JPS6092493A - イオン交換膜型電解槽 - Google Patents
イオン交換膜型電解槽Info
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- JPS6092493A JPS6092493A JP19827283A JP19827283A JPS6092493A JP S6092493 A JPS6092493 A JP S6092493A JP 19827283 A JP19827283 A JP 19827283A JP 19827283 A JP19827283 A JP 19827283A JP S6092493 A JPS6092493 A JP S6092493A
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- Japan
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- ion exchange
- exchange membrane
- electrolytic cell
- layer
- porous layer
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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。
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、イオン交換模型電解槽、特に塩化アルカリ水
溶液の電解に適したイオン交換膜型電解槽に関する。
溶液の電解に適したイオン交換膜型電解槽に関する。
塩化アルカリ水溶液を電解して苛性アルカリと塩素を得
る方法は近年公害防止の見地から、水銀法に代り隔膜法
が、モして更に高純度、高濃度の苛性アルカリを得る目
的でイオン交換膜を用いる方法が実用化されている 一方、省エネルギーの観点からこの種の電′解において
は、N解電圧を極力低くすることが、至上命令ともいえ
ることで))るが、近年、含フツ素陽イオン交換膜の一
方の面にガス及び液透過性の多孔外の陽極及び陰極をそ
れぞれ密接せしめて電解する所1i1tl SPE (
Eloll Polymer Electro−1yt
e)型塩化アルカリ電解(例えば特開昭53−5229
7号公報、特開昭52−78788号公報)が知られて
いる。
る方法は近年公害防止の見地から、水銀法に代り隔膜法
が、モして更に高純度、高濃度の苛性アルカリを得る目
的でイオン交換膜を用いる方法が実用化されている 一方、省エネルギーの観点からこの種の電′解において
は、N解電圧を極力低くすることが、至上命令ともいえ
ることで))るが、近年、含フツ素陽イオン交換膜の一
方の面にガス及び液透過性の多孔外の陽極及び陰極をそ
れぞれ密接せしめて電解する所1i1tl SPE (
Eloll Polymer Electro−1yt
e)型塩化アルカリ電解(例えば特開昭53−5229
7号公報、特開昭52−78788号公報)が知られて
いる。
これは、従来この種技術において避は難いとされていた
電浴液の浦、り抵抗や、発生する水素や塩素ガスに基づ
く泡による電気抵抗を減らせる為、従来より一段と低電
圧で電解を実施しうる手段として優れた方法である。
電浴液の浦、り抵抗や、発生する水素や塩素ガスに基づ
く泡による電気抵抗を減らせる為、従来より一段と低電
圧で電解を実施しうる手段として優れた方法である。
一方、本発明者等は、更に研究を進め、上記電極を多孔
弛屑として膜■iに結合する代りに、それ自体は、電極
活性を有しない、例えば非導電性の多孔51+Nを鵬面
に結合シ7、電極は該多孔質層な介して設けることによ
って、上記電極多孔質層を設けた電解槽とほば同様に槽
を圧を低減できる電解槽を開発し、特開昭56−755
83号として提案した。
弛屑として膜■iに結合する代りに、それ自体は、電極
活性を有しない、例えば非導電性の多孔51+Nを鵬面
に結合シ7、電極は該多孔質層な介して設けることによ
って、上記電極多孔質層を設けた電解槽とほば同様に槽
を圧を低減できる電解槽を開発し、特開昭56−755
83号として提案した。
該電解槽は、摺電圧が低いとともに、電極材質としては
、電極が膜に直接接触しないために大きい選択性の幅を
有し、且つ膜と多孔質層の界面でのガス発生に基くトラ
ブルを防止できる点で、電極多孔質層を有する電解槽に
比べて更に利点を有する。
、電極が膜に直接接触しないために大きい選択性の幅を
有し、且つ膜と多孔質層の界面でのガス発生に基くトラ
ブルを防止できる点で、電極多孔質層を有する電解槽に
比べて更に利点を有する。
ところで、かかる電極活性を有しない多孔質層を表面に
有するイオン交換膜電解槽にお(・て、ガス透過性の多
孔質層とイオン交換膜面との接触は該装置の性能を左右
する′に要な点であり、多孔質層の厚みが不均一であっ
たり、或いは、多孔質層とイオン交換膜との接触が充分
でない場合には、多孔質層の一部が離脱し易くなること
により、摺電圧が上昇し、或いは、接触界面にガスや余
分の液が滞留することにより、摺電圧が上昇するなどし
て該装置の所期の利点が小さくなったり、また得られな
いことになる。
有するイオン交換膜電解槽にお(・て、ガス透過性の多
孔質層とイオン交換膜面との接触は該装置の性能を左右
する′に要な点であり、多孔質層の厚みが不均一であっ
たり、或いは、多孔質層とイオン交換膜との接触が充分
でない場合には、多孔質層の一部が離脱し易くなること
により、摺電圧が上昇し、或いは、接触界面にガスや余
分の液が滞留することにより、摺電圧が上昇するなどし
て該装置の所期の利点が小さくなったり、また得られな
いことになる。
この程イオン交換膜電解槽におけるガス及び液透過性の
多孔質層とイオン交換膜との接触において、新規な構成
手段を採用することにより、イオン交換膜面に、均一な
厚みの多孔質層を、しかもイオン交換膜゛と十分に密着
するように設けた優れた性能を有する電解槽が既に特開
昭57−207181号として提案されている。
多孔質層とイオン交換膜との接触において、新規な構成
手段を採用することにより、イオン交換膜面に、均一な
厚みの多孔質層を、しかもイオン交換膜゛と十分に密着
するように設けた優れた性能を有する電解槽が既に特開
昭57−207181号として提案されている。
即ち、特開昭57−207181号にて開示される電解
槽は陽極及び陰極間をイオン交換膜で区画した電解槽で
あって、前1己陽極及び隔枦の少なくとも一方は、イオ
ン交換膜面に形成された電極活性を何しないガス及び液
透過性の多孔質層を介して配置されており、前記多孔質
層は、導電%l−乃至非導電性の物aの粒子が転写法に
よりイオン交換膜面に付着形成されたものであることを
特徴とするイオン交換成型電解槽であって、従来公知の
電解槽に比べて格段の効果を有するものである。
槽は陽極及び陰極間をイオン交換膜で区画した電解槽で
あって、前1己陽極及び隔枦の少なくとも一方は、イオ
ン交換膜面に形成された電極活性を何しないガス及び液
透過性の多孔質層を介して配置されており、前記多孔質
層は、導電%l−乃至非導電性の物aの粒子が転写法に
よりイオン交換膜面に付着形成されたものであることを
特徴とするイオン交換成型電解槽であって、従来公知の
電解槽に比べて格段の効果を有するものである。
本発明者等は、上記電解槽に更に検討を加え、より高性
能の電解槽を開発ずべく鋭意努力を1ねた結果、本発明
を見出したもので、本発明は前記多孔a層を転写法によ
りイオン交換膜面に付着形成させるに先立ち、非導電性
物質の粒子層を熱処理することにより多孔質層のイオン
交換膜面への付備強度が向上せしめられるとの知見に基
づいて完成されたものである。即ち、本発明は、陽極及
び陰極間をイオン交換膜で区画した電解槽であって、前
記陽極及び陰極の少なくとも一方は、イオン交換膜面に
形成された電極活性を有しないガス及び液透過性の多孔
質層を介して配置されており、前記多孔質層は、非導電
性の物情の粒子とフッ素含有熱可塑性樹脂からなるペー
ストを基体上に層状に塗布し、これを熱処理した後、該
層が転写法によりイオン交換膜面に付着形成されたもの
であることを特徴とするイオン交換膜型電解格を要旨と
するものである。
能の電解槽を開発ずべく鋭意努力を1ねた結果、本発明
を見出したもので、本発明は前記多孔a層を転写法によ
りイオン交換膜面に付着形成させるに先立ち、非導電性
物質の粒子層を熱処理することにより多孔質層のイオン
交換膜面への付備強度が向上せしめられるとの知見に基
づいて完成されたものである。即ち、本発明は、陽極及
び陰極間をイオン交換膜で区画した電解槽であって、前
記陽極及び陰極の少なくとも一方は、イオン交換膜面に
形成された電極活性を有しないガス及び液透過性の多孔
質層を介して配置されており、前記多孔質層は、非導電
性の物情の粒子とフッ素含有熱可塑性樹脂からなるペー
ストを基体上に層状に塗布し、これを熱処理した後、該
層が転写法によりイオン交換膜面に付着形成されたもの
であることを特徴とするイオン交換膜型電解格を要旨と
するものである。
本発明において、イオン交換膜面に形成されるガス及び
液透過性の多孔質層は、電極とじて作用しない非導電性
物質からなり、無機材料、有機材料のいずれから形成し
てもよい。しかし、好ましくは極液に対して#j食性を
有し、且つ親水性を有する材料から層成するのが好まし
い。
液透過性の多孔質層は、電極とじて作用しない非導電性
物質からなり、無機材料、有機材料のいずれから形成し
てもよい。しかし、好ましくは極液に対して#j食性を
有し、且つ親水性を有する材料から層成するのが好まし
い。
好ましいものとして、金属の酸化物、水酸化物、炭化物
、窓化物あるいはそれらの混合物、更には親水性を施し
たポリマー、特に陽極側にはフッ素含有ポリマーが例示
される。
、窓化物あるいはそれらの混合物、更には親水性を施し
たポリマー、特に陽極側にはフッ素含有ポリマーが例示
される。
例えば、塩化アルカリ水溶液の電解の場合、陽極側の多
孔質層としては周期律表fQ−A族(好ましくは、ケイ
素、ゲルマニウム、スズ。
孔質層としては周期律表fQ−A族(好ましくは、ケイ
素、ゲルマニウム、スズ。
鉛)、Iv−BJk(好ましくは、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム)、V−B族(好ましくは、ニオブ、タ
ンタル)、鉄族金属(鉄、コバルト。
ム、ハフニウム)、V−B族(好ましくは、ニオブ、タ
ンタル)、鉄族金属(鉄、コバルト。
ニッケ/I/)の酸化物、水酸化物、輩化物又は炭化物
などの粉末が使用される。三方、14M側の多孔質層と
しては、陽極側多孔や層の形成に用いた桐料を加え、チ
タン酸カリ勢で親水化処理した四フッ化エチレン樹脂な
どが使用される。
などの粉末が使用される。三方、14M側の多孔質層と
しては、陽極側多孔や層の形成に用いた桐料を加え、チ
タン酸カリ勢で親水化処理した四フッ化エチレン樹脂な
どが使用される。
転写法による多孔p層の形成にあたっては、上記材料は
好ましくは粒径0.01〜300μ、特には0.1〜1
00μの粉末の形態で使用される。そして、王妃材料を
一種類で使用しても良く、また二種以上を混合使用して
も良い。例えば、無機材料に、酸型モノマーを少量共重
合して変性したポリテトラフルオロエチレン、後述のイ
オン交換膜用台フッ累算合体の如き有機材料を混合して
使用しても良い。
好ましくは粒径0.01〜300μ、特には0.1〜1
00μの粉末の形態で使用される。そして、王妃材料を
一種類で使用しても良く、また二種以上を混合使用して
も良い。例えば、無機材料に、酸型モノマーを少量共重
合して変性したポリテトラフルオロエチレン、後述のイ
オン交換膜用台フッ累算合体の如き有機材料を混合して
使用しても良い。
本発明においては、転写法を実施するに当っては、前記
の如き粒子とフッ素含有熱可塑性樹脂からなるペースト
を使用する。ペーストにする場合、結合剤としてのポリ
テトラフルオロエチレン、ポリ三弗化塩化エチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、テトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピレ
ンビニルエーテルの共重合体などのフッ素含有熱可塑性
樹脂と、更に必要に応じて、カルボキシメチルセルロー
ス、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースな
どのセルロース類、ポリエチレングリコール、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸
ソーダ、ポリメチルビニルエーテル、カゼイン、ボリフ
クリルアミドなどの水可溶性物質などの増粘剤が使用さ
れる。これら結合剤又は増粘剤は、上記粉末に対して好
ましくは0〜50重i%、特には05〜3o鳶量チ使用
される。
の如き粒子とフッ素含有熱可塑性樹脂からなるペースト
を使用する。ペーストにする場合、結合剤としてのポリ
テトラフルオロエチレン、ポリ三弗化塩化エチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、テトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピレ
ンビニルエーテルの共重合体などのフッ素含有熱可塑性
樹脂と、更に必要に応じて、カルボキシメチルセルロー
ス、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースな
どのセルロース類、ポリエチレングリコール、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸
ソーダ、ポリメチルビニルエーテル、カゼイン、ボリフ
クリルアミドなどの水可溶性物質などの増粘剤が使用さ
れる。これら結合剤又は増粘剤は、上記粉末に対して好
ましくは0〜50重i%、特には05〜3o鳶量チ使用
される。
また、この際必要ならば、更に長鎖炭化水素、フッ素化
炭化水素などの適宜の界面活性剤を加えることにより、
多孔’Jlの形成を容易にすることができる。いずれに
せよ、形成された多孔f!i層における前記粒子の含有
量はo、ooi〜5゜グ/−1特には0.01〜3oグ
/d程度にするのが好ましい。
炭化水素などの適宜の界面活性剤を加えることにより、
多孔’Jlの形成を容易にすることができる。いずれに
せよ、形成された多孔f!i層における前記粒子の含有
量はo、ooi〜5゜グ/−1特には0.01〜3oグ
/d程度にするのが好ましい。
多孔質層を膜面に形成させる方法としては、ml記の如
きペースト状物を直接膜表面に塗付後乾燥して、蒸発成
分である水や溶剤などを蒸発させて、固形分のみを膜表
面に形成させた後、加熱下でプレスすることにより、強
固に付着しり多孔質層を膜面に形浩六ぜム、−シj−i
’ir炸弔虫るが、かがる方法では、膜面に塗伺したペ
ースト状物中の水分や溶剤などが膜内へ浸透し、この蒸
発除去に高温の乾燥が必要であるなど、作業性の面で不
都合が生ずる場合がある。また、多孔質層成分の付着f
管理面でも難点が認められる。
きペースト状物を直接膜表面に塗付後乾燥して、蒸発成
分である水や溶剤などを蒸発させて、固形分のみを膜表
面に形成させた後、加熱下でプレスすることにより、強
固に付着しり多孔質層を膜面に形浩六ぜム、−シj−i
’ir炸弔虫るが、かがる方法では、膜面に塗伺したペ
ースト状物中の水分や溶剤などが膜内へ浸透し、この蒸
発除去に高温の乾燥が必要であるなど、作業性の面で不
都合が生ずる場合がある。また、多孔質層成分の付着f
管理面でも難点が認められる。
これに対して、本発明方法によれば、ペーストを仙の金
属箔などに兇布、乾燥後、加熱、好ましくは、上記のフ
ッ素含有熱可塑性樹脂の融点以上に加熱して強固な粒子
層を形成せしめ、#箔とイオン交換膜とを刺着多孔質層
側で重ねて、加熱下にプレスするなどの方法が採用され
、前記の如き直接膜面に塗付する場合の難点が回避され
得る。
属箔などに兇布、乾燥後、加熱、好ましくは、上記のフ
ッ素含有熱可塑性樹脂の融点以上に加熱して強固な粒子
層を形成せしめ、#箔とイオン交換膜とを刺着多孔質層
側で重ねて、加熱下にプレスするなどの方法が採用され
、前記の如き直接膜面に塗付する場合の難点が回避され
得る。
本発明において、転写法の好適な実施態様として、前記
の如きペーストを金属箔、グラスチックフィルムなど基
材フィルム上に塗付し、熱処理した後、これをイオン交
換膜面に転写する方法が例示される。そして、かかる基
材フィルムとしては、表面が平滑であり、熱処理に耐憂
うる耐熱性を有するフィルム又はシート状物であれば、
特に限定されず、広範囲にわたって採用され得る。イオ
ン交換膜と重ねて加熱する転写工程を考慮1れば、飽和
ポリエステル樹脂。
の如きペーストを金属箔、グラスチックフィルムなど基
材フィルム上に塗付し、熱処理した後、これをイオン交
換膜面に転写する方法が例示される。そして、かかる基
材フィルムとしては、表面が平滑であり、熱処理に耐憂
うる耐熱性を有するフィルム又はシート状物であれば、
特に限定されず、広範囲にわたって採用され得る。イオ
ン交換膜と重ねて加熱する転写工程を考慮1れば、飽和
ポリエステル樹脂。
ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、高密度ポリエ
チレン、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリイミド
樹脂、フッ素樹脂などのプラスチックフィルムのノ9み
12〜2000μの範囲のものが望ましい。勿論、アル
ミニウム箔などの金属フィルム状物なども基材フィルム
として採用され得る。
チレン、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリイミド
樹脂、フッ素樹脂などのプラスチックフィルムのノ9み
12〜2000μの範囲のものが望ましい。勿論、アル
ミニウム箔などの金属フィルム状物なども基材フィルム
として採用され得る。
基材フィルムへの塗料法としては、スプレー塗装、刷毛
塗り、スクリーン印刷など行に限定されず種々採用aJ
能であり、広巾フィルムに連続的に、均一厚みで塗料す
るためには、ロールコーティング方式が望ましく、その
場合のコーターとしては、エアーナイフコーター、ブレ
ードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター。
塗り、スクリーン印刷など行に限定されず種々採用aJ
能であり、広巾フィルムに連続的に、均一厚みで塗料す
るためには、ロールコーティング方式が望ましく、その
場合のコーターとしては、エアーナイフコーター、ブレ
ードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター。
リバースロールコータ−、グラビナロールコータ−、キ
スコーター、カレンダーコーター、ニップコーター、デ
ィップコーターなど汎用のコーティング方式のいずれで
も良い。かかるコーティング方式により、ペースト状物
の固形分濃度を制御し、既述の0.001〜501!5
!/cdの固形分が基材フィルムの片面に利殖する−よ
うに塗付する。そして、塗布俊は常温で又は加熱により
、蒸発性溶媒を蒸発させて暴利フィルム上に多孔質層を
形成させる。
スコーター、カレンダーコーター、ニップコーター、デ
ィップコーターなど汎用のコーティング方式のいずれで
も良い。かかるコーティング方式により、ペースト状物
の固形分濃度を制御し、既述の0.001〜501!5
!/cdの固形分が基材フィルムの片面に利殖する−よ
うに塗付する。そして、塗布俊は常温で又は加熱により
、蒸発性溶媒を蒸発させて暴利フィルム上に多孔質層を
形成させる。
本発明においては、前述の通り、この多孔質層を転写に
先立って熱処理する。通常この熱処理は多孔*reが基
材フィルムに付着した状態のままで行う。この熱処理は
、前述のフッ素含有熱可塑性樹脂を半融又は溶融状態に
して非導電性粒子を強固に結合した層を形成するために
行うものであるため、熱処理は、該樹脂の融点より高い
温度に加熱するのがよい。加熱時間は、加熱温度にもよ
るが、融点より1〜40℃高い加熱温度を採用する場合
、該樹脂か流動しない範囲の30分以内程度がよい。加
熱雰囲気としては空気中で差支えない。
先立って熱処理する。通常この熱処理は多孔*reが基
材フィルムに付着した状態のままで行う。この熱処理は
、前述のフッ素含有熱可塑性樹脂を半融又は溶融状態に
して非導電性粒子を強固に結合した層を形成するために
行うものであるため、熱処理は、該樹脂の融点より高い
温度に加熱するのがよい。加熱時間は、加熱温度にもよ
るが、融点より1〜40℃高い加熱温度を採用する場合
、該樹脂か流動しない範囲の30分以内程度がよい。加
熱雰囲気としては空気中で差支えない。
次に、前記の如ぎ基材フィルム上に形成された多孔質層
は、イオン交換膜面に転写せしめられる。即ち、イオン
交換膜の片面又は両面に一多孔質層形成面を介して前記
基材フィルムを重ね、加熱、加圧することにより、基材
フィルム面からイオン交換膜面に多孔質層が移行し、部
分的に多孔η層がイオン交換膜面に浅く埋め込まれ、刺
着される。この場合のプレス温度は、膜が軟化乃至溶融
する広範囲の条件が採用され、通常は100〜300℃
程度の範囲から選定される。また、プレス圧力は、平板
プレスの場合1〜1000 Kg/ml、好まシ<ハ】
〜20.OKf/ia度、一対のロールによるロールプ
レスの場合0.5〜200 Kg/car −o−ル長
さ、好ましくは1〜100 K17cm−ロール長さ程
度が採用される。
は、イオン交換膜面に転写せしめられる。即ち、イオン
交換膜の片面又は両面に一多孔質層形成面を介して前記
基材フィルムを重ね、加熱、加圧することにより、基材
フィルム面からイオン交換膜面に多孔質層が移行し、部
分的に多孔η層がイオン交換膜面に浅く埋め込まれ、刺
着される。この場合のプレス温度は、膜が軟化乃至溶融
する広範囲の条件が採用され、通常は100〜300℃
程度の範囲から選定される。また、プレス圧力は、平板
プレスの場合1〜1000 Kg/ml、好まシ<ハ】
〜20.OKf/ia度、一対のロールによるロールプ
レスの場合0.5〜200 Kg/car −o−ル長
さ、好ましくは1〜100 K17cm−ロール長さ程
度が採用される。
このようにしてイオン交換膜面に形成される電極活性を
有しない多孔質層は、良好なガス及び液透過性を得るた
めに、好ましくは平均細孔径0.01〜200μ、特に
は0.1〜100μ−多孔率10〜99チ、特には25
〜959gを有するようにし、また厚みは好ましくは0
.01〜200μ、特には0.1〜100μで、かつイ
オン交換膜の膜厚より小さくするのが適切である。
有しない多孔質層は、良好なガス及び液透過性を得るた
めに、好ましくは平均細孔径0.01〜200μ、特に
は0.1〜100μ−多孔率10〜99チ、特には25
〜959gを有するようにし、また厚みは好ましくは0
.01〜200μ、特には0.1〜100μで、かつイ
オン交換膜の膜厚より小さくするのが適切である。
電極活性を有しない多孔質層をイオン交換膜面に形成す
る場合、電極は該多孔質層を介して配置される。かかる
電極としては、網、エキスパンデッドメタルなどの空隙
性の電極が使用される。そして、かかる電極材質として
は、例えば、陽極としては、白金族金属、その導電性酸
化物又はその導電性還元酸化物等が使用され、一方陰極
としては、白金族金1その導電性酸化物又は鉄族金属等
が使用される。なお、白金族金属としては、白金、ロジ
ウム、ルテニウム。
る場合、電極は該多孔質層を介して配置される。かかる
電極としては、網、エキスパンデッドメタルなどの空隙
性の電極が使用される。そして、かかる電極材質として
は、例えば、陽極としては、白金族金属、その導電性酸
化物又はその導電性還元酸化物等が使用され、一方陰極
としては、白金族金1その導電性酸化物又は鉄族金属等
が使用される。なお、白金族金属としては、白金、ロジ
ウム、ルテニウム。
パラジウム、イリジウムが例示され、また鉄族金属とし
ては、鉄、コバルト、ニッケル、ラネーニッケル、安定
化ラネーニッケルが例示すしる。
ては、鉄、コバルト、ニッケル、ラネーニッケル、安定
化ラネーニッケルが例示すしる。
空隙性の電極を使用する場合は、該電極は、上記陽極又
は陰極を形成ナス−1工勧iルよ、たこれを形成するこ
とができる。しかし、白金族金属又はその導電性酸化物
等を使用するときには、通常チタンヤタンタルなどの弁
金属のエキスパンデッドメタルの表向にこれらの物質を
被接せしめて形成するのが好ましい。これらの陽極又は
陰極は、必ずしも多孔鋼層と接触して配置する必要はな
いが、好ましくは、電極は多孔質層と接触して配置され
る。
は陰極を形成ナス−1工勧iルよ、たこれを形成するこ
とができる。しかし、白金族金属又はその導電性酸化物
等を使用するときには、通常チタンヤタンタルなどの弁
金属のエキスパンデッドメタルの表向にこれらの物質を
被接せしめて形成するのが好ましい。これらの陽極又は
陰極は、必ずしも多孔鋼層と接触して配置する必要はな
いが、好ましくは、電極は多孔質層と接触して配置され
る。
また、陽極又は陰極のいずれか一方のみを、本発明に従
って、電極活性を有しない多孔質層を介して配置せしめ
る場合には、その対極である陽極又は陰給は、上記した
空隙性の電極が直接にイオン交換膜の陽極側又は陰葎側
に配置され得る。かかる場合、これらの電極は、イオン
交換膜面に接触して設けてもよいし、間隔をあけて設け
てもよい。
って、電極活性を有しない多孔質層を介して配置せしめ
る場合には、その対極である陽極又は陰給は、上記した
空隙性の電極が直接にイオン交換膜の陽極側又は陰葎側
に配置され得る。かかる場合、これらの電極は、イオン
交換膜面に接触して設けてもよいし、間隔をあけて設け
てもよい。
本発明で用いられるイオン交換膜としては、例えばカル
ボン酸基、スルホン酸基、リン酸基。
ボン酸基、スルホン酸基、リン酸基。
フェノール性水酸基などの陽イオン交換基を含有する1
合体からなり、かかる重合体としては、含弗素11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1合体としては、例えは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。
合体からなり、かかる重合体としては、含弗素11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1合体としては、例えは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、リン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1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11合体にスルホ
ン酸基等のイオン交換基を導入したもの等も使用出来る
。
ルオロのビニルモノマーとの共1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11合体にスルホ
ン酸基等のイオン交換基を導入したもの等も使用出来る
。
そして、これらのうち夫々以下の(イ)、(ロ)の重合
単位を有するポリマーを用いる場合には、比釈的高い笥
、流動率で高純度の苛性アルカリを得ることが出来るの
で特に好ましい。
単位を有するポリマーを用いる場合には、比釈的高い笥
、流動率で高純度の苛性アルカリを得ることが出来るの
で特に好ましい。
(イ) +0Fx−OXX’ →−、(ロ) −←0F
II−OX +ここでXはF、C!1.H又は−01m
であり、X′はX又はOFs (OFt3mであり、m
は1〜5であり、% Yは次のものから選ばれる。
II−OX +ここでXはF、C!1.H又は−01m
であり、X′はX又はOFs (OFt3mであり、m
は1〜5であり、% Yは次のものから選ばれる。
+彌÷:、 A 、 −0% OF*+−A 、 −(
−0−CFg −0,?−)7 A 。
−0−CFg −0,?−)7 A 。
X、y、Hは、ともに0〜1oであり、Z、Rfは、−
y又は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基から迷
はれる。また、Aは、−805M 。
y又は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基から迷
はれる。また、Aは、−805M 。
−COOM又は加水分解によりこれらの基に転化しうル
ー801F、 −ON、 −00F又バー00ORテあ
り、Mは水素又はアルカリ金属、Rは炭素数1〜1゜の
アルキル基を示す。
ー801F、 −ON、 −00F又バー00ORテあ
り、Mは水素又はアルカリ金属、Rは炭素数1〜1゜の
アルキル基を示す。
本発明において使用される陽イオン交換膜は、イオン交
換容量が、好ましくは0.5〜4.Qミリ当量/グラム
乾燥樹脂V特には0.8〜2.0ミリ当μ゛/グラム乾
燥樹脂であるのが好ましい。
換容量が、好ましくは0.5〜4.Qミリ当量/グラム
乾燥樹脂V特には0.8〜2.0ミリ当μ゛/グラム乾
燥樹脂であるのが好ましい。
かかるイオン交換容量を与えるため、上記(ロ)及び(
ロ)の473合単位からなる共1合体からなるイオン交
換膜の場合、好ましくは(ロ)の1合単位が、好ましく
は1〜40モルチ、特には3〜25モルチであるのが適
当である。
ロ)の473合単位からなる共1合体からなるイオン交
換膜の場合、好ましくは(ロ)の1合単位が、好ましく
は1〜40モルチ、特には3〜25モルチであるのが適
当である。
本発明で使用される陽イオン交換膜は、必ずしも一1M
bの1合体からのみ形成する必黴はなく、また一種類の
イオン交換基だけを有する必iハtx、イ。例えは、イ
オン交換容量として、陰極側が陽極側jに比べてより小
さい二種類の重合体の積層膜、陰極側がカルボン酸基な
どの弱酸性交換基で、陽極側がスルホン酸基などの強酸
性交換基をもつイオン交換膜も使用できる。
bの1合体からのみ形成する必黴はなく、また一種類の
イオン交換基だけを有する必iハtx、イ。例えは、イ
オン交換容量として、陰極側が陽極側jに比べてより小
さい二種類の重合体の積層膜、陰極側がカルボン酸基な
どの弱酸性交換基で、陽極側がスルホン酸基などの強酸
性交換基をもつイオン交換膜も使用できる。
これらのイオン交換膜は従来既知の種々の方法で製造さ
れ、また、これらのイオン交換膜は、必要により、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
体からなる布、網などの織物、不織布又は金属製のメツ
シュ、多孔体などで補強することができる二また、本発
明のイオン交換膜の厚みは、好ましくは2o〜500μ
、好ましくは50〜400μにせしめられる。
れ、また、これらのイオン交換膜は、必要により、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
体からなる布、網などの織物、不織布又は金属製のメツ
シュ、多孔体などで補強することができる二また、本発
明のイオン交換膜の厚みは、好ましくは2o〜500μ
、好ましくは50〜400μにせしめられる。
これらイオン交換膜の表面に、好ましくは鈷合して形成
される上記陽極及び陰極側の多孔角層は、イオン交換膜
の有するイオン交換基の分解を招かないように、適宜の
イオン交換基の形態、例えばカルボン酸基のときは、そ
のエステル型で、スルホン酸基の場合には、−8部gF
型で、圧力及び熱の&用により結合させる。
される上記陽極及び陰極側の多孔角層は、イオン交換膜
の有するイオン交換基の分解を招かないように、適宜の
イオン交換基の形態、例えばカルボン酸基のときは、そ
のエステル型で、スルホン酸基の場合には、−8部gF
型で、圧力及び熱の&用により結合させる。
本発明の電解槽を使用し、例えは塩化アルカリ水溶液の
電解を行なう条件としては、上記した特開昭54−11
2398号公鰻におけるような既知の条件が採用できる
。例えば、陽極室には、好ましくは2.5〜5規定(1
3)の塩化アルカリ水溶液を供給し、限極室には、水又
は稀釈水酸化アルカリを供給し、好ましくは80℃〜1
20℃、電流密11’ 10〜100 A/am’で電
解される。かかる場合、塩化アルカリ水浴液中のカルシ
ウム及びツグネシウムなどの重金属゛イオンは、イオン
交換膜の劣化を招くので、可及的に小さくせしめるのが
好ましい。また、陽極におけるrR累の発生を極力防止
するために塩酸などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加す
ることができる。
電解を行なう条件としては、上記した特開昭54−11
2398号公鰻におけるような既知の条件が採用できる
。例えば、陽極室には、好ましくは2.5〜5規定(1
3)の塩化アルカリ水溶液を供給し、限極室には、水又
は稀釈水酸化アルカリを供給し、好ましくは80℃〜1
20℃、電流密11’ 10〜100 A/am’で電
解される。かかる場合、塩化アルカリ水浴液中のカルシ
ウム及びツグネシウムなどの重金属゛イオンは、イオン
交換膜の劣化を招くので、可及的に小さくせしめるのが
好ましい。また、陽極におけるrR累の発生を極力防止
するために塩酸などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加す
ることができる。
本発明における電解槽は、上記構成を有する限りにおい
て単極型でも複葎瀞でもよい。また電解槽を構成する材
うは、隔杯室の場合には、塩化アルカリ水溶液及び塩素
に耐性があるもの、例えばチタンが使用され、陰金室の
場合には1、高濃度の水酸化アルカリ及び水素に耐性が
ある鉄、ステンレス又はニッケルなどが使用される。
て単極型でも複葎瀞でもよい。また電解槽を構成する材
うは、隔杯室の場合には、塩化アルカリ水溶液及び塩素
に耐性があるもの、例えばチタンが使用され、陰金室の
場合には1、高濃度の水酸化アルカリ及び水素に耐性が
ある鉄、ステンレス又はニッケルなどが使用される。
また、本発明において、多孔質層付着イオン交換膜を使
用した場合、その外側には電極が1−゛される。例えば
、陽極の場合には、貴金属、その合金又はその導電性酸
化物を被りした弁金属のエキスパンデッドメタルなど、
陰極の場合には、鉄、ニッケル又はステンレスの網、メ
ツシュ又はエキスパンテッドメタルから構成される。
用した場合、その外側には電極が1−゛される。例えば
、陽極の場合には、貴金属、その合金又はその導電性酸
化物を被りした弁金属のエキスパンデッドメタルなど、
陰極の場合には、鉄、ニッケル又はステンレスの網、メ
ツシュ又はエキスパンテッドメタルから構成される。
また、これらの1!極は、好ましくは多孔シ一層に押し
あてるなどにより接触させる。
あてるなどにより接触させる。
以上は、特に塩化アルカリ水溶液の電解槽として説明し
たが、本発明の電解槽は、水、ハロゲン酸、炭酸アルカ
リの電解槽としても同様に適用できることはもちろんで
ある。
たが、本発明の電解槽は、水、ハロゲン酸、炭酸アルカ
リの電解槽としても同様に適用できることはもちろんで
ある。
次に本発明を裏施例を用いてさらに詳しく説明する。
実施例1〜5
2チーメチルセルロース水浴液19.2:i撮部、シク
ロヘキサノール3重量部、固型分として56 wt%を
含むテトラフルオロエトレン、ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体(FIP)の水分散液を固uす分換算で第1
表に示す車間2部(Fgpの融点は275℃)K炭化珪
素粉末(平均粒径0.3μ)10m−綾部を混合して炭
化珪素ペーストを作成した。また、2チーメチルセルロ
ース水溶液1’ 9.21Ji部、シクロヘキサノール
3重量部にジルコニア粉末(平均粒径5μ)を混合して
ジルコニアペーストを作成し、た。
ロヘキサノール3重量部、固型分として56 wt%を
含むテトラフルオロエトレン、ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体(FIP)の水分散液を固uす分換算で第1
表に示す車間2部(Fgpの融点は275℃)K炭化珪
素粉末(平均粒径0.3μ)10m−綾部を混合して炭
化珪素ペーストを作成した。また、2チーメチルセルロ
ース水溶液1’ 9.21Ji部、シクロヘキサノール
3重量部にジルコニア粉末(平均粒径5μ)を混合して
ジルコニアペーストを作成し、た。
次に、上記の炭化珪素ペーストを、バーコーターとバッ
クアップローラーからなるコータ一部を有するロールコ
ータ−を使用して、J’?Eす50μの延伸したアルミ
ニウム箔の片面に皺付した。
クアップローラーからなるコータ一部を有するロールコ
ータ−を使用して、J’?Eす50μの延伸したアルミ
ニウム箔の片面に皺付した。
バーコーターとバックアップローラーに沿って移動する
アルミニウム箔の間隙は約35μに保ち、3m/分のス
ピードで塗付した。引続き110℃に保持した長さ4m
の乾燥炉で連続的に乾燥し、次いで300℃で10分間
加熱処理を行った。アルミニウム箔上に形成された塗膜
の密着力は、充分強くはないが、塗膜自体は充分に強固
なものであった。また、上記のジルコニアペーストを同
様にしてポリエステルフィルム上にコーティングした(
但し、この場合には上述の300℃の加熱処理のみ行な
わなかった)。
アルミニウム箔の間隙は約35μに保ち、3m/分のス
ピードで塗付した。引続き110℃に保持した長さ4m
の乾燥炉で連続的に乾燥し、次いで300℃で10分間
加熱処理を行った。アルミニウム箔上に形成された塗膜
の密着力は、充分強くはないが、塗膜自体は充分に強固
なものであった。また、上記のジルコニアペーストを同
様にしてポリエステルフィルム上にコーティングした(
但し、この場合には上述の300℃の加熱処理のみ行な
わなかった)。
かくして得られた多孔脣層跡付ポリエステルフィルLと
アルミナ箔各1枚を塗付面が内側に位置するように対向
させ、その間にイオン交換膜をセットし、シ、1表に示
す温度で30Kf/ctlの圧力下に6分間圧着処理を
行った。イオン交換膜としては、イオン交換容−@ 1
. sミリ当t/グラム乾燥樹脂の厚さ170μとイオ
ン交換容量1.17ミリ当甘/グラム乾燥樹脂の厚さ3
0μを有する、各々テトラフルオロエチレンジ、 CF
z = OFO(CFz )3 C00OHsの共重合
体からなる陽イオン交換膜の張合わせ膜を使用した。ま
た、170μの厚みを有する膜面にジルコニア多孔質層
が付着するようにした。プレス後に、ポリエステルフィ
ルム及びアルミニウム箔をイオン交換膜からはがした処
、ポリエステルフィルム及びアルミニウム箔の表面には
塗付物か残っていなかった。
アルミナ箔各1枚を塗付面が内側に位置するように対向
させ、その間にイオン交換膜をセットし、シ、1表に示
す温度で30Kf/ctlの圧力下に6分間圧着処理を
行った。イオン交換膜としては、イオン交換容−@ 1
. sミリ当t/グラム乾燥樹脂の厚さ170μとイオ
ン交換容量1.17ミリ当甘/グラム乾燥樹脂の厚さ3
0μを有する、各々テトラフルオロエチレンジ、 CF
z = OFO(CFz )3 C00OHsの共重合
体からなる陽イオン交換膜の張合わせ膜を使用した。ま
た、170μの厚みを有する膜面にジルコニア多孔質層
が付着するようにした。プレス後に、ポリエステルフィ
ルム及びアルミニウム箔をイオン交換膜からはがした処
、ポリエステルフィルム及びアルミニウム箔の表面には
塗付物か残っていなかった。
かくして、転写により形成された多孔質層を膜の両面に
有するイオン交換膜を、25重量%の苛性ソーダ水溶液
中に65℃で16時間浸漬して加水分解処理した。該イ
オン交換膜面には、炭化珪素及びジルコニアが両面にそ
れぞれ約1叩/−付着していた。
有するイオン交換膜を、25重量%の苛性ソーダ水溶液
中に65℃で16時間浸漬して加水分解処理した。該イ
オン交換膜面には、炭化珪素及びジルコニアが両面にそ
れぞれ約1叩/−付着していた。
次にイオン交換膜のジルコニア多孔質層付着側に、チタ
ンのエキスパンデッドメタル(短径2、5 ywm 、
長径5+a)に酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化
チタンの固溶体を被稜した低い塩素過電圧を有する陽極
を、その反対側に5UEI304エキスパンデツドメタ
ル(短径2.5 m 。
ンのエキスパンデッドメタル(短径2、5 ywm 、
長径5+a)に酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化
チタンの固溶体を被稜した低い塩素過電圧を有する陽極
を、その反対側に5UEI304エキスパンデツドメタ
ル(短径2.5 m 。
長径5.0 m )を、52チ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配して0.01Kf/−の
圧力でイオン交換膜に加圧接触させ、陽極室に5規定の
塩化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給しつつ、陽
極室の塩化ナトリウム濃度を3.5規定に、また、陰極
室の苛性ソーダ濃度を35重量%に保ちつつ、90℃、
30’A/dff/で電解を行い、釦、1表に併記する
結果を得た。
、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配して0.01Kf/−の
圧力でイオン交換膜に加圧接触させ、陽極室に5規定の
塩化ナトリウム水溶液を、陰極室に水を供給しつつ、陽
極室の塩化ナトリウム濃度を3.5規定に、また、陰極
室の苛性ソーダ濃度を35重量%に保ちつつ、90℃、
30’A/dff/で電解を行い、釦、1表に併記する
結果を得た。
さらに、10000時間、同じ条件での耐久試1験を継
続したが、電流効率には変化がなかった。
続したが、電流効率には変化がなかった。
1oooo時間通電後の摺電圧を第1表に併記した。
比較例
実施例1において炭化珪素ペーストにFIPを用いず、
3oo℃の加熱処理をしないこと以外は実施例1と同様
の方法で電解を行い、第1表に示す結果を得た。
3oo℃の加熱処理をしないこと以外は実施例1と同様
の方法で電解を行い、第1表に示す結果を得た。
実施例6〜8
実施例】において、FF1iPの代わりにナト2フルオ
ロエチレンとパーフルオロプロピレンビニルエーテルの
共重合体(4FppvF+、融点1to”c)を用い、
イオン交換膜として、イオン交換容量1.44ミリ当量
/グラム乾燥樹脂の〜さ200μとイオン交換容量1.
2 sミリ当址/グラム乾燥樹脂の厚さ20μを有する
、各々テトラフルオロエヂL/ 7 トOF’* =O
FO(C!F2)sC!0OOHI (7)共重合体か
らなる陽イオン交換膜の張合わせ膜を使用シ、200μ
ノ厚みを有する膜面にジルコニア多孔質層が付着するよ
うにし、身12表に示すペースト組成、プレス温度を採
用し、140 ’Cで加熱処理した以外は、実施例1と
同様にして多孔質層を両面に付着した膜を作成し、該膜
を用いて電解を行ない、第2表に示す結果を得た。
ロエチレンとパーフルオロプロピレンビニルエーテルの
共重合体(4FppvF+、融点1to”c)を用い、
イオン交換膜として、イオン交換容量1.44ミリ当量
/グラム乾燥樹脂の〜さ200μとイオン交換容量1.
2 sミリ当址/グラム乾燥樹脂の厚さ20μを有する
、各々テトラフルオロエヂL/ 7 トOF’* =O
FO(C!F2)sC!0OOHI (7)共重合体か
らなる陽イオン交換膜の張合わせ膜を使用シ、200μ
ノ厚みを有する膜面にジルコニア多孔質層が付着するよ
うにし、身12表に示すペースト組成、プレス温度を採
用し、140 ’Cで加熱処理した以外は、実施例1と
同様にして多孔質層を両面に付着した膜を作成し、該膜
を用いて電解を行ない、第2表に示す結果を得た。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 U) 陽極及び@極間をイオン交換膜で区画した電解槽
であって、前記陽極及び陽極の少なくとも一方は、イオ
ン交換膜面に形成された電極活性を有しytいガス及び
液透過性の多孔質層を介して配置されており、前記多孔
質層は、非導電性の物質の粒子とフッ素含有熱可塑性樹
脂からなるペーストを基体上に層状に塗布し、これを熱
処理した後、該層が転写法によりイオン交換膜面に付着
形成されたものであることを特徴とするイオン交換膜型
電解槽。 (2)熱処理が該フッ素含有熱可塑性樹脂の融点以上の
加熱である特許請求の範囲あ1項の電解槽。 (8) 多孔質層が多孔率10〜99%及び厚さ0.0
1〜200μを有する特許請求の範囲第1項記載の電解
槽。 (荀 非導電性物質が、極液に対して耐食性を有する無
機又は有機材料からなる特許請求の範囲第1項記載の電
解槽。 (ω 非導電性物質が粒子径0.01〜100μの粒子
としてイオン交換JIL?Inに転写される特許請求の
範囲第1項記載の電解槽。 (6) イオン交換膜が、カルボン酸基又はスルホン酸
基を有する含フツ素陽イオン交換膜である特許請求の範
囲部1項記載の電解槽。 0 イオン交換膜型電解槽が、水酸化アルカリと塩素と
を製造する塩化アルカリ水溶液の電解槽である特許請求
の範囲第1項記載の電解槽。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19827283A JPS6092493A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | イオン交換膜型電解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19827283A JPS6092493A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | イオン交換膜型電解槽 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6092493A true JPS6092493A (ja) | 1985-05-24 |
Family
ID=16388368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19827283A Pending JPS6092493A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | イオン交換膜型電解槽 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6092493A (ja) |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP19827283A patent/JPS6092493A/ja active Pending
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