KR20090011026A

KR20090011026A - 전해 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090011026A
Application number: KR1020087030224A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 시마무네; 요시노리 다케우치
Original assignee: 키노테크 솔라 에너지 코포레이션
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2009-01-30
Also published as: US20090301895A1; CN101484613B; EP2039807A4; CN101484613A; WO2008004602A1; KR101060208B1; US8608914B2; EP2039807B1; JPWO2008004602A1; JP4977137B2; EP2039807A1

Abstract

용융 금속 염화물을 함유하는 융체(融體) 전해액을 수용하는 전해조(4)와, 도체인 전극(8), 전극의 상단면을 덮고 상단부에 고정되어 상단부로부터 상방으로 연재(延在)하는 제1 절연 부재(9), 전극의 하단면을 덮고 하단부에 고정되어 하단부로부터 하방으로 연재하는 제2 절연 부재(10) 및 전극을 둘러싸는 절연체인 전극틀(12)을 갖고, 융체 전해액 중에 침지될 전극 유닛(1)을 구비한 용융염 전해 장치 및 이러한 장치를 사용한 용융염 전해 방법이다.

용융염 전해 방법, 절연 부재, 전극틀

Description

전해 장치 및 방법{ELECTROLYSIS SYSTEM AND METHOD}

본 발명은, 융체(融體) 전해액에 대한 전해 장치 및 방법에 관하며, 특히, 용융 금속 염화물에 대하여 전해를 행하여, 양극으로부터 가스를, 음극으로부터 융체 금속을, 각각 얻기 위한 용융염 전해 장치 및 방법에 관하는 것이다.

근래, 금속 염화물에 대한 직접 전해에 의해 금속과 염소를 얻는 제법이 제안되고 있다. 이러한 제법은, 금속 염화물의 수용액을 사용한 전해에 의한 제법과는 달리, 얻어지는 염소의 순도가 거의 100%의 고순도이고, 얻어지는 금속의 순도도 높다는 특성을 가지므로, 금속의 제조에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 금속 염화물로부터 금속을 얻을 때에 사용되는 환원용 금속을 회수할 때에도 사용될 수 있다.

구체적으로는, 금속 염화물로부터 얻어지는 금속으로서는, 나트륨 등의 알칼리 금속이나 알루미늄이 알려지고, 또한 금속 염화물을 환원한 후 회수되는 환원용 금속으로서는, 소위 클로로법에 의해 염화티탄으로부터 티탄을 정련할 때에 사용되는 마그네슘 등이 알려져 있다.

또한, 소위 아연 환원법에 의해 사염화규소를 아연으로 환원하여 고순도의 실리콘을 얻는 제법은, 설비가 컴펙트하고 소비 에너지가 작고, 또한 6-나 인(99.9999%) 이상의 고순도의 실리콘이 얻어지기 때문에, 앞으로 급속하게 수요가 확대될 것으로 예상되는 솔라셀용 실리콘의 제법으로서 주목받고 있다.

이러한 제법은, 하기의 화학식1에서 나타내는 반응을 사용하지만, 실리콘(Si)의 원자량 28.1에 대하여, 염화아연(ZnCl₂)의 분자량은 136.4이며, 또한 2분자의 염화아연이 생성되므로, 실리콘의 수량에 대하여 약 10배의 수량의 염화아연이 생성되어, 그 회수 처리법의 확립이 큰 과제가 되고 있다.

SiCl₄+2Zn→Si+2ZnCl₂ …(화학식1)

본 발명자들은, 이미, 염화아연의 융점이 283℃∼360℃의 범위 내이며, 아연의 융점이 413℃인 것 등에 착안하여, 용융 염화아연의 직접 염전해가 가능하게 되는 조건을 알아냈다. 구체적으로는, 아연의 융점은 염화아연의 융점보다 100℃ 이상 높은 것이지만, 염화아연 전해질의 전기 전도도나 점성 계수를 고려하면, 염화아연의 융점보다 약 200℃ 이상 높은 500℃∼550℃의 온도 범위에서, 효율좋게 용융 염화아연을 직접 전해할 수 있음을 알아냈다. 단, 이러한 고온도역에서는 염화아연의 증기압이 0.05atm 정도로 상승하고, 또한 염소 가스의 생성에 따라 염화아연의 다량의 미스트(mist)가 생성하므로, 그대로는 배관의 폐색 등의 사상(事象)이 생기는 경향이 있다.

그래서, 하기의 특허문헌 1에서는, 전해용의 전극을 복극형(複極型)으로 하여 전해 효율을 높이고, 전해조의 상부에 전해조와 거의 동등한 단면적을 갖는 디미스터(demister)를 마련하여, 금속 미스트를 함유하는 염소 가스의 상승 속도를 내리면서, 염소 가스의 상승 중에 염소 가스를 냉각하여, 염소 가스 중의 염화아연의 미액적, 즉 염화아연 미스트를 전해욕측을 향해 낙하시켜 분리하는 전해 장치가 제안되고 있다.

또한, 하기의 특허문헌 2에서는, 전극을 전극틀로 둘러쌈으로써, 전해액 표면의 온도를 실(實)전해 온도보다 낮게 유지하여, 염화아연 미스트의 발생을 억제하는 전해 장치가 제안되고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특개2005-200759 공보

특허문헌 2 : 일본 특개2005-200758 공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

이상의 기술적인 진전에 있어서는, 염화아연에 한하지 않고 그 밖의 금속염으로부터의 금속의 채취에 유효하게 적용할 수 있어, 용융 금속 염화물이라는 용융염의 전해의 분야에서는 실현이 곤란하였던 복극형 전해조를 갖는 전해 장치를, 실증 레벨까지 완성시킨다는 일정 성과는 얻어지고 있다.

그러나, 본 발명자의 거듭된 검토에 의하면, 전해 효율을 향상하기 위해서는, 이론상은, 복극형의 전극을 마련한 구성이 바람직하지만, 이러한 복극형의 전극을 채용한 경우, 전극간의 영역에서의 오옴 손실(ohmic loss)을 저감하여 전해 효율을 올리기 위해서 전극간의 거리를 짧게 해가면, 전극간 외의 영역에의 누설 전류가 발생해버려, 오히려 전해 효율이 저하하는 경향도 보여, 개량의 여지가 인정된다.

또한, 동시에, 음극면 근방에서 생성된 전해 생성 금속과 양극면 근방에서 생성된 전해 생성 가스의 접촉에 의한 역반응이 발생하는 경향이 인정되고, 이러한 점에서도 개량의 여지가 있다.

또한, 동시에, 전해 생성 금속이 전극간에 축적해버려, 전해액의 상승류에 대한 저해나 폐색이라는 현상이 발생하여, 전해 생성 가스가 디미스터까지 신속하게 상승할 수 없는 사상(事象)도 인정되고, 이러한 점에서도 개량의 여지가 있다.

또한, 단지 복극형의 전극의 주위를 둘러싸는 전극틀을 마련하면, 전극틀 내의 영역에 전해액이 체류하기 쉬워져, 오히려 전해 효율의 저하를 초래한다는 경향이 인정되어, 개량의 여지가 있다.

본 발명은, 이상의 검토를 거쳐 이루어진 것으로, 오옴 손실을 저감하면서 누설 전류를 억제하고, 전해 생성 금속과 전해 생성 가스의 접촉을 억제하고, 또한 전해 생성 금속이 신속하게 전극틀 외로 배출되는 구성을 실현함으로써, 전해의 전류 효율을 향상시킨 전해 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하고자, 본 발명의 제1 국면에서는, 용융 금속 염화물을 함유하는 융체 전해액을 수용하는 전해조와, 도체인 전극, 전극의 상단면을 덮고 상단부에 고정되어 상단부로부터 상방으로 연재(延在)하는 제1 절연 부재, 전극의 하단면을 덮고 하단부에 고정되어 하단부로부터 하방으로 연재하는 제2 절연 부재 및 전극을 둘러싸는 절연체인 전극틀을 갖고, 융체 전해액 중에 침지될 전극 유닛을 구비한 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제2 국면에서는, 상기 구성에 더하여, 전극은, 양극면부 및 양극면부에 대응하는 음극면부를 갖고, 양극면부에서는 가스가 생성되고, 음극면부에서는 융체 전해액보다 비중이 큰 융체 금속이 생성되는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제3 국면에서는, 상기 제2 국면에 더하여, 제2 절연 부재는, 유로를 갖고, 음극면부에서 생성된 융체 금속은, 유로를 통과하여 전해조의 저부(底部)를 향해 유하되는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제4 국면에서는, 상기 제3 국면에 더하여, 유로는, 음극면부의 하단부와 제2 절연 부재와의 간극부에, 음극면부에서 생성된 융체 금속을 도입하는 입구를 갖는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제5 국면에서는, 상기 제4 국면에 더하여, 유로의 입구에서, 음극면부의 하단부를 각취(角取)한 각취 형상부 및 제2 절연 부재를 노칭(notching)한 노치부의 적어도 한쪽을 갖는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제6 국면에서는, 상기 제2∼5 중 어느 한 국면에 더하여, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재의 적어도 한쪽은, 그것이 인접하는 절연 부재를 향해, 음극면부의 위치에 비교하여 돌출된 돌출부를 갖는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제7 국면에서는, 상기 제2∼6 중 어느 한 국면에 더하여, 전극은, 양극면부가 하향으로 되고 음극면부가 상향으로 되도록, 수직 방향에 대하여 기울여 배치되며, 양극면부에서 생성된 가스가 양극면부를 따라 상방으로 이동하고, 음극면부에서 생성된 융체 금속이 음극 표면을 따라 하방으로 이동하는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제8 국면에서는, 상기 제2∼7 중 어느 한 국면에 더하여, 양극면부와 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재는 동일면(同一面)인 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제9 국면에서는, 상기 제2∼8 중 어느 한 국면에 더하여, 음극면부에서 생성되어 전해조의 저부에 저류되는 융체 금속과 제2 절연 부재 사이에, 누설 전류를 억제하는 마스크 부재가 마련된 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제10 국면에서는, 상기 제1∼9 중 어느 한 국면에 더하여, 전극은, 한 쌍의 단부 전극 및 한 쌍의 단부 전극 사이에 배치되는 중간부 전극을 갖는 복극식 전극인 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제11 국면에서는, 상기 제1∼10 중 어느 한 국면에 더하여, 융체 전해액은 용융 염화아연인 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제12 국면에서는, 상기 제1∼11 중 어느 한 국면에 더하여, 전해조는, 전해조의 내부 표면에 세라믹이 피복된 금속제 또는 그라파이트제이다.

또한, 본 발명의 제13 국면에서는, 상기 제1∼12 중 어느 한 국면에 더하여, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재는 세라믹제인 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제14 국면에서는, 상기 제1∼13 중 어느 한 국면에 더하여, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재의 적어도 한쪽은, 그 선단부를 향함에 따라 두께가 감소하는 용융염 전해 장치이다.

또한, 본 발명의 제15 국면에서는, 용융 금속 염화물을 함유하는 융체 전해액을 수용하는 전해조와, 도체인 전극, 전극의 상단부에 고정되어 상단부로부터 상 방으로 연재하는 제1 절연 부재, 전극의 하단부에 고정되어 하단부로부터 하방으로 연재하는 제2 절연 부재 및 전극을 둘러싸는 절연체인 전극틀을 갖고, 융체 전해액 중에 침지될 전극 유닛을 구비한 용융염 전해 장치를 준비하는 공정과, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재의 존재에 의해 오옴 손실을 저감하면서, 전극의 양극면부에서는 가스가 생성되고, 양극면부에 대응하는 음극면부에서는 융체 전해액보다 비중이 큰 융체 금속이 생성되는 전해 공정을 구비한 용융염 전해 방법이다.

[발명의 효과]

본 발명의 제1 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 전극에 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재를 마련함으로써, 전해 생성 가스 및 전해 생성 금속의 이동을 저해하지 않고, 오옴 손실을 저감하면서 누설 전류를 억제할 수 있어, 전해의 전류 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 때, 전극틀을 마련함으로써, 전극틀 내에서 전해 반응 영역의 전해액의 온도를 조정할 수 있어, 효과적으로 전해를 이룰 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 전극의 양극면부에서는 가스가 확실하게 생성되고, 음극면부에서는 융체 전해액보다 비중이 큰 융체 금속이 확실하게 생성되어, 전류 효율을 향상한 전해를 이룰 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 음극면부에서 생성된 융체 금속은, 유로를 통과하여 전해조의 저부를 향해 확실하게 유하됨으로써, 전해 생성 금속과 전해 생성 가스의 접촉을 보다 확실하게 억제하여, 전해 생성 금속을 보다 확실하게 전극간 외로 배출할 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 음극면부에서 생성된 융체 금속을 유로의 입구에서 확실하게 유로 내로 유도할 수 있어, 음극면부에서 생성된 융체 금속을, 유로를 통과하여 전해조의 저부를 향해 보다 확실하게 유하시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제5 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 각취 형상부 및 노치부의 적어도 한쪽을 마련함으로써, 보다 확실하게 음극면부에서 생성된 융체 금속을 유로의 입구에서 보다 확실하게 유로 내로 유도할 수 있다.

또한, 본 발명의 제6 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재의 적어도 한쪽에 돌출부를 마련함으로써, 대응하는 절연 부재간의 거리를, 대응하는 전극면부간의 거리보다도 작게 설정할 수 있어, 누설 전류를 보다 억제할 수 있다. 또한, 양극면부측에 강한 전해액류를 일으킬 수 있어, 전해 생성 가스와 전해 생성 금속을 보다 확실하게 분리할 수 있다.

또한, 본 발명의 제7 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 전극을 수직 방향에 대하여 기울여 배치함으로써, 전해 생성 가스를 양극면측으로, 전해 생성 금속을 음극면측으로, 각각 강하게 구속할 수 있으므로, 양극면부측의 강한 전해액류가 전해 생성 가스에 의해 효과적으로 작용할 수 있어, 전해 생성 가스와 전해 생성 금속의 확실한 분리를 보다 신속하게 이룰 수 있다.

또한, 본 발명의 제8 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 양극면부와 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재를 동일면으로 설정함으로써, 생성 가스가 양극면부를 따라 확실하게 상방으로 이동할 수 있어, 전해 생성 금속과 전해 생성 가스의 접촉 을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 제9 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 마스크 부재를 마련함으로써, 전해조의 저부에 저류되는 융체 금속의 기여에 의한 누설 전류를 보다 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 제10 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 복극식 전극을 마련함으로써, 전해의 전류 효율을 보다 확실하게 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 제11 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 융체 전해액으로서 용융 염화아연을 사용함으로써, 아연 환원법에 의한 고순도 실리콘의 제조시에 있어서의 보다 현실적인 부생성물의 처리의 길을 열 수 있다.

또한, 본 발명의 제12 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 전해조를 그 내부 표면에 세라믹이 피복된 금속제 또는 그라파이트제로 함으로써, 보다 내열성과 내식성이 뛰어난 전해조로 안정적으로 전해를 이룰 수 있다.

또한, 본 발명의 제13 국면에서의 용융염 전해 장치에서는, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재가, 세라믹제이기 때문에, 열적으로 안정적으로 누설 전류를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 제14 국면에서는, 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재의 적어도 한쪽은, 그 선단부를 향함에 따라 두께가 감소하는 구성을 갖기 때문에, 누설 전류를 억제하면서 경량화할 수 있다.

또한, 본 발명의 제15 국면에서의 용융염 전해 방법에서는, 전극에 제1 절연 부재 및 제2 절연 부재를 마련한 용융염 전해 장치를 사용함으로써, 전해 생성 가 스 및 전해 생성 금속의 이동을 저해하지 않고, 오옴 손실을 저감하면서 누설 전류를 억제할 수 있어, 전해의 전류 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 이 때, 용융염 전해 장치에는 전극틀이 마련되어 있으므로, 전극틀 내에서 전해 반응 영역의 전해액의 온도를 조정할 수 있어, 효과적으로 전해를 이룰 수 있다.

정리하면, 이상의 구성에서는, 누설 전류를 억제하면서, 오옴 손실을 증가하는 요인인 전극간 거리를 확대하는 구성을 배제할 수 있어, 예를 들면 전극간 거리를 5mm 정도로 설정할 수 있다. 또한, 동시에, 전해액의 상승류를 유지하여, 전해액의 체류, 전기 생성 가스의 기포의 체류, 금속 미스트의 발생 및 체류가 억제될 수 있다. 또한, 동시에, 전해 생성물의 역반응으로 이어지는 전해 생성 금속과 전해 생성 가스의 접촉이 억제될 수 있다. 또한, 동시에, 전해액의 체류 및 전극간 쇼트로 이어지는 생성 금속의 극간 축적에 의한 폐색도 억제될 수 있다. 또한 유로를 거쳐 전해 생성 금속을 분리하는 구성을 부가하면, 전해 생성 금속을 보다 신속하게 전극간 외의 영역으로 배출할 수 있어, 예를 들면 전극간 거리를 2mm∼3mm 정도까지 단축 가능하다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에서의 용융염 전해 장치의 단면모식도이다.

도 2는, 동(同) 실시 형태의 용융염 전해 장치에서의 전극 유닛의 사시도이다.

도 3은, 동 실시 형태의 용융염 전해 장치에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 4는, 동 실시 형태의 제1 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 5는, 동 실시 형태의 제2 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 6은, 동 실시 형태의 제3 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 7은, 동 실시 형태에서의 제4 변형예에서의 전극 유닛의 음극 생성 금속의 도입구 근방의 확대도이다.

도 8은, 동 실시 형태의 다른 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 9는, 동 실시 형태의 다른 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 10은, 동 실시 형태의 다른 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 11은, 동 실시 형태에서의 실험예의 용융염 전해 장치의 단면모식도이다.

도 12는, 동 실험예의 전극 유닛의 사시도이다.

[부호의 설명]

S…용융염 전해 장치, 1…전극 유닛, 2…디미스터, 3…외부 히터, 4…전해조, 4a…전해욕, 4b…세라믹막, P…플레이트, 5…트랩(trap), 5a…개구, 6…금속 액저장소, M…융체 금속, G…전해 생성 가스, 7…가스 출구, 8…전극, 8a…단부 전 극, 8b…단부 전극, 8i…중간 전극, 9…상부 절연 부재, 9a…상부 절연 부재, 9b…상부 절연 부재, 9i…상부 절연 부재, 9p…돌출부, 10…하부 절연 부재, 10a…하부 절연 부재, 10b…하부 절연 부재, 10i…하부 절연 부재, 10p…돌출부, 11…전극 구조체, 11a…단부 전극 구조체, 11b…단부 전극 구조체, 11i…중간 전극 구조체, 12…전극틀, 12a…측벽, 13…전류 공급 단자, 13a…전류 공급 단자, 13b…전류 공급 단자, 14…양극면부, 15…음극면부, 16…배출 유로, 17…간극부, 18…배출구, 19…단부 노치부, 20…개구, 21…전해조, 22…단부 전극, 23…중간 전극, 24…위치 결정 홈, 25…나사, 26…트랩, 26a…개구, 41…전극 유닛, 51…전극 유닛, 61…전극 유닛, 71…전극 유닛, 81…전극 유닛, 91…전극 유닛, 100…가열로, 101…전극 유닛

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

(실시 형태)

이하, 도면을 적절히 참조하여, 본 발명의 실시 형태에서의 용융염 전해 장치 및 방법에 대하여, 상세하게 설명한다. 또, 도면 중, x, y, z축는, 3축 직교 좌표계를 이루고, 설명의 편의상, 적절히, y 방향을 횡, z 방향을 종 또는 상하 방향(수직 방향)으로 표기하고, x 방향 길이를 두께, y 방향 길이를 폭, 및 z 방향 길이를 높이로 표기한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에서의 용융염 전해 장치의 단면모식도이며, 도 2는, 본 실시 형태의 용융염 전해 장치에서의 전극 유닛의 사시도이며, 설명의 편의상, 전극틀의 일부를 노칭하여 나타낸다. 또한, 도 3은, 본 실시 형태의 용융염 전해 장치에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 용융염 전해 장치(S)는, 전극 유닛(1) 및 그 상방에 마련된 디미스터(2)를 갖는다. 전극 유닛(1)은, 상세는 후술하는 전극 및 전극틀을 갖고, 외부 히터(3)에 의해 가열되고, 전해액으로서의 용융염이 채워진 전해욕(4a) 중에 침지되어 있다. 이러한 전극 근방의 전해욕 중, 즉 용융염욕(4a) 중에서, 전해 반응이 생긴다. 전해액의 온도는, 전해액의 융점보다 높은 것은 물론이지만, 또한, 전해 반응에 의해 생성되는 금속의 융점보다도 높게 설정되어, 전해 생성 금속은, 융체 금속(M)으로서 취출된다. 또, 외부 히터(3)는, 용융염욕(4a) 중의 전해액을 원하는 온도까지 가열 가능하게 하고자 가열로(100)에 배치된다. 또한 용융염욕(4a)은, 전해조(4)의 내부 공간에 획정되고, 전해조(4)는, 그 내부 표면에 세라믹막(4b)이 피복된 금속제이며, 가열된 전해액을 수용하기에 충분한 내열성 및 내식성을 갖는다. 또한, 이러한 특성을 만족하면, 전해조(4)는, 그라파이트제이어도 상관없다. 또한, 전극 유닛(1)은, 전해조(4)에 설치된 도시를 생략하는 지지체에 의해 전해조(4)에 고정되며, 전해조(4)는, 외부 히터(3)가 배치된 가열로(100)에 고정된다.

이러한 전극 유닛(1)에서 생성된 융체 금속(M)은, 전극 유닛(1)의 하부로부터 유출되고, 전해조(4)에 고정되어 용융염욕(4a) 중에 경사 배치된 플레이트(P)를 거쳐, 하방의 금속 액저장소(6)에 축적 유지된다. 여기서, 플레이트(P)는, 멀라이트(mullite)제 등의 세라믹제이며, 전극 유닛(1)에서 생성되어 전해조(4)의 저부의 금속 액저장소(6)에 저류되는 융체 금속(M)과, 전극 유닛(1)의 하부 구성 부재인 (상세는 후술하는)절연 부재의 사이에 마련되어, 전극 유닛(1)에서 융체 금속(M)을 향하는 누설 전류를 억제하는 마스크 부재로서 기능한다. 또, 이와 같이 경사 배치되는 플레이트(P) 대신에, 복수의 개구(5a)를 갖는 트랩(5)을 마련해도 좋고, 이러한 경우, 융체 금속(M)은, 개구(5a)를 거쳐, 하방의 금속 액저장소(6)로 흘려 내려 축적 유지된다.

한편, 전극 유닛(1)의 상부에서는, 전해 반응에 의해 생성된 전해 생성 가스(G)가 전해액의 층을 통해 방출되어 디미스터(2)로 유입되고, 유입된 전해 생성 가스(G')는 대류하면서 디미스터(2) 내를 통과하여, 디미스터(2)의 상단부에 마련된 가스 출구(7)로부터 취출된다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 전극 유닛(1)은, 각각이 평판상의 전극(8), 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10) 및 측벽(12a)을 갖는 전극틀(12)을 구비한다. 구체적으로는, 전극 유닛(1)은, 전극(8)을 끼도록, 전극(8)에 대하여 상부 절연 부재(9)와 하부 절연 부재(10)를 각각 상하에 고정한 단부 전극 구조체(11a 및 11b) 및 중간 전극 구조체(11i)로 이루어지는 전극 구조체(11)가, x 방향으로 7조 평행으로 늘어서 배치되고, 이러한 7조의 전극 구조체(11)의 상하 영역을 뺀 측부 주위가, 전극틀(12)의 측벽(12a)으로 둘러싸인 구조를 갖는다. 이와 같이 전극 구조체(11)의 측부 주위를 전극틀(12)이 둘러쌈으로써, 전극틀(12)이 보온 부재로서 작용하여, 전해 반응이 일어나고 있는 전극 유닛(1)의 내부를, 용융염욕(4a)의 다른 부분에 비해 고온으로 유지할 수 있어, 전해 전압을 저하시킬 수 있 고, 전해액 표면의 온도는 용융염욕(4a) 내부의 온도보다도 낮아지므로, 전해액의 미액적, 즉 전해액의 미스트의 발생을 억제할 수 있다. 여기서, 전극틀(12)은, 전극 구조체(11)에서 적어도 전해 반응이 일어나는 영역을 포함하여 둘러싸는 것이며, 이러한 관점에서는, 전극틀(12)의 측벽(12a)은, 적어도 전극(8)을 둘러쌀 수 있는 높이를 갖는 것이 바람직하다. 또, 전극(8)은, 그라파이트제이며, 상부 절연 부재(9), 하부 절연 부재(10) 및 전극틀(12)은, 세라믹제인 것이, 전기적, 온도적 특성상이나 제작상 등의 관점에서 바람직하고, 또한 내부가 중공인 것이, 중량을 저감하는 의미에서 바람직하다. 또한, 여기서는, 전극 유닛(1)을, 전극 구조체(11)의 개수가 7개, 즉 전극(8)의 매수가 7매인 복극식의 구성으로 했지만, 이러한 전극 매수는, 요구되는 전해 능력이나 전해액종 등에 맞추어, 적절히 설정하면 좋다.

보다 구체적으로는, 전극(8)은, 양단의 단부 전극(8a 및 8b)과 그들 사이에 배치된 5매의 중간 전극(8i)으로 이루어지고, 상부 절연 부재(9)는, 양단의 상부 절연 부재(9a 및 9b)와 그들 사이에 배치된 5매의 중간의 상부 절연 부재(9i)로 이루어지고, 하부 절연 부재(10)는, 양단의 하부 절연 부재(10a 및 10b)와 그들 사이에 배치된 5매의 중간의 하부 절연 부재(10i)로 이루어진다.

이러한 7매의 전극(8a, 8b 및 8i)의 상단부에는, 대응하여 7매의 상부 절연 부재(9a, 9b 및 9i)가 고정되고, 전극(8a, 8b 및 8i)의 하단부에는, 대응하여 7매의 하부 절연 부재(10a, 10b 및 10i)가 고정된다. 이러한 상부 절연 부재(9a, 9b 및 9i)는, 전극(8a, 8b 및 8i) 중 어느 것으로부터, 그 가장 가까이에 인접하는 전 극의 상방의 영역을 통해, 가장 가까운 것이 아닌 전극, 예를 들면 하나 건너뛴 전극으로 흐르는 누설 전류를 억제하려고 마련되는 것으로, 특히 전극(8a, 8b 및 8i)의 상단면(x-y평면에 평행한 단면)을 덮고 상방으로 연재하고 있는 것이다. 또한, 마찬가지로, 하부 절연 부재(10a, 10b 및 10i)는, 전극(8a, 8b 및 8i)의 하단면(x-y평면에 평행한 단면)을 덮고 하방으로 연재하고 있는 것이다.

또한, 단부 전극(8a 및 8b)에는, 대응하는 상부 절연 부재(9a 및 9b) 중을 관통하는 전류 공급 단자(13), 즉 전류 공급 단자(13a 및 13b)가 대응하여 접속되고, 전류 공급 단자(13a 및 13b)를 거쳐, 도시를 생략하는 직류 전원으로부터 전해 전류가 공급된다.

이와 같이 전해 전류가 공급되면, 전극(8) 한쪽의 면이 양극면부(14)로서, 그 반대의 면이 음극면부(15)로서, 각각 작동한다. 구체적으로는, 단부 전극(8a)에 있어서 x정(+) 방향에 있는 면(y-z평면에 평행한 면)이, 음극면부(15a)이며, 단부 전극(8a)에 x정(+) 방향에서 가장 가까이에 인접하는 중간 전극(8i)에 있어서, 이러한 음극면부(15a)에 대향하는 면(y-z평면에 평행한 면)이 양극면부(14i)이며, 순차, 이와 같이 서로 인접하는 중간 전극(8i)간에 있어서, 각각의 음극면부(15i) 및 양극면부(14i)가 대향해간다. 또한, 단부 전극(8b)과 그것에 x부(-) 방향에서 가장 가까이에 인접하는 중간 전극(8i) 사이에 있어서는, 단부 전극(8b)에 있어서 x부(-) 방향에 있는 면(y-z평면에 평행한 면)이, 양극면부(14b)이며, 단부 전극(8b)에 x부(-) 방향에서 가장 가까이에 인접하는 중간 전극(8i)에 있어서, 이러한 양극면부(14b)에 대향하는 면(y-z평면에 평행한 면)이 음극면부(15i)가 된다.

그리고, 양극면부(14) 근방에서는 전해 생성 가스(G)가 생성되어 상방으로 이동하고, 음극면부(15) 근방에서는 전해 생성 금속인 융체 금속(M)이 생성되어 하방으로 이동한다. 여기서, 상부 절연 부재(9)의 양극면부(14)측의 면 및 음극면부(15)측의 면은, 각각 전극(8)의 양극면부(14) 및 음극면부(15)와 동일면으로 설정되기 때문에, 전해 생성 가스(G)의 상방에의 이동은 저해되지 않고, 또한 하부 절연 부재(10)의 음극면부(15)측의 면 및 양극면부(14)측의 면은, 각각 전극(8)의 음극면부(15) 및 양극면부(14)와 동일면으로 설정되기 때문에, 이러한 전해 생성 금속인 융체 금속(M)의 하방에의 이동은 저해되지 않고, 전해 생성 가스(G) 및 전해 생성 금속(M)은, 각각 확실하게 전극 유닛(1)의 외방을 향해 이동할 수 있다.

또한, 음극면부(15) 근방에서 생성된 융체 금속(M)과 전해액의 비중차가 그다지 크지 않을 때는, 음극 생성 금속(M)이 전해액 중에 다수의 미액적으로서 존재하는 금속 미스트가 생기는 경향이 있지만, 가열된 전해액의 강한 상승류에는, 금속 미스트가 전해액 중에서 확산하는 것을 억제하는 효과가 인정되고, 이것에 의해, 전해 생성 가스(G)와 전해 생성 금속(M)의 역반응에 의한 전류 효율의 저하, 즉 전해 효율의 저하를 억제할 수 있다. 여기서, 특히, 하부 절연 부재(10)의 양극면부(14)측의 면 및 상부 절연 부재(9)의 양극면부(14)측의 면이, 전극(8)의 양극면부(14)와 동일면으로 설정되기 때문에, 가열된 전해액의 강한 상승류는 저해되지 않고, 금속 미스트의 전해액 중에의 불필요한 확산을 억제할 수 있다. 또한, 이러한 전해액의 상승류는, 전해 생성 가스(G)에 큰 가스 리프트 효과를 부여하여, 전해 생성 가스(G)를 신속하게 전극 유닛(1)에서 상외방(上外方)으로 배출할 수 있 다.

이와 같이, 염화아연을 대표로 하는 금속염의 직접 전해에서는, 양극면부(14) 근방에서는 염소 등의 가스(G)가, 음극면부(15) 근방에서는 융체 금속(M)이 생성한다. 이 때에, 전해액의 오옴 손실을 저감하면서 누설 전류를 저감하여, 전해 전압을 내리기 위해서는, 전극(8)간의 거리, 즉 서로 대향하는 양극면부(14)와 음극면부(15)의 거리를 짧게 하고, 전극 상하에 큰 절연 부재(9 및 10)를 마련하는 것이 유효함이 확인되었다. 일례로서는, 전해액과 전해 생성 금속의 비중차가 비교적 큰 염화아연의 직접 전해에 의한 아연 및 염소의 제조에 있어서, 종×횡이 300mm×300mm이고 두께가 25mm의 각 전극(8)에, 종×횡이 각 전극(8)의 것과 동일한 300mm×300mm로 설정된 절연 부재(9 및 10)를 마련하고, 전극(8)간의 거리, 즉 서로 대향하는 양극면부(14)와 음극면부(15)의 거리를 각각 5mm로 했을 때(대응하여 서로 대향하는 상부 절연 부재(9)간의 거리 및 서로 대향하는 하부 절연 부재(10)간의 거리도 각각 5mm가 된다), 누설 전류는, 상부 절연 부재 및 하부 절연 부재를 마련하지 않은 구성에 비해 절반 이하인 5%로 저감할 수 있다. 이어서, 오옴 손실을 저감하기 위해서 이러한 전극(8)간 거리를 3mm로 해도(대응하여 이러한 절연 부재(9, 10)간의 거리도 3mm가 된다), 누설 전류는 그대로 5% 정도이며, 전류 밀도 50A/dm²의 고전류 밀도로 90% 이상의 전류 효율을 얻을 수 있었다. 이것은, 각 전극(8)의 상하단면을 덮도록 상하의 절연 부재(9 및 10)가 마련된 전극(8)간의 거리를, 가능한 한 짧게 설정함으로써, 구체적으로는 5mm∼3mm 정도로 설정함으로 써, 전극(8)의 상하 영역에의 누설 전류를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 또한 오옴 손실도 확실하게 감소시킬 수 있는 것에 의한다고 여겨진다.

여기서, 이론상은, 절연 부재(9 및 10)의 세로 길이, 즉 높이는, 크면 클수록 누설 전류의 억제 효과는 큰 것이 된다. 그러나, 이러한 높이를 지나치게 크게 하면, 전극 유닛(1)이 대형화하고, 그에 따라 대용량의 전해조(4)가 필요하게 되어 버린다. 예를 들면, 절연 부재(9 및 10)의 높이를 60mm로 까지 작게 했을 때, 이러한 높이가 300mm일 때와 비교하여, 누설 전류는 60% 가깝게 증가하지만, 전극 유닛(1)의 높이는 절반 이하로 할 수 있다. 즉, 누설 전류를 효과적으로 억제하기 위한 절연 부재의 높이는, 이와 같이 누설 전류의 억제 효과와 전극 유닛(1)의 사이즈의 균형으로 설정해야 하는 것이고, 또한 이 때, 금속염의 종류, 전극(8)간의 거리 및 전극(8)의 폭 등도 고려하여 설정해야 하는 것이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 절연 부재(9 및 10)가, 전극(8)과는 별체의 부재로 구성되어 있기 때문에, 이러한 절연 부재(9 및 10)의 높이나 폭은, 구해지는 전극 유닛(1)의 특성이나 사이즈 등을 고려하여, 설계 자유도높게 설정할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 전극(8)에 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 마련함으로써, 전극(8)간 거리를 작게 설정하여, 전해 전압을 작게 하면서도, 고전류 효율을 유지할 수 있다. 또한, 전극(8)간 거리를 보다 짧게 설정하면서 절연 부재(9 및 10)의 양면을 양극면부(14) 및 음극면부(15)와 동일면으로 설정함으로써, 금속 미스트를 불필요하게 확산하지 않고 전해 생성 가스(G) 및 전해 생성 금속(M)을 신속하게 외방으로 이동시킬 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태에서의 용융염 전해 장치(S)에서의 전극 유닛의 각 변형예에 대하여, 도면을 적절히 참조하여, 상세하게 설명한다. 이러한 각 변형예에서는, 특기하는 구성 이외는, 이상 설명해온 실시 형태의 구성과 동일하며, 그 설명을 적절히 생략한다.

도 4는, 본 실시 형태의 제1 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다. 또한, 도 5는, 본 실시 형태의 제2 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다. 또한, 도 6은, 본 실시 형태의 제3 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다. 또한, 도 7은, 본 실시 형태의 제4 변형예에서의 전극 유닛의 음극 생성 금속의 도입구 근방의 확대도이다.

(제1 변형예)

도 4에 나타내는 본 실시 형태의 제1 변형예의 전극 유닛(41)에서는, 하부 절연 부재(10)에, 그것을 상하로 관통하여 배출 유로(16)가 마련되어 있는 것이, 주로 도 3에 나타내는 전극 유닛(1)의 구성과의 상이점이다.

상술한 바와 같이, 전해 반응에 의해, 양극면부(14)에서는 전해 생성 가스(G)가 생성되어 상방으로 이동하고, 음극면부(15)에서는 전해 생성 금속인 융체 금속(M)이 생성되어 하방으로 이동한다. 더 검토하면, 절연 부재(9 및 10)를 마련하고 전극(8)간 거리를 작게 해가면, 오옴 손실이나 누설 전류는 저감되어 전해 전압은 작아지지만, 생성된 융체 금속(M)은, 그 금속과 전극(8), 절연 부재(9 및 10)와의 젖음성이나, 그 금속 자체의 점성에 따라서는, 특히 음극면부(15)의 하단부의 표면이나 하부 절연 부재(10)의 표면에 두껍게 부착해버려, 이러한 부착 금속에 의해, 전해 생성 가스(G)의 양극면부(14)에서의 신속한 이탈 및 상승에 기여하는 전해액의 상승류를 저해하거나 전극(8)간의 쇼트를 야기하는 경향이 있다. 또한, 양극 생성물인 가스(G)와 음극 생성물인 금속(M)이 서로 접촉하여 역반응이 생기는 결과, 전류 효율이 저하하는 경향도 강하다. 이것을 해소하기 위해서는, 전해 생성 금속(M)이, 음극면부(15)에 부착되지 않고 전해액의 상승류에도 간섭하지 않는 구성을 부가하면 보다 바람직하다.

여기서, 본 변형예에서는, 각 전극(8)의 하단부에, 그것을 경사지게 혹은 곡면으로 커팅된 각취 형상부(8e)가 마련되어 있고, 하부 절연 부재(10)에는, 그것을 상하로 관통하여 배출 유로(16)가 마련되어 있다. 이와 같이 각 전극(8)의 하단부에 각취 형상부(8e)가 마련되어 있기 때문에, 하부 절연 부재(10)의 배출 유로(16)의 상단부에서, 융체 금속(M)이 배출 유로(16)로 도입되는 도입구가 되는 간극부(17)가 획성된다. 따라서, 전해 생성된 융체 금속(M)은, 이러한 간극부(17)를 통해 하부 절연 부재(10)의 배출 유로(16)로 들어가, 배출 유로(16)를 통해 하부로 흐르고, 하부 절연 부재(10)의 하단부에 마련된 배출구(18)로부터 배출된다. 또, 단부 전극(8b)은, 음극면부(15)를 갖지 않기 때문에, 각취 형상부(8e)를 생략할 수 있고, 단부 전극(8b)에 대응하는 하부 절연 부재(10b)는, 배출 유로(16)를 생략할 수 있다.

이와 같이 전극(8)과 적어도 동일한 두께를 갖는 하부 절연 부재(10) 내에 전해 생성 금속(M)용의 배출 유로(16)를 마련함으로써, 전해 생성 금속(M)이, 전해 액의 상승류가 통과하는 전극(8)간이나 하부 절연 부재(10)간에서, 하부 절연 부재(10) 내로 신속하게 유도된다. 즉, 전해 생성 금속(M)이, 하부 절연 부재(10) 내로 신속하게 유도됨으로써, 하부 절연 부재(10)간 및 전극(8)간에 있어서의 전해액의 상승로가 확보되게 되어, 전해액류의 상승 속도를 높게 유지할 수 있다. 이에 따라, 생성하는 양극 가스(G)는, 전해액의 강한 상승류에 의해, 가스 리프트 효과가 보다 유효하게 작용하여, 신속하게 전극 유닛(41)에서 상방으로 배출되도록 이루어진다. 또한, 음극에 생성한 금속(M)과 전해액의 비중차가 그다지 크지 않을 때, 음극 생성 금속(M)이 전해액 중에 미액적으로서 분산하는 금속 미스트가 발생하지만, 이러한 강한 전해액 상승류는, 금속 미스트의 전해액 중에의 확산을 억제하는 효과가 있다. 이것에 의해, 전해 생성 가스(G)와 전해 생성 금속(M)의 역반응에 의한 전류 효율, 즉 전해 효율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 하부 절연 부재(10)간의 거리에 대하여 검토하면, 하부 절연 부재(10)는, 그것이 인접하는 하부 절연 부재(10)를 향해, 전극(8)의 음극면부(15)의 위치에 비교하여 돌출된 돌출부(10p)를 갖는 것이, 누설 전류를 저감하는 관점에서는 바람직하다. 이것은, 이러한 돌출부(10p)를 마련함으로써, 하부 절연 부재(10)간의 거리(d)가, 전극(8)간의 거리(D)보다 짧아져, 전극(8)의 하방 영역을 경유하여 흐르려고 하는 누설 전류의 경로가 좁기 때문이다. 여기서, 단지 하부 절연 부재(10)간의 거리를 좁혔을 때에는, 전해 생성 금속(M)이 전해액의 상승류를 저해해 버리지만, 상술한 바와 같이 하부 절연 부재(10) 내에 전해 생성 금속(M)용의 배출 유로(16)를 마련함으로써, 전해 생성 금속(M)이, 하부 절연 부재(10)간을 유하하지 않고, 배출 유로(16) 내를 통과하여, 전해액의 상승류에 영향을 주지 않게 된다. 또, 단부 전극(8b)은, 음극면부(15)를 갖지 않기 때문에, 단부 전극(8b)에 대응하는 하부 절연 부재(10b)는, 돌출부(10p)를 생략할 수 있다.

또한, 이와 같이 하부 절연 부재(10)간의 거리를 좁히는 경우에는, 하부 절연 부재(10)의 양극면부(14)측의 면은, 전극(8)의 양극면부(14)와 동일면으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 이러한 동일면 구성에 의해, 전해액의 강한 상승류가 양극면부(14)를 따라 확실하게 흐를 수 있게 되어, 양극 생성 가스(G)를 효율좋게 상방으로 수송할 수 있도록 이루어지고, 음극면부(15)에서 생성한 융체 금속(M)의 액 중에의 확산을 보다 확실하게 방지하여, 금속 미스트의 생성에 의한 전해 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있기 때문이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 변형예의 구성에서는, 하부 절연 부재(10) 중에 배출 유로(16)를 마련함으로써, 전해 생성 금속(M)을 신속하게 배출할 수 있다. 또한, 하부 절연 부재(10)간 거리를 보다 짧게 설정하여, 누설 전류를 억제하여, 고(高)전류 효율을 유지할 수 있다. 또한, 하부 절연 부재(10)의 한쪽의 면을 동일면으로 설정함으로써, 전해액의 상승류와 함께 전해 생성 가스(G)를 신속하게 상승시킬 수 있다.

(제2 변형예)

다음으로, 도 5에 나타내는 본 실시 형태의 제2 변형예의 전극 유닛(51)에서는, 상부 절연 부재(9)에, 그것이 가장 가까이에 인접하는 상부 절연 부재(9)를 향해, 전극(8)의 음극면부(15)의 위치에 비교하여 돌출된 돌출부(9p)가 마련되어 있 는 것이, 주로 도 4에 나타내는 제1 변형예의 전극 유닛(41)의 구성과의 상이점이다. 또, 단부 전극(8b)은, 음극면부(15)를 갖지 않기 때문에, 단부 전극(8b)에 대응하는 상부 절연 부재(9b)는, 돌출부(9p)를 생략할 수 있다. 또한, 물론, 이러한 상부 절연 부재(9)의 돌출부(9p)는, 도 3에 나타내는 전극 유닛(1)에 마련해도 좋다.

이러한 본 변형예의 구성에서는, 제1 변형예의 하부 절연 부재(10)에 설정된 것과 마찬가지로, 상부 절연 부재(9)간의 거리(d')는, 전극(8)간의 거리(D)보다 짧아지지만, 양극면부(14)를 따른 양극 생성 가스(G)의 상승을 저해하지 않고, 누설 전류를 저감할 수 있다. 또한 오히려, 상부 절연 부재(9)에 돌출부(9p)를 마련함으로써, 상부 절연 부재(9)가 양극면부(14)측으로 치우침으로써, 양극면부(14)를 따라 전해액의 보다 강한 상승류가 생겨 가스 리프트 효과가 강해져, 양극 생성 가스(G)의 상승이 촉진된다. 또한, 전해액의 흐름이 양극면부(14)측만의 상방류로 됨으로써, 음극면부(15)측에는 양극 생성 가스(G)의 발생에 따르는 기포가 확산하지 않고, 양극면부(14)와 음극면부(15) 사이에 격막을 마련한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이러한 본 변형예의 구성에서는, 상부 절연 부재(9)간의 거리 및 하부 절연 부재(10)간의 거리가 함께 짧게 설정되어, 누설 전류가 억제되어 있으므로, 전류 밀도를 높게 해도 전류 효율을 높게 유지하는 것이 가능하게 되었다. 일례로서는, 전해액과 전해 생성 금속의 비중차가 비교적 큰 염화아연의 직접 전해에 의한 아연 및 염소의 제조에서는, 종×횡이 300mm×300mm이고 두께가 25mm의 각 전 극(8)에, 종×횡이 각 전극(8)의 것과 동일한 300mm×300mm로 설정된 절연 부재(9 및 10)를 마련하여, 전극(8)간 거리를 5mm로 설정하고, 또한 상부 절연 부재(9)간 거리를 3mm 및 하부 절연 부재(10)간 거리를 3mm로 각각 설정하여, 전류 밀도50A/dm²의 고전류 밀도로, 90% 전후의 전류 효율을 얻을 수 있었다.

(제3 변형예)

다음으로, 도 6에 나타내는 본 실시 형태의 제3 변형예의 전극 유닛(61)에서는, 각 전극(8) 나란히 대응한 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)가, 양극면부(14)가 하향으로 되고 음극면부(15)가 상향으로 되도록, 수직 방향에 대하여 각도 θ만큼 기울여 배치되어 있는 것이, 주로 도 5에 나타내는 제2 변형예에서의 전극 유닛(51)의 구성과의 상이점이다. 또, 이러한 전극(8)의 경사 배치는, 도 3 또는 도 4에 나타내는 전극 유닛(1 또는 41)에 마련해도 좋다.

이러한 구성에서는, 전극(8)의 음극면부(15)가 상방을 향하도록 약간 기울임으로써, 전해 생성 가스(G)의 이동을 양극면부(14)측으로, 전해 생성 금속(M)의 이동을 음극면부(15)측으로, 각각 보다 강하게 구속할 수 있다. 즉, 양극 생성 가스(G)는, 부력에 의해 상방을 향해 힘이 가해져 있으므로, 양극면부(14)를 따라 상승하여, 전극 유닛(61)의 외방으로 나간다. 한편, 음극 생성 금속(M)은, 중력에 의해 하방을 향하는 힘이 작용하고 있으므로, 음극면부(15)를 따라 하방으로 이동한다. 즉, 이러한 구성에 의해, 보다 전해 생성 가스(G)와 전해 생성 금속(M)의 접촉 확률이 작아지고, 전해 생성 가스(G) 및 전해 생성 금속(M)이, 각각 양극면 부(14) 및 음극면부(15)의 면을 따라 이동하기 때문에 금속 미스트의 확산도 억제할 수 있다. 여기서, 전극(8), 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)가 수직으로 배치되면, 이러한 효과는 얻어지지 않지만, 이들의 기울기가 너무 크면, 오히려 전해 생성 가스(G)의 상승이나 전해 생성 금속(M)의 유하를 방해해 버린다. 따라서, 이러한 전극(8), 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)의 경사 각도는, 전해액종, 전해 생성 금속종 및 전해 생성 가스종도 고려하여, 설정하지 않으면 안되지만, 염화아연의 용융염 전해에서는, 3°∼10°의 범위 내가 이러한 효과를 발휘함에 적합하다.

(제4 변형예)

다음으로, 도 7에 나타내는 본 실시 형태의 제4 변형예의 전극 유닛(71)에서는, 전극(8)의 하단부의 각취 형상부(8e)와 하부 절연 부재(10)의 배출 유로(16)의 상단부로 획성되어, 융체 금속(M)이 배출 유로(16)로 도입되는 도입구가 되는 간극부(17)의 근방에서, 하부 절연 부재(10)의 음극면부(15)측의 부분에, 단부 노치부(19) 및 개구(20)가 마련되어 있는 것이, 주로 도 5에 나타내는 제2 변형예에서의 전극 유닛(51)의 구성과의 상이점이다. 또, 이러한 단부 노치부(19) 및 개구(20)는, 도 3, 도 4 또는 도 6에 나타내는 전극 유닛(1, 41 또는 61)에 마련해도 좋다. 또한, 단부 노치부(19) 및 개구(20)를 총칭하여, 단지 노치부라 한다. 또한, 물론 이러한 노치부로 도입구를 획성할 수 있으면, 전극(8)의 하단부의 각취 형상부(8e)는 마련하지 않아도 좋다.

이러한 구성에서는, 융체 금속(M)이 배출 유로(16)로 도입되는 도입구가 되 는 간극부(17) 근방에서, 하부 절연 부재(10)의 음극면부(15)측에, 노치부(단부 노치부(19) 및 개구(20))가 마련되어 있기 때문에, 단지 간극부(17)를 마련한 것뿐인 구성에 비해, 보다 확실하게 전해 생성 금속(M)을 하부 절연 부재(10)의 배출 유로(16)로 도입할 수 있다. 또한, 이러한 노치부를 마련함으로써, 하부 절연 부재(10)의 중량이 저감되고, 아울러 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)도 적절히 중공으로 하면, 전극 유닛(71) 전체의 중량을 대폭 줄일 수 있어, 그 지지가 간편하고 확실하게 된다.

이상과 같이, 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)는, 누설 전류를 억제하고, 전해 생성 가스를 신속하게 상방으로 이동시키고, 또한 전해 생성 금속을 신속하게 하방으로 이동시키는 것에 기여할 필요가 있음은 물론이지만, 전해 능력을 향상하기 위해서 복극형 전극의 매수를 늘리면 늘릴수록, 보다 경량화한 구성을 채용하는 것이 필요하게 된다. 그래서, 이하, 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 경량화한 구성에 대하여 설명한다.

(그 밖의 변형예)

도 8∼도 10은, 본 실시 형태의 다른 변형예에서의 전극 유닛의 전극 구조체의 단면도이며, 도 2의 A-A선 단면도에 상당한다.

우선, 도 8에 나타내는 변형예의 전극 유닛(81)에서는, 하부 절연 부재(10)의 상단부는, 전극(8)의 하단면(x-y평면에 평행한 단면)을 덮고 있지만, 그 상단부로부터 하방에서 두께가 줄어, 하부 절연 부재(10) 전체로서는, 음극면부(15)측이 움푹 팬 L자상의 단면 형상을 가져, 경량화되어 있다. 또한, 도 9에 나타내는 변 형예의 전극 유닛(91)에서는, 상부 절연 부재(9)의 하단부는, 전극(8)의 상단면(x-y평면에 평행한 단면)을 덮고 있지만, 그 하단부로부터 상방에서 두께가 줄어, 상부 절연 부재(9) 전체로서는, 양극면부(14)측이 움푹 팬 L자상의 단면 형상을 가져, 경량화되어 있다.

또한, 도 10에 나타내는 변형예의 전극 유닛(101)에서는, 이러한 L자상의 단면 형상을 각각 갖는 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 함께 가진 구성을 갖고, 상부 절연 부재(9)의 하단부는, 전극(8)의 상단면(x-y평면에 평행한 단면)을 덮고 있지만, 그 하단부로부터 상방에서 두께가 줄어, 상부 절연 부재(9) 전체로서는, 양극면부(14)측이 움푹 팬 L자상의 단면 형상이며, 하부 절연 부재(10)의 상단부는, 전극(8)의 하단면(x-y평면에 평행한 단면)을 덮고 있지만, 그 상단부로부터 하방에서 두께가 줄어, 하부 절연 부재(10) 전체로서는, 음극면부(15)측이 움푹 팬 L자상의 단면 형상이다.

여기서, 상부 절연 부재(9)는, 전극(8)의 대응하는 상단면을 덮고, 또한 상방으로 연재하면서 누설 전류의 억제와 전해 생성 가스의 이동을 양립할 수 있는 것이면 좋고, 하부 절연 부재(10)는, 전극(8)의 대응하는 하단면을 덮고, 또한 하방으로 연재하면서 누설 전류의 억제와 전해 생성 금속의 이동을 양립할 수 있는 것이면 좋으므로, L자상의 단면 형상 이외에, 선단을 향함에 따라 서서히 두께가 감소하는 경사상의 단면 형상을 채용할 수 있다. 또, 단부 전극(8a)에 대응하는 상부 절연 부재(9) 및 단부 전극(8b)에 대응하는 하부 절연 부재(10)는, 어느 것이든 이러한 단면 형상을 갖지 않아도 좋다.

이러한 변형예의 구성에서는, 양극면부(14)측이 움푹 팬 L자상의 단면 형상의 상부 절연 부재(9)는, 그 하단부에서 전극(8)의 상단면을 덮으면서 상방으로 연재하는 것이기 때문에, 누설 전류를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 양극면부(14)측이 움푹 팬 형상을 갖는 것이기 때문에, 전해 생성 가스(G)가 상승하는 상승 영역 자체를 확장할 수 있어, 보다 확실하게 전해 생성 가스를 상방으로 이동할 수 있다. 또한, 음극면부(15)측이 움푹 팬 L자상의 단면 형상의 하부 절연 부재(10)는, 그 상단부에서 전극(8)의 하단면을 덮으면서 하방으로 연재하는 것이기 때문에, 누설 전류를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 음극면부(15)측이 움푹 팬 형상을 갖는 것이기 때문에, 전해 생성 금속(M)이 하강하는 하강 영역 자체를 확장할 수 있어, 보다 확실하게 전해 생성 금속을 하방으로 이동할 수 있다.

또, 이러한 구성에서, 제3 변형예에서 설명한 바와 같이, 전극(8) 나란히 대응한 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)가, 양극면부(14)가 하향으로 되고 음극면부(15)가 상향으로 되도록, 수직 방향에 대하여 각도 θ만큼 기울여 배치된 구성을 채용하면, 전해 생성 가스(G)의 이동을 양극면부(14)측으로, 전해 생성 금속(M)의 이동을 음극면부(15)측으로, 각각 보다 강하게 구속할 수 있기 때문에, 보다 확실하게 전해 생성 가스나 전해 생성 금속의 이동을 행할 수 있다.

이하, 변형예를 포함하는 본 실시 형태에서의 실험예에 대하여, 도면을 적절히 참조하면서, 상세하게 설명한다.

도 11은, 본 실시 형태에서의 실험예의 용융염 전해 장치의 단면모식도이며, 도 12는, 본 실험예의 전극 유닛의 사시도이다.

(본 실시 형태의 실험예)

도 11에 나타내는 바와 같이, 본 실험예에서는, 전해조(21)로서, 직경이 350mm이고 z 방향 깊이가 800mm의 편면이 닫혀진 원통상의 연강(軟鋼)제 용기의 내면에, 플라스마 용사(溶射)에 의해 약 200㎛의 두께로 멀라이트 피막을 형성하고, 또한, 이러한 멀라이트 피막 위에, 섬유가 들어간 캐스터블(castable) 세라믹 내화물(도시바세라믹제 : 상품명 CASTYNA)을 미분쇄하여 물과 혼합한 것을, 약 500㎛의 두께로 도포하고 900℃에서 1시간 소부(燒付)하여, 세라믹 피막을 형성한 것을 사용했다.

또한, 전극으로서는, 한 쌍의 단부 전극(22)이, 종×횡이 200mm×200mm이고 두께가 50mm의 것을 사용하고, 그들 사이에 종×횡이 200mm×200mm이고 두께가 20mm의 중간 전극(23)을 1매 배치했다. 여기서, 각 전극간 거리는 5mm로 설정되어, 각 전극은 이 배치로 직렬 접속된다.

이러한 전극(22 및 23)에 고정하는 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)로서는, 섬유가 들어간 캐스터블을 판상(板狀)으로 한 후 900℃에서 소결하여 얻어지고, 각각 대응하는 전극(22 및 23)과 동일한 종×횡 사이즈 및 두께의 세라믹판을 사용했다. 구체적으로는, 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)의 양극면부측(x부(-) 방향의 면측)의 면은 전극(22 및 23)의 양극면부(x부(-) 방향의 면)와 동일면으로 설정하고, 또한 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)의 음극면부측(x정(+) 방향의 면측)의 면은 전극(22 및 23)의 음극면부(x정(+) 방향의 면)와 동일면으로 설정했다. 즉, 인접하는 상부 절연 부재(9)간의 거리는, 5mm이 며, 인접하는 하부 절연 부재(10)간의 거리도, 5mm이다.

상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)가 고정된 전극(22 및 23)은, 도 12에 나타내는 바와 같이, 두께 10mm의 멀라이트제의 전극틀(12)로 둘러쌌다. 이러한 전극틀(12)에는, 전극(22 및 23), 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 위치 결정할 위치 결정 홈(24)이 마련되고, 위치 결정 홈(24)에 위치 결정된 전극(22 및 23), 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)는, 알루미나제의 나사(25)로 전극틀(12)에 고정된다. 또, 전극틀(12)의 상면 및 하면은 개방되어 있다.

또한, 전해조(21)의 저부로부터 100mm의 상방 위치에, 저부의 금속 액저장소(6)에의 누설 전류의 방지를 위해서, 마스크 부재로서 개구율(z 방향으로 투영했을 때의 전 면적에 대한 전 개구(26a)의 면적의 백분율) 30%의 멀라이트제 트랩(26)을 두었다. 또한, 전해조(21)의 저부로부터 150mm의 상방 위치에 하부 절연 부재(10)의 하단이 오도록, 전극 유닛을 배치했다. 전해액(4a)의 액면은, 상부 절연 부재(9)의 상단으로부터 30mm 상방이 되도록 설정했다. 이 전해조(21)의 상부에는, 전해조(21)의 캔체(can body)와 동일한 직경으로 높이 1000mm의, 그 외주부를 실온의 냉풍에 의해 냉각하도록 한 디미스터(2)를 부착하여, 상부의 가스 출구(7)로부터 양극 생성 가스를 배출하도록 했다. 전해조(21)는 히터로 가열되고, 전해액(4a)은 약 600℃로 까지 가열할 수 있다.

이러한 구성으로, 전해조(21)에 전해액(4a)으로서 염화아연을 투입하고, 그 액온을 500℃로 까지 가열하여, 전해를 행했다. 이 때, 전류 밀도는 50A/dm², 전해 전압은 8.0V(전극(22 및 23)의 2조로 이루어지는 전극조당 4.0V)이었다. 이 전해 전압은, 전해액 온도가 560℃일 때의 전해 전압에 상당하고 있다. 이것은, 전극틀(12)에 둘러싸인 전극 유닛 근방부의 전해액 온도가, 전극 유닛 외의 전해액 온도보다도 60℃ 높게 되어 있는 것을 나타내고 있고, 전해 반응이 일어나고 있는 영역을 적절한 온도로 보온하는 전극틀(12)의 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 누설 전류도 5% 이하이며, 이러한 구성의 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 갖지 않는 구성에 비해 절반 정도로 되어 있는 것이 확인되었다. 이와 관련해서, 얻어진 아연의 중량으로부터, 전류 효율을 계산하면, 89%∼90%의 범위에 상당하는 값을 얻었다. 이 값은, 이러한 구성의 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 갖지 않는 구성에 비해, 약 5% 효율이 개선되어 있다.

(제1 변형예의 실험예)

본 실험예에서는, 본 실시 형태의 실험예의 구성에 더하여, 하부 절연 부재(10)의 두께를 2mm 늘리고, 하부 절연 부재(10)의 음극면부측(x정(+) 방향의 면측)면이, 전극(22 및 23)의 음극면부(x정(+) 방향의 면)에서 x정(+) 방향으로 2mm 돌출되도록 설정한 것 이외에, 이러한 실험예의 구성과 동일한 구성을 채용했다. 즉, 인접하는 상부 절연 부재(9)간의 거리는, 5mm이며, 인접하는 하부 절연 부재(10)간의 거리는, 3mm이다. 또한, 모두 도시는 생략하지만, 하부 절연 부재(10)의 음극면부측의 하단부에는, R 형상부를 형성하고, 또한 하부 절연 부재(10)의 상 단부에는, 2mm 정도의 간극부를 마련하여, 하부 절연 부재(10) 내를 관통하는 배출 유로의 도입구로 했다.

이러한 상이점 이외는, 본 실시 형태의 실험예와 동일한 조건에서 전해를 행한 바, 전해 전압은 8.0V(전극(22 및 23)의 2조로 이루어지는 전극조당 4.0V)이었다. 이 전해 전압은, 전해액 온도가 560℃일 때의 전해 전압에 상당하고 있다. 이것은, 전극틀(12)에 둘러싸인 전극 유닛 근방부의 전해액 온도가, 전극 유닛 외의 전해액 온도보다도 60℃ 높게 되어 있는 것을 나타내고 있고, 전해 반응이 일어나고 있는 영역을 적절한 온도로 보온하는 전극틀(12)의 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 누설 전류도 3% 이하이며, 하부 절연물 내에 배출 유로를 마련해도, 누설 전류가 늘기는 커녕, 오히려 누설 전류가 줄어 있는 것이 확인되었다. 또한, 전해 생성 금속인 융체의 아연이 하부 절연 부재(10) 내의 배출 유로로, 신속하게 유입되므로, 하부 절연 부재(10)간의 거리를 좁히고 있음에도 불구하고, 전해 생성 금속을 거친 전류의 쇼트는 발생하지 않아, 안정한 전해 반응을 연속적으로 실시할 수 있었다. 관련해서, 얻어진 아연의 중량으로부터, 전류 효율을 계산하면, 88%∼91%의 범위에 상당하는 값을 얻었다. 이 값은, 이러한 구성의 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)를 갖지 않는 구성에 비해, 약 10% 효율이 개선되어 있다.

(제2 변형예의 실험예)

본 실험예에서는, 제1 변형예의 실험예의 구성에 더하여, 상부 절연 부재(9)의 음극면부측(x정(+) 방향의 면측)면을 전극(22 및 23)의 음극면부(x정(+) 방향의 면)에서 x정(+) 방향으로 2mm 돌출되도록 설정한 것 이외에, 이러한 실험예의 구성 과 동일한 구성을 채용했다. 즉, 인접하는 전극(22 및 23)간의 거리는 5mm 그대로이지만, 인접하는 상부 절연 부재(9)의 거리 및 인접하는 하부 절연 부재(10)의 거리는, 각각 3mm로 설정했다.

이러한 상이점 이외는, 제1 변형예의 실험예와 동일한 조건에서 전해를 행한 바, 전해 전압은 7.6V(전극(22 및 23)의 2조로 이루어지는 전극조당 3.8V)로, 다른 제1 변형예의 실험예에 비해, 약간 저하했다. 이것은, 상부 절연 부재(9)부분의 누설 전류가 더 작아져, 그것에 대응하는 오옴 손실이 작아졌기 때문이다. 또한, 상부 절연 부재(9)간의 간격이, 양극면부측으로 치우쳐 있음으로써, 양극면부를 따라 보다 강한 전해액의 상승류가 생기게 되어, 전해 생성된 염소 가스의 상승이 촉진되었다. 결과로서, 얻어진 아연으로부터 계산한 전류 효율은 91%∼92%의 범위 내가 되어, 제1 변형예의 실험예보다, 더욱 향상되었다.

(제3 변형예의 실험예)

본 실험예에서는, 제1 변형예의 실험예의 구성에 대하여, 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)가 고정된 전극(22 및 23)을 음극면부측(x정(+) 방향의 면측)이 상방이 되도록 5° 기울여 배치한 것 이외에, 이러한 실험예의 구성과 동일한 구성을 채용했다.

이러한 상이점 이외는, 제1 변형예의 실험예와 동일한 조건에서 전해를 행한 바, 전해 전압은 8.1V∼8.2V의 범위 내로 되어, 다른 제1 실험예에 비해 약간 높아졌지만, 전류 효율은 92%∼93%의 범위 내로 상승했다. 이것은, 상부 절연 부재(9) 및 하부 절연 부재(10)가 고정된 전극(22 및 23)을 기울임으로써, 전해 생성 가스 인 염소와, 전해 생성 금속인 아연의 분리가 보다 증강되어, 역반응이 강하게 억제된 것에 기인한다.

본 발명에 의한 용융염 전해 장치 및 방법은, 예를 들면, 염화알루미늄에 대한 전해에 의해 알루미늄을 생산하는 주로 염화금속 화합물로부터 용융 금속을 채취하는 경우와 같이, 비교적 낮은 융점을 갖는 금속에 대하여 유용하며, 누설 전류를 저감하여, 전류 효율을 크게 향상시킬 수 있고, 또한, 금속 미스트의 확산이나, 생성 가스와 생성 금속의 역반응, 전해 생성 금속을 거친 전극간의 단락 현상도 막을 수 있어, 안정하고 고효율의 전해 반응의 유지가 실현된다. 따라서, 이러한 용융염 전해 장치 및 방법은, 전해에 의한 금속 제조 산업에 널리 이용되는 것이 기대된다.

또한, 아연 환원법에 의한 고순도 실리콘의 제조는, 태양 전지용 폴리실리콘의 제조에 유용하지만, 부생성물인 염화아연의 처리가 큰 과제로서 떠오르고 있다. 이것에 대하여 본 발명의 용융염 전해 장치 및 방법을 적용하면, 염화아연을 염화아연법의 원료인 염소와 아연으로, 용이하게 분해하여 재이용할 수 있게 된다. 이것은, 원료를 계내에서 순환시킴으로써, 저소비 에너지 또한 연속 운전이 가능한, 폐쇄형 폴리실리콘 제조 플랜트에의 길을 열 것이다. 따라서, 이러한 용융염 전해 장치 및 방법은, 기간적인 재료인 폴리실리콘 제조 산업에 있어서, 큰 역할을 담당할 것으로 기대된다.

Claims

용융 금속 염화물을 함유하는 융체(融體) 전해액을 수용하는 전해조와,

도체인 전극, 상기 전극의 상단면을 덮고 상단부에 고정되어 상기 상단부로부터 상방으로 연재(延在)하는 제1 절연 부재, 상기 전극의 하단면을 덮고 하단부에 고정되어 상기 하단부로부터 하방으로 연재하는 제2 절연 부재 및 상기 전극을 둘러싸는 절연체인 전극틀을 갖고, 상기 융체 전해액 중에 침지될 전극 유닛

을 구비한 용융염 전해 장치.
제1항에 있어서,

상기 전극은, 양극면부 및 상기 양극면부에 대응하는 음극면부를 갖고, 상기 양극면부에서는 가스가 생성되고, 상기 음극면부에서는 상기 융체 전해액보다 비중이 큰 융체 금속이 생성되는 용융염 전해 장치.
제2항에 있어서,

상기 제2 절연 부재는, 유로를 갖고, 상기 음극면부에서 생성된 융체 금속은, 상기 유로를 통과하여 상기 전해조의 저부(底部)를 향해 유하되는 용융염 전해 장치.
제3항에 있어서,

상기 유로는, 상기 음극면부의 하단부와 상기 제2 절연 부재와의 간극부에, 상기 음극면부에서 생성된 융체 금속을 도입하는 입구를 갖는 용융염 전해 장치.
제4항에 있어서,

상기 유로의 상기 입구에서, 상기 음극면부의 상기 하단부를 각취(角取)한 각취 형상부 및 상기 제2 절연 부재를 노칭(notching)한 노치부의 적어도 한쪽을 갖는 용융염 전해 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재의 적어도 한쪽은, 그것이 인접하는 절연 부재를 향해, 상기 음극면부의 위치에 비교하여 돌출된 돌출부를 갖는 용융염 전해 장치.
제2항에 있어서,

상기 전극은, 상기 양극면부가 하향으로 되고 상기 음극면부가 상향으로 되도록, 수직 방향에 대하여 기울여 배치되며, 상기 양극면부에서 생성된 가스가 상기 양극면부를 따라 상방으로 이동하고, 상기 음극면부에서 생성된 융체 금속이 상기 음극 표면을 따라 하방으로 이동하는 용융염 전해 장치.
제7항에 있어서,

상기 양극면부와 상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재는 동일면(同一面)인 용융염 전해 장치.
제2항에 있어서,

상기 음극면부에서 생성되어 상기 전해조의 저부에 저류되는 융체 금속과 상기 제2 절연 부재의 사이에, 누설 전류를 억제하는 마스크 부재가 마련된 용융염 전해 장치.
제1항에 있어서,

상기 전극은, 한 쌍의 단부 전극 및 상기 한 쌍의 단부 전극 사이에 배치되는 중간부 전극을 갖는 복극식(複極式) 전극인 용융염 전해 장치.
제1항에 있어서,

상기 융체 전해액은 용융 염화아연인 용융염 전해 장치.
제1항에 있어서,

상기 전해조는, 상기 전해조의 내부 표면에 세라믹이 피복된 금속제인 용융염 전해 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재는 세라믹제인 용융염 전해 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재의 적어도 한쪽은, 그 선단부를 향함에 따라 두께가 감소하는 용융염 전해 장치.
용융 금속 염화물을 함유하는 융체 전해액을 수용하는 전해조와,

도체인 전극, 상기 전극의 상단면을 덮고 상단부에 고정되어 상기 상단부로부터 상방으로 연재하는 제1 절연 부재, 상기 전극의 하단면을 덮고 하단부에 고정되어 상기 하단부로부터 하방으로 연재하는 제2 절연 부재 및 상기 전극을 둘러싸는 절연체인 전극틀을 갖고, 상기 융체 전해액 중에 침지될 전극 유닛

을 구비한 용융염 전해 장치를 준비하는 공정과,

상기 제1 절연 부재 및 상기 제2 절연 부재의 존재에 의해 오옴 손실(ohmic loss)을 저감하면서, 상기 전극의 양극면부에서는 가스가 생성되고, 상기 양극면부에 대응하는 음극면부에서는 상기 융체 전해액보다 비중이 큰 융체 금속이 생성되는 전해 공정

을 구비한 용융염 전해 방법.