KR20240063863A - electrolyzer - Google Patents
electrolyzer Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240063863A KR20240063863A KR1020247004525A KR20247004525A KR20240063863A KR 20240063863 A KR20240063863 A KR 20240063863A KR 1020247004525 A KR1020247004525 A KR 1020247004525A KR 20247004525 A KR20247004525 A KR 20247004525A KR 20240063863 A KR20240063863 A KR 20240063863A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- frame
- nickel plating
- gasket
- flange portion
- plating layer
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 394
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 202
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 196
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 104
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 85
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 100
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 92
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 92
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 49
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 45
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 35
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 34
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 33
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 23
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 23
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 19
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 11
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 11
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 7
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 4
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- -1 ordinary steel (i.e. Chemical compound 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018661 Ni(OH) Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002640 NiOOH Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- QDWJUBJKEHXSMT-UHFFFAOYSA-N boranylidynenickel Chemical compound [Ni]#B QDWJUBJKEHXSMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 2
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021508 nickel(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/01—Electrolytic cells characterised by shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
- C25B13/05—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/60—Constructional parts of cells
- C25B9/63—Holders for electrodes; Positioning of the electrodes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
도전성의 제1 격벽과, 제1 가스켓 접촉면을 갖는 제1 플랜지부를 구비하고, 양극실을 획정(劃定)하는 제1 프레임체와; 도전성의 제2 격벽과 제2 플랜지부를 구비하고, 음극실을 획정하는 제2 프레임체와; 제1 프레임체와 제2 프레임체의 사이에 배치되고, 양극실과 음극실을 구획하는 격막과; 제1 플랜지부와 제2 플랜지부의 사이에 협지되고, 격막을 유지하는 가스켓과; 양극실 내에 배치된 양극과; 음극실 내에 배치된 음극을 구비하고, 가스켓은, 제1 및 제2 가스켓 요소를 구비하고, 제1 프레임체는, 제1 가스켓 접촉면에 노출되어 마련된 두께 27㎛ 이상의 제1 니켈 도금층을 구비하고, 제1 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하인, 알칼리수 전해조.a first frame having a first conductive partition wall and a first flange portion having a first gasket contact surface, and defining an anode chamber; a second frame body having a conductive second barrier rib and a second flange portion and defining a cathode chamber; a diaphragm disposed between the first frame and the second frame and dividing the anode chamber and the cathode chamber; a gasket sandwiched between the first flange portion and the second flange portion and maintaining the diaphragm; an anode disposed in the anode chamber; It has a cathode disposed in a cathode chamber, the gasket has first and second gasket elements, and the first frame has a first nickel plating layer with a thickness of 27 μm or more exposed to the first gasket contact surface, An alkaline water electrolyzer wherein the surface roughness of the first gasket contact surface is 10㎛ or less as an arithmetic average roughness Ra.
Description
본 발명은, 알칼리수 전해용의 전해조에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyzer for alkaline water electrolysis.
수소 가스 및 산소 가스의 제조 방법으로서, 알칼리수 전해법이 알려져 있다. 알칼리수 전해법에 있어서는, 알칼리금속 수산화물(예를 들면, NaOH, KOH 등)이 용해한 염기성의 수용액(알칼리수)을 전해액으로서 사용해서 물을 전기 분해함으로써, 음극으로부터 수소 가스가 발생하고, 양극으로부터 산소 가스가 발생한다. 알칼리수 전해용의 전해조로서는, 이온 투과성의 격막에 의해서 구획된 양극실 및 음극실을 구비하고, 양극실에 양극이, 음극실에 음극이 각각 배치된 전해조가 알려져 있다. 알칼리수 전해조의 양극실 및 음극실 중의 각 극액의 액성은, 강알칼리역이다.As a method for producing hydrogen gas and oxygen gas, the alkaline water electrolysis method is known. In the alkaline water electrolysis method, a basic aqueous solution (alkaline water) in which an alkali metal hydroxide (e.g., NaOH, KOH, etc.) is dissolved is used as an electrolyte to electrolyze water, thereby generating hydrogen gas from the cathode and oxygen gas from the anode. occurs. As an electrolytic cell for alkaline water electrolysis, an electrolytic cell is known that has an anode chamber and a cathode chamber partitioned by an ion-permeable diaphragm, with an anode disposed in the anode chamber and a cathode disposed in the cathode chamber. The liquid nature of each polar liquid in the anode chamber and cathode chamber of the alkaline water electrolyzer is in the strongly alkaline range.
본 발명자는, 알칼리수의 전해, 특히 가압 조건 하에서의 알칼리수의 전해에 호적하게 사용할 수 있는 전해조로서, 「제1 극실을 구성하고, 외주부에 제1 플랜지부를 갖는, 제1 전해 엘리먼트와, 제2 극실을 구성하고, 외주부에 제2 플랜지부를 갖는, 제2 전해 엘리먼트와, 상기 제1 플랜지부와 상기 제2 플랜지부의 사이에 협지된, 전기 절연성을 갖는 가스켓과, 상기 제1 극실과 상기 제2 극실을 격리하는 격막을 포함하고, 상기 제1 플랜지부는, 상기 제2 플랜지부에 대향하고, 상기 가스켓과 접하는, 제1 단면을 갖고, 상기 제2 플랜지부는, 상기 제1 플랜지부의 상기 제1 단면에 대향하고, 상기 가스켓과 접하는, 제2 단면을 갖고, 상기 가스켓은, 상기 제1 단면과 상기 제2 단면의 사이에 협지되고, 상기 제1 플랜지부가, 상기 가스켓의 외주부에 상기 가스켓의 외주측으로부터 접하는, 가스켓 홀딩부를 구비하고, 상기 가스켓 홀딩부는, 상기 제1 전해 엘리먼트 및 상기 제2 전해 엘리먼트의 적층 방향에 있어서, 상기 제2 전해 엘리먼트측을 향해서 상기 제1 단면보다도 돌출되어 연재하고, 상기 제2 플랜지부는, 당해 제2 플랜지부의 외주부에 있어서, 상기 적층 방향에 있어서 상기 제1 전해 엘리먼트와는 반대측을 향해서, 상기 제2 단면으로부터 후퇴한 후퇴부를 갖고, 상기 후퇴부는, 상기 가스켓 홀딩부의 적어도 일부를 수용하는 것이 가능하게 형성되어 있는, 전해조」를 발명해서, 출원하고 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1에는, 각 플랜지부의 재료로서, 철, 니켈, 스테인리스강 등의, 알칼리 내성을 갖는 강성의 재료를 사용하는 것이 기재되어 있다.The present inventor has described an electrolytic cell that can be suitably used for the electrolysis of alkaline water, especially for the electrolysis of alkaline water under pressurized conditions. Consists of a second electrolytic element having a second flange portion on the outer periphery, a gasket having electrical insulation sandwiched between the first flange portion and the second flange portion, and the first pole chamber and the second flange portion. It includes a diaphragm that isolates two polar chambers, wherein the first flange portion has a first cross section facing the second flange portion and in contact with the gasket, and the second flange portion has a first cross section of the first flange portion. It has a second end face that faces the first end face and is in contact with the gasket, wherein the gasket is sandwiched between the first end face and the second end face, and the first flange portion is attached to the outer periphery of the gasket. A gasket holding portion is provided in contact with the outer peripheral side, and the gasket holding portion protrudes and extends beyond the first end surface toward the second electrolytic element in a stacking direction of the first electrolytic element and the second electrolytic element. , the second flange portion has a recessed portion that recedes from the second end surface toward the opposite side from the first electrolytic element in the stacking direction at the outer peripheral portion of the second flange portion, and the recessed portion is the gasket. An “electrolyzer configured to accommodate at least part of the holding portion” has been invented and an application has been filed (Patent Document 1). Patent Document 1 describes using a rigid material with alkali resistance, such as iron, nickel, or stainless steel, as the material for each flange portion.
각 극실을 구성하는 도전성의 격벽 및 플랜지부의 재료로서는, 알칼리 내성 및 도전성의 관점에서는, 니켈이 가장 바람직하다고 생각된다. 그러나, 니켈 부재의 채용은 전해조의 코스트를 증대시킨다. 전해조의 저코스트화의 관점에서는, 전해조의 구조 부재에는 탄소강(예를 들면, 연강 등) 등의 저렴한 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명자가 더 검토했더니, 탄소강 등의 저렴한 금속 재료를 플랜지부에 채용한 알칼리수 전해조에 있어서는, 특히 양극실측의 플랜지부와 가스켓의 사이에서, 전해액 및 가스의 씰링성이 저하하기 쉬운 것이 판명되었다. 이 문제는, 단지 플랜지부의 표면에 니켈 도금층을 마련함으로써는, 해결하는 것이 곤란했다.As a material for the conductive partition and flange portion constituting each pole chamber, nickel is considered most preferable from the viewpoint of alkali resistance and conductivity. However, the use of nickel members increases the cost of the electrolytic cell. From the viewpoint of reducing the cost of the electrolytic cell, it is desirable to use inexpensive metal materials such as carbon steel (eg, mild steel, etc.) for the structural members of the electrolytic cell. However, upon further examination by the present inventor, it was found that in an alkaline water electrolyzer employing an inexpensive metal material such as carbon steel for the flange portion, the sealing properties of the electrolyte solution and gas are likely to deteriorate, especially between the flange portion on the anode chamber side and the gasket. It has been done. It was difficult to solve this problem simply by providing a nickel plating layer on the surface of the flange portion.
본 발명은, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 것이 가능한, 알칼리수 전해조를 제공하는 것을 과제로 한다.The object of the present invention is to provide an alkaline water electrolyzer capable of suppressing the deterioration of the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas.
본 발명은, 다음의 [1]~[14]의 형태를 포함한다.The present invention includes the following aspects [1] to [14].
[1] 도전성의 제1 격벽과, 당해 제1 격벽의 외주부에 마련된 제1 플랜지부를 구비하고, 양극실을 획정(劃定)하는, 제1 프레임체와, [1] A first frame body having a conductive first partition and a first flange portion provided on the outer periphery of the first partition, and defining an anode chamber;
도전성의 제2 격벽과, 당해 제2 격벽의 외주부에 마련된 제2 플랜지부를 구비하고, 음극실을 획정하는, 제2 프레임체와, A second frame body having a conductive second barrier rib and a second flange portion provided on the outer periphery of the second barrier rib, and defining a cathode chamber;
상기 제1 프레임체와 상기 제2 프레임체의 사이에 배치되고, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는, 이온 투과성의 격막과, an ion-permeable diaphragm disposed between the first frame and the second frame and dividing the anode chamber and the cathode chamber;
상기 제1 프레임체의 제1 플랜지부와, 상기 제2 프레임체의 제2 플랜지부의 사이에 협지되고, 상기 격막을 유지하는, 가스켓과, a gasket sandwiched between a first flange portion of the first frame and a second flange portion of the second frame and maintaining the diaphragm;
상기 양극실 내에 배치되고, 상기 제1 격벽과 전기적으로 접속된, 양극과,an anode disposed in the anode chamber and electrically connected to the first partition,
상기 음극실 내에 배치되고, 상기 제2 격벽과 전기적으로 접속된, 음극A cathode disposed in the cathode chamber and electrically connected to the second partition wall.
을 구비하고, Equipped with
상기 가스켓은, The gasket is,
상기 제1 플랜지부 및 상기 격막에 접촉하는, 제1 가스켓 요소와,a first gasket element contacting the first flange portion and the diaphragm;
상기 제2 플랜지부 및 상기 격막에 접촉하는, 제2 가스켓 요소A second gasket element contacting the second flange portion and the diaphragm.
를 구비하고,Equipped with
상기 제1 플랜지부는, 상기 제1 가스켓 요소와 접촉하는, 제1 가스켓 접촉면을 구비하고, The first flange portion has a first gasket contact surface that contacts the first gasket element,
상기 제1 프레임체는, 상기 제1 플랜지부의 상기 제1 가스켓 접촉면에 노출되어 마련된, 두께 27㎛ 이상의 제1 니켈 도금층을 구비하고, The first frame body has a first nickel plating layer with a thickness of 27 μm or more exposed to the first gasket contact surface of the first flange portion,
상기 제1 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하인, 알칼리수 전해조.An alkaline water electrolyzer wherein the surface roughness of the first gasket contact surface is 10 μm or less as an arithmetic average roughness Ra.
[2] 상기 제1 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 최대 높이Rz로서 40㎛ 이하인, [1]에 기재된 알칼리수 전해조.[2] The alkaline water electrolyzer according to [1], wherein the surface roughness of the first gasket contact surface is 40 μm or less as a maximum height Rz.
[3] 상기 제1 니켈 도금층이, 무전해 니켈 도금층인, [1] 또는 [2]에 기재된 알칼리수 전해조.[3] The alkaline water electrolyzer according to [1] or [2], wherein the first nickel plating layer is an electroless nickel plating layer.
[4] 상기 제1 프레임체가, [4] The first frame body,
적어도 하나의 강제(鋼製)의 제1 심재와, At least one steel first core,
상기 제1 심재의 표면에 마련된 상기 제1 니켈 도금층The first nickel plating layer provided on the surface of the first core material
을 포함하는, [1]~[3] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.The alkaline water electrolyzer according to any one of [1] to [3], including.
[5] 상기 제1 니켈 도금층이, 상기 제1 가스켓 접촉면, 및, 상기 제1 프레임체의 상기 양극실에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있는, [1]~[4] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.[5] The alkaline water according to any one of [1] to [4], wherein the first nickel plating layer is continuously provided on the first gasket contact surface and the surface facing the anode chamber of the first frame. Electrolyzer.
[6] 상기 제1 니켈 도금층의 두께가, 30~100㎛인, [1]~[5] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.[6] The alkaline water electrolyzer according to any one of [1] to [5], wherein the first nickel plating layer has a thickness of 30 to 100 μm.
[7] 상기 제1 프레임체는, [7] The first frame is,
상기 제1 격벽으로부터 상기 양극실에 돌출되어 마련되고, 상기 양극을 지지하는, 도전성의 지지 부재A conductive support member provided to protrude from the first partition into the anode chamber and supports the anode.
를 더 구비하는, [1]~[6] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.The alkaline water electrolyzer according to any one of [1] to [6], further comprising:
[8] 상기 제2 플랜지부는, 상기 제2 가스켓 요소와 접촉하는, 제2 가스켓 접촉면을 구비하고, [8] The second flange portion has a second gasket contact surface that contacts the second gasket element,
상기 제2 프레임체는, 상기 제2 플랜지부의 상기 제2 가스켓 접촉면에 노출되어 마련된, 두께 27㎛ 이상의 제2 니켈 도금층을 구비하고, The second frame body has a second nickel plating layer with a thickness of 27 μm or more exposed to the second gasket contact surface of the second flange portion,
상기 제2 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하인, [1]~[7] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.The alkaline water electrolyzer according to any one of [1] to [7], wherein the surface roughness of the second gasket contact surface is 10 μm or less as an arithmetic average roughness Ra.
[9] 상기 제2 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 최대 높이Rz로서 40㎛ 이하인, [8]에 기재된 알칼리수 전해조.[9] The alkaline water electrolyzer according to [8], wherein the surface roughness of the second gasket contact surface is 40 μm or less in terms of maximum height Rz.
[10] 상기 제2 니켈 도금층이, 무전해 니켈 도금층인, [8] 또는 [9]에 기재된 알칼리수 전해조.[10] The alkaline water electrolyzer according to [8] or [9], wherein the second nickel plating layer is an electroless nickel plating layer.
[11] 상기 제2 프레임체가, [11] The second frame body,
적어도 하나의 강제의 제2 심재와, at least one second heartwood of the force,
상기 제2 심재의 표면에 마련된 상기 제2 니켈 도금층The second nickel plating layer provided on the surface of the second core material
을 포함하는, [8]~[10] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.The alkaline water electrolyzer according to any one of [8] to [10], including.
[12] 상기 제2 니켈 도금층이, 상기 제2 가스켓 접촉면, 및, 상기 제2 프레임체의 상기 음극실에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있는, [8]~[11] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.[12] The alkaline water according to any one of [8] to [11], wherein the second nickel plating layer is continuously provided on the second gasket contact surface and the surface facing the cathode chamber of the second frame. Electrolyzer.
[13] 상기 제2 니켈 도금층의 두께가, 50~100㎛인, [8]~[12] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.[13] The alkaline water electrolyzer according to any one of [8] to [12], wherein the second nickel plating layer has a thickness of 50 to 100 μm.
[14] 상기 제2 프레임체는, [14] The second frame is,
상기 제2 격벽으로부터 상기 음극실에 돌출되어 마련되고, 상기 음극을 지지하는, 도전성의 지지 부재A conductive support member provided to protrude from the second partition into the cathode chamber and supports the cathode.
를 더 구비하는, [1]~[13] 중 어느 하나에 기재된 알칼리수 전해조.The alkaline water electrolyzer according to any one of [1] to [13], further comprising:
본 발명의 알칼리수 전해조에 의하면, 양극실을 획정하는 제1 프레임체가, 플랜지부의 가스켓 접촉면에 노출되어 마련된 두께 27㎛ 이상의 니켈 도금층을 구비하고, 당해 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하임으로써, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 것이 가능하다.According to the alkaline water electrolyzer of the present invention, the first frame defining the anode chamber is provided with a nickel plating layer of 27 μm or more in thickness exposed to the gasket contact surface of the flange portion, and the surface roughness of the gasket contact surface is 10 as the arithmetic average roughness Ra. By being less than ㎛, it is possible to suppress a decrease in the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas.
[도 1] 본 발명의 일 실시형태에 따른 전해조(100)를 모식적으로 설명하는 단면도이다.
[도 2] 도 1로부터 제1 프레임체(10)를 뽑아낸 도면이다.
[도 3] 도 1로부터 제2 프레임체(20)를 뽑아낸 도면이다.
[도 4] 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 전해조(200)를 모식적으로 설명하는 단면도이다.
[도 5] 도 4로부터 제3 프레임체(210)를 뽑아낸 도면이다.[Figure 1] is a cross-sectional view schematically explaining the electrolytic cell 100 according to an embodiment of the present invention.
[FIG. 2] A diagram showing the
[FIG. 3] A diagram showing the
[Figure 4] is a cross-sectional view schematically explaining the
[FIG. 5] A diagram showing the
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 이들의 형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 도면은 반드시 정확한 치수를 반영한 것은 아니다. 또한 도면에서는, 일부의 부호를 생략하는 경우가 있다. 본 명세서에 있어서는, 특히 언급하지 않는 한, 수치A 및 B에 대해서, 「A~B」라고 하는 표기는 「A 이상 B 이하」를 의미하는 것으로 한다. 이러한 표기에 있어서 수치B에만 단위를 부기한 경우에는, 당해 단위가 수치A에도 적용되는 것으로 한다. 또한, 「또는」 및 「혹은」의 단어는, 특히 언급이 없는 한, 논리합을 의미하는 것으로 한다. 또한, 요소E1 및 E2에 대해서 「E1 및/또는 E2」라고 하는 표기는 「E1 혹은 E2, 또는 그들의 조합」을 의미하는 것으로 하고, 요소E1, …, EN(N은 3 이상의 정수)에 대해서, 「E1, …, EN-1, 및/또는 EN」이라고 하는 표기는 「E1, …, EN-1, 혹은 EN, 또는 그들의 조합」을 의미하는 것으로 한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these forms. Additionally, the drawings do not necessarily reflect exact dimensions. Additionally, in the drawings, some symbols may be omitted. In this specification, unless otherwise specified, the notation "A to B" for numerical values A and B shall mean "A or more and B or less." In this notation, if a unit is added only to numerical value B, the unit is assumed to apply to numerical value A as well. Additionally, the words “or” and “or” shall mean logical sum, unless otherwise specified. In addition, for elements E 1 and E 2 , the notation “E 1 and/or E 2 ” means “E 1 or E 2 , or a combination thereof”, and elements E 1 ,... , E N (N is an integer of 3 or more), 「E 1 , … , E N-1 , and/or E N ” means “E 1 , … , E N-1 , or E N , or a combination thereof.”
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전해조(100)를 모식적으로 설명하는 단면도이다. 전해조(100)는, 알칼리수 전해용의 전해조이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 전해조(100)는, 양극실(A)을 획정하는, 제1 프레임체(10)와; 음극실(C)을 획정하는, 제2 프레임체(20)와; 제1 프레임체(10)와 제2 프레임체(20)의 사이에 배치되고, 양극실(A)과 음극실(C)을 구획하는 이온 투과성의 격막(40)과; 제1 프레임체(10)와 제2 프레임체(20)에 협지되고, 격막(40)의 주연부를 유지하는, 전기 절연성의 가스켓(30)과; 양극실(A)에 배치되고, 제1 격벽(11)과 전기적으로 접속된, 양극(50)과, 음극실(C)에 배치되고, 제2 격벽(21)과 전기적으로 접속된, 음극(60)을 구비하고 있다. 제1 프레임체(10)는, 도전성의 제1 격벽(11)과, 격벽(11)의 외주부에 마련된 제1 플랜지부(12)를 갖는다. 제2 프레임체(20)도, 도전성의 제2 격벽(21)과, 격벽(21)의 외주부에 마련된 제2 플랜지부(22)를 갖는다. 격벽(11, 21)은, 인접하는 전해 셀끼리를 구획하고, 또한, 인접하는 전해 셀끼리를 전기적으로 직렬로 접속한다. 가스켓(30)은, 제1 플랜지부(12) 및 격막(40)에 접촉하는, 제1 가스켓 요소(31)와, 제2 플랜지부(22) 및 격막(40)에 접촉하는, 제2 가스켓 요소(32)를 구비한다. 제1 플랜지부(12)는, 격벽(11), 격막(40), 및 가스켓 요소(31)와 함께 양극실(A)을 획정하고, 제2 플랜지부(22)는, 격벽(21), 격막(40), 및 가스켓 요소(32)와 함께 음극실(C)을 획정한다.Figure 1 is a cross-sectional view schematically explaining an electrolytic cell 100 according to an embodiment of the present invention. The electrolytic cell 100 is an electrolytic cell for electrolyzing alkaline water. As shown in FIG. 1, the electrolytic cell 100 includes a
제1 프레임체(10)는, 또한, 격벽(11)으로부터 돌출하도록 마련된 적어도 하나의 도전성의 지지 부재(제1 지지 부재)(13), 13, …(이하에 있어서 「지지 부재(13)」라고 하는 경우가 있다)를 구비하고, 양극(50)은 지지 부재(13)에 의해서 유지되어 있다. 지지 부재(13)는 제1 격벽(11) 및 양극(50)과 전기적으로 도통하고 있다. 제2 프레임체(20)는, 또한, 격벽(21)으로부터 돌출하도록 마련된 도전성의 지지 부재(제2 지지 부재)(23), 23, …(이하에 있어서 「지지 부재(23)」라고 하는 경우가 있다)를 구비하고, 음극(60)은 지지 부재(23)에 의해서 유지되어 있다. 지지 부재(23)는 제2 격벽(21) 및 음극(60)과 전기적으로 도통하고 있다. 또, 도 1에는 나타나 있지 않지만, 제1 플랜지부(12)는 양극실(A)에 양극액을 공급하는 양극액 공급 유로와, 양극액(A)로부터 양극액 및 양극에서 발생한 가스를 회수하는 양극액 회수 유로를 구비하고 있다. 또한, 제2 플랜지부(22)는 음극실(C)에 음극액을 공급하는 음극액 공급 유로와, 음극실(C)로부터 음극액 및 음극에서 발생한 가스를 회수하는 음극액 회수 유로를 구비하고 있다.The
제1 격벽(11) 및 제2 격벽(21)의 재질로서는, 알칼리 내성을 갖는 강성의 도전성 재료를 사용할 수 있고, 예를 들면, 니켈, 철 등의 단체 금속; 보통강(즉, 저탄소강 및 중탄소강), 고탄소강 등의 탄소강, 스테인리스강(예를 들면, SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L 등) 등의 강, 등의 금속 재료를 바람직하게 채용할 수 있고, 코스트 저감 및 강도의 관점에서는 탄소강, 스테인리스강 등의 강재를 특히 바람직하게 채용할 수 있다.As the material of the
제1 플랜지부(12)의 재질로서는, 알칼리 내성을 갖는 강성의 재료를 사용할 수 있고, 예를 들면, 니켈, 철 등의 단체 금속; 보통강(즉, 저탄소강 및 중탄소강), 고탄소강 등의 탄소강, 스테인리스강(예를 들면, SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L 등)의 강, 등의 금속 재료를 바람직하게 채용할 수 있다. 코스트 저감 및 강도의 관점 외에, 상기한 가스켓의 사이에서, 전해액 및 가스의 씰링성이 저하하는 문제가 생기기 쉽고, 이것을 방지하는 본 발명의 효과가 보다 현저하게 발휘되기 쉬운 점에서, 탄소강, 스테인리스강 등의 강재를 특히 바람직하게 채용할 수 있고, 탄소강이 가장 호적하다.As the material of the
제2 플랜지부(22)의 재질로서는, 알칼리 내성을 갖는 강성의 재료를 사용할 수 있고, 예를 들면, 니켈, 철 등의 단체 금속; 보통강(즉, 저탄소강 및 중탄소강), 고탄소강 등의 탄소강, 스테인리스강(예를 들면, SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L 등)의 강, 등의 금속 재료 외에, 강화 플라스틱 등의 비금속 재료도 사용할 수 있고, 코스트 저감 및 강도의 관점에서는 탄소강, 스테인리스강 등의 강재를 특히 바람직하게 채용할 수 있다.As the material of the
제1 프레임체(10)의 격벽(11)과 플랜지부(12)는 용접이나 접착 등으로 접합되어 있어도 되고, 동일한 재료로 일체로 형성되어 있어도 된다. 마찬가지로 제2 프레임체(20)의 격벽(21)과 플랜지부(22)는 용접이나 접착 등으로 접합되어 있어도 되고, 동일한 재료로 일체로 형성되어 있어도 된다. 단, 극실 내부의 압력에 대한 내성을 높이는 것이 용이한 점에서, 제1 프레임체(10)의 격벽(11)과 플랜지부(12)는 동일한 재료로 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 제2 프레임체(20)의 격벽(21)과 플랜지부(22)는 동일한 재료로 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.The
제1 지지 부재(13) 및 제2 지지 부재(23)로서는, 알칼리수 전해조에 있어서 도전성 리브로서 사용 가능한 지지 부재를 사용할 수 있다. 전해조(100)에 있어서, 제1 지지 부재(13)는 제1 프레임체(10)의 격벽(11)으로부터 입설(立設)되어 있고, 제2 지지 부재(23)는 제2 프레임체(20)의 격벽(21)으로부터 입설되어 있다. 제1 지지 부재(13)가 양극(50)을 제1 프레임체(10)에 대해서 고정 및 유지할 수 있는 한에 있어서, 제1 지지 부재(13)의 접속 방법, 형상, 수, 및 배치는 특히 제한되지 않는다. 또한, 제2 지지 부재(23)가 음극(60)을 제2 프레임체(20)에 대해서 고정 및 유지할 수 있는 한에 있어서, 제2 지지 부재(23)의 접속 방법, 형상, 수, 및 배치도 특히 제한되지 않는다.As the
제1 지지 부재(13) 및 제2 지지 부재(23)의 재질로서는, 알칼리 내성을 갖는 강성의 도전성 재료를 사용할 수 있고, 예를 들면, 니켈, 철 등의 단체 금속; 보통강(즉, 저탄소강 및 중탄소강), 고탄소강 등의 탄소강, 스테인리스강(예를 들면, SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L 등)의 강, 등의 금속 재료를 바람직하게 채용할 수 있고, 코스트 저감 및 강도의 관점에서는 탄소강, 스테인리스강 등의 강재를 특히 바람직하게 채용할 수 있다.As the material of the
알칼리수 전해조의 양극실측에 있어서, 플랜지부의 가스켓 접촉면에 단순히 니켈 도금층을 마련한 것만으로는, 플랜지부의 가스켓 접촉면에 있어서의 니켈 부식의 진행에 의한 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 막을 수 없는 이유에 대해서, 본 발명자는 다음과 같이 고찰하고 있다. 알칼리수 전해조의 양극실 및 음극실 중의 각 극액의 극성은, 강알칼리역이다. 이와 같은 알칼리수는, 용존 산소 가스(O2)의 환원 반응을 캐소드(국부 전지의 양극) 반응으로 해서, 철 등의 비천금속에 대해서 부식성을 나타낸다. 플랜지부의 가스켓 접촉면은 통상, 목시에 의해서는 충분히 평활하게 보이지만, 미시적으로는 요철이 잔존하고 있고, 플랜지부가 가스켓과 함께 체결되었을 때에는, 가스켓 접촉면의 오목부와 가스켓의 사이에, 알칼리수가 침입하는 것이 가능한 미세한 터널상의 유로가 형성된다고 생각된다. 알칼리수가 금속제의 플랜지부의 가스켓 접촉면과 가스켓의 사이에 침입하면, 가스켓 접촉면의 금속을 부식(이온화)시킬 수 있다. 금속 부식이 일어난 개소에는 미세한 포켓이 발생하고, 이 포켓에 기존의 미세한 터널상의 유로를 통해서 알칼리수가 더 유입해서 금속 부식을 확대시킴으로써, 미세한 터널상의 유로가 확대 및/또는 진전하는 악순환이 된다고 생각된다. 이 터널상의 유로가 충분히 발달하면, 플랜지부의 가스켓 접촉면의 외주부까지 알칼리수, 및, 심한 경우에는 가스가 침투하는 것이 가능해져서, 전해액 및 가스의 씰링성이 저하한다고 생각된다.In measuring the anode chamber of an alkaline water electrolyzer, simply providing a nickel plating layer on the gasket contact surface of the flange portion can prevent the deterioration of the sealing properties of the anolyte solution and anode chamber gas due to nickel corrosion on the gasket contact surface of the flange portion. The present inventor considers the reason for this as follows. The polarity of each polar liquid in the anode chamber and cathode chamber of the alkaline water electrolyzer is in the strongly alkaline range. Such alkaline water uses the reduction reaction of dissolved oxygen gas (O 2 ) as a cathode (anode of a local battery) reaction, and is corrosive to base metals such as iron. The gasket contact surface of the flange part usually appears sufficiently smooth when viewed visually, but microscopically, irregularities remain, and when the flange part is fastened together with the gasket, alkaline water intrudes between the concave part of the gasket contact surface and the gasket. It is thought that a fine tunnel-shaped flow path is formed that allows for this. If alkaline water enters between the gasket contact surface of the metal flange portion and the gasket, it may corrode (ionize) the metal on the gasket contact surface. It is thought that microscopic pockets are created in areas where metal corrosion has occurred, and more alkaline water flows into these pockets through the existing microtunnel-shaped flow path, expanding the metal corrosion, thereby creating a vicious cycle in which the microtunnel-shaped channel expands and/or progresses. . If the flow path on this tunnel is sufficiently developed, it is possible for alkaline water and, in severe cases, gas to penetrate into the outer periphery of the gasket contact surface of the flange portion, and it is thought that the sealing properties of the electrolyte solution and gas deteriorate.
니켈은 알칼리수에 대해서 충분한 내부식성을 갖고 있다. 따라서, 플랜지부가 철 등의 비천금속(예를 들면, 탄소강 등)으로 형성되어 있는 경우여도, 플랜지부의 가스켓 접촉면에 니켈 도금이 실시되어 있는 경우에는, 가령, 플랜지부의 가스켓 접촉면에 미세한 요철이 잔존하고 있어서, 가스켓의 사이에 미세한 터널이 형성되었다고 해도, 알칼리수에 의한 금속 부식이 확대하는 것은 피할 수 있으므로, 전해액 및 가스의 씰링성은 유지된다고 생각된다. 그 목적에 있어서, 니켈 도금층의 두께는 2~10㎛이면 충분하고, 이것을 초과해서 두꺼운 니켈 도금층을 마련해도 단지 경제적이지 않다고 생각될 뿐이다. 그러나, 알칼리수 전해조의 양극실에 있어서는, 금속제의 플랜지부가 산화적 전위에 놓여지는 것, 및, 산소 가스가 다량으로 발생하는 것이 문제가 될 수 있다.Nickel has sufficient corrosion resistance to alkaline water. Therefore, even if the flange portion is formed of a base metal such as iron (e.g., carbon steel, etc.), if nickel plating is applied to the gasket contact surface of the flange portion, for example, fine irregularities may appear on the gasket contact surface of the flange portion. Even if it remains and a fine tunnel is formed between the gaskets, expansion of metal corrosion caused by alkaline water can be avoided, so it is thought that the sealing properties of the electrolyte solution and gas are maintained. For that purpose, the thickness of the nickel plating layer is sufficient to be 2 to 10 μm, and it is simply not economical to provide a thicker nickel plating layer than this. However, in the anode chamber of an alkaline water electrolyzer, it may be a problem that the metal flange portion is placed at an oxidative potential and that a large amount of oxygen gas is generated.
특히, 알칼리수 전해조의 음극실에서 발생하는 가스는 수소 가스이어서, 음극실은 환원적 분위기로 충만됨에 대해서, 양극실에서 발생하는 가스는 산소 가스이어서, 양극실은 산화적 분위기로 충만됨과 함께, 양극액에도 산소 가스가 포화 레벨까지 용해한다. 산소 발생 반응 전위의 부근에서는 열역학적으로 니켈 금속의 산화 반응이 진행한다(하기 식(1) 또는 (2)). 수산화니켈(II)은 비산화적 조건 하에서는 알칼리 수용액 중에서 안정하지만, 전위 및 산소 가스 활량 등의 조건에 따라서 니켈의 산화가 더 진행할 수 있다(예를 들면, 하기 식(3)~(6)).In particular, the gas generated in the cathode chamber of the alkaline water electrolyzer is hydrogen gas, so the cathode chamber is filled with a reducing atmosphere, while the gas generated in the anode chamber is oxygen gas, so the anode chamber is filled with an oxidizing atmosphere, and the anolyte Oxygen gas dissolves to saturation level. In the vicinity of the oxygen evolution reaction potential, the oxidation reaction of nickel metal proceeds thermodynamically (Equation (1) or (2) below). Nickel (II) hydroxide is stable in an aqueous alkaline solution under non-oxidizing conditions, but oxidation of nickel may proceed further depending on conditions such as potential and oxygen gas activity (e.g., formulas (3) to (6) below).
Ni+2OH-→Ni(OH)2+2e- …(1)Ni+2OH - →Ni(OH) 2 +2e - … (One)
Ni+(1/2)O2+H2O→Ni(OH)2 …(2)Ni+(1/2)O 2 +H 2 O→Ni(OH) 2 … (2)
Ni(OH)2+OH-→NiOOH+H2O+e- …(3)Ni(OH) 2 +OH - →NiOOH+H 2 O+e - … (3)
2Ni(OH)2+(1/2)O2→2NiOOH+H2O …(4)2Ni(OH) 2 +(1/2)O 2 →2NiOOH+H 2 O... (4)
NiOOH+OH-→NiO2+H2O+e- …(5)NiOOH+OH - →NiO 2 +H 2 O+e - … (5)
2NiOOH+(1/2)O2→2NiO2+H2O …(6)2NiOOH+(1/2)O 2 →2NiO 2 +H 2 O … (6)
이와 같은 니켈의 산화 반응은, 주로 니켈의 표면 및 그 근방에서 진행한다. 일반적으로, 산화물 피막 / 분위기 가스 계면에서는, 가스 흐름이 충분하면, 산화물로부터의 산소의 해리압은 분위기의 산소 분압과 같아진다. 분위기의 산소 분압이 해리압보다 높으면 금속은 산화되고, 해리압 미만이면 산화물은 환원된다. 산화물 피막 중에서는 산소 분압의 구배가 생겨서, 산화물 피막의 심부일수록 분압이 저하한다. 금속/산화물 계면에서 열역학 평형이 성립해 있다고 가정하면, 계는 금속과 산화물이 공존하는 평형 상태로 간주할 수 있으므로, 산소 분압은 해리압과 같아진다. 따라서, 산화물 피막에 접하는 상 중의 산소 가스의 활량이 높을수록, 금속/산화물 평형은 산화물의 측으로 기울어져서 산화물 피막은 두꺼워진다고 생각된다. 이들 니켈의 산화 반응은 가역 반응이므로, 알칼리수 전해조의 운전이 정지되었을 때에는, 니켈의 산화 반응의 역반응(환원 반응)을 진행할 수 있다. 양극실로부터 산소 가스가 회수되는 것에 의한 양극실 중의 산소 가스 활량의 저하도, 당해 역반응을 뒷받침한다고 생각된다. 니켈 표면 및 그 근방에서의 니켈의 산화 반응 및 그 역반응은, 결정 구조의 변화를 통해서, 니켈 표면 및 그 근방에서의 국소적인 응력 변화를 가져올 수 있다. 니켈 표면 및 그 근방에 있어서의 니켈의 산화 반응 및 그 역반응의 반복은, 국소적인 응력 변화의 반복을 통해서, 니켈 도금 피막의 열화를 촉진할 수 있다. 이 문제는, 알칼리수 전해조의 운전 및 정지가 빈번하게 반복되는 조건에 있어서 특히 현저해질 수 있다. 그와 같은 운전 조건의 예로서는, 알칼리수 전해조의 전류원으로서, 재생 가능 에너지(예를 들면, 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전 등) 등의 불안정 전원이, 이차전지 등으로 안정화되지 않고 사용되는 경우를 들 수 있다. 니켈 도금 피막이 열화하면, 표면의 요철도 진전해서, 이것이 궁극적으로는 플랜지부와 가스켓의 사이의 전해액 및 가스의 씰링성을 저하시킨다고 생각된다.This oxidation reaction of nickel mainly proceeds on and near the surface of nickel. Generally, at the oxide film/atmospheric gas interface, if the gas flow is sufficient, the dissociation pressure of oxygen from the oxide becomes equal to the partial pressure of oxygen in the atmosphere. If the partial pressure of oxygen in the atmosphere is higher than the dissociation pressure, the metal is oxidized, and if it is lower than the dissociation pressure, the oxide is reduced. A gradient of oxygen partial pressure occurs in the oxide film, and the deeper the oxide film, the lower the partial pressure. Assuming that thermodynamic equilibrium is established at the metal/oxide interface, the system can be considered to be in an equilibrium state where the metal and oxide coexist, so the oxygen partial pressure becomes equal to the dissociation pressure. Therefore, it is thought that the higher the activity of oxygen gas in the phase in contact with the oxide film, the more the metal/oxide balance is tilted toward the oxide side, and the thicker the oxide film becomes. Since these nickel oxidation reactions are reversible reactions, when the operation of the alkaline water electrolyzer is stopped, the reverse reaction (reduction reaction) of the nickel oxidation reaction can proceed. It is believed that the decrease in oxygen gas activity in the anode chamber due to recovery of oxygen gas from the anode chamber also supports the reverse reaction. Nickel oxidation reactions and reverse reactions on and near the nickel surface may result in local stress changes on and near the nickel surface through changes in crystal structure. Repetition of the oxidation reaction of nickel and the reverse reaction on the nickel surface and its vicinity may accelerate deterioration of the nickel plating film through repetition of local stress changes. This problem can become particularly noticeable under conditions where the operation and stop of the alkaline water electrolyzer are frequently repeated. An example of such an operating condition is a case where an unstable power source such as renewable energy (e.g. solar power generation, wind power generation, tidal power generation, etc.) is used as the current source of the alkaline water electrolyzer without being stabilized by a secondary battery, etc. I can hear it. When the nickel plating film deteriorates, surface irregularities also develop, which is thought to ultimately reduce the sealing performance of the electrolyte and gas between the flange portion and the gasket.
본 발명자는, 양극실측의 플랜지부의 가스켓 접촉면에 노출하도록, 두께 27㎛ 이상의 니켈 도금층을 마련함과 함께, 당해 가스켓 접촉면의 표면 거칠기를, 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하로 함으로써, 알칼리수 전해조의 양극실측이라고 하는 금속 부식에 대해서 엄격한 조건 하에 있어서도, 전해액 및 가스의 씰링성의 저하를 억제할 수 있는 것을 알아냈다.The present inventor provided a nickel plating layer with a thickness of 27 ㎛ or more to expose the gasket contact surface of the flange portion on the anode actual side, and set the surface roughness of the gasket contact surface to 10 ㎛ or less in terms of arithmetic mean roughness Ra, thereby making the anode of an alkaline water electrolyzer. It was found that the deterioration of the sealing properties of the electrolyte solution and gas could be suppressed even under strict conditions regarding metal corrosion, which are said to be actual measurements.
도 2는, 도 1로부터 제1 프레임체(10)만을 뽑아낸 도면이다. 도 2에 있어서, 도 1에 이미 표시된 요소에는 도 1에 있어서의 부호와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다. 제1 플랜지부(12)는, 제1 가스켓 요소(31)(도 1 참조)와 접촉하는, 제1 가스켓 접촉면(12e)을 갖는다. 제1 프레임체(10)는, 제1 플랜지부(12)의 제1 가스켓 접촉면(12e)에 노출되어 마련된, 제1 니켈 도금층(14)을 구비하고 있다. 제1 니켈 도금층(14)의, 제1 가스켓 접촉면(12e)에 있어서의 두께는, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 장기에 걸쳐서 높이는 관점에서, 27㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상이다. 당해 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다.FIG. 2 is a view in which only the
양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 장기에 걸쳐서 높이는 관점에서, 제1 가스켓 접촉면(12e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하이고, 바람직하게는 9㎛ 이하, 또는 8㎛ 이하이다. 당해 산술 평균 거칠기Ra의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 가스켓의 고정의 안정성 및 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 1㎛ 이상, 또는 2㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 산술 평균 거칠기Ra는, 1~10㎛, 또는 1~9㎛, 또는 1~8㎛일 수 있다.From the viewpoint of suppressing the deterioration of the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas, and from the viewpoint of increasing corrosion resistance in alkaline water with high oxygen gas activity over a long period of time, the surface roughness of the first gasket contact surface 12e is determined in accordance with JIS B0601. The prescribed arithmetic mean roughness Ra is 10 μm or less, preferably 9 μm or less, or 8 μm or less. The lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is not particularly limited, but may be 1 μm or more, or 2 μm or more in one embodiment, from the viewpoint of stability of fixation of the gasket and manufacturing cost. In one embodiment, the arithmetic mean roughness Ra may be 1 to 10 μm, or 1 to 9 μm, or 1 to 8 μm.
양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서, 제1 가스켓 접촉면(12e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 최대 높이Rz로서, 바람직하게는 40㎛ 이하, 보다 바람직하게는 35㎛ 이하이다. 당해 최대 높이Rz의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 2㎛ 이상, 또는 4㎛ 이상, 또는 6㎛ 이상, 또는 8㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 최대 높이Rz는, 2~40㎛, 또는 4~40㎛, 또는 6~40㎛일 수 있다.From the viewpoint of further suppressing the deterioration of the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas, and further improving the corrosion resistance in alkaline water with high oxygen gas activity, the surface roughness of the first gasket contact surface 12e is specified in JIS B0601. The maximum height Rz is preferably 40 μm or less, more preferably 35 μm or less. The lower limit of the maximum height Rz is not particularly limited, but from the viewpoint of manufacturing cost, in one embodiment, it may be 2 μm or more, or 4 μm or more, or 6 μm or more, or 8 μm or more. In one embodiment, the maximum height Rz may be 2 to 40 μm, or 4 to 40 μm, or 6 to 40 μm.
전해조(100)에 있어서, 제1 니켈 도금층(14)은, 제1 가스켓 접촉면(12e), 및, 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있다. 제1 프레임체(10)가 양극실(A)에 면한 표면에도 이와 같은 두꺼운 니켈 도금층을 구비함으로써, 양극실의 산소 가스 분위기 및 산소 가스 포화 알칼리수 중에서의 내부식성을 장기에 걸친 사용에 충분한 수준까지 저렴하게 높이는 것이 가능해진다. 양극실의 산소 가스 분위기 및 산소 가스 포화 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층의 두께는, 바람직하게는 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상, 특히 바람직하게는 50㎛ 이상이다. 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층의 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 코스트의 관점에서 바람직하게는 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다. 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층은, 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면의 전체에 마련되어 있어도 되고, 접액부에만 마련되어 있어도 된다.In the electrolytic cell 100, the first
하나의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1 프레임체(10)는, 적어도 하나의 강제의 심재(10a)와, 당해 심재(10a)의 표면에 마련된 제1 니켈 도금층(14)을 포함한다. 전해조(100)에 있어서, 강제의 심재(10a)는, 격벽(11)을 구성하는 강제의 심재(11a)와, 플랜지부(12)를 구성하는 강제의 심재(12a)와, 지지 부재(13)를 구성하는 강제의 심재(13a)를 포함한다. 제1 니켈 도금층(14)은, 적어도 플랜지부(12)의 가스켓 접촉면(12e)에 노출하도록 마련되고, 제1 가스켓 접촉면(12e)으로부터 더 연속해서, 심재(10a) 중, 양극실에 면한 표면 전체에 마련되어 있어도 되고, 심재(10a)의 표면 전체에 마련되어 있어도 된다.In one preferred embodiment, the
일 실시형태에 있어서, 이와 같은 제1 프레임체(10)는, 격벽(11)을 구성하는 강제의 심재(11a) 및 플랜지부(12)를 구성하는 강제의 심재(12a)에 니켈 도금을 실시함으로써 제조할 수 있다. 격벽(11)을 구성하는 강제의 심재(11a)과 플랜지부(12)를 구성하는 강제의 심재(12a)를 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 격벽(11)을 구성하는 강제의 심재(11a) 및 플랜지부(12)를 구성하는 강제의 심재(12a)에 각각 별개로 니켈 도금을 실시하고나서 양자를 접합해도 된다. 또한, 제1 프레임체(10)가 지지 부재(13)를 구비하는 경우, 격벽(11)을 구성하는 강제의 심재(11a)와 지지 부재(13)를 구성하는 강제의 심재(13a)를 포함하고, 임의적으로 플랜지부(12)를 구성하는 강제의 심재(12a)를 더 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 지지 부재(13)를 구성하는 강제의 심재(13a)에 별개로 니켈 도금을 실시하고나서 심재(13a)와 니켈 도금층을 구비하는 지지 부재(13)를 격벽(11)에 접합해도 된다. 또, 상기와 같이, 제1 플랜지부(12)는 양극실(A)에 양극액을 공급하는 양극액 공급 유로(도시않음)와, 양극실(A)로부터 양극액 및 양극에서 발생한 가스를 회수하는 양극액 회수 유로(도시않음)를 구비하고 있다. 플랜지부(12)가 강제의 심재(12a)를 구비하는 경우, 플랜지부(12)에 구비되는 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로의 내표면에도 상기 니켈 도금층(14)이 마련되는 것이 바람직하다. 당해 니켈 도금층(14)은 플랜지부(12)에 구비되는 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로의 내표면의 적어도 접액부에 마련되는 것이 바람직하고, 당해 내표면의 전체에 마련되어 있어도 된다.In one embodiment, such a
도 3은, 도 1로부터 제2 프레임체(20)만을 뽑아낸 도면이다. 도 3에 있어서, 도 1~2에 이미 표시된 요소에는 도 1~2에 있어서의 부호와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다. 제2 플랜지부(22)는, 제2 가스켓 요소(32)(도 1 참조)와 접촉하는, 제2 가스켓 접촉면(22e)을 갖는다. 제2 프레임체(20)는, 제2 플랜지부(22)의 제2 가스켓 접촉면(22e)에 노출되어 마련된, 제2 니켈 도금층(24)을 구비하고 있다. 제2 니켈 도금층(24)의, 제2 가스켓 접촉면(22e)에 있어서의 두께는, 음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상이다. 당해 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다.FIG. 3 is a view in which only the
음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점에서, 제2 가스켓 접촉면(22e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 산술 평균 거칠기Ra로서 바람직하게는 10㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 9㎛ 이하, 또는 8㎛ 이하이다. 당해 산술 평균 거칠기Ra의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 가스켓의 고정의 안정성 및 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 1㎛ 이상, 또는 2㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 산술 평균 거칠기Ra는, 1~10㎛, 또는 1~9㎛, 또는 1~8㎛일 수 있다.From the viewpoint of suppressing deterioration of the sealing properties of the catholyte and cathode chamber gas, the surface roughness of the second gasket contact surface 22e is preferably 10 μm or less as the arithmetic mean roughness Ra specified in JIS B0601, and more preferably It is 9㎛ or less, or 8㎛ or less. The lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is not particularly limited, but may be 1 μm or more, or 2 μm or more in one embodiment, from the viewpoint of stability of fixation of the gasket and manufacturing cost. In one embodiment, the arithmetic mean roughness Ra may be 1 to 10 μm, or 1 to 9 μm, or 1 to 8 μm.
음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점에서, 제2 가스켓 접촉면(22e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 최대 높이Rz로서, 바람직하게는 40㎛ 이하, 보다 바람직하게는 35㎛ 이하이다. 당해 최대 높이Rz의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 2㎛ 이상, 또는 4㎛ 이상, 또는 6㎛ 이상, 또는 8㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 최대 높이Rz는, 2~40㎛, 또는 4~40㎛, 또는 6~40㎛일 수 있다.From the viewpoint of further suppressing the deterioration of the sealing properties of the catholyte and cathode chamber gas, the surface roughness of the second gasket contact surface 22e is the maximum height Rz specified in JIS B0601, and is preferably 40 μm or less, more preferably It is 35㎛ or less. The lower limit of the maximum height Rz is not particularly limited, but from the viewpoint of manufacturing cost, in one embodiment, it may be 2 μm or more, or 4 μm or more, or 6 μm or more, or 8 μm or more. In one embodiment, the maximum height Rz may be 2 to 40 μm, or 4 to 40 μm, or 6 to 40 μm.
전해조(100)에 있어서, 제2 니켈 도금층(24)은, 제2 가스켓 접촉면(22e), 및, 제2 프레임체(20)의 음극실(C)에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있다. 제2 프레임체(20)가 음극실(C)에 면한 표면에도 니켈 도금층을 구비함으로써, 음극실의 알칼리 조건 하에서의 내부식성을 충분한 수준까지 높이는 것이 가능해진다. 제2 프레임체(20)의 음극실(C)에 면한 표면에 있어서, 니켈 도금층은, 음극실의 알칼리 조건에 견디는 것이 가능한 내부식성을 가져오는 두께를 갖는다. 그 두께는 2㎛이면 충분하고, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 27㎛ 이상, 일 실시형태에 있어서 30㎛ 이상일 수 있다. 제2 프레임체(20)의 음극실(C)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층의 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 코스트의 관점에서 바람직하게는 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다. 제2 프레임체(20)의 음극실(C)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층은, 제2 프레임체(20)의 음극실(C)에 면한 표면의 전체에 마련되어 있어도 되고, 접액부에만 마련되어 있어도 된다.In the electrolytic cell 100, the second
하나의 바람직한 실시형태에 있어서, 제2 프레임체(20)는, 적어도 하나의 강제의 심재(20a)와, 당해 심재(20a)의 표면에 마련된 제2 니켈 도금층(24)을 포함한다. 전해조(100)에 있어서, 강제의 심재(20a)는, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a)와, 플랜지부(22)를 구성하는 강제의 심재(22a)와, 지지 부재(23)를 구성하는 강제의 심재(23a)를 포함한다. 제2 니켈 도금층(24)은, 적어도 플랜지부(22)의 가스켓 접촉면(22e)에 노출하도록 마련되고, 제2 가스켓 접촉면(22e)으로부터 더 연속해서, 심재(20a) 중, 음극실에 면한 표면 전체에 마련되어 있어도 되고, 심재(20a)의 표면 전체에 마련되어 있어도 된다.In one preferred embodiment, the
일 실시형태에 있어서, 이와 같은 제2 프레임체(20)는, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a) 및 플랜지부(22)를 구성하는 강제의 심재(22a)에 니켈 도금을 실시함으로써 제조할 수 있다. 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a)과 플랜지부(22)를 구성하는 강제의 심재(22a)를 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a) 및 플랜지부(22)를 구성하는 강제의 심재(22a)에 각각 별개로 니켈 도금을 실시하고나서 양자를 접합해도 된다. 또한, 제2 프레임체(20)가 지지 부재(23)를 구비하는 경우, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a)와 지지 부재(23)를 구성하는 강제의 심재(23a)를 포함하고, 임의적으로 플랜지부(22)를 구성하는 강제의 심재(22a)를 더 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 지지 부재(23)를 구성하는 강제의 심재(23a)에 별개로 니켈 도금을 실시하고나서 심재(23a)와 니켈 도금층을 구비하는 지지 부재(23)를 격벽(21)에 접합해도 된다. 또, 상기와 같이, 제2 플랜지부(22)는, 또한, 음극실(C)에 음극액을 공급하는 음극액 공급 유로(도시않음)와, 음극실(C)로부터 음극액 및 음극에서 발생한 가스를 회수하는 음극액 회수 유로(도시않음)를 구비하고 있다. 플랜지부(22)가 강제의 심재(22a)를 구비하는 경우, 플랜지부(22)에 구비되는 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로의 내표면에도 상기 니켈 도금층(24)이 마련되는 것이 바람직하다. 당해 니켈 도금층(24)은 플랜지부(22)에 구비되는 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로의 내표면의 적어도 접액부에 마련되는 것이 바람직하고, 당해 내표면의 전체에 마련되어 있어도 된다.In one embodiment, such a
다른 일 실시형태에 있어서, 제2 프레임체(20)는, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a)에 니켈 도금을 실시한 후, 심재(21a) 및 니켈 도금층을 구비하는 격벽(21)과 비금속 재료로 구성된 플랜지부(22)를 접합함으로써 제조할 수 있다. 제2 프레임체(20)가 지지 부재(23)를 구비하는 경우, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a)와 지지 부재(23)를 구성하는 강제의 심재(23a)를 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 격벽(21)을 구성하는 강제의 심재(21a) 및 지지 부재(23)를 구성하는 강제의 심재(23a)에 각각 별개로 니켈 도금을 실시하고나서 양자를 접합해도 된다.In another embodiment, the
제1 프레임체(10)에 제1 니켈 도금층(14)을 마련함에 있어서는, 공지의 니켈 도금 방법을 채용할 수 있다. 금속제의 심재에 대한 니켈 도금은 전해 도금에 의해서 행해도 되고, 무전해 도금에 의해서 행해도 된다. 단, 전해 도금은 일반적으로 표면이 거칠어지는 바, 무전해 도금은, 본 발명에 있어서의 상기 산술 평균 거칠기Ra의 요건을 만족하는 표면을 얻기 쉽다. 이 때문에, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 높이는 관점에서는, 무전해 니켈 도금을 바람직하게 채용할 수 있다. 무전해 니켈 도금은 공지의 프로세스에 의해서 행할 수 있다. 예를 들면, 금속제의 심재에 대해서, 산세 처리 공정, 탈지 처리 공정, 전해 탈지 처리 공정, 산활성 공정, 무전해 니켈 도금 석출 공정, 및 도금 후 열처리 공정을 상기 순으로 행함으로써, 금속제의 심재의 표면에 무전해 니켈 도금층을 형성할 수 있다. 무전해 니켈 도금은 무전해 니켈-인 도금이어도 되고, 무전해 니켈-붕소 도금이어도 되지만, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 무전해 니켈-인 도금이 바람직하다. 무전해 니켈 도금층(14) 중의 인 함유량은, 통상 1~13질량%이고, 일 실시형태에 있어서, 1질량% 이상 5질량% 미만, 또는 5질량% 이상 10질량% 미만, 또는 10질량% 이상 13질량% 이하일 수 있다. 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 무전해 니켈 도금층(14) 중의 인 함유량은, 바람직하게는 5~13질량%이고, 일 실시형태에 있어서, 5질량% 이상 10질량% 미만일 수 있다. 특히 제1 가스켓 접촉면(12e) 및 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에 연속해서 제1 니켈 도금층(14)을 마련하는 경우에는, 전해조(100)의 전기 저항을 더 저감해서, 에너지 효율을 높이는 관점에서, 무전해 니켈 도금층(14) 중의 인 함유량은, 바람직하게는 5질량% 이상 10질량% 미만이다.In providing the first
제2 프레임체(20)에 제2 니켈 도금층(24)을 마련함에 있어서는, 공지의 니켈 도금 방법을 채용할 수 있다. 금속제의 심재에 대한 니켈 도금은 전해 도금에 의해서 행해도 되고, 무전해 도금에 의해서 행해도 된다. 단, 음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 무전해 니켈 도금을 바람직하게 채용할 수 있다. 무전해 니켈 도금은 공지의 프로세스에 의해서 행할 수 있다. 예를 들면, 금속제의 심재에 대해서, 산세 처리 공정, 탈지 처리 공정, 전해 탈지 처리 공정, 산활성 공정, 무전해 니켈 도금 석출 공정, 및 도금 후 열처리 공정을 상기 순으로 행함으로써, 금속제의 심재의 표면에 무전해 니켈 도금층을 형성할 수 있다. 무전해 니켈 도금은 무전해 니켈-인 도금이어도 되고, 무전해 니켈-붕소 도금이어도 되지만, 음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 무전해 니켈-인 도금이 바람직하다. 무전해 니켈 도금층(24) 중의 인 함유량은, 통상 1~13질량%이고, 일 실시형태에 있어서, 1질량% 이상 5질량% 미만, 또는 5질량% 이상 10질량% 미만, 또는 10질량% 이상 13질량% 이하일 수 있다. 음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 무전해 니켈 도금층(24) 중의 인 함유량은, 바람직하게는 5~13질량%이고, 일 실시형태에 있어서, 5질량% 이상 10질량% 미만일 수 있다. 특히 제2 가스켓 접촉면(22e) 및 제2 프레임체(20)의 양극실(A)에 면한 표면에 연속해서 제2 니켈 도금층(24)을 마련하는 경우에는, 전해조(100)의 전기 저항을 더 저감해서, 에너지 효율을 높이는 관점에서, 무전해 니켈 도금층(24) 중의 인 함유량은, 바람직하게는 5질량% 이상 10질량% 미만이다.When providing the second
가스켓(30)(도 1 참조)으로서는, 알칼리수 전해용의 전해조에 사용 가능하고, 전기 절연성을 갖는 가스켓을 특히 제한없이 사용할 수 있다. 도 1에는 가스켓(30)의 단면이 표시되어 있다. 가스켓(30)은 평탄한 형상을 갖고, 격막(40)의 주연부를 협지하는 한편, 제1 플랜지부(12)와 제2 플랜지부(22)의 사이에 협지된다. 가스켓(30)은, 제1 플랜지부(12) 및 격막(40)에 접촉하는, 제1 가스켓 요소(31)와, 제2 플랜지부(22) 및 격막(40)에 접촉하는, 제2 가스켓 요소(32)를 구비한다. 일 실시형태에 있어서, 제1 가스켓 요소(31)와 제2 가스켓 요소(32)는, 분리한 별개의 가스켓 요소이다. 다른 실시형태에 있어서, 제1 가스켓 요소(31)와 제2 가스켓 요소(32)는, 외연부에서 접합되어서 일체의 가스켓을 형성하고 있어도 된다. 그와 같은 일체형의 가스켓에 의하면, 전해액 및 가스의 씰링성을 더 높이는 것이 가능해진다. 가스켓(30)은, 내알칼리성을 갖는 엘라스토머에 의해서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 가스켓(30)의 재료의 예로서는, 천연 고무(NR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 실리콘 고무(SR), 에틸렌-프로필렌 고무(EPT), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 불소 고무(FR), 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR), 우레탄 고무(UR), 클로로설폰화폴리에틸렌 고무(CSM) 등의 엘라스토머를 들 수 있다. 또한, 알칼리 내성을 갖지 않는 가스켓 재료를 사용하는 경우, 당해 가스켓 재료의 표면에 내알칼리성을 갖는 재료의 층을 피복 등에 의해서 마련해도 된다.As the gasket 30 (see FIG. 1), a gasket that can be used in an electrolyzer for alkaline water electrolysis and has electrical insulation properties can be used without particular restrictions. 1 shows a cross section of the
격막(40)으로서는, 알칼리수 전해용의 전해조에 사용 가능한 이온 투과성의 격막을 특히 제한없이 사용할 수 있다. 격막(40)은, 가스 투과성이 낮고, 전기 전도도가 작고, 강도가 높은 것이 바람직하다. 격막(40)의 예로서는, 아스베스토나 변성 아스베스토로 이루어지는 다공질막, 폴리설폰계 폴리머를 사용한 다공질 격막, 폴리페닐렌설파이드 섬유를 사용한 포, 불소계 다공질막, 무기계 재료와 유기계 재료의 양쪽을 포함하는 하이브리드 재료를 사용한 다공질막 등의 다공질 격막을 들 수 있다. 또한, 이들 다공질 격막 이외에도, 불소계 등의 이온교환막을 격막(40)으로서 사용하는 것도 가능하다.As the diaphragm 40, an ion-permeable diaphragm that can be used in an electrolytic cell for alkaline water electrolysis can be used without particular restrictions. The diaphragm 40 preferably has low gas permeability, low electrical conductivity, and high strength. Examples of the diaphragm 40 include a porous membrane made of asbestos or modified asbestos, a porous membrane using a polysulfone polymer, a fabric using polyphenylene sulfide fibers, a fluorine-based porous membrane, and a porous membrane containing both inorganic and organic materials. Examples include porous membranes such as porous membranes using hybrid materials. In addition to these porous membranes, it is also possible to use an ion exchange membrane such as a fluorine-based membrane as the membrane 40.
양극(50)으로서는, 알칼리수 전해용의 전해조에 사용 가능한 양극을 특히 제한없이 사용할 수 있다. 양극(50)은 통상, 도전성 기재와, 당해 기재의 표면을 피복하는 촉매층을 구비한다. 촉매층은 다공질인 것이 바람직하다. 양극(50)의 도전성 기재로서는, 예를 들면, 니켈, 니켈 합금, 니켈철, 바나듐, 몰리브덴, 구리, 은, 망간, 백금족 원소, 흑연, 혹은 크롬, 또는 그들의 조합을 사용할 수 있다. 양극(50)에 있어서는 니켈로 이루어지는 도전성 기재를 바람직하게 사용할 수 있다. 촉매층은 원소로서 니켈을 포함한다. 촉매층은, 산화니켈, 금속 니켈, 혹은 수산화니켈, 또는 그들의 조합을 포함하는 것이 바람직하고, 니켈과 다른 1종 이상의 금속과의 합금을 포함해도 된다. 촉매층은 금속 니켈로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 또, 촉매층은, 크롬, 몰리브덴, 코발트, 탄탈륨, 지르코늄, 알루미늄, 아연, 백금족 원소, 혹은 희토류 원소, 또는 그들의 조합을 더 포함해도 된다. 촉매층의 표면에, 로듐, 팔라듐, 이리듐, 혹은 루테늄, 또는 그들의 조합이 추가적인 촉매로서 더 담지(擔持)되어 있어도 된다. 양극(50)의 도전성 기재는 강성의 기재여도 되고, 가요성(可撓性)의 기재여도 된다. 양극(50)을 구성하는 강성의 도전성 기재로서는, 예를 들면, 익스팬드 메탈, 펀치드 메탈 등을 들 수 있다. 또한, 양극(50)을 구성하는 가요성의 도전성 기재로서는, 예를 들면, 금속 와이어로 직조한(또는 편직한) 쇠망 등을 들 수 있다.As the
음극(60)으로서는, 알칼리수 전해용의 전해조에 사용 가능한 음극을 특히 제한없이 사용할 수 있다. 음극(60)은 통상, 도전성 기재와, 당해 기재의 표면을 피복하는 촉매층을 구비한다. 음극(60)의 도전성 기재로서는, 예를 들면, 니켈, 니켈 합금, 스테인리스 스틸, 연강, 니켈 합금, 또는, 스테인리스 스틸 혹은 연강의 표면에 니켈 도금을 실시한 것을 바람직하게 채용할 수 있다. 음극(60)의 촉매층으로서는, 귀금속 산화물, 니켈, 코발트, 몰리브덴, 혹은 망간, 혹은 그들의 산화물, 또는 귀금속 산화물로 이루어지는 촉매층을 바람직하게 채용할 수 있다. 음극(60)을 구성하는 도전성 기재는 예를 들면, 강성의 기재여도 되고, 가요성의 기재여도 된다. 음극(60)을 구성하는 강성의 도전성 기재로서는, 예를 들면, 익스팬드 메탈, 펀치드 메탈 등을 들 수 있다. 또한, 음극(60)을 구성하는 가요성의 도전성 기재로서는, 예를 들면, 금속 와이어로 직조한(또는 편직한) 쇠망 등을 들 수 있다.As the
전해조(100)에 의하면, 양극실(A)을 획정하는 제1 프레임체(10)가, 제1 플랜지부(12)의 가스켓 접촉면(12e)에 노출되어 마련된 두께 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상의 제1 니켈 도금층(14)을 구비하고, 당해 가스켓 접촉면(12e)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하임으로써, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 것이 가능하다.According to the electrolytic cell 100, the
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 양극(50)과 격막(40)의 사이, 및, 음극(60)과 격막(40)의 사이에 극간이 있는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 강성의 음극(60) 대신에 유연한 음극이 음극실에 구비되고, 지지 부재(23)에 유지된 음극 집전체와, 음극 집전체와 격막(40)의 사이에 배치되고, 음극 집전체에 지지된 도전성의 탄성체와, 당해 탄성체와 격막(40)의 사이에 배치된 유연한 음극을 구비하고, 탄성체가 유연한 음극을 격막(40) 및 양극(50)을 향해서 압부(押付)함으로써, 유연한 음극과 격막(40)이 직접적으로 접촉함과 동시에, 격막(40)과 양극(50)이 직접적으로 접해 있는 형태의, 소위, 제로갭(zero-gap)형의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다.In the above description of the present invention, an electrolytic cell 100 having a gap between the
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 제1 니켈 도금층(14)이, 제1 가스켓 접촉면(12e), 및, 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에 연속해서 마련되어 있는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 프레임체(10)에 있어서, 제1 가스켓 접촉면(12e)에만 니켈 도금층이 마련되어 있는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들면, 제1 니켈 도금층(14)이 제1 가스켓 접촉면(12e)에 노출되어 마련되어 있음과 동시에, 제1 니켈 도금층(14)과 연속해 있지 않는 제3 니켈 도금층이, 제1 프레임체(10)의 양극실(A)에 면한 표면에 마련되어 있는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다.In the above description of the present invention, the first
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 제2 니켈 도금층(24)이, 제2 가스켓 접촉면(22e), 및, 제2 프레임체(20)의 음극실(C)에 면한 표면에 연속해서 마련되어 있는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제2 프레임체(20)에 있어서, 제2 가스켓 접촉면(22e)에만 니켈 도금층이 마련되어 있는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들면, 제2 니켈 도금층(24)이 제2 가스켓 접촉면(22e)에 노출되어 마련되어 있음과 동시에, 제2 니켈 도금층(24)과 연속해 있지 않는 제4 니켈 도금층이, 제2 프레임체의 양극실(C)에 면한 표면에 마련되어 있는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다.In the above description of the present invention, the second
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 음극실(C)을 획정하는 제2 프레임체(20)가, 제2 가스켓 접촉면(22e)에 노출되어 마련된 제2 니켈 도금층(24)을 구비하는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제2 프레임체(20)가 제2 가스켓 접촉면(22e)에 니켈 도금층을 구비하지 않는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다.In the above description of the present invention, the
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 제1 프레임체(10)가, 제1 격벽(11)으로부터 양극실(A)에 돌출되어 마련되고, 양극(50)을 지지하는 도전성의 지지 부재(13)를 구비하는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 지지 부재(13)를 구비하지 않는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다. 그와 같은 알칼리수 전해조의 예로서는, 도전성의 지지 부재(13) 대신에, 제1 격벽(11)과 양극(50)의 사이에 배치된 제1 도전성의 탄성체를 구비하고, 당해 제1 도전성의 탄성체가, 양극(50)을 배후로부터 격막(40)을 향해서 압부하고 있는 형태의 알칼리수 전해조를 들 수 있다.In the above description of the present invention, the
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 제2 프레임체(20)가, 제2 격벽(21)으로부터 음극실(C)에 돌출되어 마련되고, 음극(60)을 지지하는 도전성의 지지 부재(23)를 구비하는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 지지 부재(23)를 구비하지 않는 형태의 알칼리수 전해조로 하는 것도 가능하다. 그와 같은 알칼리수 전해조의 예로서는, 도전성의 지지 부재(13) 대신에, 제2 격벽(21)과 음극(60)의 사이에 배치된 제2 도전성의 탄성체를 구비하고, 당해 제2 도전성의 탄성체가, 음극(60)을 배후로부터 격막(40)을 향해서 압부하고 있는 형태의 알칼리수 전해조를 들 수 있다.In the above description of the present invention, the
본 발명에 관한 상기 설명에서는, 단일의 셀로 이루어지는 형태의 전해조(100)를 예로 들었지만, 본 발명은 당해 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 프레임체(10)에 의해서 획정되는 양극실(A) 및 제2 프레임체(20)에 의해서 획정되는 음극실(C)의 조(set)에 의해서 구성된 전해 셀이 복수 직렬로 접속된 형태의 전해조로 하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들면, 제1 프레임체(10)의 플랜지부(12)는 격벽(11)의 반대측(도 1에 있어서의 지면 우측)으로도 연재해서, 격벽(11)와 함께 인접하는 전해 셀의 음극실을 더 획정해도 되고, 또한, 제2 프레임체(20)의 플랜지부(22)는 격벽(21)의 반대측(도 1에 있어서의 지면 좌측)으로도 연재해서, 격벽(21)와 함께 인접하는 전해 셀의 양극실을 더 획정해도 된다. 도 4는, 그와 같은 다른 일 실시형태에 따른 알칼리수 전해조(200)(이하에 있어서, 「전해조(200)」라고 하는 경우가 있다)를 모식적으로 설명하는 도면이다. 도 4에 있어서, 도 1~3에 이미 표시된 요소에는 도 1~3에 있어서의 부호와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다. 전해조(200)는, 양극실(A1) 및 음극실(C1)로 이루어지는 전해 셀과, 양극실(A2) 및 음극실(C2)로 이루어지는 전해 셀이 직렬로 접속된 구조를 갖는 알칼리수 전해조이다. 전해조(200)는, 양극 단자에 접속되고, 양극실(A1)을 획정하는 제1 프레임체(10)와; 음극 단자에 접속되고, 음극실(C2)을 획정하는 제2 프레임체(20)와; 제1 프레임체(10)와 제2 프레임체(20)의 사이에 배치된, 적어도 하나의 제3 프레임체(210)와; 각각 복수의 가스켓(30), 격막(40), 양극(50), 및 음극(60)을 구비한다. 격막(40)은, 제1 프레임체(10)와, 이것에 인접하는 제3 프레임체(210)의 사이, 제2 프레임체(20)와, 이것에 인접하는 제3 프레임체(210)의 사이, 및, 제3 프레임체(210)가 복수 존재하는 경우에는 인접하는 두 제3 프레임체(210)의 사이에 배치되고, 각각 가스켓(30)에 협지되어 있다. 제1 프레임체(10)와 제3 프레임체(210)에 의해서 양극실(A1) 및 음극실(C1)이 획정되고, 제3 프레임체(210)와 제2 프레임체(20)에 의해서 양극실(A2) 및 음극실(C2)이 획정되어 있다. 양극실(A1 및 A2)의 각각에 양극(50)이 배치되고, 음극실(C1 및 C2)의 각각에 음극(60)이 배치되어 있다.In the above description of the present invention, the electrolytic cell 100 in the form of a single cell is used as an example, but the present invention is not limited to this form. For example, a plurality of electrolytic cells composed of a set of an anode chamber (A) defined by the
제1 프레임체(10) 및 제2 프레임체(20)는, 각각, 상기 설명한 전해조(100)(도 1)에 있어서의 제1 프레임체(10)(도 2) 및 제2 프레임체(20)(도 4)와 동일한 구성을 갖는다. 제1 프레임체(10)의 격벽(11)가 양극 단자에 접속되어 있고, 제2 프레임체(20)의 격벽(21)이 음극 단자에 접속되어 있다. 또한, 제1 프레임체(10)가 획정하는 양극실(A1)에 있어서 양극(50)은 지지 부재(13)에 유지되어 있고, 제2 프레임체(20)가 획정하는 음극실(C2)에 있어서 음극(20)은 지지 부재(23)에 유지되어 있는 점에 대해서도 상기와 마찬가지이다.The
제3 프레임체(210)는, 제1 프레임체(10)와 제2 프레임체(20)가 일체로 된 구조를 갖는, 복극식 전해 엘리먼트이다. 즉, 제3 프레임체(210)는, 도전성의 격벽(211)과, 격벽(211)의 외주부로부터 제2 프레임체(20)측(도 4의 지면 좌측)으로 연재하는 제1 플랜지부(212)와, 격벽(211)의 외주부로부터 제1 프레임체(10)측(도 4의 지면 우측)으로 연재하는 제2 플랜지부(222)를 구비한다. 제3 프레임체(210)에 있어서, 제1 플랜지부(212)와 제2 플랜지부(222)는 일체로 형성되어 있다. 제3 프레임체(210)에 있어서, 격벽(211)의 제1 프레임체(10)측(도 4의 지면 우측)에는 도전성의 지지 부재(제2 지지 부재)(223)가 격벽(211)으로부터 돌출되어 마련되어 있다. 지지 부재(223)는 음극실(C1)에 있어서 음극(60)을 유지하고 있고, 음극실(C1)에 배치된 음극(60) 및 격벽(211)과 전기적으로 도통하고 있다. 제3 프레임체(210)에 있어서, 격벽(211)의 제2 프레임체(20)측(도 4의 지면 좌측)에는 도전성의 지지 부재(제1 지지 부재)(213)가 격벽(211)으로부터 돌출되어 마련되어 있다. 지지 부재(213)는 양극실(A2)에 있어서 양극(50)을 유지하고 있고, 양극실(A2)에 배치된 양극(50) 및 제3 프레임체(210)의 격벽(211)과 전기적으로 도통하고 있다. 격벽(211), 제1 지지 부재(213), 및 제2 지지 부재(223)의 구성은, 전해조(100)(도 1)에 관련해서 상기 설명한 격벽(11), 제1 지지 부재(13), 및 제2 지지 부재(23)와 마찬가지이다. 제1 플랜지부(212) 및 제2 플랜지부(222)의 구성은, 제1 플랜지부(212)와 제2 플랜지부(222)가 일체로 형성되어 있는 것 외에는, 전해조(100)(도 1)에 관련해서 상기 설명한 제1 플랜지부(12) 및 제2 플랜지부(22)와 각각 마찬가지이다. 제3 프레임체(210)의 제1 플랜지부(212)는, 격벽(211), 격막(40), 및 제1 가스켓 요소(31)와 함께 양극실(A2)을 획정하고 있고, 제3 프레임체(210)의 제2 플랜지부(222)는, 격벽(211), 격막(40), 및 제2 가스켓 요소(32)와 함께 음극실(C1)을 획정하고 있다.The
도 5는, 도 4로부터 제3 프레임체(210)만을 뽑아낸 도면이다. 도 5에 있어서, 도 1~4에 이미 표시된 요소에는 도 1~4에 있어서의 부호와 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다. 제3 프레임체(210)의 제1 플랜지부(212)는, 제1 가스켓 요소(31)(도 1 참조)와 접촉하는, 제1 가스켓 접촉면(212e)을 갖는다. 제3 프레임체(210)는, 제1 플랜지부(212)의 제1 가스켓 접촉면(212e)에 노출되어 마련된, 제1 니켈 도금층(214)을 구비하고 있다. 제1 니켈 도금층(214)의, 제1 가스켓 접촉면(212e)에 있어서의 두께는, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 장기에 걸쳐서 높이는 관점에서, 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상이다. 당해 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다.FIG. 5 is a diagram in which only the
양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 장기에 걸쳐서 높이는 관점에서, 제1 가스켓 접촉면(212e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하이고, 바람직하게는 9㎛ 이하, 또는 8㎛ 이하이다. 당해 산술 평균 거칠기Ra의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 가스켓의 고정의 안정성 및 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 1㎛ 이상, 또는 2㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 산술 평균 거칠기Ra는, 1~10㎛, 또는 1~9㎛, 또는 1~8㎛일 수 있다.From the viewpoint of suppressing the deterioration of the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas, and from the viewpoint of increasing corrosion resistance in alkaline water with high oxygen gas activity over a long period of time, the surface roughness of the first gasket contact surface 212e is in accordance with JIS B0601. The prescribed arithmetic mean roughness Ra is 10 μm or less, preferably 9 μm or less, or 8 μm or less. The lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is not particularly limited, but may be 1 μm or more, or 2 μm or more in one embodiment, from the viewpoint of stability of fixation of the gasket and manufacturing cost. In one embodiment, the arithmetic mean roughness Ra may be 1 to 10 μm, or 1 to 9 μm, or 1 to 8 μm.
양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점, 및, 산소 가스 활량이 높은 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서, 제1 가스켓 접촉면(212e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 최대 높이Rz로서, 바람직하게는 40㎛ 이하, 보다 바람직하게는 35㎛ 이하이다. 당해 최대 높이Rz의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 2㎛ 이상, 또는 4㎛ 이상, 또는 6㎛ 이상, 또는 8㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 최대 높이Rz는, 2~40㎛, 또는 4~40㎛, 또는 6~40㎛일 수 있다.From the viewpoint of further suppressing the deterioration of the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas, and further improving the corrosion resistance in alkaline water with high oxygen gas activity, the surface roughness of the first gasket contact surface 212e is specified in JIS B0601. The maximum height Rz is preferably 40 μm or less, more preferably 35 μm or less. The lower limit of the maximum height Rz is not particularly limited, but from the viewpoint of manufacturing cost, in one embodiment, it may be 2 μm or more, or 4 μm or more, or 6 μm or more, or 8 μm or more. In one embodiment, the maximum height Rz may be 2 to 40 μm, or 4 to 40 μm, or 6 to 40 μm.
전해조(200)에 있어서, 제1 니켈 도금층(214)은, 제1 가스켓 접촉면(212e), 및, 제3 프레임체(210)의 양극실(A2)에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있다. 제3 프레임체(210)가 양극실(A2)의 접액부에 이와 같은 두꺼운 니켈 도금층을 구비함으로써, 양극실의 산소 가스 분위기 및 산소 가스 포화 알칼리수 중에서의 내부식성을 장기에 걸친 사용에 충분한 수준까지 높이는 것이 가능해진다. 양극실의 산소 가스 분위기 및 산소 가스 포화 알칼리수 중에서의 내부식성을 더 높이는 관점에서는, 제3 프레임체(210)의 양극실(A2)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층의 두께는, 바람직하게는 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상, 특히 바람직하게는 50㎛ 이상이다. 제3 프레임체(210)의 양극실(A2)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층의 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 코스트의 관점에서 바람직하게는 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다. 제3 프레임체(210)의 양극실(A2)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층은, 제3 프레임체(210)의 양극실(A2)에 면한 표면의 전체에 마련되어 있어도 되고, 접액부에만 마련되어 있어도 된다.In the
하나의 바람직한 실시형태에 있어서, 제3 프레임체(210)는, 적어도 하나의 강제의 심재(210a)와, 당해 심재(210a)의 표면에 마련된 제1 니켈 도금층(214)을 포함한다. 전해조(200)에 있어서, 제3 프레임체(210)의 강제의 심재(210a)는, 격벽(211)을 구성하는 강제의 심재(211a)와, 제1 플랜지부(212) 및 제2 플랜지부(222)를 각각 구성하는 강제의 심재(212a 및 222a)와, 제1 지지 부재(213) 및 제2 지지 부재(223)를 각각 구성하는 강제의 심재(213a 및 223a)를 포함한다. 제3 프레임체(210)에 있어서, 제1 플랜지부(212)를 구성하는 강제의 심재(212a)와, 제2 플랜지부(222)를 구성하는 강제의 심재(222a)는, 일체로 형성되어 있다. 제1 니켈 도금층(214)은, 적어도 제1 플랜지부(212)의 가스켓 접촉면(212e)에 노출하도록 마련되고, 제1 가스켓 접촉면(212e)으로부터 더 연속해서, 심재(210a) 중, 양극실(A2)에 면한 표면 전체에 마련되어 있어도 되고, 심재(210a)의 표면 전체에 마련되어 있어도 된다.In one preferred embodiment, the
제3 프레임체(210)의 제2 플랜지부(222)는, 제2 가스켓 요소(32)(도 4 참조)와 접촉하는, 제2 가스켓 접촉면(222e)을 갖는다. 제3 프레임체(210)는, 제2 플랜지부(222)의 제2 가스켓 접촉면(222e)에 노출되어 마련된, 제2 니켈 도금층(224)을 구비하고 있다. 제2 니켈 도금층(224)의, 제2 가스켓 접촉면(222e)에 있어서의 두께는, 음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상이다. 당해 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다.The
음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 관점에서, 제2 가스켓 접촉면(222e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 산술 평균 거칠기Ra로서 바람직하게는 10㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 9㎛ 이하, 또는 8㎛ 이하이다. 당해 산술 평균 거칠기Ra의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 가스켓의 고정의 안정성 및 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 1㎛ 이상, 또는 2㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 산술 평균 거칠기Ra는, 1~10㎛, 또는 1~9㎛, 또는 1~8㎛일 수 있다.From the viewpoint of suppressing the deterioration of the sealing properties of the catholyte and cathode chamber gas, the surface roughness of the second gasket contact surface 222e is preferably 10 μm or less as the arithmetic mean roughness Ra specified in JIS B0601, and more preferably It is 9㎛ or less, or 8㎛ or less. The lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is not particularly limited, but may be 1 μm or more, or 2 μm or more in one embodiment, from the viewpoint of stability of fixation of the gasket and manufacturing cost. In one embodiment, the arithmetic mean roughness Ra may be 1 to 10 μm, or 1 to 9 μm, or 1 to 8 μm.
음극액 및 음극실 가스의 씰링성의 저하를 더 억제하는 관점에서, 제2 가스켓 접촉면(222e)의 표면 거칠기는, JIS B0601에 규정된 최대 높이Rz로서, 바람직하게는 40㎛ 이하, 보다 바람직하게는 35㎛ 이하이다. 당해 최대 높이Rz의 하한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 제조 코스트의 관점에서는, 일 실시형태에 있어서, 2㎛ 이상, 또는 4㎛ 이상, 또는 6㎛ 이상, 또는 8㎛ 이상일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 당해 최대 높이Rz는, 2~40㎛, 또는 4~40㎛, 또는 6~40㎛일 수 있다.From the viewpoint of further suppressing the deterioration of the sealing properties of the catholyte and cathode chamber gas, the surface roughness of the second gasket contact surface 222e is the maximum height Rz specified in JIS B0601, and is preferably 40 μm or less, more preferably It is 35㎛ or less. The lower limit of the maximum height Rz is not particularly limited, but from the viewpoint of manufacturing cost, in one embodiment, it may be 2 μm or more, or 4 μm or more, or 6 μm or more, or 8 μm or more. In one embodiment, the maximum height Rz may be 2 to 40 μm, or 4 to 40 μm, or 6 to 40 μm.
전해조(200)에 있어서, 제2 니켈 도금층(224)은, 제2 가스켓 접촉면(222e), 및, 제3 프레임체(210)의 음극실(C1)에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있다. 제3 프레임체(210)가 음극실(C1)에 면한 표면에도 니켈 도금층을 구비함으로써, 음극실의 알칼리 조건 하에서의 내부식성을 충분한 수준까지 높이는 것이 가능해진다. 제3 프레임체(210)의 음극실(C1)에 면한 표면에 있어서, 니켈 도금층은, 음극실의 알칼리 조건에 견디는 것이 가능한 내부식성을 가져오는 두께를 갖는다. 그 두께는 2㎛이면 충분하고, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 27㎛ 이상, 일 실시형태에 있어서 30㎛ 이상일 수 있다. 제3 프레임체(210)의 음극실(C1)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층의 두께의 상한은 특히 제한되는 것은 아니지만, 코스트의 관점에서 바람직하게는 예를 들면, 100㎛ 이하일 수 있다. 제3 프레임체(210)의 음극실(C1)에 면한 표면에 있어서의 니켈 도금층은, 제3 프레임체(210)의 음극실(C1)에 면한 표면의 전체에 마련되어 있어도 되고, 접액부에만 마련되어 있어도 된다.In the
하나의 바람직한 실시형태에 있어서, 제3 프레임체(210)는, 적어도 하나의 강제의 심재(210a)와, 당해 심재(210a)의 표면에 마련된 상기 제1 니켈 도금층(214) 및 제2 니켈 도금층(224)을 포함한다. 전해조(200)에 있어서, 제3 프레임체(210)의 강제의 심재(210a)는, 격벽(211)을 구성하는 강제의 심재(211a)와, 제1 플랜지부(212) 및 제2 플랜지부(222)를 각각 구성하는 강제의 심재(212a 및 222a)와, 제1 지지 부재(213) 및 제2 지지 부재(223)를 각각 구성하는 강제의 심재(213a 및 223a)를 포함한다. 제3 프레임체(210)에 있어서, 제1 플랜지부(212)를 구성하는 강제의 심재(212a)와, 제2 플랜지부(222)를 구성하는 강제의 심재(222a)는, 일체로 형성되어 있다. 제2 니켈 도금층(224)은, 적어도 제2 플랜지부(222)의 가스켓 접촉면(222e)에 노출하도록 마련되고, 제2 가스켓 접촉면(222e)으로부터 더 연속해서, 심재(210a) 중, 음극실(C1)에 면한 표면 전체에 마련되어 있어도 되고, 심재(210a)의 표면 전체에 마련되어 있어도 된다.In one preferred embodiment, the
일 실시형태에 있어서, 이와 같은 제3 프레임체(210)는, 격벽(211)을 구성하는 강제의 심재(211a) 및 제1 플랜지부(212)를 구성하는 강제의 심재(212a), 그리고, 임의적으로, 제2 플랜지부(222)를 구성하는 강제의 심재(222a)에 니켈 도금을 실시함으로써 제조할 수 있다. 격벽(211)을 구성하는 강제의 심재(211a)와 플랜지부(212, 222)을 구성하는 강제의 심재(212a, 222a)를 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 격벽(211)을 구성하는 강제의 심재(211a), 제1 플랜지부(212)를 구성하는 강제의 심재(212a), 및 제2 플랜지부(222)를 구성하는 강제의 심재(222a)에 각각 별개로 니켈 도금을 실시하고나서 양자를 접합해도 된다. 또한, 제3 프레임체(210)가 지지 부재(213, 223)를 구비하는 경우, 격벽(211)을 구성하는 강제의 심재(211a)와 지지 부재(213, 223)을 구성하는 강제의 심재(213a, 223a)를 포함하고, 임의적으로 플랜지부(212, 222)를 구성하는 강제의 심재(212a, 222a)를 더 포함하는 일체의 심재에 니켈 도금을 실시해도 되고, 지지 부재(213, 223)를 구성하는 강제의 심재(213a, 223a)에 별개로 니켈 도금을 실시하고나서, 심재(213a)와 니켈 도금층을 구비하는 제1 지지 부재(213) 및 심재(223a)와 니켈 도금층을 구비하는 제2 지지 부재(223)를 각각 격벽(211)에 접합해도 된다.In one embodiment, such a
또, 도4~5에는 나타나 있지 않지만, 제3 프레임체(210)에 있어서, 플랜지부(212, 222)는, 양극실(A2)에 양극액을 공급하는 양극액 공급 유로(도시않음)와, 양극액(A2)으로부터 양극액 및 양극에서 발생한 가스를 회수하는 양극액 회수 유로(도시않음)와, 음극실(C1)에 음극액을 공급하는 음극액 공급 유로(도시않음)와, 음극실(C1)로부터 음극액 및 음극에서 발생한 가스를 회수하는 음극액 회수 유로(도시않음)를 구비하고 있다. 전해조(200)에 있어서, 제3 프레임체(210)에 마련된 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로는, 가스켓(30) 및 격막(40)에 각각 마련된 관통공(도시않음)을 통해서, 제1 프레임체(10)에 마련된 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로와 각각 유체 연통하고 있다. 또한, 제3 프레임체(210)에 마련된 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로는, 가스켓(30) 및 격막(40)에 각각 마련된 관통공(도시않음)을 통해서, 제2 프레임체(20)에 마련된 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로와 각각 유체 연통하고 있다. 단, 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로와 음극실(C1, C2)은 유체 연통하고 있지 않아서, 양자의 사이에 전해액 및 가스의 흐름은 없다. 또한, 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로와 양극실(A1, A2)은 유체 연통하고 있지 않아서, 양자의 사이에 전해액 및 가스의 흐름은 없다. 플랜지부(212, 222)가 강제의 심재(212a, 222a)를 구비하는 경우, 플랜지부(212, 222)에 구비되는 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로의 내표면에도 니켈 도금층(214)이 마련되는 것이 바람직하고, 플랜지부(212, 222)에 구비되는 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로의 내표면에도 니켈 도금층(224)이 마련되는 것이 바람직하다. 당해 니켈 도금층(214)은, 플랜지부(212, 222)에 구비되는 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로의 내표면의 적어도 접액부에 마련되는 것이 바람직하고, 당해 내표면의 전체에 마련되어 있어도 된다. 또한, 니켈 도금층(224)은, 플랜지부(212, 222)에 구비되는 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로의 내표면의 적어도 접액부에 마련되는 것이 바람직하고, 당해 내표면의 전체에 마련되어 있어도 된다. 제3 프레임체(210)에 있어서, 제1 니켈 도금층(214)과 제2 니켈 도금층(224)은, 연속한 일체의 니켈 도금층이어도 된다. 예를 들면, 제1 니켈 도금층(214)과 제2 니켈 도금층(224)은, 제1 플랜지부(212) 및 제2 플랜지부(222)에 마련된 양극액 공급 유로 및 양극액 회수 유로 그리고, 음극액 공급 유로 및 음극액 회수 유로의 내표면을 통해서, 일체의 연속한 니켈 도금층을 형성하고 있어도 된다. 또한, 예를 들면, 제1 니켈 도금층(214)과 제2 니켈 도금층(224)은, 플랜지부(212, 222)의 외주면을 통해서, 일체의 연속한 니켈 도금층을 형성하고 있어도 된다.In addition, although not shown in FIGS. 4 and 5, in the
전해조(200)에 의하면, 양극실(A1)을 획정하는 제1 프레임체(10)가, 제1 플랜지부(12)의 가스켓 접촉면(12e)에 노출되어 마련된 두께 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상의 제1 니켈 도금층(14)을 구비하고, 당해 가스켓 접촉면(12e)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하임과 동시에, 양극실(A2)을 획정하는 제3 프레임체(10)가, 제1 플랜지부(212)의 가스켓 접촉면(212e)에 노출되어 마련된 두께 27㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30㎛ 이상의 제1 니켈 도금층(214)을 구비하고, 당해 가스켓 접촉면(212e)의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하임으로써, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 것이 가능하다.According to the
[실시예][Example]
이하, 실시예 및 비교예에 기해서, 본 발명에 대해서 더 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(측정 방법)(measurement method)
이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 도금층 두께의 측정은, 전자 막두께계(가부시키가이샤 게츠토 가가쿠겐큐쇼제, LE-373)를 사용해서 행했다. 표면 거칠기의 측정은, 표면 거칠기 형상 측정기(도쿄세이미츠제, 서프콤 480A)를 사용해서 행했다.In the following examples and comparative examples, the plating layer thickness was measured using an electronic thickness meter (LE-373, manufactured by Getsuto Chemical Co., Ltd.). Surface roughness was measured using a surface roughness shape measuring device (Surfcom 480A, manufactured by Tokyo Seimitsu).
(샘플의 제작)(Production of samples)
니켈 도금 대상물로서, 용접 구조용 압연 강재(SM400B)제의 강판(종30mm×횡50mm×두께10mm)의 엣지부에 면취(面取)를 실시한 것을 사용했다. 가스켓을 끼우기 위해서 필요한 볼트 구멍으로서, 직경 5mm의 구멍을 네 모서리에 마련했다. 도금 후의 표면 거칠기가 변하도록 강판의 표면 거칠기를 의도적으로 조정한 강판 샘플을 복수 종류, 각 종류에 대해서 복수매, 제작했다. 표면 거칠기가 상이한 강판 샘플은, 연마재로서 갈색 알루미나(2000~4000번)를 사용한 샷블라스트(shot blast) 가공에 의해서 제작했다. 샷블라스트 가공에 있어서의 표면 거칠기의 조정은, 연마제의 번수 및 샷 시간을 조정함으로써 행했다. 무전해 니켈 도금 또는 전기 니켈 도금에 의해서, 각 강판 샘플에 니켈 도금을 실시해서, 도금 두께 및 표면 거칠기가 상이한 니켈 도금 강판 샘플을 제작했다.As a nickel plating object, a steel plate (30 mm long x 50 mm wide x 10 mm thick) made of rolled steel for welded structures (SM400B) that was chamfered on the edge was used. As bolt holes required to insert the gasket, holes with a diameter of 5 mm were provided at the four corners. A plurality of types of steel sheet samples, each of which had the surface roughness of the steel sheet intentionally adjusted so that the surface roughness after plating would change, were produced. Steel plate samples with different surface roughness were produced by shot blast processing using brown alumina (No. 2000 to 4000) as an abrasive. The surface roughness in shot blast processing was adjusted by adjusting the number of abrasives and the shot time. Nickel plating was performed on each steel sheet sample using electroless nickel plating or electric nickel plating, and nickel-plated steel sheet samples with different plating thicknesses and surface roughness were produced.
무전해 도금 처리는, 일반적인 무전해 니켈 도금의 처리 수순에 따라서 행했다. 강판 샘플을 아세톤 용액에 침지하고, 10분간 초음파 탈지했다. 그 후, 순수 세정을 행하고, 10% 묽은 염산 중에 5분간 침지함으로써 산 세정을 행했다. 강판을 순수 세정한 후, 무전해 니켈-인 도금액(중간 인 타입, 오쿠노세이야쿠고교샤제 「톱뉴론」(등록상표)))에 침지했다. 도금액의 온도는 90℃로 유지했다. 강판을 도금액에 침지하고 있는 사이, 도금액을 완만하게 교반했다. 도금욕 조성의 변화를 억제하기 위해서, 도금액은 적의 교체를 실시했다. 도금막 두께는, 강판의 도금액에의 침지 시간을 변경함으로써 조정했다. 강판을 도금액으로부터 인상한 후, 순수 세정, 건조를 행해서, 무전해 니켈 도금된 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편의 도금 두께 및 표면 거칠기(산술 평균 거칠기Ra 및 최대 높이Rz)를 측정했다.The electroless plating process was performed according to the general electroless nickel plating process procedure. The steel plate sample was immersed in an acetone solution and ultrasonically degreased for 10 minutes. After that, pure water washing was performed, and acid washing was performed by immersing it in 10% diluted hydrochloric acid for 5 minutes. After washing the steel sheet with pure water, it was immersed in an electroless nickel-phosphorus plating solution (medium phosphorus type, “Top Neuron” (registered trademark) manufactured by Okuno Seiyaku Kogyo Corporation). The temperature of the plating solution was maintained at 90°C. While the steel sheet was immersed in the plating solution, the plating solution was gently stirred. In order to suppress changes in the plating bath composition, the plating solution was changed appropriately. The plating film thickness was adjusted by changing the immersion time of the steel sheet in the plating solution. After pulling the steel sheet from the plating solution, it was washed with pure water and dried to obtain a test piece plated with electroless nickel. The plating thickness and surface roughness (arithmetic average roughness Ra and maximum height Rz) of the obtained test pieces were measured.
전기 도금 처리는, 일반적인 전기 니켈 도금의 처리 수순에 따라서 행했다. 강판 샘플을 아세톤 용액에 침지하고, 10분간 초음파 탈지했다. 그 후, 순수 세정을 행하고, 10% 묽은 염산 중에 5분간 침지함으로써 산 세정을 행했다. 강판을 순수 세정한 후, 전기 니켈 도금욕액(와트욕(Watt bath), 황산니켈 280g/L, 염화니켈 45g/L, 붕산 35g/L) 중에 침지하고, 전석(電析) 전류 밀도를 10A/d㎡로 니켈 도금층을 전석시켰다. 도금 처리 중, 도금욕액의 온도는 45℃로 유지하며, 도금액을 완만하게 교반했다. 도금욕 조성의 변화를 억제하기 위해서, 도금액은 적의 교체를 실시했다. 소정의 도금막 두께가 얻어지기까지 니켈 도금층을 전석시킨 후, 강판을 도금욕으로부터 인상하고, 순수 세정 및 건조를 행해서, 전기 니켈 도금된 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편의 도금 두께 및 표면 거칠기(산술 평균 거칠기Ra 및 최대 높이Rz)를 측정했다.The electroplating process was performed according to the general electronickel plating process procedure. The steel plate sample was immersed in an acetone solution and ultrasonically degreased for 10 minutes. After that, pure water washing was performed, and acid washing was performed by immersing it in 10% diluted hydrochloric acid for 5 minutes. After washing the steel sheet with pure water, it was immersed in an electric nickel plating bath (Watt bath, nickel sulfate 280 g/L, nickel chloride 45 g/L, boric acid 35 g/L), and the electroplating current density was set to 10 A/L. The nickel plating layer was electrodeposited in dm2. During the plating process, the temperature of the plating bath liquid was maintained at 45°C, and the plating liquid was gently stirred. In order to suppress changes in the plating bath composition, the plating solution was changed appropriately. After the nickel plating layer was electrodeposited until the predetermined plating film thickness was obtained, the steel sheet was lifted from the plating bath, washed with pure water and dried, and a test piece electroplated with nickel was obtained. The plating thickness and surface roughness (arithmetic average roughness Ra and maximum height Rz) of the obtained test pieces were measured.
무전해 니켈 도금 또는 전기 니켈 도금을 실시한, 동일한 표면 거칠기를 갖는 시험편 2매로, 평판상 가스켓(EPDM제, 종30mm×횡50mm×두께3mm)을 끼우고, 알칼리수 전해조의 실기 상당의 프레스면압(1.5kgf/㎠)으로 체결 고정함으로써, 침지용 샘플을 제작했다.Two test pieces with the same surface roughness, which were subjected to electroless nickel plating or electric nickel plating, were fitted with a flat gasket (made of EPDM, 30 mm long kgf/cm2) to produce a sample for immersion.
<실시예 1~5 및 비교예 1~5><Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5>
(알칼리 침지 - 염수 분무 시험(1))(Alkali immersion - salt spray test (1))
각 침지용 샘플의 도금 전후의 성상을 표 1~2에 나타낸다. 각 침지용 샘플을, 알칼리액(30질량% 수산화칼륨 수용액, 100℃) 중에 240시간 침지했다. 이것은 알칼리수 전해조에 있어서의 통상의 전해액보다도, 금속 부식에 대해서 엄격한 조건이다. 침지용 샘플을 알칼리액으로부터 인상한 후, 해체하고, 수세 및 건조했다. 시험편이 가스켓과 접해 있었던 면(시험 대상면)에 대해서, JIS Z2371에 준거해서, 중성 염화나트륨 수용액을 사용한 염수 분무 시험을 행하고, 염수 분무로부터 72시간 경과 후의 시험 대상면의 표면 상태를 관찰해서, 1~3의 평점으로 평가했다. 평가의 기준은 다음과 같다.The properties of each immersion sample before and after plating are shown in Tables 1 and 2. Each sample for immersion was immersed in an alkaline solution (30 mass% potassium hydroxide aqueous solution, 100°C) for 240 hours. This is a more stringent condition for metal corrosion than a typical electrolyte solution in an alkaline water electrolyzer. After the sample for immersion was lifted from the alkaline solution, it was dismantled, washed with water, and dried. For the surface where the test piece was in contact with the gasket (test surface), a salt spray test using a neutral sodium chloride aqueous solution was performed in accordance with JIS Z2371, and the surface condition of the test surface 72 hours after the salt water spray was observed, 1 It was rated at ~3. The evaluation criteria are as follows.
3: 붉은 녹의 발생이 전혀 관찰되지 않고, 변색도 관찰되지 않았음3: No occurrence of red rust was observed at all, and no discoloration was observed.
2: 붉은 녹의 발생은 관찰되지 않았지만, 변색이 관찰됨2: No occurrence of red rust was observed, but discoloration was observed.
1: 넓은 표면에서 붉은 녹 및 변색의 양쪽이 관찰됨1: Both red rust and discoloration observed on a large surface
결과를 표 1~2에 나타낸다.The results are shown in Tables 1 and 2.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
상기의 알칼리 침지 - 염수 분무 시험에 있어서는, 시험 대상면에 있어서 니켈 도금이 열화해 있는 개소가 존재하면, 평점이 악화한다. 그리고, 시험편이 가스켓과 함께 체결되어서 알칼리액에 침지되었을 때에, 시험편과 가스켓의 사이의 씰링성이 나쁠수록, 시험편과 가스켓의 사이에서 넓은 범위에 다량의 알칼리액이 침입하기 때문에, 시험 대상면의 니켈 도금이 광범위에 걸쳐서 열화하기 쉽다. 니켈 도금이 열화하면, 그 열화한 개소에 더 알칼리액이 침입하기 때문에, 씰링성이 더 악화하는 악순환이 된다. 실시예 1~5의 시험편은, 어느 것도, 알칼리 침지 - 염수 분무 시험에 있어서 양호한 성적을 나타냈다.In the alkali immersion-salt spray test described above, if there are areas where nickel plating is deteriorated on the surface to be tested, the score deteriorates. And, when the test piece is fastened together with the gasket and immersed in the alkaline liquid, the worse the sealing performance between the test piece and the gasket, the larger the amount of alkaline liquid intrudes into a wider area between the test piece and the gasket, so that the surface to be tested is Nickel plating is prone to deterioration over a wide area. When the nickel plating deteriorates, more alkaline liquid penetrates into the deteriorated areas, creating a vicious cycle in which the sealing performance further deteriorates. All of the test pieces of Examples 1 to 5 showed good results in the alkali immersion-salt spray test.
도금 후 강판의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛를 초과했던 비교예 1~5의 시험편은, 도금 두께가 27㎛ 이상이었음에도 불구하고, 알칼리 침지 - 염수 분무 시험에 있어서 뒤떨어진 결과를 나타냈다.The test pieces of Comparative Examples 1 to 5, in which the surface roughness of the steel sheet after plating exceeded 10 ㎛ as the arithmetic mean roughness Ra, showed poor results in the alkali immersion-salt spray test, even though the plating thickness was 27 ㎛ or more.
<실시예 6 및 비교예 6~7><Example 6 and Comparative Examples 6 to 7>
(알칼리 침지 - 염수 분무 시험(2))(Alkali immersion - salt spray test (2))
각 침지용 샘플의 도금 전후의 성상을 표 3에 나타낸다. 각 침지용 샘플을, 알칼리액(48질량% 수산화칼륨 수용액, 120℃) 중에 2000시간 침지했다. 이것은 실시예 1~5 및 비교예 1~5에 있어서의 조건보다도, 금속 부식에 대해서 더 엄격한 조건이다. 침지용 샘플을 알칼리액으로부터 인상한 후, 해체하고, 수세 및 건조했다. 시험편이 가스켓과 접해 있었던 면(시험 대상면)에 대해서, 상기와 마찬가지로 염수 분무 시험을 행하고, 72시간 경과 후의 시험 대상면의 표면 상태를 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.Table 3 shows the properties of each immersion sample before and after plating. Each sample for immersion was immersed in an alkaline solution (48 mass% potassium hydroxide aqueous solution, 120°C) for 2000 hours. This is a more stringent condition for metal corrosion than the conditions in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5. After the sample for immersion was lifted from the alkaline solution, it was dismantled, washed with water, and dried. A salt spray test was performed in the same manner as above on the surface where the test piece was in contact with the gasket (test surface), and the surface condition of the test surface after 72 hours was evaluated. The results are shown in Table 3.
[표 3][Table 3]
실시예 6 및 비교예 6~7에 대해서 행해진 알칼리 침지 - 염수 분무 시험에 있어서도 마찬가지로, 시험 대상면에 있어서 니켈 도금이 열화해 있는 개소가 존재하면, 평점이 악화한다. 그리고, 시험편이 가스켓과 함께 체결되어서 알칼리액에 침지되었을 때에, 시험편과 가스켓의 사이의 씰링성이 나쁠수록, 시험편과 가스켓의 사이에서 넓은 범위에 다량의 알칼리액이 침입하기 때문에, 시험 대상면의 니켈 도금이 광범위에 걸쳐서 열화하기 쉽다. 니켈 도금이 열화하면, 그 열화한 개소에 더 알칼리액이 침입하기 때문에, 씰링성이 더 악화하는 악순환이 된다. 본 시험에 있어서는, 실시예 1~5, 비교예 1~5의 시험과 비교해서 알칼리액의 부식성이 높고, 알칼리 침지의 시간도 더 길기 때문에, 이 악순환이 보다 진행하기 쉽다. 그러나, 실시예 6의 시험편은, 알칼리 침지 - 염수 분무 시험에 있어서 양호한 성적을 나타냈다.Similarly, in the alkali immersion-salt spray test performed on Example 6 and Comparative Examples 6 to 7, if there are areas where nickel plating is deteriorated on the test surface, the rating deteriorates. And, when the test piece is fastened together with the gasket and immersed in the alkaline liquid, the worse the sealing performance between the test piece and the gasket, the larger the amount of alkaline liquid intrudes into a wider area between the test piece and the gasket, so that the surface to be tested is Nickel plating is prone to deterioration over a wide area. When the nickel plating deteriorates, more alkaline liquid penetrates into the deteriorated areas, creating a vicious cycle in which the sealing performance further deteriorates. In this test, compared to the tests of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, the corrosiveness of the alkaline solution is higher and the alkali immersion time is longer, so this vicious cycle is more likely to proceed. However, the test piece of Example 6 showed good performance in the alkali immersion-salt spray test.
도금 두께가 27㎛ 미만이었던 비교예 6~7의 시험편은, 도금 후 강판의 표면 거칠기가 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하였음에도 불구하고, 알칼리 침지 - 염수 분무 시험에 있어서 뒤떨어진 결과를 나타냈다.The test pieces of Comparative Examples 6 to 7, where the plating thickness was less than 27㎛, showed poor results in the alkali immersion-salt water spray test, even though the surface roughness of the steel sheet after plating was 10㎛ or less as the arithmetic mean roughness Ra.
이상의 결과로부터, 본 발명의 알칼리수 전해조에 의하면, 금속 부식에 대해서 조건이 엄격한 양극실측에 있어서도, 양극액 및 양극실 가스의 씰링성의 저하를 억제하는 것이 가능하다고 생각된다. 또한, 금속 부식에 대해서 엄격한 조건 하에 있어서도, 플랜지부의 가스켓 접촉면에 있어서의 니켈 도금의 장수명화가 가능해진다고 생각된다.From the above results, it is believed that, according to the alkaline water electrolyzer of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the sealing properties of the anolyte and the anode chamber gas even in the anode chamber where the conditions for metal corrosion are strict. In addition, it is believed that even under strict conditions regarding metal corrosion, nickel plating on the gasket contact surface of the flange section can prolong the lifespan.
10: 제1 프레임체
20: 제2 프레임체
210: 제3 프레임체
10a, 20a, 210a: (강제의) 심재
14, 214: 제1 니켈 도금층
24, 224: 제2 니켈 도금층
11, 21, 211: (도전성의) 격벽
12, 212: 제1 플랜지부
22, 222: 제2 플랜지부
13, 213, 23, 223: (도전성의) 지지 부재
30: 가스켓
31: 제1 가스켓 요소
32: 제2 가스켓 요소
40: (이온 투과성의) 격막
50: 양극
60: 음극
100, 200: 전해조
A, A1, A2: 양극실
C, C1, C2: 음극실10: first frame
20: Second frame
210: Third frame
10a, 20a, 210a: (forced) heartwood
14, 214: first nickel plating layer
24, 224: second nickel plating layer
11, 21, 211: (conductive) septum
12, 212: first flange portion
22, 222: second flange portion
13, 213, 23, 223: (conductive) support absence
30: gasket
31: first gasket element
32: second gasket element
40: (ionically permeable) diaphragm
50: anode
60: cathode
100, 200: Electrolyzer
A, A1, A2: Anode chamber
C, C1, C2: cathode chamber
Claims (14)
도전성의 제2 격벽과, 당해 제2 격벽의 외주부에 마련된 제2 플랜지부를 구비하고, 음극실을 획정하는, 제2 프레임체와,
상기 제1 프레임체와 상기 제2 프레임체의 사이에 배치되고, 상기 양극실과 상기 음극실을 구획하는, 이온 투과성의 격막과,
상기 제1 프레임체의 제1 플랜지부와, 상기 제2 프레임체의 제2 플랜지부의 사이에 협지되고, 상기 격막을 유지하는, 가스켓과,
상기 양극실 내에 배치되고, 상기 제1 격벽과 전기적으로 접속된, 양극과,
상기 음극실 내에 배치되고, 상기 제2 격벽과 전기적으로 접속된, 음극
을 구비하고,
상기 가스켓은,
상기 제1 플랜지부 및 상기 격막에 접촉하는, 제1 가스켓 요소와,
상기 제2 플랜지부 및 상기 격막에 접촉하는, 제2 가스켓 요소
를 구비하고,
상기 제1 플랜지부는, 상기 제1 가스켓 요소와 접촉하는, 제1 가스켓 접촉면을 구비하고,
상기 제1 프레임체는, 상기 제1 플랜지부의 상기 제1 가스켓 접촉면에 노출되어 마련된, 두께 27㎛ 이상의 제1 니켈 도금층을 구비하고,
상기 제1 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하인, 알칼리수 전해조.A first frame body having a conductive first partition and a first flange portion provided on the outer periphery of the first partition, and defining an anode chamber;
A second frame body having a conductive second barrier rib and a second flange portion provided on the outer periphery of the second barrier rib, and defining a cathode chamber;
an ion-permeable diaphragm disposed between the first frame and the second frame and dividing the anode chamber and the cathode chamber;
a gasket sandwiched between a first flange portion of the first frame and a second flange portion of the second frame and maintaining the diaphragm;
an anode disposed in the anode chamber and electrically connected to the first partition,
A cathode disposed in the cathode chamber and electrically connected to the second partition wall.
Equipped with
The gasket is,
a first gasket element contacting the first flange portion and the diaphragm;
A second gasket element contacting the second flange portion and the diaphragm.
Equipped with
The first flange portion has a first gasket contact surface that contacts the first gasket element,
The first frame body has a first nickel plating layer with a thickness of 27 μm or more provided and exposed to the first gasket contact surface of the first flange portion,
An alkaline water electrolyzer wherein the surface roughness of the first gasket contact surface is 10 μm or less as an arithmetic average roughness Ra.
상기 제1 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 최대 높이Rz로서 40㎛ 이하인, 알칼리수 전해조.According to paragraph 1,
An alkaline water electrolyzer wherein the surface roughness of the first gasket contact surface is 40 μm or less as a maximum height Rz.
상기 제1 니켈 도금층이, 무전해 니켈 도금층인, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
An alkaline water electrolyzer wherein the first nickel plating layer is an electroless nickel plating layer.
상기 제1 프레임체가,
적어도 하나의 강제(鋼製)의 제1 심재와,
상기 제1 심재의 표면에 마련된 상기 제1 니켈 도금층
을 포함하는, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
The first frame body,
At least one steel first core,
The first nickel plating layer provided on the surface of the first core material
Containing an alkaline water electrolyzer.
상기 제1 니켈 도금층이, 상기 제1 가스켓 접촉면, 및, 상기 제1 프레임체의 상기 양극실에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있는, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
An alkaline water electrolyzer wherein the first nickel plating layer is continuously provided on the first gasket contact surface and the surface facing the anode chamber of the first frame.
상기 제1 니켈 도금층의 두께가, 30~100㎛인, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
An alkaline water electrolyzer wherein the first nickel plating layer has a thickness of 30 to 100 μm.
상기 제1 프레임체는,
상기 제1 격벽으로부터 상기 양극실에 돌출되어 마련되고, 상기 양극을 지지하는, 도전성의 지지 부재
를 더 구비하는, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
The first frame is,
A conductive support member provided to protrude from the first partition into the anode chamber and supports the anode.
An alkaline water electrolyzer further comprising:
상기 제2 플랜지부는, 상기 제2 가스켓 요소와 접촉하는, 제2 가스켓 접촉면을 구비하고,
상기 제2 프레임체는, 상기 제2 플랜지부의 상기 제2 가스켓 접촉면에 노출되어 마련된, 두께 27㎛ 이상의 제2 니켈 도금층을 구비하고,
상기 제2 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 산술 평균 거칠기Ra로서 10㎛ 이하인, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
The second flange portion has a second gasket contact surface that contacts the second gasket element,
The second frame body has a second nickel plating layer with a thickness of 27 μm or more exposed to the second gasket contact surface of the second flange portion,
An alkaline water electrolyzer wherein the surface roughness of the second gasket contact surface is 10 μm or less as an arithmetic average roughness Ra.
상기 제2 가스켓 접촉면의 표면 거칠기가, 최대 높이Rz로서 40㎛ 이하인, 알칼리수 전해조.According to clause 8,
An alkaline water electrolyzer wherein the surface roughness of the second gasket contact surface is 40 μm or less as a maximum height Rz.
상기 제2 니켈 도금층이, 무전해 니켈 도금층인, 알칼리수 전해조.According to clause 8,
An alkaline water electrolyzer wherein the second nickel plating layer is an electroless nickel plating layer.
상기 제2 프레임체가,
적어도 하나의 강제의 제2 심재와,
상기 제2 심재의 표면에 마련된 상기 제2 니켈 도금층
을 포함하는, 알칼리수 전해조.According to clause 8,
The second frame body,
at least one second heartwood of the force,
The second nickel plating layer provided on the surface of the second core material
Containing an alkaline water electrolyzer.
상기 제2 니켈 도금층이, 상기 제2 가스켓 접촉면, 및, 상기 제2 프레임체의 상기 음극실에 면한 표면에, 연속해서 마련되어 있는, 알칼리수 전해조.According to clause 8,
An alkaline water electrolyzer wherein the second nickel plating layer is continuously provided on the second gasket contact surface and the surface of the second frame facing the cathode chamber.
상기 제2 니켈 도금층의 두께가, 50~100㎛인, 알칼리수 전해조.According to clause 8,
An alkaline water electrolyzer wherein the second nickel plating layer has a thickness of 50 to 100 μm.
상기 제2 프레임체는,
상기 제2 격벽으로부터 상기 음극실에 돌출되어 마련되고, 상기 음극을 지지하는, 도전성의 지지 부재
를 더 구비하는, 알칼리수 전해조.According to claim 1 or 2,
The second frame is,
A conductive support member provided to protrude from the second partition into the cathode chamber and supports the cathode.
An alkaline water electrolyzer further comprising:
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021162867 | 2021-10-01 | ||
JPJP-P-2021-162867 | 2021-10-01 | ||
PCT/JP2022/036409 WO2023054576A1 (en) | 2021-10-01 | 2022-09-29 | Electrolytic cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240063863A true KR20240063863A (en) | 2024-05-10 |
Family
ID=85782869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020247004525A KR20240063863A (en) | 2021-10-01 | 2022-09-29 | electrolyzer |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7496480B2 (en) |
KR (1) | KR20240063863A (en) |
CN (1) | CN118043498A (en) |
ES (1) | ES2981895A2 (en) |
TW (1) | TW202321514A (en) |
WO (1) | WO2023054576A1 (en) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57137486A (en) | 1981-02-19 | 1982-08-25 | Tokuyama Soda Co Ltd | Electrolytic cell |
JPS644685U (en) | 1987-06-29 | 1989-01-12 | ||
JPH01119687A (en) | 1987-11-04 | 1989-05-11 | Tokuyama Soda Co Ltd | Electrolytic cell |
JPH0221970A (en) | 1988-07-11 | 1990-01-24 | Kansai Paint Co Ltd | Method of preventing hydrogen brittlenes and steel materials obtained by this method |
WO2013191140A1 (en) | 2012-06-18 | 2013-12-27 | 旭化成株式会社 | Bipolar alkaline water electrolysis unit and electrolytic cell |
WO2015064644A1 (en) | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 国立大学法人横浜国立大学 | Positive electrode for alkaline water electrolysis |
JP2016094650A (en) | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 旭化成株式会社 | Multi pole type alkaline water electrolysis cell, and electrolysis tank |
WO2019111832A1 (en) | 2017-12-05 | 2019-06-13 | 株式会社トクヤマ | Alkali water electrolysis membrane - electrode - gasket composite |
JP2019099845A (en) | 2017-11-29 | 2019-06-24 | 株式会社トクヤマ | Electrolysis cell |
WO2019188260A1 (en) | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 株式会社トクヤマ | Electrolysis vessel for alkaline water electrolysis |
WO2019188261A1 (en) | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 株式会社トクヤマ | Diaphragm-gasket-protective member complex, electrolysis element, and electrolysis vessel |
WO2021085334A1 (en) | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 株式会社トクヤマ | Elastic mat for alkaline water electrolysis cells |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5959890A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-05 | Chlorine Eng Corp Ltd | Method for preventing deterioration in activity of ferrous cathode of electrolytic cell |
JPS6299488A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Osaka Soda Co Ltd | Method for plating structural member of electrolytic cell |
JP2005276820A (en) | 2004-02-23 | 2005-10-06 | Toshiba Corp | Fuel cell |
-
2022
- 2022-09-29 KR KR1020247004525A patent/KR20240063863A/en unknown
- 2022-09-29 JP JP2023551839A patent/JP7496480B2/en active Active
- 2022-09-29 WO PCT/JP2022/036409 patent/WO2023054576A1/en active Application Filing
- 2022-09-29 ES ES202490021A patent/ES2981895A2/en active Pending
- 2022-09-29 CN CN202280065689.9A patent/CN118043498A/en active Pending
- 2022-09-30 TW TW111137174A patent/TW202321514A/en unknown
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57137486A (en) | 1981-02-19 | 1982-08-25 | Tokuyama Soda Co Ltd | Electrolytic cell |
JPS644685U (en) | 1987-06-29 | 1989-01-12 | ||
JPH01119687A (en) | 1987-11-04 | 1989-05-11 | Tokuyama Soda Co Ltd | Electrolytic cell |
JPH0221970A (en) | 1988-07-11 | 1990-01-24 | Kansai Paint Co Ltd | Method of preventing hydrogen brittlenes and steel materials obtained by this method |
WO2013191140A1 (en) | 2012-06-18 | 2013-12-27 | 旭化成株式会社 | Bipolar alkaline water electrolysis unit and electrolytic cell |
WO2015064644A1 (en) | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 国立大学法人横浜国立大学 | Positive electrode for alkaline water electrolysis |
JP2016094650A (en) | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 旭化成株式会社 | Multi pole type alkaline water electrolysis cell, and electrolysis tank |
JP2019099845A (en) | 2017-11-29 | 2019-06-24 | 株式会社トクヤマ | Electrolysis cell |
WO2019111832A1 (en) | 2017-12-05 | 2019-06-13 | 株式会社トクヤマ | Alkali water electrolysis membrane - electrode - gasket composite |
WO2019188260A1 (en) | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 株式会社トクヤマ | Electrolysis vessel for alkaline water electrolysis |
WO2019188261A1 (en) | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 株式会社トクヤマ | Diaphragm-gasket-protective member complex, electrolysis element, and electrolysis vessel |
WO2021085334A1 (en) | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 株式会社トクヤマ | Elastic mat for alkaline water electrolysis cells |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
노구치 마나부, 야쿠와 히로시, 「부식 방식 강좌 -고온 부식의 기초와 대책 기술-」 제1보: 고온 부식의 기초I(기초가 되는 이론). 에바라 시보, No. 252(2016-10), 32-39. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7496480B2 (en) | 2024-06-06 |
WO2023054576A1 (en) | 2023-04-06 |
TW202321514A (en) | 2023-06-01 |
ES2981895A2 (en) | 2024-10-11 |
JPWO2023054576A1 (en) | 2023-04-06 |
CN118043498A (en) | 2024-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102688829B1 (en) | Membrane-electrode-gasket complex for alkaline water electrolysis | |
JP6621970B1 (en) | Electrolyzer for alkaline water electrolysis | |
US20230082257A1 (en) | Separator membrane-gasket-protecting member assembly, electrolysis element, and electrolysis vessel | |
CN114892182A (en) | Three-electrode system-based electrolytic cell for two-step water electrolysis hydrogen production and application thereof | |
CN113981480A (en) | Electrolytic bath polar plate | |
US20230088736A1 (en) | Electrolysis vessel | |
KR20240063863A (en) | electrolyzer | |
JPS6246638B2 (en) | ||
CN214271068U (en) | Electrolytic polar plate | |
WO2024166685A1 (en) | Electrolytic element and alkaline water electrolytic cell | |
JP7330422B1 (en) | Electrolyzer for alkaline water electrolysis | |
CN216550757U (en) | Electrolytic bath polar plate | |
CN220564740U (en) | Bipolar plate combined structure of high-pressure alkali liquor electrolytic tank | |
RU2780741C1 (en) | Seal for electrolytic tank and electrolytic tank including seal | |
KR102402495B1 (en) | Gasket for electrolytic cell and electrolytic cell using same | |
JP3991147B2 (en) | Solid polymer water electrolyzer | |
CN115335551A (en) | Alkaline water electrolytic bath | |
CN118186421A (en) | Diaphragm element, electrolytic cell, and gas production method | |
JPH07173694A (en) | Gas diffusion electrode |