JPWO2016125333A1 - Electrode unit and electrolysis apparatus using the same - Google Patents

Electrode unit and electrolysis apparatus using the same Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016125333A1
JPWO2016125333A1 JP2016573171A JP2016573171A JPWO2016125333A1 JP WO2016125333 A1 JPWO2016125333 A1 JP WO2016125333A1 JP 2016573171 A JP2016573171 A JP 2016573171A JP 2016573171 A JP2016573171 A JP 2016573171A JP WO2016125333 A1 JPWO2016125333 A1 JP WO2016125333A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
recess
electrode unit
unit according
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016573171A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6408033B2 (en
Inventor
内藤 勝之
勝之 内藤
典裕 吉永
典裕 吉永
梅 武
武 梅
富松 師浩
師浩 富松
亮介 八木
亮介 八木
横田 昌広
昌広 横田
英男 太田
英男 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of JPWO2016125333A1 publication Critical patent/JPWO2016125333A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6408033B2 publication Critical patent/JP6408033B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

実施形態に係る電極ユニットは、第1電極と、第1電極に対向して設けられた第2電極と、第1電極上の第2電極側に配置された多孔質隔膜とを有する。第1電極は、第1表面に開口する複数の第1凹部、及び第1表面とは裏側に位置する第2表面に開口し、第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部とを有し、第1凹部と第2凹部を連通する複数の貫通孔を有する。貫通孔は彎曲部と直線部を有し、彎曲部の曲率半径rは0.005mmから0.5mmまでであり、開口面積は0.05mm2から2mm2までである。The electrode unit according to the embodiment includes a first electrode, a second electrode provided to face the first electrode, and a porous membrane disposed on the second electrode side on the first electrode. The first electrode includes a plurality of first recesses that are open on the first surface, and a plurality of second recesses that are open on a second surface that is located behind the first surface and have a larger opening area than the first recess. And having a plurality of through-holes communicating the first recess and the second recess. The through hole has a curved portion and a straight portion, and the curvature radius r of the curved portion is from 0.005 mm to 0.5 mm, and the opening area is from 0.05 mm2 to 2 mm2.

Description

本発明の実施形態は、電極ユニットおよびそれを用いた電解装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an electrode unit and an electrolysis apparatus using the electrode unit.

本発明の実施形態は、電極ユニット、電極ユニットを備える電解装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an electrode unit and an electrolysis apparatus including the electrode unit.

近年、水を電解して様々な機能を有する電解水、例えば、アルカリイオン水、オゾン水または次亜塩素酸水などを生成する電解装置が提供されている。電解水の内、次亜塩素酸水は、優れた殺菌力を有するとともに、人体に安全で食品添加物としても認可されている。また電解装置は水素製造等にも用いられる。   2. Description of the Related Art In recent years, electrolyzers have been provided that generate electrolyzed water having various functions by electrolyzing water, such as alkali ion water, ozone water, or hypochlorous acid water. Among electrolyzed water, hypochlorous acid water has an excellent sterilizing power and is safe for the human body and approved as a food additive. Electrolyzers are also used for hydrogen production and the like.

電解装置としては、例えば、3室型の電解槽を有する電解水生成装置が提案されている。電解槽内は、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜によって、中間室と、この中間室の両側に位置する陽極室および陰極室との3室に仕切られている。陽極室および陰極室には、陽極および陰極がそれぞれ設けられている。電極として、金属板基材にエクスパンド、エッチング、あるいはパンチングによって多数の孔を加工した多孔構造の電極が用いられている。   As an electrolysis apparatus, for example, an electrolyzed water generation apparatus having a three-chamber electrolysis tank has been proposed. The inside of the electrolytic cell is divided into three chambers, an intermediate chamber, and an anode chamber and a cathode chamber located on both sides of the intermediate chamber, by a cation exchange membrane and an anion exchange membrane. The anode chamber and the cathode chamber are provided with an anode and a cathode, respectively. As an electrode, a porous electrode is used in which a large number of holes are processed by expanding, etching, or punching on a metal plate base material.

このような電解装置では、例えば、中間室に塩水を流し、陽極室および陰極室にそれぞれ水を流通する。中間室の塩水を陰極および陽極で電解することで、陽極で次亜塩素酸水や塩酸、塩素を生成するとともに、陰極室で水酸化ナトリウム水や水素を生成する。生成した次亜塩素酸水は殺菌消毒水として、水酸化ナトリウム水は洗浄水等して活用される。水素は水素水もしくは燃料として活用される。特に塩素や水素をメインに製造する場合にはより大電流で電解が行われる。   In such an electrolysis apparatus, for example, salt water is passed through the intermediate chamber, and water is circulated through the anode chamber and the cathode chamber, respectively. By electrolyzing the salt water in the intermediate chamber at the cathode and the anode, hypochlorite water, hydrochloric acid and chlorine are generated at the anode, and sodium hydroxide water and hydrogen are generated at the cathode chamber. The generated hypochlorous acid water is used as sterilizing / disinfecting water, and sodium hydroxide water is used as washing water. Hydrogen is used as hydrogen water or fuel. In particular, when chlorine and hydrogen are mainly produced, electrolysis is performed with a larger current.

これらの電解では塩素や水素、酸素等のガスが発生する。このため円形や楕円形の多孔を有する電極の孔は大きい方がガスが抜けやすい。しかし孔が大きいと孔と孔の間が狭くなるため電気抵抗が大きくなり、エネルギ効率が低いことや発熱が問題となる。一方、正方形や菱形の開口も知られているがこの場合はエッジの角部に応力が集中しやすく接するイオン交換膜に傷をつけたり、また電流も集中しやすく電解が不均一に起こりやすく寿命等に影響する。
In these electrolysis, gases such as chlorine, hydrogen and oxygen are generated. For this reason, the larger the hole of the electrode having a circular or elliptical porosity, the easier the gas escapes. However, if the hole is large, the space between the holes is narrowed, resulting in an increase in electrical resistance, resulting in low energy efficiency and heat generation. On the other hand, square and rhombus openings are also known, but in this case, stress is likely to concentrate at the corners of the edges, and the ion exchange membrane that is in contact with it is scratched. Affects.

特開2014−101549号公報JP 2014-101549 A 特開2013−194323号公報JP 2013-194323 A

本発明の実施形態の課題は、長時間安定に駆動できる電極ユニットおよび電解装置を提供することにある。   The subject of embodiment of this invention is providing the electrode unit and electrolyzer which can be driven stably for a long time.

実施形態によれば、電極ユニットは、第1表面、この第1表面とは裏側に位置する第2表面、前記第1表面に開口する複数の第1凹部、前記第2表面に開口しているとともに、前記第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部、及び第1凹部と第2凹部を連通する複数の貫通孔を有する第1電極と、前記第1電極の第1表面に対向して設けられた第2電極と、前記第1電極上の第2電極側に配置された多孔質隔膜と、を備える電解ユニットにおいて、貫通孔は彎曲部と直線部を有し、彎曲部の曲率半径rは0.005mmから0.5mmまでであり、開口面積は0.05mmから2mmまでである。According to the embodiment, the electrode unit has a first surface, a second surface located behind the first surface, a plurality of first recesses opened in the first surface, and an opening in the second surface. And a first electrode having a plurality of second recesses having an opening area larger than that of the first recess, a plurality of through holes communicating the first recess and the second recess, and a first surface of the first electrode. In the electrolysis unit comprising the second electrode provided as described above and the porous diaphragm disposed on the second electrode side on the first electrode, the through hole has a curved portion and a straight portion, The radius of curvature r is from 0.005 mm to 0.5 mm, and the opening area is from 0.05 mm 2 to 2 mm 2 .

実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly an example of an electrolysis device concerning an embodiment. 図1の貫通孔を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the through-hole of FIG. 実施形態に係る電極ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the electrode unit which concerns on embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of composition of an electrode used for an embodiment, and a porous diaphragm. 実施形態に用いられる電極の第2表面を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the 2nd surface of the electrode used for embodiment. 実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの変形例の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the modification of the electrode unit for hypochlorous acid water production which can be used for embodiment. 実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの変形例の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the modification of the electrode unit for hypochlorous acid water production which can be used for embodiment. 実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの変形例の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the modification of the electrode unit for hypochlorous acid water production which can be used for embodiment. 実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly an example of an electrolysis device concerning an embodiment. 実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly another example of the electrolysis apparatus which concerns on embodiment. 実施形態にかかる電極ユニットの一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the electrode unit concerning embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode unit concerning an embodiment. 第1の電極の各領域の位置を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the position of each area | region of a 1st electrode. 実施形態にかかる電極ユニットの他の一例である。It is another example of the electrode unit concerning embodiment. 実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly another example of the electrolysis apparatus which concerns on embodiment. 実施形態にかかる電極ユニットのさらに他の一例である。It is a further another example of the electrode unit concerning embodiment.

以下に、実施形態に係る電極ユニット及び電解装置について説明する。   Below, the electrode unit and electrolyzer which concern on embodiment are demonstrated.

実施形態に係る電極ユニットは、第1電極と、第1電極に対向して設けられた第2電極と、第1電極の第2電極側に配置された多孔質隔膜とを備える。   The electrode unit according to the embodiment includes a first electrode, a second electrode provided to face the first electrode, and a porous membrane disposed on the second electrode side of the first electrode.

第1電極は、第2電極に対向する第1表面、第1表面と反対側に位置する第2表面、第1表面に開口する複数の第1凹部、及び第2表面に開口しているとともに第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部、及び第1凹部と第2凹部を連通する複数の貫通孔を有する。   The first electrode is open to the first surface facing the second electrode, the second surface located on the opposite side of the first surface, a plurality of first recesses opened to the first surface, and the second surface. A plurality of second recesses having an opening area larger than that of the first recess, and a plurality of through-holes communicating the first recess and the second recess.

貫通孔は、彎曲部と直線部を含み、彎曲部の曲率半径rは0.005mmから0.5mmまでであり、その開口面積は0.05mmから2mmまでである。The through hole includes a curved portion and a straight portion, and the curvature radius r of the curved portion is from 0.005 mm to 0.5 mm, and the opening area is from 0.05 mm 2 to 2 mm 2 .

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。例えば図では電極は平面上に描かれているが、電極ユニットの形状に合わせて彎曲してもよいし、円筒状になっていてもよい。   In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, each drawing is a schematic diagram for promoting the embodiment and its understanding, and its shape, dimensions, ratio, etc. are different from the actual device, but these are considered in consideration of the following description and known techniques. The design can be changed as appropriate. For example, in the drawing, the electrode is drawn on a plane, but it may be bent according to the shape of the electrode unit or may be cylindrical.

図1は、実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an electrolysis apparatus according to an embodiment.

電解装置10は、3室型の電解槽11および電極ユニット12を備えている。電解槽11は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に形成された中間室19との3室に仕切られている。   The electrolysis apparatus 10 includes a three-chamber electrolytic cell 11 and an electrode unit 12. The electrolytic cell 11 is formed in a flat rectangular box shape, and the inside thereof is partitioned into three chambers by a partition wall 14 and an electrode unit 12, an anode chamber 16, a cathode chamber 18, and an intermediate chamber 19 formed between the electrodes. It has been.

電極ユニット12は、陽極室16内に位置する第1電極20と、陰極室18内に位置する第2電極(対向電極)22と、第1電極20の第1表面21a上に触媒層28が形成され、その上に多孔質隔膜24を有する。第2電極22の第1表面23aに別の多孔質隔膜27と、を有することができる。第1電極20および第2電極22は、隙間をおいて互いに平行に対向し、これらの多孔質隔膜24、27間に、電解液を保持する中間室(電解液室)19を形成している。中間室19内に、電解液を保持する保持体25を設けても良い。第1電極20および第2電極22は、絶縁性を有する複数のブリッジ60により、互いに連結してもよい。   The electrode unit 12 includes a first electrode 20 located in the anode chamber 16, a second electrode (counter electrode) 22 located in the cathode chamber 18, and a catalyst layer 28 on the first surface 21 a of the first electrode 20. Formed and having a porous diaphragm 24 thereon. Another porous diaphragm 27 can be provided on the first surface 23 a of the second electrode 22. The first electrode 20 and the second electrode 22 face each other in parallel with a gap therebetween, and form an intermediate chamber (electrolyte chamber) 19 for holding an electrolyte solution between the porous diaphragms 24 and 27. . A holding body 25 that holds the electrolytic solution may be provided in the intermediate chamber 19. The first electrode 20 and the second electrode 22 may be connected to each other by a plurality of bridges 60 having insulating properties.

電解装置10は、電極ユニット12の第1および第2電極20、22に電圧を印加するための電源30、およびこれを制御する制御装置36を備えている。電流計32、電圧計34を備えてもよい。陽極室16、陰極室18には液体の流路を設けても良い。陽極室16、陰極室18には、外部から液体を供給、排出するための配管やポンプ等を接続してもよい。また、場合により、電極ユニット12と陽極室16あるいは陰極室18との間に多孔質のスペーサーを設けてもよい。   The electrolysis apparatus 10 includes a power supply 30 for applying a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 of the electrode unit 12 and a control device 36 for controlling the power supply 30. An ammeter 32 and a voltmeter 34 may be provided. A liquid channel may be provided in the anode chamber 16 and the cathode chamber 18. You may connect the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 with piping, a pump, etc. for supplying and discharging a liquid from the outside. In some cases, a porous spacer may be provided between the electrode unit 12 and the anode chamber 16 or the cathode chamber 18.

図1に示すように、第1電極20は、例えば、矩形状の金属板からなる基材21に多数の貫通孔を形成した多孔構造を有している。基材21は、第1表面21aおよび、第1表面21aとほぼ平行に対向する第2表面21bを有している。第1表面21aと第2表面21bとの間隔、すなわち、板厚はT1に形成されている。第1表面21aは多孔質隔膜24に対向し、第2表面21bは陽極室16に対向する。   As shown in FIG. 1, the 1st electrode 20 has the porous structure which formed many through-holes in the base material 21 which consists of a rectangular metal plate, for example. The substrate 21 has a first surface 21a and a second surface 21b that faces the first surface 21a substantially in parallel. The distance between the first surface 21a and the second surface 21b, that is, the plate thickness is formed at T1. The first surface 21 a faces the porous diaphragm 24, and the second surface 21 b faces the anode chamber 16.

基材21の第1表面21aに複数の第1凹部40が形成され、第1表面21aに開口している。また、第2表面21bに複数の第2凹部42が形成され、第2表面21bに開口している。多孔質隔膜24側となる第1凹部40の開口径R1は、第2凹部42の開口径R2よりも小さく、第1凹部の開口面積は第2凹部の開口面積より小さい。また、凹部の数は、第1凹部40が第2凹部42よりも多く形成されている。第1凹部40の深さはT2、第2凹部42の深さはT3であり、T2+T3=T1に形成されている。また、本実施形態において、例えばT2<T3に形成されている。図1では、第1凹部40は第2凹部と連通して貫通孔43を形成している。   A plurality of first recesses 40 are formed on the first surface 21a of the base material 21 and open to the first surface 21a. A plurality of second recesses 42 are formed on the second surface 21b and open to the second surface 21b. The opening diameter R1 of the first recess 40 on the porous diaphragm 24 side is smaller than the opening diameter R2 of the second recess 42, and the opening area of the first recess is smaller than the opening area of the second recess. Further, the number of the recesses is such that the first recesses 40 are formed more than the second recesses 42. The depth of the first recess 40 is T2, the depth of the second recess 42 is T3, and T2 + T3 = T1. In this embodiment, for example, T2 <T3. In FIG. 1, the first recess 40 communicates with the second recess and forms a through hole 43.

貫通孔43は、彎曲部と直線部を有し、彎曲部の曲率半径rは0.005mmから0.5mmまでであり、開口面積は0.05mmから2mmまでであることを特徴している。The through-hole 43 has a curved portion and a straight portion, the curvature radius r of the curved portion is 0.005 mm to 0.5 mm, and the opening area is 0.05 mm 2 to 2 mm 2. Yes.

図1では第2電極は第1電極と同じ開口構造(鏡像)で示されているが異なっていてもよい。   In FIG. 1, the second electrode is shown with the same opening structure (mirror image) as the first electrode, but may be different.

図2は、図1の貫通孔43を説明するための模式図を示す。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the through hole 43 of FIG.

図示するように、貫通孔43は、例えば、彎曲部として丸みを帯びたコーナー部Rと直線部Lとからなる丸みを帯びた矩形形状を有する。複数の貫通孔は、第1表面21aにマトリクス状に並んで設けられている。第1電極20への電流の供給は電極の周囲から行われるが電気抵抗は孔部43で挟まれた電極部分の最も細い幅W0で決まる。W0が小さい方が電気抵抗が高くなる。そのため駆動電圧が高くなり、発熱や電流集中が起こりやすい。例えW0が同じでも、円形や楕円形と比べて、矩形の方が開口面積を大きくとることができる。そのため、次亜塩素酸やガスの排出に有利となる。また、矩形のコーナーが角ばっていると、矩形のコーナーが丸みを帯びている場合と比べて応力が集中しやすく電極に接する多孔質膜にダメージを与えやすい。さらに、矩形のコーナーが角ばっていると、電流集中も起こりやすく電解が不均一になる傾向があり、触媒が劣化等することにより装置寿命が短くなる。そのようなことを防ぐためには彎曲部の曲率半径rは0.005mmから0.5mmが必要であり、0.005mmより小さいと効果はなく、0.5mmより大きいと塩化物イオンの遮蔽効果が少なくなり次亜塩素酸の生成効率が低下する。彎曲部の曲率半径rは、より好ましくは0.01mmから0.3mmであり、さらに好ましくは0.02mmから0.2mmである。貫通孔の開口率を大きくするためには直線部があることが必要であり、各孔部が直線部で隣合うことにより開口率を大きくすることができる。貫通孔の開口面積は0.05mmから2mmまでである。0.05mmより小さいと次亜塩素酸やガスが排出されにくく、隔膜の劣化等が起こりやすく、2mmより大きいと電解の効率が低下する。より好ましくは0.1mmから1.5mmである。さらに好ましくは0.2mmから1mmである。ここで直線部には曲率半径が1.5mm以上のものも含まれる。As shown in the drawing, the through hole 43 has, for example, a rounded rectangular shape including a rounded corner portion R and a straight portion L as a bent portion. The plurality of through holes are provided in a matrix on the first surface 21a. The current is supplied to the first electrode 20 from the periphery of the electrode, but the electric resistance is determined by the narrowest width W0 of the electrode portion sandwiched between the hole portions 43. The smaller W0, the higher the electrical resistance. As a result, the drive voltage increases, and heat generation and current concentration are likely to occur. Even if W0 is the same, the rectangular area can be larger than the circular or elliptical shape. Therefore, it becomes advantageous for discharge of hypochlorous acid and gas. In addition, when the corners of the rectangle are rounded, stress is more likely to be concentrated than when the corners of the rectangle are rounded, and the porous film in contact with the electrode is likely to be damaged. Furthermore, if the rectangular corners are rounded, current concentration tends to occur and electrolysis tends to be non-uniform, and the life of the apparatus is shortened due to deterioration of the catalyst. In order to prevent such a situation, the radius of curvature r of the curved portion needs to be 0.005 mm to 0.5 mm. If the radius is smaller than 0.005 mm, there is no effect, and if it is larger than 0.5 mm, the chloride ion shielding effect is obtained. The production efficiency of hypochlorous acid is reduced. The curvature radius r of the bent portion is more preferably 0.01 mm to 0.3 mm, and further preferably 0.02 mm to 0.2 mm. In order to increase the aperture ratio of the through hole, it is necessary that there is a straight portion, and the aperture ratio can be increased by adjoining each hole portion at the straight portion. The opening area of the through hole is 0.05 mm 2 to 2 mm 2 . If it is smaller than 0.05 mm 2 , hypochlorous acid and gas are not easily discharged, and the membrane is likely to deteriorate. If it is larger than 2 mm 2 , the efficiency of electrolysis is reduced. More preferably, it is 0.1 mm 2 to 1.5 mm 2 . More preferably, it is 0.2 mm 2 to 1 mm 2 . Here, the straight portion includes one having a radius of curvature of 1.5 mm or more.

貫通孔43は、丸みを帯びた矩形状に限定されることなく、丸みを帯びた、正方形、ひし形、及び六角形等の多角形状にすることができる。また、長方形の短辺とその両側のコーナーを1つの湾曲部に置き換えた形状、すなわち対向配置された一対の湾曲部と、湾曲部間を結ぶ2本の直線部を持つ形状にすることができる。更に、全ての第1凹部40が貫通孔43になっている構成に限らず、第2凹部42に連通していない第1凹部を含むことができる。すなわち陽極室に連通していない第1凹部があってもよい。また第1凹部の一部分が連通したものがあってもよい。例えば第1凹部がシール部を除いた電極の一端から他端まで届くような長方形の凹部形状であり、その中で複数の貫通孔がある間隔を持って配置されていてもよい。連通していない第1凹部は電極面積を増大させる効果や物質の拡散を促進する効果がある。   The through-hole 43 is not limited to a rounded rectangular shape, and can be a rounded, polygonal shape such as a square, a rhombus, and a hexagon. In addition, a shape in which the rectangular short side and the corners on both sides thereof are replaced with one curved portion, that is, a pair of opposed curved portions and two straight portions connecting the curved portions can be formed. . Further, the first recess 40 is not limited to the configuration in which all the first recesses 40 are the through holes 43, but may include a first recess that is not in communication with the second recess 42. That is, there may be a first recess not communicating with the anode chamber. There may be one in which a part of the first recess communicates. For example, the first recess may have a rectangular recess shape that reaches from one end to the other end of the electrode excluding the seal portion, and a plurality of through holes may be disposed at intervals. The first recess that is not in communication has the effect of increasing the electrode area and the effect of promoting the diffusion of the substance.

第1の電極には貫通孔が多数存在する。これらの複数の貫通孔のうち、彎曲部の曲率半径rが0.005mmないし0.5mmまでであり、開口面積が0.05mmから2mmである貫通孔は、80%以上が好ましい。より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。The first electrode has many through holes. Among these through-holes, the through-hole having a curvature radius r of the bent portion of 0.005 mm to 0.5 mm and an opening area of 0.05 mm 2 to 2 mm 2 is preferably 80% or more. More preferably, it is 90% or more, More preferably, it is 95% or more.

第2凹部42に連通する複数の貫通孔の面積は、第2凹部42の中央領域に形成された貫通孔の方が周辺領域に形成された貫通孔の面積より大きくすることができる。こうすることにより第2凹部42周囲の電解反応で発生した次亜塩素酸やガスがより排出しやすくなる。   The area of the plurality of through holes communicating with the second recess 42 can be larger in the through hole formed in the central region of the second recess 42 than the area of the through hole formed in the peripheral region. By doing so, hypochlorous acid and gas generated by the electrolytic reaction around the second recess 42 are more easily discharged.

また、実施形態において、開口を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第1表面21aに向かって、径が広くなるようなテーパー面あるいは湾曲面を有することができる。   In the embodiment, the peripheral wall defining the opening may have a tapered surface or a curved surface with a diameter increasing from the bottom of the hole portion toward the opening, that is, toward the first surface 21a. it can.

図3に、実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの分解斜視図を示す。   FIG. 3 is an exploded perspective view of an electrode unit for producing hypochlorous acid water that can be used in the embodiment.

図3では第2電極は第1電極と同じ開口構造(鏡像)を示しているが異なっていてもよい。   In FIG. 3, the second electrode shows the same opening structure (mirror image) as the first electrode, but may be different.

実施形態において、図示するように、複数、例えば、9個の第1凹部40が、1つの第2凹部42と対向して設けられている。これら9個の第1凹部40は、それぞれ第2凹部42に連通し、第2凹部42と共に基材21を貫通する貫通孔43を形成している。隣合う貫通孔間の間隔W1は、第2凹部42間の間隔W2よりも小さく設定されている。これにより、第1表面21aにおける第1凹部40の数密度は、第2表面21bにおける第2凹部42の数密度よりも充分に大きい。   In the embodiment, as illustrated, a plurality of, for example, nine first concave portions 40 are provided to face one second concave portion 42. Each of the nine first recesses 40 communicates with the second recess 42 and forms a through hole 43 that penetrates the base material 21 together with the second recess 42. The interval W1 between adjacent through holes is set to be smaller than the interval W2 between the second recesses 42. Thereby, the number density of the 1st recessed part 40 in the 1st surface 21a is sufficiently larger than the number density of the 2nd recessed part 42 in the 2nd surface 21b.

第2凹部42は、例えば、矩形状に形成され、第2表面21bにマトリクス状に並んで設けられている。矩形の頂点は丸まっていてもいなくてもよい。各第2凹部42を規定している周壁は、凹部の底から開口に向かって、すなわち、第2表面側に向かって、径が広くなるようなテーパー面42aあるいは湾曲面により形成してもよい。隣り合う第2凹部42間の間隔、すなわち、電極の線状部の幅はW2に設定されている。なお、第2凹部42は、矩形状に限定されることなく、他の種々の形状としてもよい。また、第2凹部42は、規則的に限らず、ランダムに並んで形成してもよい。   The second recesses 42 are formed, for example, in a rectangular shape, and are provided side by side in a matrix on the second surface 21b. The vertices of the rectangle may or may not be rounded. The peripheral wall defining each second recess 42 may be formed by a tapered surface 42a or a curved surface having a diameter that increases from the bottom of the recess toward the opening, that is, toward the second surface. . The interval between the adjacent second concave portions 42, that is, the width of the linear portion of the electrode is set to W2. In addition, the 2nd recessed part 42 is good also as another various shape, without being limited to rectangular shape. Moreover, the 2nd recessed part 42 may be formed not only regularly but in a row.

第2凹部42の開口は正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。第2凹部42の開口径は大きい方が次亜塩素酸やガス抜けをより良好にし得るけれども、電気抵抗が大きくなることから、あまり大きくはできない。正方形の開口とすると一辺が1mmから40mmが好ましく、より好ましくは2mmから30mmであり、さらに好ましくは3mmから20mmである。開口としては正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。開口面積としては上記正方形の開口面積と同じ、1mmから1600mmのものが好ましい。より好ましくは4mmから900mmであり、さらに好ましくは9mmから400mmである。長方形や楕円のように一方向に長くして、シール部を除いた電極の一端から他端につながるような開口も可能である。The opening of the second recess 42 can have various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse. A larger opening diameter of the second recess 42 can improve hypochlorous acid and outgassing, but it cannot be increased because the electrical resistance increases. When it is a square opening, one side is preferably 1 mm to 40 mm, more preferably 2 mm to 30 mm, and still more preferably 3 mm to 20 mm. As the opening, various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse can be used. The opening area equal to the opening area of the square, preferably those from 1 mm 2 of 1600 mm 2. More preferably, it is 4 mm 2 to 900 mm 2 , and further preferably 9 mm 2 to 400 mm 2 . An opening that extends in one direction, such as a rectangle or an ellipse, and is connected to one end of the electrode excluding the seal portion is also possible.

前記第1凹部と第2凹部が共にシール部を除いた電極の一端から他端につながるような開口を有している場合、これらは直交もしくは平行になっている構造にすることができる。直行しているとガス拡散がしやすい。平行になっていると塩化物イオンを溜めやすい。直交とは87度から93度の角度で交差することであり、平行とは交差角が3度以内である。多孔構造の第1電極20において、第1表面側の開口が広くなるテーパー面や湾曲面で第1凹部を形成することにより、第1凹部の開口との多孔質隔膜24との接触角が鈍角となり、多孔質隔膜24への応力集中を低減することもできる。   When the first recess and the second recess both have an opening that leads from one end of the electrode excluding the seal portion to the other end, they can be configured to be orthogonal or parallel. If it goes straight, gas diffusion is easy. If parallel, chloride ions are easy to collect. Orthogonal means intersecting at an angle of 87 to 93 degrees, and parallel means that the intersecting angle is within 3 degrees. In the first electrode 20 having a porous structure, the first recess is formed with a tapered surface or a curved surface where the opening on the first surface side is widened, so that the contact angle between the opening of the first recess and the porous diaphragm 24 is an obtuse angle. Thus, stress concentration on the porous diaphragm 24 can be reduced.

上記構成の第1電極20および多孔質隔膜24の製造方法の一例を以下に説明する。   An example of a method for producing the first electrode 20 and the porous diaphragm 24 having the above-described configuration will be described below.

図4Aないし図4Fに、実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図を示す。   4A to 4F are views showing an example of a method for manufacturing an electrode unit according to the embodiment.

第1電極20は、例えば、マスクを用いたエッチング法により作製することができる。図4A及び図4Bに示すように、1枚の平坦な基材21を用意する。   The first electrode 20 can be produced by, for example, an etching method using a mask. As shown in FIGS. 4A and 4B, a single flat substrate 21 is prepared.

基材21の第1表面21aおよび第2表面21bにレジスト膜50a、50bを塗布する。   Resist films 50 a and 50 b are applied to the first surface 21 a and the second surface 21 b of the substrate 21.

図4Cに示すように、図示しない光学マスクを用いてレジスト膜50a、50bを露光し、それぞれエッチング用のマスク52a、52bを作製する。   As shown in FIG. 4C, the resist films 50a and 50b are exposed using an optical mask (not shown) to produce etching masks 52a and 52b, respectively.

図4Dに示すように、これらマスク52a、52bを介して、基材21の第1表面21aおよび第2表面21bを溶液によりウェットエッチングすることにより、複数の第1凹部40および複数の第2凹部42を形成する。その後、マスク52a、52bを除去することにより、第1電極20が得られる。第1凹部40及び第2凹部42の平面形状は光学マスクおよびエッチング条件により制御することができる。   As shown in FIG. 4D, the first surface 21a and the second surface 21b of the base material 21 are wet-etched with a solution through the masks 52a and 52b, whereby a plurality of first recesses 40 and a plurality of second recesses are obtained. 42 is formed. Thereafter, the first electrode 20 is obtained by removing the masks 52a and 52b. The planar shapes of the first recess 40 and the second recess 42 can be controlled by an optical mask and etching conditions.

第1および第2凹部40、42のテーパーや湾曲面の形状は基材21の材質やエッチング条件により制御することができる。第1凹部40の深さはT2、第2凹部42の深さはT3であり、T2<T3となるように、第1および第2凹部を形成する。なお、エッチングにおいては、基材21の両面を同時にエッチングしてもよく、あるいは、片面ずつエッチングしてもよい。エッチングの種類は、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングなどを用いても良い。また、エッチングに限らず、エクスパンド法、パンチング法、あるいは、レーザーや精密切削などによる加工で第1電極20を製造することも可能である。   The taper of the first and second recesses 40 and 42 and the shape of the curved surface can be controlled by the material of the substrate 21 and the etching conditions. The depth of the first recess 40 is T2, the depth of the second recess 42 is T3, and the first and second recesses are formed so that T2 <T3. In the etching, both surfaces of the base material 21 may be etched simultaneously, or one surface may be etched. The type of etching is not limited to wet etching, and dry etching or the like may be used. In addition, the first electrode 20 can be manufactured not only by etching but also by an expanding method, a punching method, or processing by laser or precision cutting.

第1電極20の基材21としては、チタン、クロム、アルミニウムやその合金等の弁金属、導電性金属を用いることができる。この中ではチタンが好ましい。   As the base material 21 of the first electrode 20, a valve metal such as titanium, chromium, aluminum or an alloy thereof, or a conductive metal can be used. Of these, titanium is preferred.

第1電極20の第1表面21aおよび第2表面21bに電解触媒(触媒層)28を形成する。陽極触媒としては、白金等の貴金属触媒や酸化イリジウム等の酸化物触媒を用いることが好ましい。   An electrocatalyst (catalyst layer) 28 is formed on the first surface 21 a and the second surface 21 b of the first electrode 20. As the anode catalyst, a noble metal catalyst such as platinum or an oxide catalyst such as iridium oxide is preferably used.

第1電極と第1の多孔質隔膜の間に設けられた電解触媒からなる第1の触媒層、及び第1の触媒層とは反対側の第1電極の表面に設けられ、第1の触媒層とは単位面積当たりの量が異なる第2の触媒層をさらに含むことができる。   A first catalyst layer comprising an electrocatalyst provided between the first electrode and the first porous diaphragm; and a first catalyst provided on the surface of the first electrode opposite to the first catalyst layer. The layer may further include a second catalyst layer having a different amount per unit area.

電解触媒の単位面積当たりの量が第1電極の両面で異なるように形成してもよい。これにより副反応等を抑制することができる。   You may form so that the quantity per unit area of an electrocatalyst may differ on both surfaces of a 1st electrode. Thereby, a side reaction etc. can be suppressed.

基材21の少なくとも第1の表面21aは凹部を除いて略平坦であることが好ましい。このため、基材21の表面粗さ(凹部を除く平坦部の粗さ)は、0.01μmから3μmにすることができる。0.01μmより小さいと電極の実質の表面積が減少する傾向があり、3μmより大きいと電極の凸部に多孔質隔膜に対する応力が集中しやすくなる傾向がある。より好ましくは0.02μmから2μmであり、さらに好ましくは0.03μmから1μmである。   It is preferable that at least the first surface 21a of the substrate 21 is substantially flat except for the recess. For this reason, the surface roughness (roughness of the flat portion excluding the concave portion) of the base material 21 can be changed from 0.01 μm to 3 μm. If it is smaller than 0.01 μm, the substantial surface area of the electrode tends to decrease, and if it is larger than 3 μm, stress on the porous diaphragm tends to concentrate on the convex portion of the electrode. More preferably, it is 0.02 μm to 2 μm, and further preferably 0.03 μm to 1 μm.

多孔質隔膜24は、例えば、第1電極20とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面21aの全面と対向している。多孔質隔膜27は、第2電極22とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面23aの全面と対向している。   The porous diaphragm 24 is formed in, for example, a rectangular shape having substantially the same dimensions as the first electrode 20, and faces the entire surface of the first surface 21a. The porous diaphragm 27 is formed in a rectangular shape having substantially the same dimensions as the second electrode 22, and faces the entire surface of the first surface 23a.

多孔質隔膜24、27として、例えば第1の孔径を有する第1の多孔質層と第1の孔径とは異なる第2の孔径を有する第2の多孔質層との積層を使用することができる。   As the porous diaphragms 24 and 27, for example, a laminate of a first porous layer having a first pore diameter and a second porous layer having a second pore diameter different from the first pore diameter can be used. .

多孔質隔膜に使用される膜としてはイオン選択性のあるもの例えば炭化水素系ポリマーのイオン透過性膜やフッ素系ポリマーのイオン透過膜を用いることができる。   As the membrane used for the porous diaphragm, those having ion selectivity, for example, an ion permeable membrane of a hydrocarbon polymer or an ion permeable membrane of a fluorine polymer can be used.

陽極側に用いる多孔質隔膜は、pHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物を含有することができる。これにより、化学的に安定で弱酸性領域で陰イオンに対する多孔質隔膜の輸送性能を増大させることができる。   The porous diaphragm used on the anode side can contain an inorganic oxide having a positive zeta potential in the region of pH 2 to 6. Thereby, the transport performance of the porous diaphragm with respect to anions can be increased in a chemically stable and weakly acidic region.

無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、ジルコン、酸化銅、酸化鉄およびこれらの混合酸化物を用いることができる。好ましくは、化学的安定性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニウムおよび酸化チタンを用いることができる。あるいは好ましくは、曲げ耐性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニムを使用することができる。無機酸化物は、水酸化物やアルコキシド、オキシハロゲン化物、水和物を含むことができる。金属ハロゲン化物や金属アルコキシドの加水分解を経て無機酸化物を作製すると、後処理の温度によっては、これらの混合物になることがある。   Examples of inorganic oxides that can be used include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, zircon, copper oxide, iron oxide, and mixed oxides thereof. Preferably, zirconium oxide and titanium oxide can be used as the inorganic oxide having good chemical stability. Alternatively, preferably, zirconium oxide can be used as the inorganic oxide having good bending resistance. Inorganic oxides can include hydroxides, alkoxides, oxyhalides, and hydrates. When an inorganic oxide is produced through hydrolysis of a metal halide or metal alkoxide, a mixture of these may be formed depending on the post-treatment temperature.

多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。例えば孔の周りや表面に無機酸化物の存在比率を多くすることができる。   The abundance ratio of the inorganic oxide in the porous diaphragm can vary depending on the location. For example, the abundance ratio of the inorganic oxide can be increased around the pores and on the surface.

無機酸化物はジルコンのような複合酸化物や異なる無機酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜は、異なる2種以上の酸化物をさらに含み、各酸化物の存在比率が多孔質隔膜の位置によって異なることも可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には正の電位の絶対値の大きい酸化チタンが含有された領域が存在することができる。   As the inorganic oxide, a composite oxide such as zircon or a mixture of different inorganic oxides can be used. The porous diaphragm may further contain two or more different oxides, and the abundance ratio of each oxide may differ depending on the position of the porous diaphragm. For example, a region containing zirconium oxide having a high bending strength can be present on the surface, and a region containing titanium oxide having a large positive potential can be present inside.

多孔質隔膜の表面のゼータ電位としてはpH4においてー30mVより大きくすることができる。−30mVより小さいと多孔質隔膜に電圧をかけても塩素イオンが入りにくい傾向がある。さらには多孔質隔膜の表面のゼータ電位は−15mVより大きくすることができる。   The zeta potential on the surface of the porous diaphragm can be greater than −30 mV at pH 4. If it is less than −30 mV, there is a tendency that chloride ions are difficult to enter even when a voltage is applied to the porous diaphragm. Furthermore, the zeta potential on the surface of the porous diaphragm can be greater than -15 mV.

実施形態では、陰電極上の陽電極側に多孔質隔膜を配置することができる。   In an embodiment, a porous diaphragm can be disposed on the positive electrode side on the negative electrode.

陰電極上に設けられる多孔質隔膜は、pHが8から10の領域の中でゼータ電位が負の無機酸化物を含有することができる。これにより、弱アルカリ領域の陰極近傍において陽イオンの輸送性能を増すことができる。このような無機酸化物としては、アルカリ性領域でゼータ電位が負になりやすいものを使用することができ、このような無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、ジルコン、酸化ケイ素、酸化タングステン及びゼオライトを用いることができる。無機酸化物として上記酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には負の電位のpH範囲が広い酸化シリコンが含有された領域が存在することができる。   The porous diaphragm provided on the negative electrode can contain an inorganic oxide having a negative zeta potential in the region of pH 8 to 10. Thereby, the cation transport performance can be increased in the vicinity of the cathode in the weak alkali region. As such inorganic oxides, those in which the zeta potential tends to be negative in the alkaline region can be used, and examples of such inorganic oxides include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zircon, silicon oxide. Tungsten oxide and zeolite can be used. As the inorganic oxide, a mixture of the above oxides can be used. Moreover, the abundance ratio of the inorganic oxide in the porous diaphragm can vary depending on the location. For example, there may be a region containing zirconium oxide having a high bending strength on the surface, and a region containing silicon oxide having a wide negative potential pH range inside.

無機酸化物の多孔質隔膜24は、ナノ粒子を塗布して膜を形成することにより、あるいは、ゾルーゲルで作製することにより、面内および立体的にも不規則的な孔を有することができる。この場合、多孔質隔膜24は、曲げ等にも強くなる。多孔質隔膜24には、無機酸化物の他に、ポリマーが含まれることが可能である。ポリマーは膜に柔軟性を与える。このようなポリマーとしては、化学的に安定な主鎖にハロゲン原子が置換したものを使用することができ、例えばポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、テフロン(登録商標)等があげられる。その他のポリマーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の炭化水素ポリマー、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の所謂エンジニアリングプラスチックを用いることができる。   The porous membrane 24 of inorganic oxide can have irregular in-plane and three-dimensionally irregular pores by applying nanoparticles to form a membrane or by producing it with a sol-gel. In this case, the porous diaphragm 24 is resistant to bending and the like. In addition to the inorganic oxide, the porous diaphragm 24 may contain a polymer. The polymer gives the membrane flexibility. As such a polymer, a chemically stable main chain substituted with a halogen atom can be used, and examples thereof include polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and Teflon (registered trademark). As other polymers, for example, hydrocarbon polymers such as polyethylene and polypropylene, so-called engineering plastics such as polyimide, polysulfone, and polyphenylene sulfide can be used.

多孔質隔膜24の孔径は、第1電極20側の開口径と第2電極22側の開口径とが異なることができる。孔の第2電極22側の開口径をより大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに第1電極20の貫通孔40による応力集中をより低減することができる。これは電極22側の開口が大きい方が拡散によるイオン移動が容易になるからである。陰イオンは電極20側の孔径が小さくても比較的容易に電極に引き寄せられる。逆に電極20側の孔径が大きいと生成した塩素等が多孔質隔膜側に拡散しやすくなる傾向がある。   The pore diameter of the porous diaphragm 24 can be different between the opening diameter on the first electrode 20 side and the opening diameter on the second electrode 22 side. By increasing the opening diameter of the hole on the second electrode 22 side, it is possible to make the movement of ions easier and reduce the stress concentration due to the through hole 40 of the first electrode 20. This is because the larger the opening on the electrode 22 side, the easier the ion movement by diffusion. Anions are attracted to the electrode relatively easily even if the hole diameter on the electrode 20 side is small. Conversely, if the pore diameter on the electrode 20 side is large, the generated chlorine or the like tends to diffuse to the porous diaphragm side.

多孔質隔膜の表面の孔径は高分解能の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いることにより測定できる。また内部の孔は断面SEM観察により測定できる。   The pore diameter on the surface of the porous diaphragm can be measured by using a high-resolution scanning electron microscope (SEM). The internal holes can be measured by cross-sectional SEM observation.

図5に、実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図を示す。   In FIG. 5, the schematic diagram showing an example of a structure of the electrode used for embodiment and a porous diaphragm is shown.

図示するように、多孔質隔膜24は、第1電極20の第1表面21a部分を覆う第1領域24aと、第2凹部42と連通した複数の第1凹部40の開口を覆う第2領域24bと、を有している。21a部分では発生する塩素等のガスが排出されにくい。そのため、電極ユニット12が劣化しやすい。そこで、多孔質隔膜24において、第1領域の表面孔を無くす、すなわち、無孔に形成するか、あるいは、第1領域24aにおける表面孔の径や孔の数密度を第2領域における孔よりも小さくすることにより、第1領域24aと接する領域での電解反応を抑制し電極ユニット12の劣化を防止することができる。無孔に形成するか、あるいは孔の径を小さくするには、第1電極の第1表面21aにスクリーン印刷等で別途薄い無孔膜や孔径の小さい多孔質隔膜を形成することができる。ただし、電極の反応面積が少なくなるため、ガスが抜けやすい部分の電極領域で十分な反応が起こるようにすることができる。また、第1電極20の多孔質隔膜24と反対側の第2表面21bを液体を透過させない電気絶縁性膜で覆うことにより、副反応を低減することが可能である。なお図5では貫通孔ではない第1凹部40も示している。   As shown in the figure, the porous diaphragm 24 includes a first region 24a covering the first surface 21a portion of the first electrode 20 and a second region 24b covering the openings of the plurality of first recesses 40 communicating with the second recesses 42. And have. In the 21a portion, the generated gas such as chlorine is difficult to be discharged. Therefore, the electrode unit 12 tends to deteriorate. Therefore, in the porous diaphragm 24, the surface pores in the first region are eliminated, that is, they are formed without pores, or the diameter of the surface pores in the first region 24a and the number density of the pores are made larger than those in the second region. By making it small, the electrolytic reaction in the area | region which contact | connects the 1st area | region 24a can be suppressed, and deterioration of the electrode unit 12 can be prevented. In order to form pores or reduce the pore diameter, a thin nonporous membrane or a porous membrane having a small pore size can be formed on the first surface 21a of the first electrode by screen printing or the like. However, since the reaction area of the electrode is reduced, it is possible to cause a sufficient reaction in the electrode region where gas tends to escape. Further, by covering the second surface 21b of the first electrode 20 on the side opposite to the porous diaphragm 24 with an electrically insulating film that does not allow liquid to permeate, it is possible to reduce side reactions. FIG. 5 also shows the first recess 40 that is not a through hole.

多孔質隔膜24として、孔径の異なる複数の多孔質隔膜を積層した多層膜を用いることができる。この場合、第2電極22側に位置する多孔質隔膜の孔径を、第1電極20側に位置する多孔質隔膜の孔径よりも大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに電極の貫通孔による応力集中を低減することができる。   As the porous diaphragm 24, a multilayer film in which a plurality of porous diaphragms having different pore diameters are stacked can be used. In this case, by making the pore diameter of the porous diaphragm located on the second electrode 22 side larger than the pore diameter of the porous diaphragm located on the first electrode 20 side, the movement of ions is facilitated and the electrode penetrates. Stress concentration due to holes can be reduced.

上記のように構成された第1電極20と第2電極22との間に多孔質隔膜24を挟んだ状態で、これらをプレスすることにより、第1電極20、多孔質隔膜24、第2電極22が接して、電極ユニット12が得られる。   The first electrode 20, the porous diaphragm 24, and the second electrode are pressed by pressing the porous diaphragm 24 between the first electrode 20 and the second electrode 22 configured as described above. 22 contacts, and the electrode unit 12 is obtained.

図1で示したように、電極ユニット12は、電解槽11内に配設され、隔壁14に取付けられている。隔壁14と電極ユニット12とにより、電解槽11内を陽極室16と陰極室18に仕切っている。これにより、電極ユニット12は、構成部材の配置方向が、例えば、水平方向となるように、電解槽11内に配設されている。電極ユニット12の第1電極20は、陽極室16に臨んで配置され、第2電極22は、陰極室18に臨んで配置されている。   As shown in FIG. 1, the electrode unit 12 is disposed in the electrolytic cell 11 and attached to the partition wall 14. The electrolytic cell 11 is partitioned into an anode chamber 16 and a cathode chamber 18 by the partition wall 14 and the electrode unit 12. Thereby, the electrode unit 12 is arrange | positioned in the electrolytic cell 11 so that the arrangement direction of a structural member may turn into a horizontal direction, for example. The first electrode 20 of the electrode unit 12 is disposed facing the anode chamber 16, and the second electrode 22 is disposed facing the cathode chamber 18.

電解装置10において、電源30の両極は第1電極20と第2電極22に電気的に接続されている。電源30は、制御装置36による制御の下、第1および第2電極20、22に電圧を印加する。電圧計34は、第1電極20と第2電極22に電気的に接続され、電極ユニット12に印加される電圧を検出する。その検出情報は、制御装置36に供給される。電流計32は、電極ユニット12の電圧印加回路に接続され、電極ユニット12を流れる電流を検出する。その検出情報は制御装置36に供給される。制御装置36は、メモリに記憶されたプログラムに従い、前記検出情報に応じて、電源30による電極ユニット12に対する電圧の印加もしくは負荷を制御する。電解装置10は、陽極室16および陰極室18に反応対象物質が供給された状態で、第1電極20と第2電極22との間に電圧を印加あるいは負荷して、電解のための電気化学反応を進行させる。   In the electrolysis apparatus 10, both electrodes of the power supply 30 are electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22. The power supply 30 applies a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 under the control of the control device 36. The voltmeter 34 is electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22 and detects a voltage applied to the electrode unit 12. The detection information is supplied to the control device 36. The ammeter 32 is connected to the voltage application circuit of the electrode unit 12 and detects the current flowing through the electrode unit 12. The detection information is supplied to the control device 36. The control device 36 controls voltage application or load on the electrode unit 12 by the power supply 30 according to the detection information in accordance with a program stored in the memory. The electrolyzer 10 applies an electric voltage or loads between the first electrode 20 and the second electrode 22 in a state in which the reaction target substance is supplied to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18, and performs electrochemistry for electrolysis. Allow the reaction to proceed.

第1電極20の表面に触媒28が形成された第1表面21a上に多孔質隔膜24を形成する一例としては、まず、図4Eに示すように、無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を第1表面21aに塗布して前処理膜24cを作製する。次いで、図4Fに示すように、前処理膜24cを焼結して多孔を有する多孔質隔膜24を作製する。   As an example of forming the porous diaphragm 24 on the first surface 21a in which the catalyst 28 is formed on the surface of the first electrode 20, first, as shown in FIG. 4E, inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursors are formed. A solution containing the body is applied to the first surface 21a to prepare the pretreatment film 24c. Next, as shown in FIG. 4F, the pretreatment film 24c is sintered to produce a porous diaphragm 24 having porosity.

無機酸化物前駆体を含有する溶液を作製する方法としては、例えば、金属のアルコキシドをアルコールに溶解させ、多孔質構造を作製するためにグリセリン等の高沸点の溶媒を加え、あるいは、焼結する際に酸化して炭酸ガスになりやすい脂肪酸等の有機物を混合して、溶液を作製することができる。また、溶液は、電極の多孔を覆うために、少量の水を添加して金属アルコキシドを部分的に加水分解させて粘度を上昇させることができる。   As a method for producing a solution containing an inorganic oxide precursor, for example, a metal alkoxide is dissolved in alcohol, and a high-boiling solvent such as glycerin is added or sintered to produce a porous structure. A solution can be prepared by mixing organic substances such as fatty acids that easily oxidize into carbon dioxide. Moreover, in order to cover the porosity of an electrode, a solution can raise a viscosity by adding a small amount of water and hydrolyzing a metal alkoxide partially.

多孔質隔膜24を形成する方法として、別の多孔質膜に無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布することができる。もしくは、第1電極20の第1表面21a上にあらかじめ大きな孔を有する多孔質膜を形成し、その表面および孔を無機酸化物粒子およびもしくは無機酸化物前駆体で覆うことができる。もしくは上記方法により電解液を保持する保持体25上に無機酸化物を有する多孔質隔膜を形成することができる。また、これらを組み合わせることができる。   As a method of forming the porous diaphragm 24, a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor can be applied to another porous film. Alternatively, a porous film having large pores can be formed in advance on the first surface 21a of the first electrode 20, and the surface and pores can be covered with inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursors. Or the porous diaphragm which has an inorganic oxide can be formed on the holding body 25 holding an electrolyte solution by the said method. Moreover, these can be combined.

無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布する方法として、刷毛塗りやスプレー、ディッピング等を使用することができる。前処理膜24cを焼結して多孔を作製する工程では、焼結温度は100〜600℃程度にすることができる。   As a method for applying a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor, brush coating, spraying, dipping, or the like can be used. In the step of sintering the pretreatment film 24c to produce a porous material, the sintering temperature can be about 100 to 600 ° C.

以上の構成や製造方法等により長期間に亘って高効率な電解性能を維持できる長寿命の電極ユニットとこれを用いた電解装置を提供することができる。   With the above configuration and manufacturing method, it is possible to provide a long-life electrode unit capable of maintaining high-efficiency electrolysis performance over a long period of time and an electrolysis apparatus using the electrode unit.

次に、種々の実施例および比較例について説明する。
実施例
(実施例1)
第1電極の基材21として、板厚T1が0.5mmの平坦なチタン板を用意する。
Next, various examples and comparative examples will be described.
Example (Example 1)
A flat titanium plate having a plate thickness T1 of 0.5 mm is prepared as the substrate 21 of the first electrode.

このチタン板を図4Aから図4Fに示す工程と同様にして、エッチングすることにより、第1電極20を作製する。   The titanium plate is etched in the same manner as the steps shown in FIGS. 4A to 4F to produce the first electrode 20.

図6に、貫通孔の形状の一実施形態を模式的に表す図を示す。   FIG. 6 schematically shows one embodiment of the shape of the through hole.

第1電極20のうち、第1凹部40を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.15mm、第1凹部より開口面積が広い第2凹部42を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.35mmである。図示するように貫通孔43は丸みを帯びたコーナーを有するひし形であり、各頂点の曲率半径は0.02mmから0.2mmで辺の直線部は0.14mmから0.45mmである。開口面積は0.20mmから0.28mmである。 図示するように、第2凹部42に連通する複数の貫通孔面積は、第2凹部42の中央領域に形成された貫通孔43Cの方が周辺領域に形成された貫通孔43Pの面積より大きい。Of the first electrode 20, the thickness of the region including the first recess 40 (the depth of the first recess) is 0.15 mm, and the thickness of the region including the second recess 42 having a larger opening area than the first recess (first The depth of the two recesses) is 0.35 mm. As shown in the drawing, the through-hole 43 is a rhombus having rounded corners, the radius of curvature of each apex is 0.02 mm to 0.2 mm, and the side straight portion is 0.14 mm to 0.45 mm. Opening area is 0.28 mm 2 from 0.20 mm 2. As shown in the figure, the area of the plurality of through holes communicating with the second recess 42 is larger in the through hole 43C formed in the central region of the second recess 42 than the through hole 43P formed in the peripheral region.

第2凹部42も同様に丸みを帯びたコーナーを有するひし形である。ひし形の一辺は約3.6mmである。隣合う貫通孔43間に形成される線状部の幅W1(W0)は約0.14mm、隣合う第2凹部42間に形成される幅広の線状部の幅W2は約0.86mmである。   Similarly, the second recess 42 is a rhombus having rounded corners. One side of the rhombus is about 3.6 mm. The width W1 (W0) of the linear portion formed between the adjacent through holes 43 is about 0.14 mm, and the width W2 of the wide linear portion formed between the adjacent second concave portions 42 is about 0.86 mm. is there.

このエッチングされた電極基材21を10wt%シュウ酸水溶液中1時間80℃で処理する。塩化イリジウム(IrCl・nHO)に1−ブタノールを0.25M(Ir)になるように加えて調整した溶液を、電極基材21の第1表面21aに塗布した後、乾燥、焼成して触媒層28を作成する。この場合、乾燥は80℃で10分間行ない、焼成は450℃で10分間行なう。こうした塗布、乾燥、焼成を5回繰り返した電極基材を、反応電極面積が3cm×4cmの大きさに切り出して、第1電極(陽極)20とする。The etched electrode substrate 21 is treated at 80 ° C. for 1 hour in a 10 wt% oxalic acid aqueous solution. A solution prepared by adding 1-butanol to iridium chloride (IrCl 3 .nH 2 O) to 0.25 M (Ir) was applied to the first surface 21 a of the electrode substrate 21, and then dried and fired. Thus, the catalyst layer 28 is formed. In this case, drying is performed at 80 ° C. for 10 minutes, and baking is performed at 450 ° C. for 10 minutes. The electrode base material in which such coating, drying, and baking are repeated five times is cut into a reaction electrode area of 3 cm × 4 cm to form a first electrode (anode) 20.

テトライソプロポキシチタン(IV)に氷浴下でエタノールおよびジエタノールアミンを加え、攪拌しながらエタノール混合水を滴下してゾルを作製する。薄膜を熱処理により多孔質化させゾルの粘性を増加させるポリエチレングリコール(分子量5000)を室温にもどしたゾルに添加し、電極20の第1表面21aに刷毛でコートする。コートした膜を500℃で7分間焼成する。コートと焼成を3回繰り返した後、500℃で1時間焼成してpH2から6におけるゼータ電位が正である酸化チタンからなる多孔質隔膜24を得る。なお、酸化チタンのゼータ電位は例えば電気泳動法(マルバーン社製 ゼータサイザーナノZS)により測定することができる。酸化チタンのpHは純水に塩酸および水酸化ナトリウムを加えて酸性側からアルカリ性側に変化させることができる。   Ethanol and diethanolamine are added to tetraisopropoxytitanium (IV) in an ice bath, and ethanol mixed water is added dropwise with stirring to prepare a sol. Polyethylene glycol (molecular weight 5000) that makes the thin film porous by heat treatment and increases the viscosity of the sol is added to the sol returned to room temperature, and the first surface 21a of the electrode 20 is coated with a brush. The coated film is baked at 500 ° C. for 7 minutes. After coating and baking three times, the porous diaphragm 24 made of titanium oxide having a positive zeta potential at pH 2 to 6 is obtained by baking at 500 ° C. for 1 hour. The zeta potential of titanium oxide can be measured by, for example, electrophoresis (Zeta Sizer Nano ZS manufactured by Malvern). The pH of titanium oxide can be changed from acidic to alkaline by adding hydrochloric acid and sodium hydroxide to pure water.

酸化イリジウム触媒層28を作成する代わりに、触媒層として白金をスパッタすること以外は第1電極21と同様にして第2電極(対向電極、陰極)22を形成する。その上に上記多孔質隔膜24と同様にして、酸化チタン膜からなる多孔質隔膜27を作製する。   Instead of creating the iridium oxide catalyst layer 28, the second electrode (counter electrode, cathode) 22 is formed in the same manner as the first electrode 21, except that platinum is sputtered as the catalyst layer. On top of that, a porous membrane 27 made of a titanium oxide film is produced in the same manner as the porous membrane 24.

電解液を保持する保持体25として、厚さ5mmの多孔質ポリスチレンを用いる。これら第1電極20、多孔質隔膜24、多孔質ポリスチレン25、多孔質隔膜27、第2電極22をシリコーンシール剤およびネジを用いて重ね合わせて固定し、電極ユニット12を作成する。この電極ユニット12を電解槽11内に載置し、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に配置された多孔質ポリスチレン25が設けられた中間室19との3室に仕切られる。   As the holding body 25 for holding the electrolytic solution, porous polystyrene having a thickness of 5 mm is used. The first electrode 20, the porous diaphragm 24, the porous polystyrene 25, the porous diaphragm 27, and the second electrode 22 are overlapped and fixed using a silicone sealant and a screw to produce the electrode unit 12. The electrode unit 12 is placed in the electrolytic cell 11, and the partition wall 14 and the electrode unit 12 are used to form an anode chamber 16, a cathode chamber 18, and an intermediate chamber 19 provided with a porous polystyrene 25 disposed between the electrodes. Divided into three rooms.

電解槽11の陽極室16および陰極室18は、それぞれストレート流路が形成された塩化ビニル製の容器で形成している。制御装置36、電源30、電圧計34、電流計32を設置する。給水源106から陽極室16および陰極室18に水を供給するための配管とポンプを電解槽11に接続し、給水ライン104,105を確保する。さらに、陽極室16から次亜塩素酸水を取り出すライン102および陰極室18からアルカリ性水を取り出すライン103を設けることができる。電極ユニット12の保持体(多孔質ポリスチレン)25に飽和食塩水を循環供給するための飽和食塩水タンク107と配管、ポンプを電極ユニットに接続し、電解槽に塩素イオンを含む電解質を導入するライン101と、余剰の電解質を回収するライン108を確保する。   The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 of the electrolytic cell 11 are each formed of a container made of vinyl chloride in which straight channels are formed. A control device 36, a power source 30, a voltmeter 34, and an ammeter 32 are installed. A pipe and a pump for supplying water from the water supply source 106 to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 are connected to the electrolytic cell 11 to secure the water supply lines 104 and 105. Furthermore, a line 102 for extracting hypochlorous acid water from the anode chamber 16 and a line 103 for extracting alkaline water from the cathode chamber 18 can be provided. A saturated saline tank 107 for circulating and supplying a saturated saline solution to the holding body (porous polystyrene) 25 of the electrode unit 12, a pipe and a pump are connected to the electrode unit, and a line for introducing an electrolyte containing chlorine ions into the electrolytic cell. 101 and a line 108 for collecting surplus electrolyte are secured.

電解装置10を用いて、電圧3.9V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Electrolysis is performed using the electrolyzer 10 at a voltage of 3.9 V and a current of 1.5 A. Hypochlorous acid water is used on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and hydroxide are used on the second electrode (cathode) 22 side. Produces sodium water. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(実施例2)
図7に、実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの第1の変形例の分解斜視図を示す。図7では第2電極は第1電極と同じ開口構造(鏡像)である。
(Example 2)
In FIG. 7, the disassembled perspective view of the 1st modification of the electrode unit for hypochlorous acid water production which can be used for embodiment is shown. In FIG. 7, the second electrode has the same opening structure (mirror image) as the first electrode.

図7で示す第1凹部及び第2凹部、貫通孔を有する第1電極及び第2電極を用いること以外は、実施例1と同様にして電極ユニット12’を形成する。   The electrode unit 12 ′ is formed in the same manner as in Example 1 except that the first and second recesses and the first and second electrodes having through holes shown in FIG. 7 are used.

図示するように、たとえば複数、例えば、9個の第1凹部50が、1つの第2凹部52と対向して設けられている。これら9個の第1凹部50は、それぞれ第2凹部52に連通し、第2凹部52と共に基材21を貫通する貫通孔53を形成している。図7ではわかりやすいように第2開口部は3個、第2開口部に対向する第1開口部は9個で表現しているが反応電極面積が3cm×4cmの大きさであることから実際には下記で示す寸法からもっと開口部の個数は多い。隣合う貫通孔間の間隔W1’は、第2凹部52間の間隔W2’よりも小さく設定されている。これにより、第1表面21a’における第1凹部50の数密度は、第2表面21b’における第2凹部52の数密度よりも充分に大きい。   As shown in the figure, for example, a plurality of, for example, nine first recesses 50 are provided to face one second recess 52. Each of these nine first recesses 50 communicates with the second recess 52 and forms a through hole 53 that penetrates the base material 21 together with the second recess 52. In FIG. 7, for ease of understanding, the number of the second opening is three, and the number of the first opening facing the second opening is nine. However, since the reaction electrode area is 3 cm × 4 cm, Has more openings than the dimensions shown below. An interval W1 'between adjacent through holes is set to be smaller than an interval W2' between the second recesses 52. Accordingly, the number density of the first recesses 50 on the first surface 21a 'is sufficiently larger than the number density of the second recesses 52 on the second surface 21b'.

貫通孔53は両端が半円形の長方形すなわち平行する2本の直線の両端部がそれぞれ半円で結ばれた形状を有する。各半円の曲率半径は0.08mmから0.13mmで辺の直線部は約3.0mm、開口面積は0.7mmから0.8mmである。The through-hole 53 has a shape in which both ends are semicircular rectangles, that is, both ends of two parallel straight lines are connected by a semicircle. The radius of curvature of each semicircle is 0.08 mm to 0.13 mm, the side straight part is about 3.0 mm, and the opening area is 0.7 mm 2 to 0.8 mm 2 .

第2凹部52は長方形で一辺はシール部を除く電極全体の長さである。隣合う貫通孔間に形成される線状部の幅W1’(W0)は約0.25mm、隣合う第2凹部42間に形成される幅広の線状部の幅W2’は約1.8mmである。   The second recess 52 is rectangular and one side is the entire length of the electrode excluding the seal portion. The width W1 ′ (W0) of the linear portion formed between the adjacent through holes is about 0.25 mm, and the width W2 ′ of the wide linear portion formed between the adjacent second concave portions 42 is about 1.8 mm. It is.

多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径50μmから500μmの酸化チタン粒子を含むテフロン粒子の水分散液を塗布して乾燥する。さらにテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は−12mVである。   An aqueous dispersion of Teflon particles containing titanium oxide particles having a particle size of 50 μm to 500 μm is applied to a glass cloth having a thickness of 100 μm as a porous diaphragm and dried. Further, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. The zeta potential at pH 4 on the porous diaphragm surface is -12 mV.

実施例1と同様に作成する触媒層付きの電極20および22を用い、図1で示される構造の電解装置を作成する。   Using the electrodes 20 and 22 with a catalyst layer prepared in the same manner as in Example 1, an electrolytic apparatus having the structure shown in FIG. 1 is prepared.

この電解装置を用いて、電圧4.2V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.2 V and a current of 1.5 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and hydroxylation were supplied on the second electrode (cathode) 22 side. Produces sodium water. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(実施例3)
多孔質膜として厚さ150μmのポリエチレン布に粒径400〜500μmの強塩基性ゲル型陰イオン交換樹脂とポリプロピレン微粒子の水分散混合液を塗布して乾燥する。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜を図1における陽極側多孔質膜24として用い、陰極側の多孔質膜としてナフィオン117を用いることを除いては実施例2と同様にして電解装置を作製する。
(Example 3)
As a porous film, an aqueous dispersion mixture of a strongly basic gel-type anion exchange resin having a particle size of 400 to 500 μm and polypropylene fine particles is applied to a polyethylene cloth having a thickness of 150 μm and dried. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. An electrolytic apparatus is manufactured in the same manner as in Example 2 except that this porous diaphragm is used as the anode-side porous film 24 in FIG. 1 and Nafion 117 is used as the cathode-side porous film.

この電解装置を用いて、電圧4.3V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.3 V and a current of 1.5 A, hypochlorous acid water was used on the first electrode (anode) side, and hydrogen and sodium hydroxide water were used on the second electrode (cathode) side. Is generated. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(実施例4)
貫通孔は丸みを帯びたコーナーを有するひし形であり、各コーナーの曲率半径は0.005mmから0.2mmで辺の直線部は0.05mmから0.40mmであり、かつ開口面積は0.05mmから0.27mmである第1電極及び第2電極を用いることを除いては実施例1と同様にして図1で示される構造の電解装置を作成する。
Example 4
The through hole is a rhombus having rounded corners, the radius of curvature of each corner is 0.005 mm to 0.2 mm, the side straight part is 0.05 mm to 0.40 mm, and the opening area is 0.05 mm. The electrolytic apparatus having the structure shown in FIG. 1 is produced in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode which are 2 to 0.27 mm 2 are used.

この電解装置を用いて、電圧4.0V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.0 V and a current of 1.5 A. Hypochlorous acid water was used on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and hydroxide were used on the second electrode (cathode) 22 side. Produces sodium water. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(実施例5)
貫通孔は丸みを帯びたコーナーを有するひし形であり、各コーナーの曲率半径は0.03mmから0.5mmで辺の直線部は0.4mmから1.2mmであり、かつ開口面積は0.5mmから2mmである第1電極及び第2電極を用いることを除いては実施例1と同様にして図1で示される構造の電解装置を作成する。
(Example 5)
The through-hole is a rhombus having rounded corners, the radius of curvature of each corner is 0.03 mm to 0.5 mm, the side straight part is 0.4 mm to 1.2 mm, and the opening area is 0.5 mm. An electrolytic apparatus having the structure shown in FIG. 1 is produced in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode having a diameter of 2 to 2 mm 2 are used.

この電解装置を用いて、電圧4.2V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.2 V and a current of 1.5 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and hydroxylation were supplied on the second electrode (cathode) 22 side. Produces sodium water. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(実施例6)
図8に、実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの第2の変形例の分解斜視図を示す。図8では第2電極は第1電極と同じ開口構造(鏡像)である。
(Example 6)
In FIG. 8, the disassembled perspective view of the 2nd modification of the electrode unit for hypochlorous acid water production which can be used for embodiment is shown. In FIG. 8, the second electrode has the same opening structure (mirror image) as the first electrode.

図8で示す第1凹部63及び第2凹部62を有する第1電極120及び第2電極122を用いること以外は、実施例1と同様にして電極ユニット112を形成する。   The electrode unit 112 is formed in the same manner as in Example 1 except that the first electrode 120 and the second electrode 122 having the first recess 63 and the second recess 62 shown in FIG. 8 are used.

図示するように、4本の第1凹部63は各々、シール部124を除いた電極123の上端から下端まで届くような長方形であり、第1凹部63は、第2表面121b,123bに連通しない凹部と、第2表面121b,123bに連通した開口部(貫通孔)61を有する。貫通孔61は第1凹部63の中に間隔R2を持って配置されている。例えば、2個の第1凹部63が、1つの第2凹部62と対向して設けられている。これら2個の第1凹部63内に各々配置された5つの貫通孔61が、1つの第2凹部62に連通している。第1表面121aにおける第1凹部63の数密度は、第2表面121bにおける第2凹部62の数密度よりも充分に大きい。図8ではわかりやすいように開口部の数は少なく表現しているが反応電極面積が3cm×4cmの大きさであることから実際には下記で示す寸法からもっと開口部の個数は多い。   As shown in the figure, each of the four first recesses 63 has a rectangular shape that reaches from the upper end to the lower end of the electrode 123 except for the seal portion 124, and the first recess 63 does not communicate with the second surfaces 121b and 123b. It has a recessed part and the opening part (through-hole) 61 connected to 2nd surface 121b, 123b. The through hole 61 is disposed in the first recess 63 with an interval R2. For example, two first recesses 63 are provided to face one second recess 62. Five through holes 61 respectively disposed in the two first recesses 63 communicate with one second recess 62. The number density of the first recesses 63 on the first surface 121a is sufficiently larger than the number density of the second recesses 62 on the second surface 121b. In FIG. 8, the number of openings is shown to be small for easy understanding, but since the reaction electrode area is 3 cm × 4 cm, the number of openings is actually larger from the dimensions shown below.

第1凹部63は長方形であり、第1電極120のうち、第1凹部63を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.1mm、第1凹部63より開口面積が広い第2凹部62を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.3mmである。貫通孔61は丸みを帯びたコーナーを有する正方形であり、各頂点の曲率半径は0.04mmから0.1mmで辺の直線部は0.3mmから0.35mmである。開口面積は0.15mmから0.3mmである。The first recess 63 is rectangular, and the thickness of the region including the first recess 63 (the depth of the first recess) in the first electrode 120 is 0.1 mm, and the second opening area is wider than the first recess 63. The thickness of the region including the recess 62 (depth of the second recess) is 0.3 mm. The through-hole 61 is a square having rounded corners, the radius of curvature of each vertex is 0.04 mm to 0.1 mm, and the side straight portion is 0.3 mm to 0.35 mm. The opening area is 0.15 mm 2 to 0.3 mm 2 .

第2凹部62は長方形で一辺はシール部を除く電極全体の長さである。第1凹部と第2凹部は平行である。隣合う第1凹部63間に形成される平面部の幅W3は約0.5mm、隣合う貫通孔61間の幅W4は約1.0mmである。第2凹部と連通していない第1凹部には電極面積を増大させ電圧を安定させる効果がある。   The second recess 62 is rectangular and one side is the entire length of the electrode excluding the seal portion. The first recess and the second recess are parallel. The width W3 of the flat portion formed between the adjacent first recesses 63 is about 0.5 mm, and the width W4 between the adjacent through holes 61 is about 1.0 mm. The first recess not communicating with the second recess has an effect of increasing the electrode area and stabilizing the voltage.

多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径50μmから500μmの酸化チタン粒子を含むとテフロン粒子の水分散液を塗布して乾燥する。さらにテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は−12mVである。   When titanium oxide particles having a particle size of 50 to 500 μm are contained in a glass cloth having a thickness of 100 μm as a porous diaphragm, an aqueous dispersion of Teflon particles is applied and dried. Further, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. The zeta potential at pH 4 on the porous diaphragm surface is -12 mV.

実施例1と同様に作成する触媒層付きの電極120および122を用い、図1で示される構造の電解装置を作成する。   Using the electrodes 120 and 122 with a catalyst layer prepared in the same manner as in Example 1, an electrolytic apparatus having the structure shown in FIG. 1 is prepared.

この電解装置を用いて、電圧4.0V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)120側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)122側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.0 V and a current of 1.5 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 120 side, and hydrogen and hydroxide were supplied on the second electrode (cathode) 122 side. Produces sodium water. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(実施例7)
図9に、実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの第3の変形例の分解斜視図を示す。図9では第2電極は第1電極と同じ開口構造(鏡像)である。
(Example 7)
In FIG. 9, the disassembled perspective view of the 3rd modification of the electrode unit for hypochlorous acid water production which can be used for embodiment is shown. In FIG. 9, the second electrode has the same opening structure (mirror image) as the first electrode.

図9で示す第1凹部63及び第2凹部62を有する第1電極220及び第2電極222を用いること以外は、実施例1と同様にして電極ユニット212を形成する。   The electrode unit 212 is formed in the same manner as in Example 1 except that the first electrode 220 and the second electrode 222 having the first recess 63 and the second recess 62 shown in FIG. 9 are used.

図示するように、6本の第1凹部63は各々、シール部224を除いた電極223の右端から左端まで届くような長方形であり、第1凹部63は、第2表面221b,223bに連通しない凹部と、第2表面221b,223bに連通した開口部(貫通孔)61を有する。貫通孔61は第1凹部63の中に各3つの間隔を持って配置されている。3本の第2凹部は各々、シール部224を除いた電極223の上端から下端まで届くような長方形である。これら6本の第1凹部63内に各々配置された6つの貫通孔61が、1つの第2凹部62に連通している。第1表面221aにおける第1凹部63の数密度は、第2表面221bにおける第2凹部62の数密度よりも充分に大きい。図9ではわかりやすいように開口部の数は少なく表現しているが反応電極面積が3cm×4cmの大きさであることから実際には下記で示す寸法からもっと開口部の個数は多い。   As shown in the drawing, each of the six first recesses 63 has a rectangular shape that reaches from the right end to the left end of the electrode 223 excluding the seal portion 224, and the first recess 63 does not communicate with the second surfaces 221b and 223b. It has a recessed part and the opening part (through-hole) 61 connected to 2nd surface 221b, 223b. The through holes 61 are disposed in the first recess 63 with three intervals. Each of the three second recesses has a rectangular shape that reaches from the upper end to the lower end of the electrode 223 excluding the seal portion 224. Six through-holes 61 respectively disposed in the six first recesses 63 communicate with one second recess 62. The number density of the first recesses 63 on the first surface 221a is sufficiently larger than the number density of the second recesses 62 on the second surface 221b. In FIG. 9, the number of openings is shown to be small for easy understanding, but since the reaction electrode area is 3 cm × 4 cm, the number of openings is actually larger from the dimensions shown below.

第1電極120のうち、第1凹部63を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.15mm、第1凹部63より開口面積が広い第2凹部62を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.35mmである。貫通孔は両端が半円形の長方形すなわち平行する2本の直線の両端部がそれぞれ半円で結ばれた形状を有する。各半円の曲率半径は0.08mmから0.13mmで辺の直線部は約3.0mm、開口面積は0.7mmから0.8mmである。Of the first electrode 120, the thickness of the region including the first recess 63 (the depth of the first recess) is 0.15 mm, and the thickness of the region including the second recess 62 having a larger opening area than the first recess 63 ( The depth of the second recess) is 0.35 mm. The through hole has a shape in which both ends are semicircular rectangles, that is, both ends of two parallel straight lines are connected by a semicircle. The radius of curvature of each semicircle is 0.08 mm to 0.13 mm, the side straight part is about 3.0 mm, and the opening area is 0.7 mm 2 to 0.8 mm 2 .

第1凹部と第2凹部は直交である。隣合う第1凹部63間に形成される平面部の幅W5は約0.25mm、隣合う第2凹部間の幅W6は約1.0mmである。第2凹部と連通していない第1凹部には電極面積を増大させ電圧を安定させる効果がある。   The first recess and the second recess are orthogonal. The width W5 of the flat portion formed between the adjacent first recesses 63 is about 0.25 mm, and the width W6 between the adjacent second recesses is about 1.0 mm. The first recess not communicating with the second recess has an effect of increasing the electrode area and stabilizing the voltage.

多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径50μmから500μmの酸化チタン粒子を含むとポリフッ化ビニリデン粒子の水分散液を塗布して乾燥する。さらにテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は−10mVである。   When titanium oxide particles having a particle diameter of 50 to 500 μm are contained in a glass cloth having a thickness of 100 μm as a porous diaphragm, an aqueous dispersion of polyvinylidene fluoride particles is applied and dried. Further, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. The zeta potential at pH 4 on the porous diaphragm surface is -10 mV.

実施例1と同様に作成する触媒層付きの電極220および222を用い、図1で示される構造の電解装置を作成する。   Using the electrodes 220 and 222 with a catalyst layer prepared in the same manner as in Example 1, an electrolytic device having the structure shown in FIG. 1 is prepared.

この電解装置を用いて、電圧4.1V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)120側では次亜塩素酸水を、第2電(陰極)122側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.1 V and a current of 1.5 A. Hypochlorous acid water was used on the first electrode (anode) 120 side, and hydrogen and hydroxide were used on the second electrode (cathode) 122 side. Produces sodium water. Even after 1000 hours of continuous operation, there is almost no increase in voltage or change in product concentration, and stable electrolytic treatment can be performed.

(比較例1)
貫通孔の各コーナーの曲率半径が0.003mmから0.01mmである第1電極及び第2電極を用いることを除いては実施例1と同様にして電解装置を構成する。
(Comparative Example 1)
The electrolytic apparatus is configured in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode having a radius of curvature at each corner of the through hole of 0.003 mm to 0.01 mm are used.

この電解装置を用いて、電圧4.2V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後では、電圧上昇や生成物濃度の低下が見られる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.2 V and a current of 1.5 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and hydroxylation were supplied on the second electrode (cathode) 22 side. Produces sodium water. After 1000 hours of continuous operation, an increase in voltage and a decrease in product concentration are observed.

(比較例2)
貫通孔の開口面積が2.0mmから2.4mmである第1電極及び第2電極を用いることを除いては実施例1と同様にして電解装置を構成する。
(Comparative Example 2)
The electrolytic apparatus is configured in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode having an opening area of the through hole of 2.0 mm 2 to 2.4 mm 2 are used.

この電解装置では、電圧4.0V、電流1.5Aで電解を行うことができるが、次亜塩素酸水生成の効率が実施例1と比較すると70%である。   In this electrolyzer, electrolysis can be performed at a voltage of 4.0 V and a current of 1.5 A, but the efficiency of hypochlorous acid water generation is 70% as compared with Example 1.

(比較例3)
貫通孔の開口面積が0.03mmから0.05mmである第1電極及び第2電極を用いること以外は実施例1と同様にして電解装置を構成する。
(Comparative Example 3)
The electrolytic apparatus is configured in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode having an opening area of the through hole of 0.03 mm 2 to 0.05 mm 2 are used.

この電解装置を用いて、電圧4.0V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後では、電圧上昇や生成物濃度の低下が見られる。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a voltage of 4.0 V and a current of 1.5 A. Hypochlorous acid water was used on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and hydroxide were used on the second electrode (cathode) 22 side. Produces sodium water. After 1000 hours of continuous operation, an increase in voltage and a decrease in product concentration are observed.

(比較例4)
貫通孔の各コーナーの曲率半径が0.3mmから0.7mmである第1電極及び第2電極を用いることを除いては実施例1と同様にして電解装置を構成する。
(Comparative Example 4)
The electrolytic apparatus is configured in the same manner as in Example 1 except that the first electrode and the second electrode having a curvature radius of 0.3 mm to 0.7 mm at each corner of the through hole are used.

この電解装置では、電圧4.1V、電流1.5Aで電解を行うことができるが、次亜塩素酸水生成の効率が実施例1と比較すると60%である。   In this electrolyzer, electrolysis can be performed at a voltage of 4.1 V and a current of 1.5 A, but the efficiency of hypochlorous acid water generation is 60% as compared with Example 1.


(他の実施形態にかかる電極、電極ユニット、及び電解装置)
以下に、他の実施形態にかかる電極、電極ユニット、及び電解装置について説明する。

(Electrode, electrode unit, and electrolysis apparatus according to other embodiments)
Below, the electrode, electrode unit, and electrolysis apparatus concerning other embodiment are demonstrated.

この実施形態に係る電極は、第1表面と、第1表面に対向する第2表面と、第1表面から第2表面に貫通する複数の貫通孔とを有する。複数の貫通孔は、大きさが異なる貫通孔を含み、貫通孔の開口率が電極の一端から対向する他端に向かう方向に沿って次第に増加するように配列されている。   The electrode according to this embodiment has a first surface, a second surface facing the first surface, and a plurality of through holes penetrating from the first surface to the second surface. The plurality of through-holes include through-holes having different sizes, and are arranged such that the aperture ratio of the through-holes gradually increases along the direction from one end of the electrode toward the other opposite end.

この実施形態に係る電極ユニットは、上記電極を第1電極として用いた電極ユニットであって、第1表面と第2表面を有する第1電極、第1電極の第1表面と対向して配置された第2電極、第1電極の第1表面に設けられた多孔質隔膜、多孔質隔膜と第2電極との間に設けられた電解液保持構造を有する。   The electrode unit according to this embodiment is an electrode unit using the above electrode as a first electrode, and is arranged to face the first electrode having the first surface and the second surface, and the first surface of the first electrode. The second electrode, the porous membrane provided on the first surface of the first electrode, and the electrolyte solution holding structure provided between the porous membrane and the second electrode.

第1電極には第1表面から第2表面に貫通する複数の貫通孔が複数設けられている。複数の貫通孔は、大きさが異なる貫通孔を含み、貫通孔の開口率が第1電極の一端から対向する他端に向かう方向に沿って次第に増加するように配列されている。   The first electrode is provided with a plurality of through holes penetrating from the first surface to the second surface. The plurality of through-holes include through-holes having different sizes, and are arranged so that the opening ratio of the through-holes gradually increases along the direction from one end of the first electrode to the other opposite end.

また、この実施形態に係る電解装置は、上記電極およびこれを用いた電極ユニットを適用した電解装置の一例である。この電解装置は、電解槽、及び電解槽に組み入れられた電極ユニット、電極ユニットにより仕切られた第1電極室及び第2電極室を有する。電極ユニットには電圧を印加する機構例えば電極に電圧を印加するための電源、及び制御装置などを搭載することができる。   The electrolysis apparatus according to this embodiment is an example of an electrolysis apparatus to which the electrode and an electrode unit using the electrode are applied. This electrolysis apparatus has an electrolytic cell, an electrode unit incorporated in the electrolytic cell, a first electrode chamber and a second electrode chamber partitioned by the electrode unit. The electrode unit can be equipped with a mechanism for applying a voltage, for example, a power source for applying a voltage to the electrode, a control device, and the like.

実施形態によれば、貫通孔の開口率が第1電極の一端から対向する他端に向かう方向に沿って次第に増加するように配列されていることにより、電気分解により発生するイオンが電極を通過する量を制御してpH制御を行うことができる。   According to the embodiment, since the aperture ratio of the through holes is arranged so as to gradually increase along the direction from one end of the first electrode toward the opposite other end, ions generated by electrolysis pass through the electrode. The pH can be controlled by controlling the amount to be produced.

第1電極室は例えば陽極室であり、第2電極室は例えば陰極室であり、電解槽に塩化物イオンを含む電解質溶液を導入するライン、陽極室から酸性電解水を取り出すライン、及び陰極室からアルカリ性電解水を取り出すラインをさらに設けることができる。   The first electrode chamber is, for example, an anode chamber, the second electrode chamber is, for example, a cathode chamber, a line for introducing an electrolytic solution containing chloride ions into an electrolytic cell, a line for taking out acidic electrolyzed water from the anode chamber, and a cathode chamber A line for taking out alkaline electrolyzed water from can be further provided.

第1電極の一端から対向する他端に向かう方向は、第1電極室における流れの方向に沿った方向あるいは反対の方向にすることができる。   The direction from the one end of the first electrode to the opposite other end can be the direction along the flow direction in the first electrode chamber or the opposite direction.

第1電極室における流れの方向とは、第1電極室に導入される水、電解による塩素または次亜塩素酸等を含む水の流れの方向をいう。   The direction of flow in the first electrode chamber refers to the direction of flow of water introduced into the first electrode chamber, water containing chlorine by electrolysis, hypochlorous acid, or the like.

第1電極の一端から他端に向かって2以上に分割された各領域における単位面積あたりの開口面積の百分率を開口率とするとき、第1電極室における流れの方向の上流の領域よりも下流の領域の開口率を大きく、または小さくすることができる。   When the percentage of the opening area per unit area in each region divided into two or more from one end to the other end of the first electrode is defined as the opening ratio, it is downstream of the upstream region in the flow direction in the first electrode chamber. The aperture ratio in the region can be increased or decreased.

電解槽において自然対流により流れを発生させるとき、第1電極の一端から対向する他端に向かう方向は、第1電極室の上部から下部の方向または下部から上部の方向にすることができる。   When the flow is generated by natural convection in the electrolytic cell, the direction from one end of the first electrode to the other opposite end can be from the top to the bottom or from the bottom to the top of the first electrode chamber.

電解槽において自然対流により流れを発生させるとき、第1電極の一端から他端に向かって2以上に分割された各領域における単位面積あたりの開口面積の百分率を開口率とするとき、前記第1電極室の上部よりも下部の開口率を大きくまたは小さくすることができる。   When the flow is generated by natural convection in the electrolytic cell, the opening ratio is defined as a percentage of the opening area per unit area in each region divided into two or more from one end of the first electrode toward the other end. The aperture ratio of the lower part can be made larger or smaller than the upper part of the electrode chamber.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。例えば図では電極は平面上に描かれているが、電極ユニットの形状に合わせて彎曲してもよいし、円筒状になっていてもよい。   In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, each drawing is a schematic diagram for promoting the embodiment and its understanding, and its shape, dimensions, ratio, etc. are different from the actual device, but these are considered in consideration of the following description and known techniques. The design can be changed as appropriate. For example, in the drawing, the electrode is drawn on a plane, but it may be bent according to the shape of the electrode unit or may be cylindrical.

図10は、実施形態に係る電解装置の一例を概略的に示す図である。   FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

電解装置10は、3室型の電解槽11および電極ユニット12を備えている。電解槽11は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に形成された中間室19との3室に仕切られている。   The electrolysis apparatus 10 includes a three-chamber electrolytic cell 11 and an electrode unit 12. The electrolytic cell 11 is formed in a flat rectangular box shape, and the inside thereof is partitioned into three chambers by a partition wall 14 and an electrode unit 12, an anode chamber 16, a cathode chamber 18, and an intermediate chamber 19 formed between the electrodes. It has been.

電極ユニット12は、陽極室16内に位置する第1電極20と、陰極室18内に位置する第2電極(対向電極)22と、第1電極20の第1表面21a上に触媒層28が形成され、その上に多孔質隔膜24を有する。第2電極22の第1表面23aに別の多孔質隔膜27と、を有することができる。第1電極20および第2電極22は、隙間をおいて互いに平行に対向し、これらの多孔質隔膜24、27間に、電解液を保持する中間室(電解液室)19を形成している。中間室19内に、電解液を保持する保持体25を設けても良い。第1電極20および第2電極22は、絶縁性を有する複数のブリッジ60により、互いに連結してもよい。   The electrode unit 12 includes a first electrode 20 located in the anode chamber 16, a second electrode (counter electrode) 22 located in the cathode chamber 18, and a catalyst layer 28 on the first surface 21 a of the first electrode 20. Formed and having a porous diaphragm 24 thereon. Another porous diaphragm 27 can be provided on the first surface 23 a of the second electrode 22. The first electrode 20 and the second electrode 22 face each other in parallel with a gap therebetween, and form an intermediate chamber (electrolyte chamber) 19 for holding an electrolyte solution between the porous diaphragms 24 and 27. . A holding body 25 that holds the electrolytic solution may be provided in the intermediate chamber 19. The first electrode 20 and the second electrode 22 may be connected to each other by a plurality of bridges 60 having insulating properties.

電解装置10は、電極ユニット12の第1および第2電極20、22に電圧を印加するための電源30、およびこれを制御する制御装置36を備えている。電流計32、電圧計34を備えてもよい。   The electrolysis apparatus 10 includes a power supply 30 for applying a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 of the electrode unit 12 and a control device 36 for controlling the power supply 30. An ammeter 32 and a voltmeter 34 may be provided.

図示するように、第1電極20は、例えば、矩形状の金属板からなる基材21に多数の貫通孔を形成した多孔構造を有している。基材21は、第1表面21aおよび、第1表面21aとほぼ平行に対向する第2表面21bを有している。第1表面21aと第2表面21bとの間隔、すなわち、板厚はT1に形成されている。第1表面21aは多孔質隔膜24に対向し、第2表面21bは陽極室16に対向する。   As shown in the figure, the first electrode 20 has a porous structure in which a large number of through holes are formed in a base material 21 made of, for example, a rectangular metal plate. The substrate 21 has a first surface 21a and a second surface 21b that faces the first surface 21a substantially in parallel. The distance between the first surface 21a and the second surface 21b, that is, the plate thickness is formed at T1. The first surface 21 a faces the porous diaphragm 24, and the second surface 21 b faces the anode chamber 16.

基材21の第1表面21aに複数の第1孔部40が形成され、第1表面21aに開口している。また、第2表面21bに複数の第2孔部42が形成され、第2表面21bに開口している。多孔質隔膜24側となる第1孔部40の開口径R1は、第2孔部42の開口径R2よりも小さく、また、孔部の数は、第1孔部40が第2孔部42よりも多く形成されている。第1孔部40の深さはT2、第2孔部42の深さはT3であり、T2+T3=T1に形成されている。また、本実施形態において、例えばT2<T3に形成されている。   A plurality of first holes 40 are formed in the first surface 21a of the base material 21 and open to the first surface 21a. A plurality of second holes 42 are formed in the second surface 21b and open to the second surface 21b. The opening diameter R1 of the first hole 40 on the porous diaphragm 24 side is smaller than the opening diameter R2 of the second hole 42, and the number of holes is such that the first hole 40 is the second hole 42. More are formed. The depth of the first hole 40 is T2, the depth of the second hole 42 is T3, and T2 + T3 = T1. In this embodiment, for example, T2 <T3.

図11は、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。   FIG. 11 is a diagram schematically illustrating another example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

図11に示すように、図1の構成に加えて、陽極室16、陰極室18には液体の流路を設けても良い。また、場合により、電極ユニット12と陽極室16あるいは陰極室18との間に多孔質のスペーサーを設けてもよい。また電解槽11に塩化物イオンを含む電解質を導入するラインL1、塩水溜107、電解槽に水を供給するラインL2およびL3、電解槽から酸性電解水を取り出すラインL4、及び電解槽からアルカリ性電解水を取り出すラインL5をさらに設けてもよい。また、軟水器109および、軟水器109に吸着剤再生用の酸性電解水を酸性電解水溜106から供給するためのラインL6をさらに設けてもよい。さらに、アルカリ電解水を貯蔵すためのタンクを設けてもよい。   As shown in FIG. 11, in addition to the configuration of FIG. 1, a liquid flow path may be provided in the anode chamber 16 and the cathode chamber 18. In some cases, a porous spacer may be provided between the electrode unit 12 and the anode chamber 16 or the cathode chamber 18. Also, a line L1 for introducing an electrolyte containing chloride ions into the electrolytic cell 11, a salt water reservoir 107, lines L2 and L3 for supplying water to the electrolytic cell, a line L4 for extracting acidic electrolytic water from the electrolytic cell, and alkaline electrolysis from the electrolytic cell A line L5 for taking out water may be further provided. Further, the water softener 109 and a line L6 for supplying the water softener 109 with acidic electrolyzed water for adsorbent regeneration from the acidic electrolyzed water reservoir 106 may be further provided. Furthermore, a tank for storing alkaline electrolyzed water may be provided.

第1電極20は水供給ラインL2側と酸性電解水を取り出すラインL4側で開口率が異なっている。   The first electrode 20 has different opening ratios on the water supply line L2 side and the line L4 side for taking out the acidic electrolyzed water.

開口率は光学顕微鏡を用いて測定できる。電極のある部分の開口率は開口が少なくとも100個完全に含まれる正方形をとり、その中に含まれる貫通孔の開口面積(テーパーが側面にある場合はもっとも狭い開口面積)を測定し、その合計面積を正方形の面積で割った値すなわち単位面積あたりの開口面積の百分率を求める。正方形の周辺に開口の一部がかかる場合は正方形内の開口面積を合計面積に加える。   The aperture ratio can be measured using an optical microscope. The aperture ratio of a certain part of the electrode is a square that contains at least 100 openings completely, and the opening area of the through-hole included in it is measured (the narrowest opening area when the taper is on the side), and the total A value obtained by dividing the area by the square area, that is, the percentage of the opening area per unit area is obtained. When a part of the opening is formed around the square, the opening area in the square is added to the total area.

第1電極の一端から他端に向かって2以上に分割された各領域の単位面積あたりの開口面積の百分率を開口率とするとき、第1の領域の第1の開口率と第1の領域とは異なる第2の領域の第2の開口率との比が1:1.05から1:10までの範囲内であることが好ましい。   When the percentage of the opening area per unit area of each region divided into two or more from one end of the first electrode toward the other end is defined as the opening ratio, the first opening ratio and the first region of the first region It is preferable that the ratio of the second area different from the second area to the second aperture ratio is in the range of 1: 1.05 to 1:10.

次亜塩素酸が生成する陽極での素反応は、Mを触媒として
M+HO→M−OH+H+e …(1)
M−OH→M−O+H+e …(2)
M−O+Cl+H→M+HClO …(3)
トータルとして
O+Cl→HClO+H+2e…(4)
である。
Elementary reaction at the anode where hypochlorous acid is generated
M + H 2 O → M−OH + H + e (1)
M−OH → MO−H + + e (2)
M−O + Cl + H + → M + HClO (3)
As a total
H 2 O + Cl → HClO + H + + 2e (4)
It is.

一方、陰極では
2HO+2e→H+2OH…(5)
全反応は陽イオンもいれて
2NaCl+3HO→HClO+HCl+2NaOH+H …(6)である。
On the other hand, in the cathode
2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH (5)
All reactions include cations
2NaCl + 3H 2 O → HClO + HCl + 2NaOH + H 2 (6)

一方陽極では酸素が発生する副反応も同時に起こる場合があり、その反応は
M+HO→M−OH+H+e …(1)
M−OH→M−O+H+e …(2)
2M−O→2M+O …(7)
トータルとして、
2HO→O+2H+2e …(8)
である。
On the other hand, the side reaction that generates oxygen may occur at the same time.
M + H 2 O → M−OH + H + + e (1)
M−OH → MO−H + + e (2)
2M−O → 2M + O 2 (7)
As a total,
2H 2 O → O 2 + 2H + + 2e (8)
It is.

反応式(4)から、二つの電子を取ることにより、次亜塩素酸分子一つとプロトンが一つ、反応式(8)から酸素分子一つとプロトンが二つ生成することが分かる。すなわち同じ電流量であっても副反応の酸素が発生するとよりプロトンが多く発生してpHが下がる。通常は反応式(7)の反応の活性化エネルギが大きいために反応式(3)の反応が優先する。しかし反応に必要な塩化物イオンの濃度が小さいと反応式(7)の反応が起こりやすくなる。開口率が大きいと塩化物イオンが開口から外部に流出しやすくなり、塩化物イオンの濃度が下がりやすい。そのため酸素が発生しやすくなり、プロトンがより発生する。この場合、プロトン発生量の差は最大2倍である。pH値は濃度の対数であるため特に高pH領域においてこの違いは大きくなる。プロトンは触媒のある陽極の多孔質隔膜側で発生するが、陽極との静電反発のため陽極の開口から外部に出にくい。反応式(6)から陰極ではOHがプロトンの倍の数発生する。OHも静電反発のため外部に出にくい。滞留したプロトンやOHは多孔質隔膜を逆に拡散して反応するため陽極外側でのpHがさらに下がりにくくなる。From reaction formula (4), it can be seen that by taking two electrons, one hypochlorous acid molecule and one proton are generated, and one oxygen molecule and two protons are generated from reaction formula (8). That is, even if the current amount is the same, when oxygen is generated as a side reaction, more protons are generated and the pH is lowered. Usually, since the activation energy of the reaction of the reaction formula (7) is large, the reaction of the reaction formula (3) has priority. However, when the concentration of chloride ions necessary for the reaction is small, the reaction of the reaction formula (7) easily occurs. If the aperture ratio is large, chloride ions are likely to flow out from the openings and the concentration of chloride ions tends to decrease. Therefore, oxygen is easily generated and protons are generated more. In this case, the difference in the amount of proton generation is at most twice. Since the pH value is a logarithm of the concentration, this difference becomes particularly large in a high pH region. Protons are generated on the porous diaphragm side of the anode with the catalyst, but are not easily emitted from the opening of the anode due to electrostatic repulsion with the anode. From the reaction formula (6), OH is generated twice as many protons at the cathode. OH − is also difficult to go out due to electrostatic repulsion. Residual protons and OH react by diffusing in the reverse direction through the porous diaphragm, and thus the pH outside the anode is more difficult to lower.

電荷セルの供給される水流は通常中性であるので、上流側で生成したプロトンは大きな濃度勾配により外部に排出されやすい。下流側では水流のpHが下がり、プロトンの外部への拡散は起こりにくくなる。しかし下流側の開口率が大きいとプロトン発生量も大きくなり、濃度勾配を大きくすると共に、大きな開口率のため外部にプロトンが流出しやすくなりpHが下がりやすい。また下流側の方が水圧が低いため酸素ガスが抜けやすいため反応式(8)の反応が促進されpHが下がりやすい。陰極側においても下流側の開口率が大きい場合はOHが抜けやすくなるため副次的に陽極でプロトンが外部に流出しやすくなる。Since the water stream supplied to the charge cell is usually neutral, protons generated on the upstream side are easily discharged to the outside due to a large concentration gradient. On the downstream side, the pH of the water stream is lowered, and diffusion of protons to the outside hardly occurs. However, if the opening ratio on the downstream side is large, the amount of proton generation increases, the concentration gradient increases, and the proton easily flows out to the outside due to the large opening ratio, and the pH tends to decrease. Further, since the water pressure is lower on the downstream side, the oxygen gas is likely to escape, so that the reaction of the reaction formula (8) is promoted and the pH tends to decrease. Even on the cathode side, when the opening ratio on the downstream side is large, OH is easily released, so that secondary protons easily flow out to the outside.

一方、水流の上流側に置かれた電極の開口率が下流側より大きい場合には、下流で生成するプロトンの濃度勾配が小さくなるため拡散しにくくなると共に開口率が小さいため外部に流出しにくい。そのためpHが下がりにくい。また上流側の方が水圧が高いため酸素ガスが抜けにくいため反応式(8)の反応が抑制されpHが下がりにくい。   On the other hand, when the aperture ratio of the electrode placed on the upstream side of the water flow is larger than that on the downstream side, the concentration gradient of protons generated downstream is small, so that it is difficult to diffuse and the aperture ratio is small, so it is difficult to flow out to the outside. . Therefore, the pH is difficult to decrease. Further, since the upstream side has a higher water pressure, it is difficult for oxygen gas to escape, so that the reaction of the reaction formula (8) is suppressed and the pH is hardly lowered.

ここでは水流をポンプ(図示せず)によるライン配管により起こしているが、熱による自然対流や発生するガスによる自然対流では重力の効果により下部から上部への水流が起こり、ライン配管による効果と同様の効果が生じる。   Here, the water flow is caused by line piping with a pump (not shown), but natural convection due to heat and natural convection due to generated gas cause a water flow from the bottom to the top due to the effect of gravity, which is similar to the effect due to line piping. The effect of.

上記のような効果を出すためには、下部に対する上部の開口率の違いが1:1.05から1:10までの範囲内であることが好ましい。1:1.05より小さいと効果が低下する傾向がある。一方、1:10より大きいと一方の電極反応が阻害され全体としての効率が低下する。1:2から1:7までがより好ましく、1:3から1;6までがさらに好ましい。   In order to produce the above effects, it is preferable that the difference in the opening ratio of the upper part with respect to the lower part is in the range of 1: 1.05 to 1:10. If it is less than 1: 1.05, the effect tends to decrease. On the other hand, if it is larger than 1:10, one electrode reaction is inhibited and the overall efficiency is lowered. 1: 2 to 1: 7 is more preferred, and 1: 3 to 1; 6 is even more preferred.

貫通孔の多孔質膜側の開口面積は0.01mmから4mmまでであることが好ましい。0.01mmより小さいとガスや次亜塩素酸などの反応生成物の外部への排出が困難になり、部材の劣化等が起こりやすくなる。4mmより大きいと電極反応の効率が低下する。より好ましくは0.1mmから1.5mmである。さらに好ましくは0.2mmから1mmである。The opening area of the through hole on the porous membrane side is preferably from 0.01 mm 2 to 4 mm 2 . If it is smaller than 0.01 mm 2, it will be difficult to discharge reaction products such as gas and hypochlorous acid to the outside, and deterioration of the members will easily occur. If it is larger than 4 mm 2, the efficiency of the electrode reaction decreases. More preferably, it is 0.1 mm 2 to 1.5 mm 2 . More preferably, it is 0.2 mm 2 to 1 mm 2 .

貫通孔の多孔質膜側の開口面積の違いが10倍以下であることが好ましい。10倍より大きいと一方の開口で反応が阻害されやすい。より好ましくは7倍以下であり、さらに好ましくは5倍以下である。   It is preferable that the difference in opening area on the porous membrane side of the through hole is 10 times or less. If it is larger than 10 times, the reaction tends to be inhibited at one opening. More preferably, it is 7 times or less, More preferably, it is 5 times or less.

電極全体の長さは水流方向で5cmから以上100cmまでが好ましい。5cmより小さいと開口率の違いによる効果が出にくい傾向がある。100cmより大きいと電極ユニットの製造が難しくなる傾向がある。より好ましくは7cm以上70cm以下であり、さらに好ましくは10cm以上50cm以下である。   The length of the entire electrode is preferably from 5 cm to 100 cm in the water flow direction. If it is smaller than 5 cm, the effect due to the difference in the aperture ratio tends to be difficult. If it is larger than 100 cm, it tends to be difficult to produce the electrode unit. More preferably, it is 7 cm or more and 70 cm or less, More preferably, it is 10 cm or more and 50 cm or less.

また、実施形態において、開口を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第1表面21aに向かって、径が広くなるようなテーパー面あるいは湾曲面を有することができる。   In the embodiment, the peripheral wall defining the opening may have a tapered surface or a curved surface with a diameter increasing from the bottom of the hole portion toward the opening, that is, toward the first surface 21a. it can.

図12に、実施形態にかかる電極を用いた電極ユニットの一例を示す分解斜視図を模式的に示す。   FIG. 12 schematically shows an exploded perspective view showing an example of an electrode unit using the electrode according to the embodiment.

この電極および電極ユニットは例えば下から上に向かって水流が起こるような状態で配置することができる。   For example, the electrodes and the electrode unit can be arranged in such a state that a water flow occurs from the bottom to the top.

図示するように、複数、例えば、9個の第1凹部40が、1つの第2凹部42と対向して設けられている。これら9個の第1凹部40は、それぞれ第2凹部42に連通し、第2凹部42と共に基材21を貫通する貫通孔を形成している。隣合う貫通孔間の間隔W1は、第2凹部42間の間隔W2よりも小さく設定されている。これにより、第1表面21aにおける第1凹部40の数密度は、第2表面21bにおける第2凹部42の数密度よりも充分に大きい。第1凹部40の開口面積は、下流から上流に向かう方向に次第に増加している。上流に位置する第1凹部40は、下流に位置する第1凹部40より大きく、開口率も大きい。各第2凹部42の開口面積の大きさは上流と下流で同じである。   As shown in the drawing, a plurality of, for example, nine first recesses 40 are provided to face one second recess 42. Each of these nine first recesses 40 communicates with the second recess 42 and forms a through hole that penetrates the base material 21 together with the second recess 42. The interval W1 between adjacent through holes is set to be smaller than the interval W2 between the second recesses 42. Thereby, the number density of the 1st recessed part 40 in the 1st surface 21a is sufficiently larger than the number density of the 2nd recessed part 42 in the 2nd surface 21b. The opening area of the first recess 40 gradually increases in the direction from the downstream to the upstream. The 1st recessed part 40 located upstream is larger than the 1st recessed part 40 located downstream, and its aperture ratio is also large. The size of the opening area of each second recess 42 is the same upstream and downstream.

第2凹部42は、例えば、矩形状に形成され、第2表面21bにマトリクス状に並んで設けられている。矩形の頂点は丸まっていてもいなくてもよい。各第2凹部42を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第2表面側に向かって、径が広くなるようなテーパー面42aあるいは湾曲面により形成してもよい。隣り合う第2凹部42間の間隔、すなわち、電極の線状部の幅、はW2に設定されている。なお、第2凹部42は、矩形状に限定されることなく、他の種々の形状としてもよい。また、第2凹部42は、規則的に限らず、ランダムに並んで形成してもよい。   The second recesses 42 are formed, for example, in a rectangular shape, and are provided side by side in a matrix on the second surface 21b. The vertices of the rectangle may or may not be rounded. The peripheral wall defining each second recess 42 may be formed by a tapered surface 42a or a curved surface whose diameter increases from the bottom of the hole toward the opening, that is, toward the second surface. Good. The interval between the adjacent second concave portions 42, that is, the width of the linear portion of the electrode is set to W2. In addition, the 2nd recessed part 42 is good also as another various shape, without being limited to rectangular shape. Moreover, the 2nd recessed part 42 may be formed not only regularly but in a row.

第2凹部42の開口は正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。第2凹部42の開口径は大きい方が次亜塩素酸やガス抜けをより良好にし得るけれども、電気抵抗が大きくなることから、あまり大きくはできない。正方形の開口とすると一辺が1mmから40mmが好ましく、より好ましくは2mmから30mmであり、さらに好ましくは3mmから20mmである。開口としては正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。開口面積としては上記正方形の開口面積と同じ、1mmから1600mmのものが好ましい。より好ましくは4mmから900mmであり、さらに好ましくは9mmから400mmである。長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような開口も可能である。The opening of the second recess 42 can have various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse. A larger opening diameter of the second recess 42 can improve hypochlorous acid and outgassing, but it cannot be increased because the electrical resistance increases. When it is a square opening, one side is preferably 1 mm to 40 mm, more preferably 2 mm to 30 mm, and still more preferably 3 mm to 20 mm. As the opening, various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse can be used. The opening area equal to the opening area of the square, preferably those from 1 mm 2 of 1600 mm 2. More preferably, it is 4 mm 2 to 900 mm 2 , and further preferably 9 mm 2 to 400 mm 2 . An opening that extends in one direction, such as a rectangle or an ellipse, and is connected to the end of the electrode excluding the seal portion is also possible.

多孔構造の第1電極20において、第1表面側の開口が広くなるテーパー面や湾曲面で貫通孔を形成することにより、貫通孔の開口との多孔質隔膜24との接触角が鈍角となり、多孔質隔膜24への応力集中を低減することもできる。   In the first electrode 20 having a porous structure, the contact angle between the opening of the through hole and the porous diaphragm 24 becomes an obtuse angle by forming the through hole with a tapered surface or a curved surface where the opening on the first surface side becomes wide, Stress concentration on the porous diaphragm 24 can also be reduced.

なお、第1凹部40は少なくとも一部が第2凹部42を連通していれば良く、貫通孔43ではない第1凹部40を含むことができる。連通していない第1凹部40は電極面積を増大させる効果や物質の拡散を促進する効果がある。   The first recess 40 only needs to communicate at least partially with the second recess 42, and can include the first recess 40 that is not the through hole 43. The first recess 40 that is not in communication has the effect of increasing the electrode area and the effect of promoting the diffusion of the substance.

上記構成の第1電極20および多孔質隔膜24の製造方法の一例を以下に説明する。   An example of a method for producing the first electrode 20 and the porous diaphragm 24 having the above-described configuration will be described below.

図13Aないし図13Fに、実施形態に係る電極ユニットの製造方法の一例を表す図を示す。   13A to 13F are views showing an example of the electrode unit manufacturing method according to the embodiment.

第1電極20は、例えば、マスクを用いたエッチング法により作製することができる。図13A及び図13Bに示すように、1枚の平坦な基材21を用意する。   The first electrode 20 can be produced by, for example, an etching method using a mask. As shown in FIGS. 13A and 13B, one flat substrate 21 is prepared.

基材21の第1表面21aおよび第2表面21bにレジスト膜50a、50bを塗布する。   Resist films 50 a and 50 b are applied to the first surface 21 a and the second surface 21 b of the substrate 21.

図13Cに示すように、図示しない光学マスクを用いてレジスト膜50a、50bを露光し、それぞれエッチング用のマスク52a、52bを作製する。光学マスクによって開口面積や開口率は規定される。   As shown in FIG. 13C, the resist films 50a and 50b are exposed using an optical mask (not shown) to produce etching masks 52a and 52b, respectively. The aperture area and aperture ratio are defined by the optical mask.

図13Dに示すように、これらマスク52a、52bを介して、基材21の第1表面21aおよび第2表面21bを溶液によりウェットエッチングすることにより、複数の第1凹部40および複数の第2凹部42を形成する。その後、マスク52a、52bを除去することにより、第1電極20が得られる。第1凹部40及び第2凹部42の平面形状は光学マスクおよびエッチング条件により制御することができる。マスクを設計することにより電極内の開口率や開口面積、開口形状等は自由に制御できる。   As shown in FIG. 13D, the first surface 21a and the second surface 21b of the base material 21 are wet-etched with a solution through the masks 52a and 52b, whereby a plurality of first recesses 40 and a plurality of second recesses are formed. 42 is formed. Thereafter, the first electrode 20 is obtained by removing the masks 52a and 52b. The planar shapes of the first recess 40 and the second recess 42 can be controlled by an optical mask and etching conditions. By designing the mask, the aperture ratio, aperture area, aperture shape, etc. in the electrode can be freely controlled.

第1および第2凹部40、42のテーパーや湾曲面の形状は基材21の材質やエッチング条件により制御することができる。第1凹部40の深さはT2、第2凹部42の深さはT3であり、T2<T3となるように、第1および第2凹部を形成する。なお、エッチングにおいては、基材21の両面を同時にエッチングしてもよく、あるいは、片面ずつエッチングしてもよい。エッチングの種類は、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングなどを用いても良い。また、エッチングに限らず、エクスパンド法、パンチング法、あるいは、レーザーや精密切削などによる加工で第1電極20を製造することも可能である。   The taper of the first and second recesses 40 and 42 and the shape of the curved surface can be controlled by the material of the substrate 21 and the etching conditions. The depth of the first recess 40 is T2, the depth of the second recess 42 is T3, and the first and second recesses are formed so that T2 <T3. In the etching, both surfaces of the base material 21 may be etched simultaneously, or one surface may be etched. The type of etching is not limited to wet etching, and dry etching or the like may be used. In addition, the first electrode 20 can be manufactured not only by etching but also by an expanding method, a punching method, or processing by laser or precision cutting.

第1凹部と第2凹部が共にシール部を除いた電極の一端から他端につながるような開口を有している場合、これらは直交もしくは平行になっている構造にすることができる。直行しているとガス拡散がしやすい。平行になっていると塩化物イオンを溜めやすい。直交とは87度から93度の角度で交差することであり、平行とは交差角が3度以内である。   When both the first recess and the second recess have an opening that leads from one end of the electrode excluding the seal portion to the other end, they can be configured to be orthogonal or parallel. If it goes straight, gas diffusion is easy. If parallel, chloride ions are easy to collect. Orthogonal means intersecting at an angle of 87 to 93 degrees, and parallel means that the intersecting angle is within 3 degrees.

第1電極20の基材21としては、チタン、クロム、アルミニウムやその合金等の弁金属、導電性金属を用いることができる。この中ではチタンが好ましい。   As the base material 21 of the first electrode 20, a valve metal such as titanium, chromium, aluminum or an alloy thereof, or a conductive metal can be used. Of these, titanium is preferred.

第1電極20の第1表面21aおよび第2表面21bに電解触媒(触媒層)28を形成する。陽極触媒としては、白金等の貴金属触媒や酸化イリジウム等の酸化物触媒を用いることが好ましい。   An electrocatalyst (catalyst layer) 28 is formed on the first surface 21 a and the second surface 21 b of the first electrode 20. As the anode catalyst, a noble metal catalyst such as platinum or an oxide catalyst such as iridium oxide is preferably used.

第1電極と第1の多孔質隔膜の間に設けられた電解触媒からなる第1の触媒層、及び第1の触媒層とは反対側の第1電極の表面に設けられ、第1の触媒層とは単位面積当たりの量が異なる第2の触媒層をさらに含むことができる。   A first catalyst layer comprising an electrocatalyst provided between the first electrode and the first porous diaphragm; and a first catalyst provided on the surface of the first electrode opposite to the first catalyst layer. The layer may further include a second catalyst layer having a different amount per unit area.

電解触媒の単位面積当たりの量が第1電極の両面で異なるように形成してもよい。これにより副反応等を抑制することができる。   You may form so that the quantity per unit area of an electrocatalyst may differ on both surfaces of a 1st electrode. Thereby, a side reaction etc. can be suppressed.

陽電極の多孔質膜側の表面が凹部を除いて略平坦であることが好ましい。平坦部の表面粗さは、0.01μmから3μmが好ましい。0.01μmより小さいと電極の実質の表面積が減少する傾向があり、3μmより大きいと電極の凸部に多孔質隔膜に対する応力が集中しやすくなる傾向がある。より好ましくは0.02μmから2μmであり、さらに好ましくは0.03μmから1μmである。   It is preferable that the surface of the positive electrode on the porous membrane side is substantially flat except for the concave portion. The surface roughness of the flat portion is preferably 0.01 μm to 3 μm. If it is smaller than 0.01 μm, the substantial surface area of the electrode tends to decrease, and if it is larger than 3 μm, stress on the porous diaphragm tends to concentrate on the convex portion of the electrode. More preferably, it is 0.02 μm to 2 μm, and further preferably 0.03 μm to 1 μm.

多孔質隔膜24は、例えば、第1電極20とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面21aの全面と対向している。多孔質隔膜27は、第2電極22とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面23aの全面と対向している。   The porous diaphragm 24 is formed in, for example, a rectangular shape having substantially the same dimensions as the first electrode 20, and faces the entire surface of the first surface 21a. The porous diaphragm 27 is formed in a rectangular shape having substantially the same dimensions as the second electrode 22, and faces the entire surface of the first surface 23a.

多孔質隔膜24、27として、例えば第1の孔径を有する第1の多孔質層と第1の孔径とは異なる第2の孔径を有する第2の多孔質層との積層を使用することができる。   As the porous diaphragms 24 and 27, for example, a laminate of a first porous layer having a first pore diameter and a second porous layer having a second pore diameter different from the first pore diameter can be used. .

多孔質隔膜に使用される膜としてはイオン選択性のあるもの例えば炭化水素系ポリマーのイオン透過性膜やフッ素系ポリマーのイオン透過膜を用いることができる。   As the membrane used for the porous diaphragm, those having ion selectivity, for example, an ion permeable membrane of a hydrocarbon polymer or an ion permeable membrane of a fluorine polymer can be used.

多孔質隔膜には無機酸化物が含まれることが好ましい。特に陽電極側の多孔質隔膜にはpHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物が好ましい。これにより、化学的に安定で弱酸性領域で陰イオンに対する多孔質隔膜の輸送性能を増大させることができる。   The porous diaphragm preferably contains an inorganic oxide. In particular, an inorganic oxide having a positive zeta potential in the region of pH 2 to 6 is preferable for the porous membrane on the positive electrode side. Thereby, the transport performance of the porous diaphragm with respect to anions can be increased in a chemically stable and weakly acidic region.

無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、ジルコン、酸化銅、酸化鉄およびこれらの混合酸化物を用いることができる。好ましくは、化学的安定性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニウム、酸化チタン、ジルコンを用いることができる。この中で、曲げ耐性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニムがさらに好ましい。無機酸化物は、水酸化物やアルコキシド、オキシハロゲン化物、水和物を含むことができる。金属ハロゲン化物や金属アルコキシドの加水分解を経て無機酸化物を作製すると、後処理の温度によっては、これらの混合物になることがある。   Examples of inorganic oxides that can be used include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, zircon, copper oxide, iron oxide, and mixed oxides thereof. Preferably, zirconium oxide, titanium oxide, or zircon can be used as the inorganic oxide having good chemical stability. Among these, zirconium oxide is more preferable as an inorganic oxide having good bending resistance. Inorganic oxides can include hydroxides, alkoxides, oxyhalides, and hydrates. When an inorganic oxide is produced through hydrolysis of a metal halide or metal alkoxide, a mixture of these may be formed depending on the post-treatment temperature.

多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。例えば孔の周りや表面に無機酸化物の存在比率を多くすることができる。   The abundance ratio of the inorganic oxide in the porous diaphragm can vary depending on the location. For example, the abundance ratio of the inorganic oxide can be increased around the pores and on the surface.

無機酸化物はジルコンのような複合酸化物や異なる無機酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜は、異なる2種以上の酸化物をさらに含み、各酸化物の存在比率が多孔質隔膜の位置によって異なることも可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には正の電位の絶対値の大きい酸化チタンが含有された領域が存在することができる。   As the inorganic oxide, a composite oxide such as zircon or a mixture of different inorganic oxides can be used. The porous diaphragm may further contain two or more different oxides, and the abundance ratio of each oxide may differ depending on the position of the porous diaphragm. For example, a region containing zirconium oxide having a high bending strength can be present on the surface, and a region containing titanium oxide having a large positive potential can be present inside.

多孔質隔膜の表面のゼータ電位としてはpH4において−30mVより大きくすることができる。−30mVより小さいと多孔質隔膜に電圧をかけても塩素イオンが入りにくい傾向がある。さらには多孔質隔膜の表面のゼータ電位は−15mVより大きくすることができる。   The zeta potential on the surface of the porous diaphragm can be greater than −30 mV at pH 4. If it is less than −30 mV, there is a tendency that chloride ions are difficult to enter even when a voltage is applied to the porous diaphragm. Furthermore, the zeta potential on the surface of the porous diaphragm can be greater than -15 mV.

実施形態では、陰電極上の陽電極側に多孔質隔膜を配置することができる。   In an embodiment, a porous diaphragm can be disposed on the positive electrode side on the negative electrode.

陰電極上に設けられる多孔質隔膜は、pHが8から10の領域の中でゼータ電位が負の無機酸化物を含有することができる。これにより、弱アルカリ領域の陰極近傍において陽イオンの輸送性能を増すことができる。このような無機酸化物としては、アルカリ性領域でゼータ電位が負になりやすいものを使用することができ、このような無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、ジルコン、酸化ケイ素、及びゼオライトを用いることができる。無機酸化物として上記酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には負の電位のpH範囲が広い酸化シリコンが含有された領域が存在することができる。   The porous diaphragm provided on the negative electrode can contain an inorganic oxide having a negative zeta potential in the region of pH 8 to 10. Thereby, the cation transport performance can be increased in the vicinity of the cathode in the weak alkali region. As such an inorganic oxide, an oxide whose zeta potential tends to be negative in an alkaline region can be used. Examples of such an inorganic oxide include zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tungsten oxide, and zircon. , Silicon oxide, and zeolite can be used. As the inorganic oxide, a mixture of the above oxides can be used. Moreover, the abundance ratio of the inorganic oxide in the porous diaphragm can vary depending on the location. For example, there may be a region containing zirconium oxide having a high bending strength on the surface, and a region containing silicon oxide having a wide negative potential pH range inside.

無機酸化物の多孔質隔膜24は、ナノ粒子を塗布して膜を形成することにより、あるいは、ゾルーゲルで作製することにより、面内および立体的にも不規則的な孔を有することができる。この場合、多孔質隔膜24は、曲げ等にも強くなる。多孔質隔膜24には、無機酸化物の他に、ポリマーが含まれることが可能である。ポリマーは膜に柔軟性を与える。このようなポリマーとしては、化学的に安定な主鎖にハロゲン原子が置換したものを使用することができ、例えばポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、テフロン(登録商標)等があげられる。その他のポリマーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の炭化水素ポリマー、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の所謂エンジニアリングプラスチックを用いることができる。   The porous membrane 24 of inorganic oxide can have irregular in-plane and three-dimensionally irregular pores by applying nanoparticles to form a membrane or by producing it with a sol-gel. In this case, the porous diaphragm 24 is resistant to bending and the like. In addition to the inorganic oxide, the porous diaphragm 24 may contain a polymer. The polymer gives the membrane flexibility. As such a polymer, a chemically stable main chain substituted with a halogen atom can be used, and examples thereof include polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and Teflon (registered trademark). As other polymers, for example, hydrocarbon polymers such as polyethylene and polypropylene, so-called engineering plastics such as polyimide, polysulfone, and polyphenylene sulfide can be used.

多孔質隔膜24の孔径は、第1電極20側の開口径と第2電極22側の開口径とが異なることができる。孔の第2電極22側の開口径をより大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに第1電極20の貫通孔40による応力集中をより低減することができる。これは電極22側の開口が大きい方が拡散によるイオン移動が容易になるからである。陰イオンは電極20側の孔径が小さくても比較的容易に電極に引き寄せられる。逆に電極20側の孔径が大きいと生成した塩素等が多孔質隔膜側に拡散しやすくなる傾向がある。   The pore diameter of the porous diaphragm 24 can be different between the opening diameter on the first electrode 20 side and the opening diameter on the second electrode 22 side. By increasing the opening diameter of the hole on the second electrode 22 side, it is possible to make the movement of ions easier and reduce the stress concentration due to the through hole 40 of the first electrode 20. This is because the larger the opening on the electrode 22 side, the easier the ion movement by diffusion. Anions are attracted to the electrode relatively easily even if the hole diameter on the electrode 20 side is small. Conversely, if the pore diameter on the electrode 20 side is large, the generated chlorine or the like tends to diffuse to the porous diaphragm side.

多孔質隔膜の表面の孔径は高分解能の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いることにより測定できる。また内部の孔は断面SEM観察により測定できる。   The pore diameter on the surface of the porous diaphragm can be measured by using a high-resolution scanning electron microscope (SEM). The internal holes can be measured by cross-sectional SEM observation.

図5に、実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図を示す。   In FIG. 5, the schematic diagram showing an example of a structure of the electrode used for embodiment and a porous diaphragm is shown.

図示するように、多孔質隔膜24は、第1電極20の第1表面21a部分を覆う第1領域24aと、第2孔部42と連通した複数の第1凹部40の開口を覆う第2領域24bと、を有している。21a部分では発生する塩素等のガスが排出されにくい。そのため、電極ユニット12が劣化しやすい。そこで、多孔質隔膜24において、第1領域の表面孔を無くす、すなわち、無孔に形成するか、あるいは、第1領域24aにおける表面孔の径を第2領域における孔の径よりも小さくすることにより、第1領域24aと接する領域での電解反応を抑制し電極ユニット12の劣化を防止することができる。無孔に形成するか、あるいは孔の径を小さくするには、第1電極の第1表面21aにスクリーン印刷等で別途薄い無孔膜や孔径の小さい多孔質隔膜を形成することができる。ただし、電極の反応面積が少なくなるため、ガスが抜けやすい部分の電極領域で十分な反応が起こるようにすることができる。また、第1電極20の多孔質隔膜24と反対側の第2表面21bを液体を透過させない電気絶縁性膜で覆うことにより、副反応を低減することが可能である。なお図5では貫通孔ではない第1凹部40も示している。多孔質隔膜24として、孔径の異なる複数の多孔質隔膜を積層した多層膜を用いることができる。この場合、第2電極22側に位置する多孔質隔膜の孔径を、第1電極20側に位置する多孔質隔膜の孔径よりも大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに電極の貫通孔による応力集中を低減することができる。   As shown in the figure, the porous diaphragm 24 includes a first region 24 a that covers the first surface 21 a portion of the first electrode 20, and a second region that covers the openings of the plurality of first recesses 40 that communicate with the second hole 42. 24b. In the 21a portion, the generated gas such as chlorine is difficult to be discharged. Therefore, the electrode unit 12 tends to deteriorate. Therefore, in the porous diaphragm 24, the surface holes in the first region are eliminated, that is, formed to be non-porous, or the diameter of the surface holes in the first region 24a is made smaller than the diameter of the holes in the second region. Thus, it is possible to suppress the electrolytic reaction in the region in contact with the first region 24a and prevent the electrode unit 12 from deteriorating. In order to form pores or reduce the pore diameter, a thin nonporous membrane or a porous membrane having a small pore size can be formed on the first surface 21a of the first electrode by screen printing or the like. However, since the reaction area of the electrode is reduced, it is possible to cause a sufficient reaction in the electrode region where gas tends to escape. Further, by covering the second surface 21b of the first electrode 20 on the side opposite to the porous diaphragm 24 with an electrically insulating film that does not allow liquid to permeate, it is possible to reduce side reactions. FIG. 5 also shows the first recess 40 that is not a through hole. As the porous diaphragm 24, a multilayer film in which a plurality of porous diaphragms having different pore diameters are stacked can be used. In this case, by making the pore diameter of the porous diaphragm located on the second electrode 22 side larger than the pore diameter of the porous diaphragm located on the first electrode 20 side, the movement of ions is facilitated and the electrode penetrates. Stress concentration due to holes can be reduced.

上記のように構成された第1電極20と第2電極22との間に多孔質隔膜24を挟んだ状態で、これらをプレスすることにより、第1電極20、多孔質隔膜24、第2電極22が接して、電極ユニット12が得られる。   The first electrode 20, the porous diaphragm 24, and the second electrode are pressed by pressing the porous diaphragm 24 between the first electrode 20 and the second electrode 22 configured as described above. 22 contacts, and the electrode unit 12 is obtained.

図1で示したように、電極ユニット12は、電解槽11内に配設され、隔壁14に取付けられている。隔壁14と電極ユニット12とにより、電解槽11内を陽極室16と陰極室18に仕切っている。これにより、電極ユニット12は、構成部材の配置方向が、例えば、水平方向となるように、電解槽11内に配設されている。電極ユニット12の第1電極20は、陽極室16に臨んで配置され、第2電極22は、陰極室18に臨んで配置されている。   As shown in FIG. 1, the electrode unit 12 is disposed in the electrolytic cell 11 and attached to the partition wall 14. The electrolytic cell 11 is partitioned into an anode chamber 16 and a cathode chamber 18 by the partition wall 14 and the electrode unit 12. Thereby, the electrode unit 12 is arrange | positioned in the electrolytic cell 11 so that the arrangement direction of a structural member may turn into a horizontal direction, for example. The first electrode 20 of the electrode unit 12 is disposed facing the anode chamber 16, and the second electrode 22 is disposed facing the cathode chamber 18.

電解装置10において、電源30の両極は第1電極20と第2電極22に電気的に接続されている。電源30は、制御装置36による制御の下、第1および第2電極20、22に電圧を印加する。電圧計34は、第1電極20と第2電極22に電気的に接続され、電極ユニット12に印加される電圧を検出する。その検出情報は、制御装置36に供給される。電流計32は、電極ユニット12の電圧印加回路に接続され、電極ユニット12を流れる電流を検出する。その検出情報は制御装置36に供給される。制御装置36は、メモリに記憶されたプログラムに従い、検出情報に応じて、電源30による電極ユニット12に対する電圧の印加もしくは負荷を制御する。電解装置10は、陽極室16および陰極室18に反応対象物質が供給された状態で、第1電極20と第2電極22との間に電圧を印加あるいは負荷して、電解のための電気化学反応を進行させる。   In the electrolysis apparatus 10, both electrodes of the power supply 30 are electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22. The power supply 30 applies a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 under the control of the control device 36. The voltmeter 34 is electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22 and detects a voltage applied to the electrode unit 12. The detection information is supplied to the control device 36. The ammeter 32 is connected to the voltage application circuit of the electrode unit 12 and detects the current flowing through the electrode unit 12. The detection information is supplied to the control device 36. The control device 36 controls the application of voltage or the load to the electrode unit 12 by the power supply 30 according to the detection information according to the program stored in the memory. The electrolyzer 10 applies an electric voltage or loads between the first electrode 20 and the second electrode 22 in a state in which the reaction target substance is supplied to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18, and performs electrochemistry for electrolysis. Allow the reaction to proceed.

第1電極20の表面に触媒28が形成された第1表面21a上に多孔質隔膜24を形成する一例としては、まず、図13Eに示すように、無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を第1表面21aに塗布して前処理膜24cを作製する。次いで、図13Fに示すように、前処理膜24cを焼結して多孔を有する多孔質隔膜24を作製する。   As an example of forming the porous diaphragm 24 on the first surface 21a in which the catalyst 28 is formed on the surface of the first electrode 20, first, as shown in FIG. 13E, inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursors are formed. A solution containing the body is applied to the first surface 21a to prepare the pretreatment film 24c. Next, as shown in FIG. 13F, the pretreatment film 24c is sintered to produce a porous diaphragm 24 having porosity.

無機酸化物前駆体を含有する溶液を作製する方法としては、例えば、金属のアルコキシドをアルコールに溶解させ、多孔質構造を作製するためにグリセリン等の高沸点の溶媒を加え、あるいは、焼結する際に酸化して炭酸ガスになりやすい脂肪酸等の有機物を混合して、溶液を作製することができる。また、溶液は、電極の多孔を覆うために、少量の水を添加して金属アルコキシドを部分的に加水分解させて粘度を上昇させることができる。   As a method for producing a solution containing an inorganic oxide precursor, for example, a metal alkoxide is dissolved in alcohol, and a high-boiling solvent such as glycerin is added or sintered to produce a porous structure. A solution can be prepared by mixing organic substances such as fatty acids that easily oxidize into carbon dioxide. Moreover, in order to cover the porosity of an electrode, a solution can raise a viscosity by adding a small amount of water and hydrolyzing a metal alkoxide partially.

多孔質隔膜24を形成する方法として、別の多孔質膜に無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布することができる。もしくは、第1電極20の第1表面21a上にあらかじめ大きな孔を有する多孔質膜を形成し、その表面および孔を無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体で覆うことができる。もしくは上記方法により電解液を保持する保持体25上に無機酸化物を有する多孔質隔膜を形成することができる。また、これらを組み合わせることができる。   As a method of forming the porous diaphragm 24, a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor can be applied to another porous film. Alternatively, a porous film having large pores can be formed in advance on the first surface 21a of the first electrode 20, and the surface and pores can be covered with inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursors. Or the porous diaphragm which has an inorganic oxide can be formed on the holding body 25 holding an electrolyte solution by the said method. Moreover, these can be combined.

無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布する方法として、刷毛塗りやスプレー、ディッピング等を使用することができる。前処理膜24cを焼結して多孔を作製する工程では、焼結温度は100〜600℃程度にすることができる。   As a method for applying a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor, brush coating, spraying, dipping, or the like can be used. In the step of sintering the pretreatment film 24c to produce a porous material, the sintering temperature can be about 100 to 600 ° C.

以上の構成や製造方法等により長期間に亘って高効率な電解性能を維持できる長寿命の電極ユニットとこれを用いた電解装置を提供することができる。   With the above configuration and manufacturing method, it is possible to provide a long-life electrode unit capable of maintaining high-efficiency electrolysis performance over a long period of time and an electrolysis apparatus using the electrode unit.

次に、種々の実施例および比較例について説明する。
実施例
(実施例8)
第1電極の基材21として、板厚T1が0.5mmの平坦なチタン板を用意する。
Next, various examples and comparative examples will be described.
Example (Example 8)
A flat titanium plate having a plate thickness T1 of 0.5 mm is prepared as the substrate 21 of the first electrode.

このチタン板を図13Aいし図13Fに示す工程と同様にして、エッチングすることにより、第1電極20を作製する。電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。   The titanium plate is etched in the same manner as shown in FIGS. 13A and 13F to produce the first electrode 20. The electrode is 15 cm long in the water flow direction and 10 cm wide.

第1電極20のうち、面積の小さい第1凹部40を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.15mm、面積の大きい第2凹部42を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.35mmである。第1凹孔部40は正方形である。第2凹部42も正方形であり、正方形の一辺は約3.6mmである。図示しないが、実施例8では、第1凹部40は、水流の方向に沿って開口率が大きくなるように配列されている。すなわち下流の方が開口率が大きい。   Of the first electrode 20, the thickness of the region including the first recess 40 having a small area (the depth of the first recess) is 0.15 mm, and the thickness of the region including the second recess 42 having a large area (the second recess). Is 0.35 mm. The first recessed hole portion 40 is a square. The second recess 42 is also a square, and one side of the square is about 3.6 mm. Although not shown, in Example 8, the first recesses 40 are arranged so that the aperture ratio increases along the direction of the water flow. That is, the aperture ratio is larger downstream.

電極を6等分して、各領域の中央部分の貫通孔の平均開口率と開口面積を測定した。   The electrode was divided into six equal parts, and the average opening ratio and opening area of the through holes in the central portion of each region were measured.

図14に、各領域の位置を表す模式図を示す。   FIG. 14 is a schematic diagram showing the position of each region.

各領域の位置の第2凹部に含まれる貫通孔の平均開口率と開口面積の結果は、領域(1)35% 0.35mm、領域(2)34% 0.34mm、領域(3)25% 0.25mm、領域(4)25% 0.25mm、領域(5)15% 0.15mm、領域(6)14% 0.14mmである。As a result of the average opening ratio and opening area of the through holes included in the second recesses at the positions of the respective regions, the results are as follows: region (1) 35% 0.35 mm 2 , region (2) 34% 0.34 mm 2 , region (3) 25% 0.25 mm 2, the area (4) 25% 0.25mm 2, region (5) 15% 0.15mm 2, a region (6) 14% 0.14mm 2.

このエッチングされた電極基材21を10wt%シュウ酸水溶液中1時間80℃で処理する。塩化イリジウム(IrCl・nHO)に1−ブタノールを0.25M(Ir)になるように加えて調整した溶液を、電極基材21の第1表面21aに塗布した後、乾燥、焼成して触媒層28を作成する。この場合、乾燥は80℃で10分間行ない、焼成は450℃で10分間行なう。こうした塗布、乾燥、焼成を5回繰り返した電極基材を第1電極(陽極)20とする。The etched electrode substrate 21 is treated at 80 ° C. for 1 hour in a 10 wt% oxalic acid aqueous solution. A solution prepared by adding 1-butanol to iridium chloride (IrCl 3 .nH 2 O) to 0.25 M (Ir) was applied to the first surface 21 a of the electrode substrate 21, and then dried and fired. Thus, the catalyst layer 28 is formed. In this case, drying is performed at 80 ° C. for 10 minutes, and baking is performed at 450 ° C. for 10 minutes. An electrode base material obtained by repeating such coating, drying, and firing five times is referred to as a first electrode (anode) 20.

テトライソプロポキシチタン(IV)に氷浴下でエタノールおよびジエタノールアミンを加え、攪拌しながらエタノール混合水を滴下してゾルを作製する。薄膜を熱処理により多孔質化させゾルの粘性を増加させるポリエチレングリコール(分子量5000)を室温にもどしたゾルに添加し、電極20の第1表面21aに刷毛でコートする。コートした膜を500℃で7分間焼成する。コートと焼成を3回繰り返した後、500℃で1時間焼成してpH2から6におけるゼータ電位が正である酸化チタンからなる多孔質隔膜24を得る。なお、酸化チタンのゼータ電位は例えば電気泳動法(マルバーン社製 ゼータサイザーナノZS)により測定することができる。測定液のpHは純水に塩酸および水酸化ナトリウムを加えて酸性側からアルカリ性側に変化させることができる。   Ethanol and diethanolamine are added to tetraisopropoxytitanium (IV) in an ice bath, and ethanol mixed water is added dropwise with stirring to prepare a sol. Polyethylene glycol (molecular weight 5000) that makes the thin film porous by heat treatment and increases the viscosity of the sol is added to the sol returned to room temperature, and the first surface 21a of the electrode 20 is coated with a brush. The coated film is baked at 500 ° C. for 7 minutes. After coating and baking three times, the porous diaphragm 24 made of titanium oxide having a positive zeta potential at pH 2 to 6 is obtained by baking at 500 ° C. for 1 hour. The zeta potential of titanium oxide can be measured by, for example, electrophoresis (Zeta Sizer Nano ZS manufactured by Malvern). The pH of the measurement solution can be changed from acidic to alkaline by adding hydrochloric acid and sodium hydroxide to pure water.

酸化イリジウム触媒層28を作成する代わりに、触媒層として白金をスパッタすること以外は第1電極21と同様にして第2電極(対向電極、陰極)22を形成する。その上に上記多孔質隔膜24と同様にして、酸化チタン膜からなる多孔質隔膜27を作製する。   Instead of creating the iridium oxide catalyst layer 28, the second electrode (counter electrode, cathode) 22 is formed in the same manner as the first electrode 21, except that platinum is sputtered as the catalyst layer. On top of that, a porous membrane 27 made of a titanium oxide film is produced in the same manner as the porous membrane 24.

電解液を保持する保持体25として、厚さ5mmの多孔質ポリスチレンを用いる。これら第1電極20、多孔質隔膜24、多孔質ポリスチレン25、多孔質隔膜27、第2電極22をシリコーンパッキンおよびネジを用いて重ね合わせて固定し、電極ユニット12を作成する。この電極ユニット12を電解槽11内に載置し、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に配置された多孔質ポリスチレン25が設けられた中間室19との3室に仕切られる。   As the holding body 25 for holding the electrolytic solution, porous polystyrene having a thickness of 5 mm is used. The first electrode 20, the porous diaphragm 24, the porous polystyrene 25, the porous diaphragm 27, and the second electrode 22 are overlapped and fixed using silicone packing and screws, and the electrode unit 12 is created. The electrode unit 12 is placed in the electrolytic cell 11, and the partition wall 14 and the electrode unit 12 are used to form an anode chamber 16, a cathode chamber 18, and an intermediate chamber 19 provided with a porous polystyrene 25 disposed between the electrodes. Divided into three rooms.

電解槽11の陽極室16および陰極室18は、それぞれストレート流路が形成された塩化ビニル製の容器で形成している。電極は流路の下流側の第1孔部の開口率が大きいように設置される。制御装置36、電源30、電圧計34、電流計32を設置する。給水源106から陽極室16および陰極室18に水を供給するための配管とポンプを電解槽11に接続し、給水ライン104,105を確保する。さらに、陽極室16から次亜塩素酸水を取り出すラインL4および陰極室18からアルカリ性水を取り出すラインL5を設けることができる。電極ユニット12の保持体(多孔質ポリスチレン)25に飽和食塩水を循環供給するための飽和食塩水タンク107と配管、ポンプを電極ユニットに接続し、電解槽に塩化物イオンを含む電解質を導入するラインL1と、余剰の電解質を回収するライン108を確保する。これにより、図11と同様の構成を有する電解装置が得られる。   The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 of the electrolytic cell 11 are each formed of a container made of vinyl chloride in which straight channels are formed. The electrodes are installed so that the aperture ratio of the first hole on the downstream side of the flow path is large. A control device 36, a power source 30, a voltmeter 34, and an ammeter 32 are installed. A pipe and a pump for supplying water from the water supply source 106 to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 are connected to the electrolytic cell 11 to secure the water supply lines 104 and 105. Furthermore, a line L4 for extracting hypochlorous acid water from the anode chamber 16 and a line L5 for extracting alkaline water from the cathode chamber 18 can be provided. A saturated saline tank 107 for circulating and supplying a saturated saline solution to the holder (porous polystyrene) 25 of the electrode unit 12, a pipe and a pump are connected to the electrode unit, and an electrolyte containing chloride ions is introduced into the electrolytic cell. A line L1 and a line 108 for collecting excess electrolyte are secured. Thereby, an electrolyzer having the same configuration as that of FIG. 11 is obtained.

電解装置10を用いて、流量2L/分、電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は90%でpHは2.5である。   Electrolysis is performed using the electrolyzer 10 at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 3.9 V, and a current of 20 A. Hypochlorous acid water is supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen is supplied on the second electrode (cathode) 22 side. And produces aqueous sodium hydroxide. The production efficiency of hypochlorous acid is 90% and the pH is 2.5.

(実施例9)
電極の配置を変えて下流側の開口率が小さいことを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は92%でpHは4.6である。
Example 9
An electrolytic device is fabricated in the same manner as in Example 8 except that the arrangement of the electrodes is changed and the downstream opening ratio is small. Electrolysis is performed at a voltage of 3.9 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 92% and the pH is 4.6.

(実施例10)
図15に、実施形態にかかる電極ユニットの他の一例を示す
電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。
(Example 10)
FIG. 15 shows another example of the electrode unit according to the embodiment. The electrode has a length in the water flow direction of 15 cm and a width of 10 cm.

図15に示す第1凹部及び第2凹部を有する第1電極及び第2電極を用いること以外は、実施例8と同様にして電極ユニット12’を形成する。   An electrode unit 12 'is formed in the same manner as in Example 8 except that the first electrode and the second electrode having the first recess and the second recess shown in FIG. 15 are used.

図示するように、第1電極20’及び第2電極22’には、複数、例えば、9個の第1凹部50が、1つの第2凹部52と対向して設けられている。これら9個の第1凹部50は、それぞれ第2凹部52に連通し、第2凹部52と共に基材21を貫通する貫通孔を形成している。各第1凹部50は、水流の方向に沿った方向に沿って、開口率が次第に大きくなるように配列されている。隣り合う貫通孔間の間隔W1’は、第2凹部52間の間隔W2’よりも小さく設定されている。これにより、第1表面21a’における第1凹部50の数密度は、第2表面21b’における第2凹部52の数密度よりも充分に大きい。   As illustrated, the first electrode 20 ′ and the second electrode 22 ′ are provided with a plurality of, for example, nine first recesses 50 facing one second recess 52. Each of these nine first recesses 50 communicates with the second recess 52 and forms a through hole that penetrates the base material 21 together with the second recess 52. The first recesses 50 are arranged so that the aperture ratio gradually increases along the direction along the direction of the water flow. The interval W1 'between adjacent through holes is set smaller than the interval W2' between the second recesses 52. Accordingly, the number density of the first recesses 50 on the first surface 21a 'is sufficiently larger than the number density of the second recesses 52 on the second surface 21b'.

第1凹部50は両端が半円形の長方形すなわち平行する2本の直線の両端部がそれぞれ半円で結ばれた形状を有する。図14に示されたそれぞれの位置におけると第2凹部に含まれる貫通孔の平均開口率と開口面積は領域(1)30% 1.1mm、領域(2)31% 1.2mm、領域(3)20%、0.75mm、領域(4) 20% 0.75mm、領域(5)10% 0.38mm、領域(6)11% 0.41mmである。The first recess 50 has a shape in which both ends are semicircular rectangles, that is, both ends of two parallel straight lines are connected by a semicircle. In each position shown in FIG. 14, the average opening ratio and opening area of the through-holes included in the second recess are region (1) 30% 1.1 mm 2 , region (2) 31% 1.2 mm 2 , region (3) 20%, 0.75mm 2 , region (4) 20% 0.75mm 2, region (5) 10% 0.38mm 2, a region (6) 11% 0.41mm 2.

図15で示す第1凹部及び第2凹部を有する第1電極及び第2電極を用いること以外は、実施例8と同様にして電極ユニット12’を形成する。   An electrode unit 12 'is formed in the same manner as in Example 8 except that the first electrode and the second electrode having the first recess and the second recess shown in FIG. 15 are used.

第2凹部52は長方形で一辺はシール部を除く電極全体の長さである。隣合う貫通孔間に形成される線状部の幅W1’(W0)は約0.25mm、隣合う第2凹部42間に形成される幅広の線状部の幅W2’は約1.8mmである。   The second recess 52 is rectangular and one side is the entire length of the electrode excluding the seal portion. The width W1 ′ (W0) of the linear portion formed between the adjacent through holes is about 0.25 mm, and the width W2 ′ of the wide linear portion formed between the adjacent second concave portions 42 is about 1.8 mm. It is.

多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径100〜500μmの酸化チタン粒子とポリフッ化ビニリデン粒子の水分散混合液を塗布して乾燥する。さらにテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は−12mVである。   An aqueous dispersion mixture of titanium oxide particles having a particle diameter of 100 to 500 μm and polyvinylidene fluoride particles is applied to a glass cloth having a thickness of 100 μm as a porous diaphragm and dried. Further, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. The zeta potential at pH 4 on the porous diaphragm surface is -12 mV.

実施例8と同様に作成する触媒層付きの電極20および22を用い、図10で示される構造の電解装置を作成する。   Using the electrodes 20 and 22 with the catalyst layer prepared in the same manner as in Example 8, an electrolytic apparatus having the structure shown in FIG. 10 is prepared.

この電解装置を用いて、流量2L/分、電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は93%でpHは2.6である。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 3.9 V, and a current of 20 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen was supplied on the second electrode (cathode) 22 side. And produces aqueous sodium hydroxide. The production efficiency of hypochlorous acid is 93% and the pH is 2.6.

(実施例11)
電極の配置を変えて下流側の開口率が小さいことを除いては実施例10と同様にして電解装置を作製する。電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は94%でpHは4.7である。
(Example 11)
An electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 10 except that the arrangement of the electrodes is changed and the downstream opening ratio is small. Electrolysis is performed at a voltage of 3.9 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 94% and the pH is 4.7.

(実施例12)
使用する電極の貫通孔の平均開口率と開口面積が領域(1)35% 0.35mm、領域(2)36% 0.36mm、領域(3)34% 0.34mm、領域(4)34% 0.33mm、領域(5)33% 0.33mm、領域(6)32% 0.32mm であることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は90%でpHは3.3である。
Example 12
The average opening ratio and opening area of the through-holes of the electrodes used are region (1) 35% 0.35 mm 2 , region (2) 36% 0.36 mm 2 , region (3) 34% 0.34 mm 2 , region (4 ) 34% 0.33 mm 2 , region (5) 33% 0.33 mm 2 , region (6) 32% 0.32 mm 2 , and an electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 8. Electrolysis is performed at a voltage of 3.9 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 90% and the pH is 3.3.

(比較例5)
電極における位置領域(1)から領域(6)までの開口率が18から20%であり、偏りない電極を用いることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧4.0V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は90%でpHは3.5であり、中間のpH値を示す。
(Comparative Example 5)
The electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 8 except that the aperture ratio from the position region (1) to the region (6) in the electrode is 18 to 20%, and an electrode that is not biased is used. Electrolysis is performed at a voltage of 4.0 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 90% and the pH is 3.5, indicating an intermediate pH value.

(実施例13)
図16は、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。
(Example 13)
FIG. 16 is a diagram schematically illustrating another example of the electrolysis apparatus according to the embodiment.

図16に示すように、この電解装置310では、陰極室318及び陰極室318を取り囲むように配置された陽極室316を有し、流路及び配管もなく自然対流により水流が形成されるバッチ型の電解槽311を使用すること以外は、図10と同様の構成を有する。陽極室316および陰極室18の容量は、それぞれ2L、0.1Lであり、実施例10と同様に作製される電極を用いて、第1凹部は電極上部の開口率が大きくなるように配置する。   As shown in FIG. 16, this electrolyzer 310 has a cathode chamber 318 and an anode chamber 316 arranged so as to surround the cathode chamber 318, and a batch type in which a water flow is formed by natural convection without a channel and piping. 10 except that the electrolytic cell 311 is used. The capacities of the anode chamber 316 and the cathode chamber 18 are 2 L and 0.1 L, respectively, and the first concave portion is arranged so that the aperture ratio of the upper portion of the electrode is increased by using an electrode manufactured in the same manner as in Example 10. .

電圧3V、電流4Aで5分間、電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)側では水素および水酸化ナトリウム水生成する。次亜塩素酸の生成効率は92%でpHは3.0である。   Electrolysis is performed at a voltage of 3 V and a current of 4 A for 5 minutes to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) side. The production efficiency of hypochlorous acid is 92% and the pH is 3.0.

(実施例14)
電極の配置を逆向きに変えて、下部側の開口率を大きくすることを除いては実施例13と同様にして電解装置を作製する。電圧3V、電流4Aで5分間、電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は90%でpHは4.0である。
(Example 14)
An electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 13 except that the electrode arrangement is changed in the reverse direction and the aperture ratio on the lower side is increased. Electrolysis is performed at a voltage of 3 V and a current of 4 A for 5 minutes, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) side. The production efficiency of hypochlorous acid is 90% and the pH is 4.0.

(実施例15)
図17に、実施形態にかかる電極ユニットのさらに他の一例を示す
電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。
(Example 15)
FIG. 17 shows still another example of the electrode unit according to the embodiment. The electrode has a length in the water flow direction of 15 cm and a width of 10 cm.

図17で示す第1凹部及び第2凹部を有する第1電極及び第2電極を用いること以外は、実施例8と同様にして電極ユニット12’を形成する。   An electrode unit 12 'is formed in the same manner as in Example 8 except that the first electrode and the second electrode having the first recess and the second recess shown in FIG. 17 are used.

図示するように、6本の第1凹部63は各々、シール部224を除いた電極223の右端から左端まで届くような長方形であり、第1凹部63は、第2表面221b,223bに連通しない凹部と、第2表面221b,223bに連通した開口部(貫通孔)61を有する。貫通孔61は第1凹孔部63の中に各3つの間隔を持って配置されている。3本の第2凹部は各々、シール部224を除いた電極223の上端から下端まで届くような長方形である。これら6本の第1凹部63内に各々配置された6つの貫通孔61が、1つの第2凹部62に連通している。第1表面221aにおける第1凹部63の数密度は、第2表面221bにおける第2凹部62の数密度よりも充分に大きい。図15ではわかりやすいように開口部の数は少なく表現しているが反応電極面積が3cm×4cmの大きさであることから実際には下記で示す寸法からもっと開口部の個数は多い。   As shown in the drawing, each of the six first recesses 63 has a rectangular shape that reaches from the right end to the left end of the electrode 223 excluding the seal portion 224, and the first recess 63 does not communicate with the second surfaces 221b and 223b. It has a recessed part and the opening part (through-hole) 61 connected to 2nd surface 221b, 223b. The through holes 61 are arranged in the first concave hole portion 63 with three intervals. Each of the three second recesses has a rectangular shape that reaches from the upper end to the lower end of the electrode 223 excluding the seal portion 224. Six through-holes 61 respectively disposed in the six first recesses 63 communicate with one second recess 62. The number density of the first recesses 63 on the first surface 221a is sufficiently larger than the number density of the second recesses 62 on the second surface 221b. In FIG. 15, the number of openings is shown to be small for easy understanding, but since the reaction electrode area is 3 cm × 4 cm, the number of openings is actually larger from the dimensions shown below.

第1電極120のうち、第1凹部63を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.15mm、第1凹部63より開口面積が広い第2凹部62を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.35mmである。貫通孔は両端が半円形の長方形すなわち平行する2本の直線の両端部がそれぞれ半円で結ばれた形状を有する。電極を6等分してその中央部分の貫通孔の平均開口率と開口面積は、領域(1)31% 1.2mm、領域(2)31% 1.2mm、領域(3)20% 0.75mm、領域(4)20% 0.75mm、領域(5)10% 0.38mm、領域(6)10% 0.38mm である。Of the first electrode 120, the thickness of the region including the first recess 63 (the depth of the first recess) is 0.15 mm, and the thickness of the region including the second recess 62 having a larger opening area than the first recess 63 ( The depth of the second recess) is 0.35 mm. The through hole has a shape in which both ends are semicircular rectangles, that is, both ends of two parallel straight lines are connected by a semicircle. When the electrode is divided into six equal parts, the average opening ratio and opening area of the through hole in the central portion are as follows: region (1) 31% 1.2 mm 2 , region (2) 31% 1.2 mm 2 , region (3) 20% 0.75 mm 2 , region (4) 20% 0.75 mm 2 , region (5) 10% 0.38 mm 2 , region (6) 10% 0.38 mm 2 .

第1凹部と第2凹部は直交である。隣合う第1凹部63間に形成される平面部の幅W5は約0.25mm、隣合う第2凹部間の幅W6は約1.0mmである。第2凹部と連通していない第1凹部には電極面積を増大させ電圧を安定させる効果がある。   The first recess and the second recess are orthogonal. The width W5 of the flat portion formed between the adjacent first recesses 63 is about 0.25 mm, and the width W6 between the adjacent second recesses is about 1.0 mm. The first recess not communicating with the second recess has an effect of increasing the electrode area and stabilizing the voltage.

多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径50μmから500μmの酸化チタン粒子を含むとポリフッ化ビニリデン粒子の水分散液を塗布して乾燥する。さらにテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は−10mVである。   When titanium oxide particles having a particle diameter of 50 to 500 μm are contained in a glass cloth having a thickness of 100 μm as a porous diaphragm, an aqueous dispersion of polyvinylidene fluoride particles is applied and dried. Further, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in the atmosphere at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. The zeta potential at pH 4 on the porous diaphragm surface is -10 mV.

実施例8と同様に作成する触媒層付きの電極220および222を用い、図10で示される構造の電解装置を作成する。   Using the electrodes 220 and 222 with a catalyst layer prepared in the same manner as in Example 8, an electrolytic apparatus having the structure shown in FIG. 10 is prepared.

この電解装置を用いて、流量2L/分、電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は94%でpHは2.6である。   Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 3.9 V, and a current of 20 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen was supplied on the second electrode (cathode) 22 side. And produces aqueous sodium hydroxide. The production efficiency of hypochlorous acid is 94% and the pH is 2.6.

(比較例6)
比較例5と同様の電極を用いることを除いては実施例13と同様にして電解装置を作製する。電圧4.0V、電流4Aで5分間、電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は87%でpHは3.5であり、中間のpH値を示す。
(Comparative Example 6)
An electrolytic device is fabricated in the same manner as in Example 13 except that the same electrode as in Comparative Example 5 is used. Electrolysis is performed at a voltage of 4.0 V and a current of 4 A for 5 minutes to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) side. The production efficiency of hypochlorous acid is 87% and the pH is 3.5, indicating an intermediate pH value.

(実施例16)
貫通孔の平均開口率と開口面積が、領域(1)50% 0.50mm、領域(2)51% 0.51mm、領域(3)34%、0.34mm、領域(4) 34% 0.33mm、領域(5)5% 0.05mm、領域(6)5% 0.05mmであることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧4.2V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は80%でpHは2.7である。
(Example 16)
The average opening ratio and opening area of the through holes are as follows: region (1) 50% 0.50 mm 2 , region (2) 51% 0.51 mm 2 , region (3) 34%, 0.34 mm 2 , region (4) 34 The electrolytic device is fabricated in the same manner as in Example 8 except that the thickness is 0.33 mm 2 , the region (5) is 5% 0.05 mm 2 , and the region (6) is 5% 0.05 mm 2 . Electrolysis is performed at a voltage of 4.2 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 80% and the pH is 2.7.

(実施例17)
貫通孔の平均開口率と開口面積が、領域(1)50% 0.50mm、領域(2)51% 0.51mm、領域(3)34%、0.34mm 領域(4) 32% 0.32mm、領域(5)4% 0.04mm、領域(6)4% 0.04mm、であることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧4.2V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は75%でpHは2.8である。
(Example 17)
The average opening ratio and opening area of the through holes are: region (1) 50% 0.50 mm 2 , region (2) 51% 0.51 mm 2 , region (3) 34%, 0.34 mm 2 , region (4) 32 An electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 8 except that the thickness is% 0.32 mm 2 , the region (5) is 4% 0.04 mm 2 , and the region (6) is 4% 0.04 mm 2 . Electrolysis is performed at a voltage of 4.2 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 75% and the pH is 2.8.

(実施例18)
貫通孔の平均開口率と開口面積が、領域(1)60% 4.0mm、領域(2)60% 4.0mm、領域(3)30%、2.0mm、領域(4) 30% 2.0mm、領域(5)8% 0.53mm、領域(6)8% 0.53mmであり、幅W5は約0.20mm、隣合う第2凹部間の幅W6は約0.50mmであることを除いては実施例15と同様にして電解装置を作製する。電圧4.2V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は70%でpHは2.5である。
(Example 18)
The average opening ratio and opening area of the through holes are as follows: region (1) 60% 4.0 mm 2 , region (2) 60% 4.0 mm 2 , region (3) 30%, 2.0 mm 2 , region (4) 30 % 2.0 mm 2 , region (5) 8% 0.53 mm 2 , region (6) 8% 0.53 mm 2 , width W5 is about 0.20 mm, and width W6 between adjacent second recesses is about 0. An electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 15 except that the thickness is 50 mm. Electrolysis is performed at a voltage of 4.2 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 70% and the pH is 2.5.

(実施例19)
貫通孔の平均開口率と開口面積が、領域(1)65% 4.3mm、領域(2)65% 4.3mm、領域(3)30%、2.0mm、領域(4) 30% 2.0mm、領域(5)8% 0.53mm、領域(6)8% 0.53mm で、幅W5は約0.20mm、隣合う第2凹部間の幅W6は約0.5mmであることを除いては実施例15と同様にして電解装置を作製する。電圧4.2V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は60%でpHは2.5である。
(Example 19)
The average opening ratio and the opening area of through holes, the area (1) 65% 4.3 mm 2, area (2) 65% 4.3 mm 2, area (3) 30%, 2.0 mm 2, the area (4) 30 % 2.0 mm 2 , region (5) 8% 0.53 mm 2 , region (6) 8% 0.53 mm 2 , width W5 is about 0.20 mm, and width W6 between adjacent second recesses is about 0.00. An electrolytic device is manufactured in the same manner as in Example 15 except that the thickness is 5 mm. Electrolysis is performed at a voltage of 4.2 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 60% and the pH is 2.5.

(実施例20)
貫通孔の平均開口率と開口面積が、領域(1)20% 0.20mm、領域(2)20% 0.20mm、領域(3)5%、0.05mm、領域(4)5% 0.05mm、領域(5)1% 0.01mm、領域(6)1% 0.01mm であることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧4.2V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は75%でpHは3.2である。
(Example 20)
The average opening ratio and opening area of the through holes are as follows: region (1) 20% 0.20 mm 2 , region (2) 20% 0.20 mm 2 , region (3) 5%, 0.05 mm 2 , region (4) 5 An electrolytic device is fabricated in the same manner as in Example 8 except that the thickness is 0.05 mm 2 , the region (5) is 1% 0.01 mm 2 , and the region (6) is 1% 0.01 mm 2 . Electrolysis is performed at a voltage of 4.2 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 75% and the pH is 3.2.

(実施例21)
貫通孔の平均開口率と開口面積が、領域(1)20% 0.20mm、領域(2)20% 0.20mm、領域(3)5%、0.05mm、領域(4)5% 0.05mm、領域(5)0.8% 0.008mm、領域(6)0.7% 0.007mm であることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。電圧4.2V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は65%でpHは3.3である。
(Example 21)
The average opening ratio and opening area of the through holes are as follows: region (1) 20% 0.20 mm 2 , region (2) 20% 0.20 mm 2 , region (3) 5%, 0.05 mm 2 , region (4) 5 % 0.05 mm 2, the area (5) 0.8% 0.008mm 2, except that a region (6) 0.7% 0.007mm 2 to prepare an electrolyte system in the same manner as in example 8 . Electrolysis is performed at a voltage of 4.2 V and a current of 20 A, and hypochlorous acid water is generated on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen and sodium hydroxide water are generated on the second electrode (cathode) 22 side. The production efficiency of hypochlorous acid is 65% and the pH is 3.3.

(実施例22)
実施例8で作製される電解装置の第1電極を電極ユニットからはずして、実施例15で作製される第1電極をとりつけることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。
(Example 22)
The electrolysis apparatus is produced in the same manner as in Example 8, except that the first electrode of the electrolysis apparatus produced in Example 8 is removed from the electrode unit and the first electrode produced in Example 15 is attached.

この電解装置を用いて、流量2L/分、電圧3.9V、電流20Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。次亜塩素酸の生成効率は94%でpHは2.5である。 Using this electrolyzer, electrolysis was performed at a flow rate of 2 L / min, a voltage of 3.9 V, and a current of 20 A, hypochlorous acid water was supplied on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen was supplied on the second electrode (cathode) 22 side. And produces aqueous sodium hydroxide. The production efficiency of hypochlorous acid is 94% and the pH is 2.5.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

以下に、特願2015−018781の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。 The invention described in the claims at the beginning of the application of Japanese Patent Application No. 2015-018781 will be appended below.

[1]
第1表面、前記第1表面に対向する第2表面、及び前記第1表面から前記第2表面に貫通する複数の貫通孔を有する電極であって、前記複数の貫通孔は電極の一端から他端に向かう方向に沿ってその開口率が次第に増加する電極。
[1]
An electrode having a first surface, a second surface facing the first surface, and a plurality of through holes penetrating from the first surface to the second surface, wherein the plurality of through holes are formed from one end of the electrode to the other. An electrode whose aperture ratio gradually increases along the direction toward the end.

[2]
前記電極の一端から他端に向かって2以上に分割された各領域における単位面積あたりの開口面積の百分率を開口率とするとき、第1の領域の第1の開口率と第1の領域とは異なる第2の領域の第2の開口率との比が1:1.05から1:10までの範囲内である[1]に記載の電極。
[2]
When the percentage of the opening area per unit area in each region divided into two or more from one end to the other end of the electrode is defined as the opening ratio, the first opening ratio of the first region, the first region, The electrode according to [1], wherein the ratio of the second aperture ratio of the different second region is in the range of 1: 1.05 to 1:10.

[3]
前記第1表面側の貫通孔の開口面積は0.01mmから4mmまでである[1]または[2]のいずれか記載の電極。
[3]
The electrode according to any one of [1] and [2], wherein an opening area of the through hole on the first surface side is 0.01 mm 2 to 4 mm 2 .

[4]
前記第1表面側の貫通孔の開口面積に対し、前記第2表面側の貫通孔の開口面積は10倍以下である[1]から[3]までのいずれか1項に記載の電極。
[4]
The electrode according to any one of [1] to [3], wherein the opening area of the through hole on the second surface side is 10 times or less than the opening area of the through hole on the first surface side.

[5]
前記電極の長手方向の長さは5cmから100cmまでである[1]から[4]までのいずれか1項に記載の電極。
[5]
The electrode according to any one of [1] to [4], wherein the length of the electrode in the longitudinal direction is from 5 cm to 100 cm.

[6]
前記第1表面に開口する複数の第1凹部、及び
前記第2表面に開口しているとともに前記第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部を有し、
前記貫通孔の少なくとも一部は第1凹部と第2凹部を連通する[1]から[5]までのいずれか1項に記載の電極。
[6]
A plurality of first recesses opening in the first surface; and a plurality of second recesses opening in the second surface and having a larger opening area than the first recess;
The electrode according to any one of [1] to [5], wherein at least a part of the through hole communicates the first recess and the second recess.

[7]
前記第2凹部の開口面積は、1〜1600mmである[6]に記載の電極。
[7]
The electrode according to [6], wherein an opening area of the second recess is 1-1600 mm 2 .

[8]
前記第2凹部はシール部を除いた前記電極の一端から他端につながる[6]または[7]に記載の電極。
[8]
The electrode according to [6] or [7], wherein the second recess is connected from one end to the other end of the electrode excluding a seal portion.

[9]
前記第1凹部はシール部を除いた前記電極の一端から他端につながる[6]に記載の電極。
[9]
The electrode according to [6], wherein the first recess is connected from one end to the other end of the electrode excluding a seal portion.

[10]
前記第1凹部と前記第2凹部が直交している[6]から[9]までのいずれか1項に記載の電極。
[10]
The electrode according to any one of [6] to [9], wherein the first recess and the second recess are orthogonal to each other.

[11]
前記第1凹部と前記第2凹部が平行している[6]から[9]までのいずれか1項に記載の電極。
[11]
The electrode according to any one of [6] to [9], wherein the first recess and the second recess are parallel to each other.

[12]
[1]から[11]までのいずれか1項に記載の電極からなる第1電極、
前記第1表面上に配置された多孔質隔膜、
前記第1電極の前記第1表面側に設けられた第2電極、及び
前記多孔質隔膜と前記第2電極との間に設けられた電解液保持構造を備える電極ユニット。
[13]
電解槽、及び前記電解槽に組み入れられた[1]または[2]に記載の電極ユニット、前記電極ユニットにより仕切られた第1電極室、及び第2電極室を含む電解装置。
[12]
A first electrode comprising the electrode according to any one of [1] to [11],
A porous diaphragm disposed on the first surface;
An electrode unit comprising: a second electrode provided on the first surface side of the first electrode; and an electrolyte solution holding structure provided between the porous diaphragm and the second electrode.
[13]
An electrolytic apparatus comprising: an electrolytic cell; the electrode unit according to [1] or [2] incorporated in the electrolytic cell; a first electrode chamber partitioned by the electrode unit; and a second electrode chamber.

[14]
前記第1電極室は陽極室であり、前記第2電極室は陰極室であり、前記電解槽に塩化物イオンを含む電解質溶液を導入するライン、前記陽極室から酸性電解水を取り出すライン、及び前記陰極室からアルカリ性電解水を取り出すラインをさらに具備する[1]または[3]に記載の電解装置。
[14]
The first electrode chamber is an anode chamber, the second electrode chamber is a cathode chamber, a line for introducing an electrolytic solution containing chloride ions into the electrolytic cell, a line for extracting acidic electrolyzed water from the anode chamber, and The electrolysis apparatus according to [1] or [3], further comprising a line for taking out alkaline electrolyzed water from the cathode chamber.

[15]
前記第1電極の一端から他端に向かう方向は、前記第1電極室における流れの方向に沿った方向である[13]または[14]に記載の電解装置。
[15]
The electrolysis apparatus according to [13] or [14], wherein a direction from one end to the other end of the first electrode is a direction along a flow direction in the first electrode chamber.

[16]
前記第1電極の一端から他端に向かう方向は、前記第1電極室における流れの方向と反対の方向である[13]または[14]に記載の電解装置。
[16]
The electrolysis apparatus according to [13] or [14], wherein a direction from one end to the other end of the first electrode is a direction opposite to a flow direction in the first electrode chamber.

[17]
前記第1電極の一端から他端に向かって2以上に分割された各領域における単位面積あたりの開口面積の百分率を開口率とするとき、前記第1電極室における流れの方向の上流の領域よりも下流の領域の開口率が大きい[13]または[14]に記載の電解装置。
[17]
When the percentage of the opening area per unit area in each region divided into two or more from one end to the other end of the first electrode is defined as the opening ratio, the region in the first electrode chamber is upstream from the region in the flow direction. The electrolytic device according to [13] or [14], wherein the downstream area has a large aperture ratio.

[18]
前記第1電極の一端から他端に向かって2以上に分割された各領域における単位面積あたりの開口面積の百分率を開口率とするとき、前記第1電極室における流れの方向の上流の領域よりも下流の領域の開口率が小さい[13]または[14]に記載の電解装置。
[18]
When the percentage of the opening area per unit area in each region divided into two or more from one end to the other end of the first electrode is defined as the opening ratio, the region in the first electrode chamber is upstream from the region in the flow direction. The electrolytic device according to [13] or [14], in which the aperture ratio in the downstream region is small.

[19]
前記電解槽は、自然対流により流れを発生することが可能であり、前記第1電極の一端から他端に向かう方向は、前記第1電極室の上部から下部の方向である[13]に記載の電解装置。
[19]
The electrolytic cell is capable of generating a flow by natural convection, and a direction from one end to the other end of the first electrode is a direction from an upper part to a lower part of the first electrode chamber [13]. Electrolyzer.

[20]
前記電解槽は、自然対流により流れを発生することが可能であり、前記第1電極の一端から他端に向かう方向は、前記第1電極室の下部から上部の方向である[13]に記載の電解装置。
[20]
The electrolytic cell can generate a flow by natural convection, and a direction from one end to the other end of the first electrode is a direction from a lower part to an upper part of the first electrode chamber [13]. Electrolyzer.

10…電解装置、11…電解槽、12,12’,112…電極ユニット、14…隔壁、16…陽極室、18…陰極室、19…中間室(電解液室)、20,20’,120…第1電極(陽極)、21、21’,23,23’,121,123…基材、22,22’,122…第2電極(対向電極、陰極)、21a,21a’,23a,23a’,121a,123a…第1表面、21b,21b’,23b,23b’,121b,123b…第2表面、24,27…多孔質隔膜、25…保持体、26,26a,26b…隔膜、28…触媒層、30…電源、32…電流計、34…電圧計、40,44,50,63…第1凹部、42,46,52,62…第2凹部、43,53,61…貫通孔、50…レジスト膜、60…ブリッジ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrolytic apparatus, 11 ... Electrolytic cell, 12, 12 ', 112 ... Electrode unit, 14 ... Partition, 16 ... Anode chamber, 18 ... Cathode chamber, 19 ... Intermediate chamber (electrolyte chamber), 20, 20', 120 ... 1st electrode (anode), 21, 21 ', 23, 23', 121, 123 ... Base material, 22, 22 ', 122 ... 2nd electrode (counter electrode, cathode), 21a, 21a', 23a, 23a ', 121a, 123a ... first surface, 21b, 21b', 23b, 23b ', 121b, 123b ... second surface, 24, 27 ... porous diaphragm, 25 ... holder, 26, 26a, 26b ... diaphragm, 28 ... Catalyst layer, 30 ... Power source, 32 ... Ammeter, 34 ... Voltmeter, 40, 44, 50, 63 ... First recess, 42, 46, 52, 62 ... Second recess, 43, 53, 61 ... Through hole 50 ... resist film, 60 ... bridge

Claims (20)

第1表面、前記第1表面と反対側に位置する第2表面、前記第1表面に開口する複数の第1凹部、及び前記第2表面に開口しているとともに前記第1凹部よりも開口面積が広い複数の第2凹部、及び第1凹部と第2凹部を連通する複数の貫通孔を有する第1電極と、
前記第1電極の第1表面に対向して設けられた第2電極と、
前記第1表面上に配置された多孔質隔膜と、を備える電極ユニットにおいて、
前記貫通孔は、彎曲部と直線部を含み、前記彎曲部の曲率半径rは0.005mmから0.5mmまでであり、その開口面積は0.05mmから2mmまでである電極ユニット。
A first surface, a second surface located on the opposite side of the first surface, a plurality of first recesses opening in the first surface, and an opening area that is open in the second surface and larger than the first recess. A plurality of second recesses, and a first electrode having a plurality of through holes communicating the first recess and the second recess,
A second electrode provided opposite to the first surface of the first electrode;
An electrode unit comprising a porous diaphragm disposed on the first surface;
The through hole includes a curved portion and a straight portion, and a curvature radius r of the curved portion is from 0.005 mm to 0.5 mm, and an opening area thereof is from 0.05 mm 2 to 2 mm 2 .
1つの前記第2凹部に複数の貫通孔が形成され、前記第2凹部の中央領域に形成された前記貫通孔の面積の方が、前記第2凹部の周辺領域に形成された前記貫通孔の面積より大きい請求項1に記載の電極ユニット。   A plurality of through holes are formed in one second recess, and the area of the through hole formed in the central region of the second recess is larger than that of the through hole formed in the peripheral region of the second recess. The electrode unit according to claim 1 which is larger than an area. 前記貫通孔の彎曲部の曲率半径rは0.01mmから0.3mmまでである請求項1または2に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 1 or 2, wherein a curvature radius r of the bent portion of the through hole is from 0.01 mm to 0.3 mm. 前記貫通孔の開口面積は0.1mmから1.5mmまでである請求項1から3までのいずれか1項に記載の電極ユニット。The electrode unit according to any one of claims 1 to 3, wherein an opening area of the through hole is 0.1 mm 2 to 1.5 mm 2 . 前記貫通孔の彎曲部の曲率半径rは0.02mmから0.2mmまでである請求項1から4までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to any one of claims 1 to 4, wherein a radius of curvature r of the bent portion of the through hole is 0.02 mm to 0.2 mm. 前記貫通孔の開口面積は0.2mmから1mmまでである請求項1から5までのいずれか1項に記載の電極ユニット。The electrode unit according to any one of claims 1 to 5, wherein an opening area of the through hole is 0.2 mm 2 to 1 mm 2 . 前記第1及び前記第2の電極間に電解液を保持する構造をさらに含む請求項1から6までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 1, further comprising a structure for holding an electrolytic solution between the first electrode and the second electrode. 前記第1の表面は、前記第1凹部と、前記第1凹部以外の平坦部からなる請求項1から7までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the first surface includes the first concave portion and a flat portion other than the first concave portion. 前記平坦部の表面粗さは、0.01μmから3μmまでである請求項8に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 8, wherein the flat portion has a surface roughness of 0.01 μm to 3 μm. 前記多孔質隔膜は、無機酸化物を含有する請求項1から9までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 1, wherein the porous diaphragm contains an inorganic oxide. 前記多孔質隔膜は、孔径の異なる複数の多孔質膜を含む多層膜である請求項1から10までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to any one of claims 1 to 10, wherein the porous diaphragm is a multilayer film including a plurality of porous films having different pore diameters. 前記電極の表面の一部に液体を透過させない電気絶縁性の膜が形成されている請求項1から11までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 1, wherein an electrically insulating film that does not allow liquid to permeate is formed on a part of the surface of the electrode. 前記第1電極と前記多孔質隔膜の間に設けられた電解触媒からなる第1の触媒層、及び前記第1の触媒層とは反対側の前記第1電極の表面に設けられ、前記第1の触媒層とは単位面積当たりの量が異なる第2の触媒層とをさらに含む請求項1から12までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   A first catalyst layer made of an electrocatalyst provided between the first electrode and the porous diaphragm; and a surface of the first electrode opposite to the first catalyst layer; The electrode unit according to any one of claims 1 to 12, further comprising a second catalyst layer having a different amount per unit area from the catalyst layer. 前記第2凹部の開口面積は1mmから1600mmまでである請求項1から13までのいずれか1項に記載の電極ユニット。14. The electrode unit according to claim 1, wherein an opening area of the second recess is from 1 mm 2 to 1600 mm 2 . 前記第2凹部がシール部を除いた電極の一端から他端につながる請求項1から14までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to any one of claims 1 to 14, wherein the second recess is connected from one end to the other end of the electrode excluding the seal portion. 前記第1凹部がシール部を除いた電極の一端から他端につながる請求項1から15までのいずれか1項に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to any one of claims 1 to 15, wherein the first recess is connected from one end to the other end of the electrode excluding the seal portion. 前記第1凹部と前記第2凹部が直交している請求項15または16に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 15 or 16, wherein the first recess and the second recess are orthogonal to each other. 前記第1凹部と前記第2凹部が平行している請求項15または16に記載の電極ユニット。   The electrode unit according to claim 15 or 16, wherein the first recess and the second recess are parallel to each other. 請求項1から18までのいずれか1項に記載の電極ユニット、電極に電圧を印加するための電源、及び制御装置を搭載する電解装置。   An electrolysis apparatus comprising the electrode unit according to any one of claims 1 to 18, a power source for applying a voltage to the electrode, and a control device. 前記電極ユニットを組み入れた電解槽、前記電解槽に塩素イオンを含む電解質を導入するライン、前記電解槽から次亜塩素酸水を取り出すライン、及び前記電解槽からアルカリ性水を取り出すラインをさらに具備する請求項19に記載の電解装置。   An electrolytic cell incorporating the electrode unit, a line for introducing an electrolyte containing chlorine ions into the electrolytic cell, a line for extracting hypochlorous acid water from the electrolytic cell, and a line for extracting alkaline water from the electrolytic cell are further provided. The electrolyzer according to claim 19.
JP2016573171A 2015-02-02 2015-09-07 Electrode unit and electrolysis apparatus using the same Active JP6408033B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015018781 2015-02-02
JP2015018781 2015-02-02
JP2015051302 2015-03-13
JP2015051302 2015-03-13
PCT/JP2015/075363 WO2016125333A1 (en) 2015-02-02 2015-09-07 Electrode unit and electrolysis device using same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016125333A1 true JPWO2016125333A1 (en) 2017-10-05
JP6408033B2 JP6408033B2 (en) 2018-10-17

Family

ID=56563692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016573171A Active JP6408033B2 (en) 2015-02-02 2015-09-07 Electrode unit and electrolysis apparatus using the same

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6408033B2 (en)
CN (1) CN106574381B (en)
WO (1) WO2016125333A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018131519A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 旭化成株式会社 Electrode for electrolysis, electrolytic cell, electrode laminate and method for renewing electrode

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003126863A (en) * 2001-10-23 2003-05-07 Kurita Water Ind Ltd Electric deionization apparatus
JP2009079296A (en) * 1996-11-26 2009-04-16 United Technol Corp <Utc> Electrode plate structure, high-pressure electrochemical cell device and method for preparing same
JP2014101549A (en) * 2012-11-20 2014-06-05 Toshiba Corp Electrochemical cell, oxygen reducing apparatus using the cell, and refrigerator using the oxygen reducing apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3788489B2 (en) * 1997-05-29 2006-06-21 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション Water electrolyzer
JP2010119990A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Panasonic Electric Works Co Ltd Apparatus for generating electrolytic water
JP5693215B2 (en) * 2010-12-28 2015-04-01 東ソー株式会社 Ion exchange membrane electrolytic cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009079296A (en) * 1996-11-26 2009-04-16 United Technol Corp <Utc> Electrode plate structure, high-pressure electrochemical cell device and method for preparing same
JP2003126863A (en) * 2001-10-23 2003-05-07 Kurita Water Ind Ltd Electric deionization apparatus
JP2014101549A (en) * 2012-11-20 2014-06-05 Toshiba Corp Electrochemical cell, oxygen reducing apparatus using the cell, and refrigerator using the oxygen reducing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016125333A1 (en) 2016-08-11
CN106574381A (en) 2017-04-19
JP6408033B2 (en) 2018-10-17
CN106574381B (en) 2018-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6542265B2 (en) Porous diaphragm, method for producing the same, electrode unit for producing hypochlorous acid water, and apparatus for producing hypochlorous acid water using the same
JP6441308B2 (en) Electrode unit, electrolytic cell equipped with electrode unit, electrolysis apparatus, and method for producing electrode of electrode unit
JP6407963B2 (en) Electrode unit, electrolytic cell including electrode unit, and electrolysis apparatus
JP6258515B2 (en) Electrode unit, electrolyzer, and electrode used in electrolyzer
JP6639638B2 (en) Electrolysis electrode, electrode unit, and electrolyzed water generator
JP6585176B2 (en) Electrode, electrode unit, and electrolysis device
JP6408033B2 (en) Electrode unit and electrolysis apparatus using the same
CN114990603B (en) Ion exchange membrane electrolyzer
JP6208380B2 (en) Electrode for electrolysis, electrode unit, and electrolysis apparatus
CN109072462B (en) Method for manufacturing electrode unit and method for manufacturing electrolyzed water production apparatus
JPWO2017047121A1 (en) Electrode and electrolyzer
JP2018044229A (en) Electrolysis cell, electrolytic water generator using the same and manufacturing method of electrolysis cell
JP2018154909A (en) Method for producing diaphragm and method for producing electrode unit using the same
JP2020169347A (en) Electrolysis tank for producing nitrogen trifluoride

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170606

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180919

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6408033

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151