 25390984 A JP25390984 A JP 25390984A JP S60137442 A JPS60137442 A JP S60137442A
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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、電気化学的脱イオン化に使用する電極に関す
るものである。
水溶液からの電気化学的なイオン除去−電気化学的脱イ
オン化とも称するーは、既知である。
例えば、英国特許第１，２４７，７３２号と、それに対
応する米国特許第３，５３３．９２’９号を参照された
い。基本的には、電解液として水溶液を含んでいると共
に、作用電極及びその対応電極も含んでいて、少なくと
も作用電極が樹脂のようなイオン交換材料を組み込んで
いるような電気化学セルを構成し、作用電極に直流電位
が印加さｉシる。カチオンを水溶液から取り除くために
、カチオン応答電極となる作用電極にカソード電位が印
加される。これにより、ＯＨ−イオンが発生するため、
電極にｐＨの局部的な変化が生じ、水溶液からカチオン
を吸着する活性の場所が電極に形成される。作用電極の
極性を反転して上記の吸着したカチオンを水性媒体に放
出させることにより作用電極の再生が行なわれる。上記
セルは、作用電極がアニオン応答性である場合にも同様
に作動されて、水溶液からアニオンを除去し、或いは、
作用電極がカチオン応答性で且つ対応電極がアニオン応
答性である場合には、アニオン及びカチオンの両方が除
去される。電気化学的脱イオン化の特定の利点は、化学
的な組成物を添加せずに作用電極の再生を行なえること
である。
作用電極は、イオン交換材料とバインダとの密な混合物
を保持する電流フィーダ支持体より成る。この混合物は
、導電性材料も含んでいる。適当な材料は、例えば、電
流フィーダとしての炭素（例えば、炭素フェルトの形態
）、イオン交換材料としてのイオン交換樹脂、導電性材
料としての黒鉛、及びバインダとしての接着性エラスト
マである。このような作用電極を電気化学的な脱イオン
化に使用する場合に特に生じる問題は、電流フィーダと
混合物とを接着状態に維持することである。従って、実
際には、これらの間に気泡が生じて電極の性能低下を招
くことが分かっている。
本発明は、上記の問題を改善することに関する。従って
、本発明は、イオン交換材料とバインダとの密な混合物
を保持する電流フィーダ支持体を具備していて電気化学
的な脱イオン化に使用する電極において、この電極を電
気化学的な脱イオン化に使用する間に上記混合物を電流
フィーダと接触状態に保つように不活性の電解液透過外
管を上記混′合物に付着させるような電極を提供する。
上記外管は、電気化学セルに電極を使用する際に、この
外管に電解液を通流させて、電解液と混合物とを充分に
接触できるようにするために。
電解液透過性でなければならない。例えば、この外管は
、数ミクロン（例えば、２０ミクロン以下）程度の大き
さの開孔を有する布の形態である。
「不活性」という語は、電極を電気化学セルに使用する
際に存在する試薬又は他の物質と外管の材料とが反応せ
ず、特に、電気化学反応を行なわないことを意味する。
外管の材料は、その１つの特定例として、例えば最大孔
サイズが１８ミクロンのポリアミド不織布がある。
電流フィーダは１例えば、アモルファス炭素フェルトで
あるか、黒鉛フェルトであるか、或いは、例えばステン
レススチールや白金被覆のチタンやニッケルや白金のよ
うな金属のメツシュである。金属の電流フィーダは、動
作が繰り返される間に安定性が優れているという点で好
ましい。イオン交換材料は、例えば、公知のイオン交換
樹脂であり、例えば１００ミクロン程度の特定サイズに
細かく分割した形態であるのが好ましいが、このような
ことは重要ではない。バインダは、例えば、公知の接着
性エラストマである。密な混合物は、細かく分割された
形態の導電性物質も含む。
上記外管には、使用中に電極のゆがみを防止する拘束具
が設けられ、この拘束具は、電極の使用中に外管へ電解
液を通せるように構成される。
従って、この拘束具は、電流フィーダとイオン交換材料
との界面に発生したガスを電極の縁から強制的に放出せ
しめ、イオン交換材料がゆがまないようにする。この拘
束具は、更に、イオン交換材料の膨張収縮及び水和作用
によって生じたストレスを外管に対して均等化するよう
に助成する。
上記の拘束具は、これが設けられる場合には、金属のメ
ツシュ（例えば、エキスパンデッド・メタル）或いはプ
ラスチック材料のメツシュの形態をとり、電極の使用中
にメツシュの間隙を経て電解液に外管へ通すことができ
る。これは、攪拌促進具としても働き、多量の電解液と
電極との接触を改善する。所望ならば、上記拘束具は、
（これが金属である場合）例えば、平坦でないメツシュ
の形態にすることによって、これ自体と外管との間に電
解液ギャップを画成するように構成することができる。
これにより、本発明の電極は一対の電極として使用する
ことができ、上記の拘束具が対応電極を構成する。それ
故、電解液ギャップは、別個の対応電極を用いた電気化
学セルに比して相当に減少される。従って、セル電圧が
減少され、電極の性能が改善される。これは、電解液の
導電率が低い場合の低電解液濃度に対して特に有用であ
る。このような場合には、イオン導通によって電流が通
流されるので、イオン交換材料は電子導湧性のものであ
ってはならない。上記の拘束具は、エポキシ樹脂のよう
な接着剤によって位置保持される。
本発明の電極は、イオン交換材料及びバインダ溶液をそ
の溶媒中に含む密な混合物に電流フィーダを接触させて
、「湿式」電極を構成し、これに上記外管を被せてバイ
ンダ溶液が外管の孔に侵入（又はこれを通過）するよう
にし、そして乾燥を行なって最終的な電極を構成するこ
とによって作られる。
材料及び作動条件を適切に選ぶことにより、本発明の電
極は、カチオン又はアニオン或いはその両方を電気化学
的に脱イオン化する電気化学セルの作用電極として使用
でき、例えば、水の軟化や重金属カチオンの除去に使用
できる。
本発明を実施する多数のやり方について、以下に一例と
して説明する。
添付図面を説明すれば、メツシュ１の形態の電流フィー
ダの周囲に、イオン交換材料及びそのバインダより成る
混合物２がある。この混合物２の周囲には、不織布の外
管３があり、これは、メツシュの拘束具４によって保持
される。この拘束具によって加えられる拘束力の方向が
矢印ａで示されている。
例１ 炭素フェルト（ＲＶＣｌｏｏＯとして市販されている）
の形態の電流フィーダをトルエン中に漬けた。粉末状の
イオン交換樹脂（粒子サイズ１００ミクロン、ＣＧ５０
として市販されている材料から形成）、黒鉛粉末、エラ
ストマ（ＣＡＲＩＦＬＥＸ　ＴＲｌｌ０Ｉとして市販さ
れた）、及びこのエラストマを溶解するトルエンより成
る混合物を、ブラシで、上記のトルエンに漬けたフェル
トに塗って（即ち、フェルトを乾燥させずに）、「湿式
」電極を構成した。この湿式電極を覆うのに充分なサイ
ズのポリアミド不織布（最大孔サイズ１８ミクロン、厚
み０．３ｍｍ、ＶＩ　ＬＥＤ○Ｎ　ＦＴ　２１１８とし
て市販されている）を直ちに付着させ、この布の表面を
こすって黒鉛及びエラストマを孔に通した。次いで、こ
の電極を２時間乾燥させ、最終的な電極を構成した。こ
、の電極は、表面積が１７５ｃｍ２で、３．５ｇの樹脂
と、３．５ｇの黒鉛粉末と、２ｇのエラストマとを含む
ものであった。
例２ 例１で使用した電流フィーダを、黒鉛粉末、ＫＲＡＴＯ
Ｎエラストマ及びトルエンより成る混合物中に漬け、次
いで、乾燥させた。電流フィーダをトルエン中に漬けた
後、例１と全く同様に処理を行なって最終的な電極を構
成した。
例３ 例１で述べたように電極を処理した。白金を被せたチタ
ンのエキスパンデッド・メタルメツシュ（ダイアモンド
型の開孔部のサイズが約３−４ｍｍで、金属部の厚みが
約１ｍｍ）を布に当てて接触状態にさせ、その縁をエポ
キシ樹脂の接着剤で接着した。これにより、添付図面に
ついて述べたような電極を構成した。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、本発明の電極を示す断面図である。 １・・・電流フィーダ ２・・・イオン交換材料とバインダの混合物３・・・外
管　４・・・拘束具

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）イオン交換材料とバインダとの密な混合物を保持
    する電流フィーダ支持体を具備していて電気化学的な脱
    イオン化に使用される電極において、この電極を電気化
    学的な脱イオン化に使用する間に上記混合物を上記電流
    フィーダと接触状態に保つように不活性の電解液透過外
    管を上記混合物に付着させたことを特徴とする電極。
  2. （２）上記外管は、大きさが数ミクロン程度の開孔を有
    した布の形態である特許請求の範囲第（１）項に記載の
    電極。
  3. （３）上記布は、ポリアミドの不織布である特許請求の
    範囲第（２）項に記載の電極。
  4. （４）使用中に電極のゆがみを防止したり及び／又は多
    量の電解液と電極との間の接触を改善するように攪拌を
    促進したりするような拘束具が上記外管に設けられてお
    り、上記拘束具は、電極の使用中に電解液を外管に通せ
    るように構成される特許請求の範囲の前記各項いずれか
    に記載の電極。
  5. （５）上記拘束具は、金属又はプラスチック材料のメツ
    シュの形態である特許請求の範囲第（４）項に記載の電
    極。
  6. （６）上記拘束具は金属であり、これ自身と上記外管と
    の間に電解液ギャップを画成するよう構成されて、この
    拘束具を対応電極として電気化学的な脱イオン化に使用
    できるようにした特許請求の範囲第（４）項又は第（５
    ）項に記載の電極。
  7. （７）特許請求の範囲第（１）項に記載の電極を形成す
    る方法において、 イオン交換物質及びバインダ溶液をその溶媒中に含む密
    な混合物に電流フィーダを接触させて、湿式電極を構成
    し、 これに管を被せてバインダ溶液が管の孔に侵入するよう
    にし、そして 乾燥を行なって最終的な電極を構成することを特徴とす
    る方法。
  8. （８）使用中に電極のゆがみを防止する拘束具を上記管
    に被せる特許請求の範囲第（７）項に記載の方法。
JP59253909A 1983-12-01 1984-11-30 電 極 Expired - Lifetime JPH06104913B2 (ja)

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