JPS60159186A - 液状電解質の電解法 - 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】 本発明の対象は電解質中で気泡を形成する液状電解質を
、分けられていないか又ぼ少くとも１個の隔壁により分
けられ７ｉ：電解電池−この場合少くとも１個の電極は
穿孔されている−に於て電解する方法である。

電解質中で気体を遊離する、分けられていない及び隔壁
により分けられた電解電池による大多数の電解法が知ら
れている。本発明の対象はこの様な気泡系の−悪い作用
を避けることである。

技術水準による多くのこの方法の場合直接接触させた電
極をコンパクトな組み立て方の達成のために覗解質液体
に曇直に浸す。珠にアノード側及びカソード側で気体が
発生する分けられた電解電池の場合この組み立て方が見
つけらるべきである、併し気泡に多種多様に電解法を妨
げる。殊に次のことが挙げられるニ ーオーム電圧降下の増大、 一電極及び隔壁の閉塞、 一上部及び下部間の不均一な′電流装荷、−分けられた
電解電池中の変えられた気体含有率に於けるＴノード液
室及びカソード液室間の圧力変動、 ｍ：相流れ中での大気泡の大量移動による振動、−狭さ
くした排出口に於て二相流れにより起こされた高周波の
圧力変動、 −流れ負荷の変１じによる圧力変動。

二相流れに電気１じ学的条件のみならず構造体部品の強
変及び寿命もそこなう。

７ランス特許出願第２５１４３７６号により隔壁により
分けられた電解電池に於ける電解法かへ知であり、この
場合電解質は重力の影響下ｔ＆の表面上の膜として導か
れる。場合により生ずる気体はその上に配置された延伸
雀属電極の穿孔により漏出し得る。気体発生性工業的電
解法がどの様に実施されるかが記載されていない。

記載された障害を緩和する試みが若干の別の手段により
なされていた。次の手段が公知であるニ ー高さの低下、 一穿孔電極の使用、 一電極の後ろでの後方空間の拡大 一気体分離器と組み曾わせた電解質の再循環。

併しこれらの手段は装置コスト及び構造体容噴を高めそ
して上記障害の若干しか緩和しない。

本発明の課題は静水圧及び流体圧効果を取り除くこと、
電解質の気泡含有率への構造体の高さの影！＃を低下さ
せること及び電極の後ろでの後方を間を縮少することに
ある、 それ散歩くとも１個の穿孔電極を使用しそしことを特徴
とする方法が提案される。

本方法の態様に於て電解質を、両電極が穿孔電極及び隔
壁又は隔壁を湿潤する株に流す。

電解實會又部分的に隔壁を流し、数回せき止めるか又は
数個の管中で並行して流すこと力ぶできる。

電解質は又部分的に屈曲した形で方向を変えることがで
きる、 穿孔電極とは、開口が個別的気泡によっては閉塞し得な
い倖に生成気泡の直径より大きい開口金有する電極の意
味である。、適当な電極は例えば芽孔板、延伸金属、金
網、個別的棒又はシート片からなる電極、いわゆるスノ
ζゲ・７テイ電極である。気体を取り除くことができる
組み込んだくぼみを有する電極は同様に適する。電極の
穿孔構造は又、降流する電解質が数回せき止められる株
に設計されていることができる。電極跋文多孔性材料か
らつくられていることができる。

対電極として密閉又は穿孔構造を有する電極を使用する
ことができる。気体拡−敗電極も適する。隔壁として隔
膜又にイオン交侠体膜を使用することができる。隔壁は
数層で構成されていることができるｅ電解質電池は又隔
壁により数案に細分されていることができる。

分けられた電解質電池の場合両側を提案された方法によ
り作動させることができるか又は併し一方の側のみを作
動することができ、その場合他方の側は技術水準により
作動させることができる。

電＆は平たいか又は曲がっていることができる。電極は
対電極又は隔壁に対し僅かな間隔を有すべきであるか又
は多かれ少かれ完全に隔壁上で載っていることができる
。電極は又隔壁と機械的に結合していることができるＣ
電極及び対電極又は電極及び隔壁の間隔を固定するため
にそれ自体公知の間隔保持体ヲ使用することができる。

対電極又は隔壁からの余り大きい間隔は不必要に多い畦
解質流量に導く、何となれば電＆及び対電極又は電極及
び隔壁のイオン伝導性接続が達成されねばならぬからで
ある。

電解質は全部又は一部電極の裏側上で流れてもよい。生
成気泡は相界での破裂によりその気φｊ＠ 体含有率を主流方向に対し）を隣り合っている気体空間
に放つ。板状の電極の場合これは電極の後ろの後方空間
で−ある。

要するに相分離は下降する液体膜中で直接生ずる。気泡
の破裂の際場合により同伴せる電解質小滴は例えば斜め
に配置されたシート−これは又流れ供給に使用すること
ができる−により再び電極に戻すことができるｅ′ＱＬ
解質及び気体は個々に取り出すことができる一層となれ
ばこれら４著しく離れているからであるー。

電解質は電極に全幅にわたって送るべきである。

このために必要な装置例えば分配みぞはそれ自体公知で
ある。

電解質は又隔壁間にそして特別な場合又隔壁内に流すこ
とができる。僅かな電解質流れに於て電極及びイオン交
換体膜の一層良好な湿潤性を達成するために、隔膜は両
方に配置されていることができる。２イオン交換体襲、
隔膜及び′電極は密接に重なり合っていることができる
。併し一層多い電解質流量の場合イオン交換体膜と隔膜
の間に電解質を流すことができるスリットを残すことが
有利であることができる。従って電解質は著しく気泡が
ないま＼でいる。

数案を有する電解電池例えば海水の電気透析（この場合
陽イオン及び陰イオン交換体膜が交互に配置されている
）の場合電解質は又これら隔壁間に流すことができる。

電解質を曲がった形で降流させることができる。これは
例えば間隔保持体又は電極の適切な構成により達成され
る、 適切に形成された間隔保持体又は電極により電解質を数
案で降流することも達成することができる。

電解質を本発明による提案の意味合いで総じて流し得る
ために、電極及び漏壁が、水平線に対して角度ａにより
特徴づけられた幾分かの勾配が生ずる嫌に配置されてい
なければならぬ。

角度αに０より大きいか又に１８０より小さくなければ
ならぬ。９０より大きいａは、電解質が穿孔電極の下側
に於て流れることを解すべきである。その場合対電極又
は隔壁へのイオン導電性接続は毛細管力により保証され
ねばならぬ。

これは親水性表面が存在せねばならぬことを意味する。

電惨及び隔壁間にスリットが望まれる場合、これは小さ
くなければならぬ。この場合許容電解質流量も限られる
。それ故角度αを０と９０°の間に選択するのが一層有
利である。簡単な及び−目でわかる装置構造から約９０
の角度αが、珠に電解電池がγノードー及びカソード側
上で本発明による方法により作動されるべき場合に、好
ましい、 本発明による方法は液状電解質中で気泡が生ずる全ての
電解例えば次の電解に使用できるニーアルカリ塩１し物
−電解 一塩酸一電解 一水一電解 一融成物−電解 一塩素酸塩一電解 本発明による方法は分けられた及び分けられていない電
解電池に於て適用できる。

提案された方法に又電解電池内の二次反応例えばそれ自
体公知のノ・ロゲンー二段階を介するプロピレンからの
プロピレンオキシドの製造に適する。

塩１じナトリウム−電解の例に於て枝術水準に比較して
の著しい長所を確認することができる。

イオン交換体膜又は隔膜により分けられた電解電池の両
側での本発明による方法の適用によりカソード液室及び
アノード液室間の変わらないか又は僅かな差圧に調節す
ることができる。

何故ならば流体圧及び静水圧振動及び圧差が生じないか
らである。気体圧と関係しているから、電解電池の上部
及び下ｈ６に於ける圧力は殆んど同じである。それ故隔
膜−法の際のアンード液及びカソード液の予定しない混
合は最低に低減することができるｅ電極及び隔壁のより
僅かな機械的応力により微細な電極構１責及びより薄い
イオン交換体膜を使用することができ、これはオーム電
圧降下の低減に匹敵する。

電極及び隔壁の相互摩擦が振動により省けられるから、
膜及び電極上の敏感な層のより長い寿命を予期し得る。

気体拡散電極の使用の場合構造暖化が振動により避けら
れる。気体空間への気泡の短い搬送路により電解質の気
体分が僅かであり、これ（グ上下殆んど同じであり、こ
れは流れ分布及びて−ム電圧降下に好都合な影響を及ば
ず、電解質及び気体が別々に相互に流れるから、より高
い流れ速度を実現することができる。このことは電極の
後ろの深さがほんの僅かのミ’）メ・−ターの気体空間
に導く。それ故非常に高い及び非常に平らな電池単位を
つくることができる。

本発明を第１〜１６図Ｋまり例として記載するｅ電極、
隔壁及び間隔保持体よりなる配役のい、何となればこれ
らは一般的に知られているからである。簡単にするため
に全配設を＋１−９　Ｑ’で示しである。

第１．２．５．１４．１５図は分けられてぃない配役を
示す。

第４．５．６．７．８．９．１０．ｉｔ、１２．１６．
１６図は隔壁により分けられている配設を示す。

オ６．１０．１１．１２．１３図は対電極なしに示され
ている、 第１図は２本の芽孔竜極５及び４を示しており、これら
は円板状間隔保持体５により固定されている。併し間隔
保持体５として網及び糸も適する。電解質１は電極の上
縁で装入されそして下部へ流され、その際両電極が湿潤
される。この場合又′屯解質１の一部を電極６及び４の
裏側に於て降流させる仁とができる。

第２図及び第５図に於ける配設は第１図に著しく合致す
る、第２図に電極４を有するが、併し穿孔構造を有する
。第５図に於て電＠＆４は気体拡散電極からなる。

第４図は隔壁６により分けられた配設を示す。

それ故邂解質１ａ及び１ｂは分けられた室に流れ・その
際夫々電極及び隔壁６は湿潤される。

部品５．４及び６の間隔は第１図に類似して間隔保持体
により固定することができる。第５図に於て電極５及び
４は直接隔壁６に載っている。

この場合零間隔として示されている。ここでは電極５に
金網として示されている。電極の裏側で最大部分流れる
電解質１ａ及び１ｂは″ｔＬ極５及び４の穿孔構造のた
めに絶えず混合されそして生成気胞を気体空間の境界に
送る、第６図に於て電極５は直接隔壁と機械的に接続さ
れている、ここで電解質１ｂは篭億６の裏側で完全に流
れ机 オフ図は２個の隔壁６及び２を有する配設を示す。電解
質１ｂは、好ましくは第１図に類似して間隔保持体によ
り固定することができる隔壁６及び２の間に流れるのが
好ましい。ここで自由に流れる（解質量に幾何学及び物
質の性質により足糸られることが留意きるべきである。

この事情に例えば′電解質の装入個所に於けるオーバ７
０−〇設足により考慮に入れるべきである。

電解質１ｂは隔膜として形成された隔壁２を通して電極
５と接触している。物質交換は拡散により著しく行われ
る。気泡は電極５と電解質を満たした隔膜２との接触個
所で生じそしてその気体分を側面で隣り合っている気体
９間で放つことができる。

第８図は、電解質１が少くとも部分的に隔壁６により降
流される様に形成される隔壁６を有する配役を示すｅ電
極５及び４は隔壁６上に載っている。配設は好ましくは
少ない電解質需要例えば水電気分解の場合に適する。

第９図は電解質１ａ＆び１ｂが数日歩くとも部分的にせ
き止められる、分けられた峨解心池に関する配設を示す
、　′ｔＪＸ憾６は薄板細長物からなり、これはリスト
リクタ−（Ｄｒ＋ｓｓθ１ｓｃｅｌｌθンが生ずる様に
隔壁６に対し密接に配置されている。これによす′電解
質の一部が薄板細長物の上縁の上を流れることが強制さ
れる。類似の作用は水平に配設された導線−これから篭
俤４がつくられているーによＶ達成される。間隔保持体
５によりリストリクタ−の作用を調節することができる
。

第１０図及び第１１図に於て穿孔が裏側まで貫通してい
ない電極が示されている。第１０図は垂直断面をモして
第１１図は同一配設の水平断面を示す。′電極６の特別
な形成により電解質１ｂＨ経路中で下へ流れ、その際こ
れが隔壁６及び畦極６の一部を湿潤する。部分的な湿潤
に、隔壁６に隣り合っている電極５の領域を親水性にそ
して一層遠い領域を疎水性に形成させることにより達成
することができる。別の可能性は角度ａく９０で装置を
動かすことにある。ここで電解質の主流方向に側面に隣
接せる気体空間が１極５自体により密閉される。この種
の電極に同時に双極性隔壁として使用することができ机 第１２図は、電解質１ｂが同様に紅路に下方へ流れる装
置の水平断面を示すｅ電極５は、図示の如く、部分的に
又は全部湿潤していることができる。

第１６図に同様に水平断面を示す。電極５は多孔性材料
からなりそして細長物に並べて配設されている。個別的
な細長物は、気泡がその気体分を側面に隣接している気
体空間に於て放つことができる間隙をあけたま＼にして
おく。この場合生成気体の一部は電極５の孔によりこの
気体空間に達することができる。

第１４図は多くの導線から構成された電極５及び４がく
し状に互いに留められている、分けられていない配役を
示す。それ故處極及び対１極に並ばないで入り混じって
いる。アノードは「＋」をそしてカソードは「−」　を
つけである。

併し電解質１に導線に対し横に流れる。併し電解質１を
又導線に対し平行して流すことができる。第１５図は別
のプロフィルが導線の代りに示されていることによって
のみ第１４図から異なる。

第１６図は電極の個別的導線が同様にくし状に１いに留
められている、隔壁６により分けられた電極５及び対電
極４よりなる配設を示す。電解質１ａ及び１ｂの流れ方
向は又導線に対し平行であることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１６図は、本発明に係る電解法を例示的に説明す
るための図面である。 代理人　江　崎　光　好 代理人江崎光史 第１５図　第１６図７゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電解質中で気泡を形成する液状電解賀全、分けら
   れていないか又は少くとも１個の隔壁により分けられた
   電解電池−この場合少くとも１個の電極に穿孔しである
   −に於て電に電解電池を流すことを特徴とする上記方法
   。 ２、　電解質を、両酸極が湿潤する様に流す特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ５　電解質を、穿孔電極及び隔壁が湿潤する株に流す特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、　電解質を、隔壁が湿潤する様に流す特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ５、′ｅＩＬ解質を少くとも部分的に隔壁を流す特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ６、を解質を、これが数回せき止められる様に流す特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 Ｚ　電解゛ｋを数個の管中で並行して流す特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ａ　電解質を少くとも部分的に屈曲した形で方向を変え
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。