TW201937000A - 鹼性水電解用膜－電極－墊片複合體 - Google Patents

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Abstract

一種鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，包含：具有第1及第2膜面之隔膜、重疊配置於第1膜面之第1電極、及把隔膜與第1電極保持為一體之電氣絕緣性之墊片；墊片，具備：接於陽極側框體的第1面、接於陰極側框體的第2面、朝向內周側開口而收容隔膜及第1電極的全周緣部之狹縫部、中介著狹縫部而方向相對之第1部分及第2部分、以及設於狹縫部的外周側而使第1與第2部分連接為一體，而且密封狹縫部的外周端之連續部；被收容於狹縫部的隔膜及第1電極的全周緣部，藉由第1及第2部分挾持為一體。

Description

鹼性水電解用膜－電極－墊片複合體
本發明係關於用在鹼性水電解用的電解槽之墊片，更詳細地說，是關於鹼性水電解用之膜-電極-墊片複合體，以及具備彼之鹼性水電解槽。
氫氣及氧氣之製造方法，已知有鹼性水電解法。於鹼性水電解法，把鹼金屬氫氧化物(例如NaOH，KOH等)溶解之鹽基性的水溶液(鹼性水)作為電解液使用而藉由電解水，由陰極產生氫氣，由陽極產生氧氣。鹼性水電解用之電解槽，已知有具備藉由離子透過性隔膜區隔的陽極室及陰極室，分別於陽極室配置陽極，於陰極室配置陰極的電解槽。進而，為了減低能量損失，有提議陽極及陰極，以分別直接接觸於隔膜的方式保持之具有零間隙構造的電解槽(零間隙行電解槽)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2013/191140號冊子(pamphlet)
[專利文獻2]日本特開2002-332586號公報
[專利文獻3]日本特許4453973號公報
[專利文獻4]國際公開2014/178317號冊子
[專利文獻5]日本特許6093351號公報
[專利文獻6]日本特開2015-117417號公報
[發明所欲解決之課題]
圖1係模式說明相關於一實施型態之從前的零間隙型電解槽900之部分剖面圖。零間隙型電解槽900，具備：備有隔開陽極室A與陰極室C的導電性隔壁911及凸緣部912之極室單元910、910、…，被配置於鄰接的極室單元910、910之間的離子透過性隔膜920，被配置於隔膜920與極室單元910之凸緣部912之間，挾入隔膜920的周緣部的墊片930、930，被保持於由一方極室單元的隔壁911立設之導電性肋片913、913…的陽極940，以及被保持於由另一方極室單元的隔壁911立設之導電性肋片914、914…的集電體950及接於該集電體950而配置的被保持於導電性彈性體960之柔軟的陰極970。陰極970的周緣部及導電性彈性體960的周緣部，被固定於集電體950的周緣部。於零間隙型電解槽900，導電性彈性體960藉由把柔軟的陰極970朝向隔膜920及陽極940推擠，使隔膜920挾入鄰接的陰極970及陽極940之間。結果，隔膜920與陽極940及陰極970直接接觸(亦即零間隙)，所以陽極940與陰極970之間的溶液電阻減低，亦即能量損失減低。
然而，如圖1所示，隔膜920的周緣部，亦即隔膜920之中凸緣部912(或墊片930)的附近部分，隔膜920與陽極940及陰極970未直接接觸(亦即不是零間隙)，所以於該部分電極間的溶液電阻變大，結果招致運作電壓的增大。
本發明以提供即使於隔膜的周緣部也可以使隔膜與電極直接接觸的鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體為課題。此外，提供具備該膜-電極-墊片複合體的鹼性水電解槽。

[供解決課題之手段]
本發明提供以下[1]～[14]之型態。
[1]一種鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，其特徵為包含：具有第1膜面及第2膜面之隔膜、重疊配置於前述隔膜的第1膜面之第1電極、及把前述隔膜與前述第1電極保持為一體之電氣絕緣性之墊片；前述墊片，具備：接於陽極側框體的第1面、接於陰極側框體的第2面、朝向內周側開口而收容前述隔膜的全周緣部及前述第1電極的全周緣部之狹縫部、在交叉於前述第1面及前述第2面的方向中介著前述狹縫部而方向相對之具有前述第1面的第1部分以及具有前述第2面的第2部分、以及設於前述狹縫部的外周側而使前述第1部分與前述第2部分連接為一體，而且密封前述狹縫部的外周端之連續部；被收容於前述狹縫部的前述隔膜的全周緣部及前述第1電極的全周緣部，藉由前述第1部分及前述第2部分挾持為一體。
[2]如[1]記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，前述第1電極為具有可撓性之第1多孔板。
[3]如[1]或[2]記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，進而包含重疊配置於前述隔膜的第2膜面之第2電極；前述墊片，把前述隔膜、前述第1電極及前述第2電極保持為一體；前述狹縫部，收容前述隔膜的全周緣部、前述第1電極的全周緣部、及前述第2電極的全周緣部；被收容於前述狹縫部的前述隔膜的全周緣部、前述第1電極的全周緣部、及前述第2電極的全周緣部，藉由前述第1部分及前述第2部分挾持為一體。
[4]如[3]記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，前述第2電極為剛體多孔板。
[5]如[3]記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，前述第2電極為具有可撓性之第2多孔板。
[6]一種鹼性水電解槽，其特徵為包含：區劃出陽極室的陽極側框體、區劃出陰極室的陰極側框體、被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的[1]或[2]記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體、以及不被保持於前述墊片，接於前述隔膜的第2膜面而配置的第2電極；前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陽極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陰極室的方式配置，前述第1電極為陽極，前述第2電極為陰極。
[7]一種鹼性水電解槽，其特徵為包含：區劃出陽極室的陽極側框體、區劃出陰極室的陰極側框體、被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的[1]或[2]記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體、以及不被保持於前述墊片，接於前述隔膜的第2膜面而配置的第2電極；前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陰極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陽極室的方式配置，前述第1電極為陰極，前述第2電極為陽極。
[8]一種鹼性水電解槽，其特徵為包含：區劃出陽極室的陽極側框體、區劃出陰極室的陰極側框體、以及被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的[3]～[5]之任一記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體；前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陽極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陰極室的方式配置，前述第1電極為陽極，前述第2電極為陰極。
[9]一種鹼性水電解槽，其特徵為包含：區劃出陽極室的陽極側框體、區劃出陰極室的陰極側框體、以及被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的[3]～[5]之任一記載之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體；前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陰極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陽極室的方式配置，前述第1電極為陰極，前述第2電極為陽極。
[10]如[6]～[9]之任一記載之鹼性水電解槽，前述第1電極為具有可撓性之第1多孔板，前述第1電極，藉由具有導電性的第1彈性體往前述第2電極推擠。
[11]如[10]記載之鹼性水電解槽，前述第2電極為剛體多孔板。
[12]如[11]記載之鹼性水電解槽，前述第2電極，藉由具有導電性的第2彈性體往前述第1電極推擠。
[13]如[10]記載之鹼性水電解槽，前述第2電極為具有可撓性之第2多孔板，前述第2電極，藉由具有導電性的第2彈性體往前述第1電極推擠。
[14]如[10]記載之鹼性水電解槽，進而具備接於前述第2電極配置的具有導電性的剛體集電體，前述剛體集電體，以該剛體集電體與前述隔膜之間挾住前述第2電極的方式配置，前述第2電極為具有可撓性的第2多孔板，前述第2電極藉由前述剛體集電體支撐著。

[發明之效果]
根據本發明之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體的話，即使於隔膜的周緣部也可使隔膜與電極直接接觸。亦即，根據具備本發明的鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體之鹼性水電解槽的話，可使運作電壓進而減低，所以可進而減低能量損失。
本發明之前述作用及利益，可由供實施以下說明的發明之型態而明白。以下，參照圖式同時說明本發明之實施形態。但，本發明並不僅以這些型態為限。又，圖式未必反映正確的尺寸。此外，在圖式亦有省略部分符號的情形。於本說明書，在沒有特別聲明時，關於數值A及B之「A～B」之標記意味著「A以上B以下」。於相關的標記，僅對數值B賦予單位的場合，該單位也適用於數值A。此外「或」及「或者」之用語，在沒有特別聲明時意味著邏輯和。此外，針對要素E1 及E2 ，「E1 及/或E2 」之標記意味著「E1 或E2 、或者這些之組合」，針對要素E1 、…、EN (N為3以上之整數），「E1 、…、EN-1 、及/或EN 」之標記意味著「E1 、…、EN-1 、或EN 、或者這些之組合」。
＜1.鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體＞
圖2係模式說明相關於本發明之一實施型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體100(以下亦稱為「複合體100」)之圖。於圖2，(A)(B)及(C)分別為複合體100之正面圖、右側視圖、及背面圖，(D)為(A)之X-X剖面圖，(E)為(D)之分解圖。複合體100，包含：具有第1膜面11及第2膜面12的隔膜10、重疊配置於隔膜10的第1膜面11的陰極(第1電極)20、把隔膜10與陰極(第1電極)20保持為一體之電氣絕緣性之墊片30。墊片30，具備：接於陽極側框體的第1面31、接於陰極側框體的第2面32、朝向內周側開口而收容隔膜10的全周緣部及陰極(第1電極)20的全周緣部之狹縫部33、在交叉於第1面31及第2面32的方向(圖2(D)及(E)之紙面上下方向)中介著狹縫部33而方向相對之具有第1面31的第1部分34以及具有第2面32的第2部分35、以及設於狹縫部33的外周側而使第1部分34與第2部分35連接為一體，而且密封狹縫部33的外周端之連續部36。於複合體100，被收容於狹縫部33的隔膜10的全周緣部及陰極(第1電極)20的全周緣部，藉由第1部分34及第2部分35挾持為一體。此外，如圖2(A)(C)(D)所示，陰極(第1電極)20，對隔膜10，被配置於與墊片30的第2面32相同側。圖2(A)之Y-Y剖面圖，與圖2(A)之X-X剖面圖，亦及圖2(D)為相同。
隔膜10，可以無特別限制地使用用於鹼性水電解用零間隙型電解槽之公知的離子透過性之隔膜。隔膜10以氣體透過性低，電氣傳導度小，強度高者為佳。作為隔膜10之例，可以舉出石棉及/或變性石棉所構成的多孔質膜、使用聚碸(polysulfone)系高分子之多孔質隔膜、使用聚苯硫醚纖維之布、氟系多孔質膜、含有無機系材料與有機系材料雙方之混成材料之多孔質膜等多孔質隔膜。此外，這些多孔質隔膜以外，還可以使用氟系離子交換膜等離子交換膜作為隔膜10。
作為陰極(第1電極)20，可以無特別限制地使用用於鹼性水電解用零間隙型電解槽之公知的氫產生用之陰極。陰極20通常具備導電性基材，及包覆該基材的表面之觸媒層。陰極20的導電性基材，例如可以較佳地採用鎳、鎳合金、不銹鋼、軟鋼、鎳合金、或者不銹鋼或軟鋼的表面施以鍍鎳者。陰極20的接觸層，可以較佳地採用貴金屬氧化物、鎳、鈷、鉬、或者錳，或者這些的氧化物，或由貴金屬氧化物構成的覆層。陰極20例如亦可為具有可撓性之多孔板，此外例如為剛體多孔板亦可。作為剛體多孔板之陰極20，可以使用具備有剛性的導電性基材(例如膨脹金屬等)與前述觸媒層之多孔板。此外，作為具有可撓性的多孔板之陰極20，可以使用具備具有可撓性的導電性基材(例如以金屬線編的(或編織的)金屬網、薄的沖壓金屬等)與前述觸媒層之多孔板。具有可撓性的多孔板之陰極20的一個孔的面積，較佳為0.05～2.0mm2 ，更佳為0.1～0.5mm2 。具有可撓性的多孔板之陰極20的開孔率，相對通電面的面積較佳為20%以上，更佳為20～50%。具有可撓性的多孔板之陰極20的彎曲柔軟度，較佳為0.05mm/g以上，更佳為0.1～0.8mm/g。又，於本說明書，所謂彎曲柔軟度係指縱10mm×橫10mm之正方形試樣以成水平的方式固定一邊，對向於該被固定的一邊之另一邊施加往下的一定荷重時之該另一邊(試樣先端)的彎曲幅(mm)除以荷重(g)之值。亦即彎曲柔軟度係顯示與彎曲剛性相反的性質之參數。彎曲柔軟度，可以藉由多孔板的材質及厚度、金屬網的場合構成金屬網的金屬線織法(或編法)等而調整。
墊片30，如圖2(A)及(C)所示，具有對應於陽極側框體及陰極側框體的形狀之形狀。此外，如圖2(B)及(D)(E)所示，墊片30的第1面31及第2面32為平坦的面。墊片30，以藉由具有耐鹼性的彈性體形成為佳。墊片30的材料之例，可以舉出天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、丁二烯橡膠(BR)、丙烯腈-丁二烯(NBR)、聚矽氧膠(SR)、乙烯-丙烯橡膠(EPT)、乙烯-丙烯-雙烯橡膠(EPDM)、氟橡膠(FR)、異丁烯-異戊二烯橡膠(IIR)、胺甲酸乙酯橡膠(UR)、氯磺基化聚乙烯橡膠(CSM)等彈性體。此外，使用不具有耐鹼性的墊片材料的場合，於該墊片材料的表面藉由包覆等而設具有耐鹼性的材料之層亦可。
製造複合體100的方法沒有特別限制。例如，以具備第1面31的陽極側墊片構件與具備第2面32的陰極側墊片構件挾住隔膜10及陰極20的周緣部，其後藉由熔接或黏接陽極側墊片構件的周緣部與陰極側墊片構件的周緣部接合而一體化，可得在具備狹縫部33及連續部36的墊片30的狹縫部33保持隔膜10及陰極20的周緣部的複合體100(參照圖2(D)及(E))。此外，例如分別準備隔膜10、陰極20及墊片30之後，使墊片30適當變形同時於墊片30的狹縫部33插入隔膜10及陰極20的周緣部亦可。
於鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體100，被收容於墊片30的狹縫部33的隔膜10的全周緣部及陰極20的全周緣部，藉由墊片30的第1部分34及第2部分35挾持為一體，所以可以使隔膜10與陰極20至少跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸。亦即，藉由在零間隙型鹼性水電解槽採用複合體100，可使運作電壓進而減低，可進而減低能量損失。此外，於從前的零間隙型電解槽，各電極被固定於電解器件(陽極側框體或陰極側框體)，為了電極的固定，必須採熔接或銷接等措施。對此，根據複合體100的話，陰極20與隔膜10及墊片30一體化，所以沒有必要把陰極20固定於陰極側框體。亦即，藉由在零間隙型鹼性水電解槽採用複合體100，可使電解槽的組裝變得容易。進而，隔膜10的周緣部被收容於墊片30的狹縫部33時，墊片30於狹縫部33的外周側，具備密封狹縫部33的外周端之連續部36，所以可防止由於毛細管現象而使電解液或氣體由隔膜10的端部洩漏至電解槽的外部。
關於本發明之前述說明，舉出具備隔膜10、陰極20、墊片30的型態之複合體100為例，但本發明不限定於該型態。例如，亦可替代陰極20而採具備陽極的型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體。
圖3係模式說明相關於那樣的另一實施型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體200(以下亦稱為「複合體200」)之圖。於圖3，(A)(B)及(C)分別為複合體200之正面圖、右側視圖、及背面圖，(D)為(A)之X-X剖面圖，(E)為(D)之分解圖。於圖3，對已圖示於圖2的要素賦予與圖2同一之符號而省略說明。複合體200，包含：具有第1膜面11及第2膜面12的隔膜10、重疊配置於隔膜10的第1膜面11的陽極(第1電極)40、把隔膜10與陽極(第1電極)40保持為一體之電氣絕緣性之墊片30。墊片30，具備：接於陽極側框體的第1面31、接於陰極側框體的第2面32、朝向內周側開口而收容隔膜10的全周緣部及陽極(第1電極)40的全周緣部之狹縫部33、在交叉於第1面31及第2面32的方向中介著狹縫部33而方向相對之具有第1面31的第1部分34以及具有第2面32的第2部分35、以及設於狹縫部33的外周側而使第1部分34與第2部分35連接為一體，而且密封狹縫部33的外周端之連續部36。於複合體200，被收容於狹縫部33的隔膜10的全周緣部及陽極(第1電極)40的全周緣部，藉由第1部分34及第2部分35挾持為一體。此外，如圖3(A)(C)(D)所示，陽極(第1電極)40，對隔膜10，被配置於與墊片30的第1面31相同側。圖3(A)之Y-Y剖面圖，與圖3(A)之X-X剖面圖，亦及圖3(D)為相同。
複合體200之隔膜10及墊片30，與複合體100之隔膜10及墊片30為相同。作為陽極(第1電極)40，可以無特別限制地使用用於鹼性水電解用零間隙型電解槽之公知的氧產生用之陽極。陽極40通常具備導電性基材，及包覆該基材的表面之觸媒層。觸媒層為多孔質為較佳。陽極40之導電性基材，例如可以使用鎳鐵、釩、鉬、銅、銀、錳、鉑族元素、石墨、或者鉻，或這些之組合。於陽極40可以較佳地使用由鎳構成的導電性基材。觸媒層含鎳元素。觸媒層較佳為含有氧化鎳、金屬鎳、或氫氧化鎳，或這些的組合，含有鎳與其他1種以上金屬之合金亦可。觸媒層為金屬鎳所構成為特佳。又，觸媒層亦可進而含有鉻、鉬、鈷、鉭、鋯、鋁、鋅、鉑族元素，或稀土類元素，或者這些的組合。於觸媒層的表面，亦可進而追加担銠、鈀、銥、或釕，或者這些的組合作為觸媒。陽極40例如亦可為具有可撓性之多孔板，此外例如為剛體多孔板亦可。作為剛體多孔板之陽極40，可以使用具備有剛性的導電性基材(例如膨脹金屬等)與前述觸媒層之多孔板。此外，作為具有可撓性的多孔板之陽極40，可以使用具備具有可撓性的導電性基材(例如以金屬線編的(或編織的)金屬網、薄的沖壓金屬等)與前述觸媒層之多孔板。具有可撓性的多孔板之陽極40的一個孔的面積，較佳為0.05～2.0mm2 ，更佳為0.1～0.5mm2 。具有可撓性的多孔板之陽極40的開孔率，相對通電面的面積較佳為20%以上，更佳為20～50%。具有可撓性的多孔板之陽極40的彎曲柔軟度，較佳為0.05mm/g以上，更佳為0.1～0.8mm/g。
製造複合體200的方法沒有特別限制。例如，以具備第1面31的陽極側墊片構件與具備第2面32的陰極側墊片構件挾住隔膜10及陽極40的周緣部，其後藉由熔接或黏接陽極側墊片構件的周緣部與陰極側墊片構件的周緣部接合而一體化，可得在具備狹縫部33及連續部36的墊片30的狹縫部33保持隔膜10及陽極40的周緣部的複合體200(參照圖3(D)及(E))。此外，例如分別準備隔膜10、陽極40及墊片30之後，使墊片30適當變形同時於墊片30的狹縫部33插入隔膜10及陽極40的周緣部亦可。
於鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體200，被收容於墊片30的狹縫部33的隔膜10的全周緣部及陽極40的全周緣部，藉由墊片30的第1部分34及第2部分35挾持為一體，所以可以使隔膜10與陽極40至少跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸。亦即，藉由在零間隙型鹼性水電解槽採用複合體200，可使運作電壓進而減低，可進而減低能量損失。此外，於從前的零間隙型電解槽，各電極被固定於電解器件(陽極側框體或陰極側框體)，為了電極的固定，必須採熔接或銷接等措施。對此，根據複合體200的話，陰極40與隔膜10及墊片30一體化，所以沒有必要把陽極40固定於陽極側框體。亦即，藉由在零間隙型鹼性水電解槽採用複合體200，可使電解槽的組裝變得容易。進而，隔膜10的周緣部被收容於墊片30的狹縫部33時，墊片30於狹縫部33的外周側，具備密封狹縫部33的外周端之連續部36，所以可防止由於毛細管現象而使電解液或氣體由隔膜10的端部洩漏至電解槽的外部。
關於本發明之前述說明，舉出具備隔膜10、陰極20、墊片30的型態之複合體100，及具備隔膜10、陽極40、墊片30的型態之複合體200為例，但本發明不限定於該型態。例如，亦可採具備陰極及陽極雙方的型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體。
圖4係模式說明相關於那樣的另一實施型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體300(以下亦稱為「複合體300」)之圖。於圖4，(A)(B)及(C)分別為複合體300之正面圖、右側視圖、及背面圖，(D)為(A)之X-X剖面圖，(E)為(D)之分解圖。於圖4，對已圖示於圖2～3的要素賦予與圖2～3同一之符號而省略說明。複合體300，包含：具有第1膜面11及第2膜面12的隔膜10、重疊配置於隔膜10的第1膜面11的陽極(第1電極)40、重疊配置於隔膜10的第2膜面12的陰極(第2電極)20、把隔膜10，與陽極(第1電極)40及陰極(第2電極)20保持為一體之電氣絕緣性之墊片30。墊片30，具備：接於陽極側框體的第1面31、接於陰極側框體的第2面32、朝向內周側開口而收容隔膜10的全周緣部及陽極(第1電極)40的全周緣部之狹縫部33、在交叉於第1面31及第2面32的方向(圖4(D)及(E)之紙面上下方向)中介著狹縫部33而方向相對之具有第1面31的第1部分34以及具有第2面32的第2部分35、以及設於狹縫部33的外周側而使第1部分34與第2部分35連接為一體，而且密封狹縫部33的外周端之連續部36。於複合體300，被收容於狹縫部33的隔膜10的全周緣部，陽極(第1電極)40的全周緣部，及陰極(第2電極)20的全周緣部，藉由第1部分34及第2部分35挾持為一體。此外，如圖4(A)(C)(D)所示，陽極(第1電極)40，對隔膜10，被配置於與墊片30的第1面31相同側，陰極(第2電極)20，對隔膜10，被配置於與墊片30的第2面32相同側。圖4(A)之Y-Y剖面圖，與圖4(A)之X-X剖面圖，亦及圖4(D)為相同。
複合體300之隔膜10，陽極40、陰極20、及墊片30，與複合體100及200之隔膜10，陽極40、陰極20、及墊片30分別為相同。
製造複合體300的方法沒有特別限制。例如，以具備第1面31的陽極側墊片構件與具備第2面32的陰極側墊片構件挾住，陽極40，隔膜10，及陰極20的周緣部，其後藉由熔接或黏接陽極側墊片構件的周緣部與陰極側墊片構件的周緣部接合而一體化，可得在具備狹縫部33及連續部36的墊片30的狹縫部33保持陽極40，隔膜10，及陰極20的周緣部的複合體300(參照圖4(D)及(E))。此外，例如分別準備隔膜10、陽極40、陰極20及墊片30之後，使墊片30適當變形同時於墊片30的狹縫部33插入隔膜10、陽極40，及陰極20的周緣部亦可。
於鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體300，被收容於墊片30的狹縫部33的隔膜10的全周緣部，陽極40的全周緣部，及陰極20的全周緣部，藉由墊片30的第1部分34及第2部分35挾持為一體，所以可使陽極40與隔膜10跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸，而且使隔膜10與陰極20跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸。亦即，藉由在零間隙型鹼性水電解槽採用複合體300，可使運作電壓進而減低，可進而減低能量損失。此外，於從前的零間隙型電解槽，各電極被固定於電解器件(陽極側框體或陰極側框體)，為了電極的固定，必須採熔接或銷接等措施。對此，根據複合體300的話，陽極40及陰極20係與隔膜10及墊片30一體化，所以沒有必要把陽極40固定於陽極側框體，此外也沒有必要把陰極20固定於陰極側框體。亦即，藉由在零間隙型鹼性水電解槽採用複合體300，可使電解槽的組裝變得容易。進而，隔膜10的周緣部被收容於墊片30的狹縫部33時，墊片30於狹縫部33的外周側，具備密封狹縫部33的外周端之連續部36，所以可防止由於毛細管現象而使電解液或氣體由隔膜10的端部洩漏至電解槽的外部。
關於本發明之前述說明，舉出具備四角形狀的墊片30的型態之複合體100、200、及300為例，但本發明不限定於該型態。亦可採具備環狀、或四角形以外的多角形狀(例如六角形或八角形等)的墊片的型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體。隔膜、陰極、及陽極的形狀，配合墊片的形狀而決定。
＜2.鹼性水電解槽＞
圖5係模式說明相關於本發明之一實施型態之鹼性水電解槽1000(以下亦稱為「電解槽1000」)之剖面圖。電解槽1000，係具備前述說明的膜-電極-墊片複合體100(參照圖2)的鹼性水電解槽。如圖5所示，電解槽1000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體100、以及不被保持於墊片30，以接於隔膜10的第2膜面12配置的陽極(第2電極)41。於電解槽1000，複合體100，以隔膜10的第1膜面11面對陰極室C，隔膜10的第2膜面12面對陽極室A的方式配置。於電解槽1000，陰極(第1電極)20為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)，陽極(第2電極)41為剛性多孔板(第2多孔板)。電解槽1000，進而具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置的導電性肋片61、61、…(以下亦稱為「導電性肋片61」)，陽極41被保持於導電性肋片61。電解槽1000，另外具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62、62、…(以下亦稱為「導電性肋片62」)，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極41推擠。
陽極側框體51及陰極側框體52，只要分別可區劃陽極室A及陰極室C即可，可以無特別限制地使用用於鹼性水電解槽的公知的框體。陽極側框體51具有導電性的背面隔壁51a、及與背面隔壁51a的全周緣部水密結合的凸緣部51b。同樣地，陰極側框體52，也具有導電性的背面隔壁52a、及與背面隔壁52a的全周緣部水密結合的凸緣部52b。背面隔壁51a、52a，區劃鄰接的電解胞彼此，而且電器串聯連接鄰接的電解胞彼此。凸緣部51b，區劃背面隔壁51a、隔膜10及墊片30以及陽極室；凸緣部52b，區劃背面隔壁52a、隔膜10及墊片30以及陰極室。凸緣部51b、52b，具有對應於複合體100的墊片30的形狀。亦即，陽極側框體51與陰極側框體52挾持複合體100的墊片30時，陽極側框體51的凸緣部51b與墊片30的第1面31無間隙地接觸，陰極側框體52的凸緣部52b與墊片30的第2面32無間隙地接觸。又，於圖5雖未圖示，但凸緣部51b具備對陽極室A供給陽極液的陽極液供給流路，與由陽極室A回收陽極液及在陽極產生的氣體之陽極液回收流路。此外，凸緣部52b具備對陰極室C供給陰極液的陰極液供給流路，與由陰極室C回收陰極液及在陰極產生的氣體之陰極液回收流路。背面隔壁51a、52a的材質，可以無特別限制地使用具有耐鹼性的剛性導電性材料，這樣的材料之例，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；及對這些施以鍍鎳的金屬材料。凸緣部51b,52b的材質，可以無特別限制地使用具有耐鹼性的剛性材料，這樣的材料之例，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；及對這些施以鍍鎳的金屬材料；以及強化塑膠等非金屬材料。陽極側框體51的背面隔壁51a與凸緣部51b亦可以熔接或黏接等接合，亦可以相同材料一體地形成。同樣地，陰極側框體52的背面隔壁52a與凸緣部52b亦可以熔接或黏接等接合，亦可以相同材料一體地形成。此外，於圖5僅顯示單一的電解胞(電解槽1000)，但陽極側框體51的凸緣部51b亦可也延伸存在於背面隔壁51a的相反側(圖5之紙面右側)，區劃背面隔壁51a以及鄰接的電解胞之陰極室，此外，陰極側框體52的凸緣部52b亦可也延伸存在於背面隔壁52a的相反側(圖5之紙面左側)，區劃背面隔壁52a以及鄰接的電解胞之陽極室。
作為導電性肋片61及導電性肋片62，可以無特別限制地使用用於鹼性水電解槽之公知的導電性肋片。於電解槽1000，導電性肋片61由陽極側框體51的背面隔壁51a立起設置，導電性肋片62由陰極側框體的背面隔壁52a立起設置。關於導電性肋片61只要可以使陽極41對陽極側框體51固定及保持即可，導電性肋片61的形狀、數目及配置沒有特別限制。此外，關於導電性肋片62只要可以使集電體72對陰極側框體52固定及保持即可，導電性肋片62的形狀、數目及配置也沒有特別限制。導電性肋片61及導電性肋片62的材質，可以無特別限制地使用具有耐鹼性的剛性導電性材料，這樣的材料之例，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；對這些施以鍍鎳的金屬等材料。
集電體72可以無特別限制地使用於鹼性水電解槽使用的公知的集電體，例如較佳的可以採用具有耐鹼性的剛性導電性材料所構成的膨脹金屬、沖壓金屬等。集電體72的材料，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；及對這些施以鍍鎳的金屬等。將集電體72保持於導電性肋片62時，無特別限制可以採用熔接或銷接等公知的手法。
彈性體82可以無特別限制地使用於鹼性水電解槽使用的公知的導電性彈性體，例如較佳的可以採用具有耐鹼性的導電性材料所構成的金屬線的集合體所構成的彈性墊、螺旋彈簧、板彈簧等。彈性體82的材料，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；對這些施以鍍鎳的金屬等。將彈性體82保持於集電體72時，無特別限制可以採用熔接或銷接、螺栓固定等公知的手法。
陽極41，可以無特別限制地使用關聯於複合體200(圖3)與前述說明的陽極40相同的鹼性水電解用陽極，且係剛性多孔板者。將陽極41保持於肋片61時，無特別限制可以採用熔接或銷接、螺栓固定等公知的手法。
電解槽1000，具備鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體100，所以可以使隔膜10與陰極20至少跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸。亦即，根據電解槽1000，可比從前的零間隙型電解槽更使運作電壓進而減低，可進而減低能量損失。此外，因為陰極20與隔膜10及墊片30共同一體化，所以沒有必要把陰極20固定於陰極側框體52。亦即，根據電解槽1000，可使電解槽的組裝變得容易。進而，隔膜10的周緣部被收容於墊片30的狹縫部33時，墊片30於狹縫部33的外周側，具備密封狹縫部33的外周端之連續部36，所以可防止由於毛細管現象而使電解液或氣體由隔膜10的端部洩漏至電解槽的外部。
關於本發明之前述說明，舉出具備複合體100的型態之鹼性水電解槽1000為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以為具備前述說明的複合體200(圖3)的型態之鹼性水電解槽。圖6係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽2000(以下亦稱為「電解槽2000」)之剖面圖。於圖6，對已圖示於圖2～5的要素賦予與圖2～5同一之符號而省略說明。如圖6所示，電解槽2000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體200、以及不被保持於墊片30，以接於隔膜10的第2膜面12配置的陰極(第2電極)21。於電解槽2000，複合體200，以隔膜10的第1膜面11面對陽極室A，隔膜10的第2膜面12面對陰極室C的方式配置。於電解槽1000，陽極(第1電極)40為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)，陰極(第2電極)21為剛性多孔板(第2多孔板)。電解槽2000，進而具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置的導電性肋片62，陰極21被保持於導電性肋片62。電解槽2000，另外具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第1彈性體)81；陽極40藉由彈性體81朝向陰極21推擠。
集電體71可以無特別限制地使用於鹼性水電解槽使用的公知的集電體，例如較佳的可以採用具有耐鹼性的剛性導電性材料所構成的膨脹金屬、沖壓金屬，網狀體等。集電體71的材料，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；對這些施以鍍鎳的金屬等。將集電體71保持於導電性肋片61時，無特別限制可以採用熔接或銷接等公知的手法。
彈性體81可以無特別限制地使用於鹼性水電解槽使用的公知的導電性彈性體，例如較佳的可以採用具有耐鹼性的導電性材料所構成的金屬線的集合體所構成的彈性墊、螺旋彈簧、板彈簧等。集電體81的材料，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；對這些施以鍍鎳的金屬等。將彈性體81保持於集電體71時，無特別限制可以採用熔接、銷接等公知的手法。
陰極21，可以無特別限制地使用關聯於複合體100(圖2)與前述說明的陰極20相同的鹼性水電解用陰極，且係剛性多孔板者。將陰極21保持於肋片62時，無特別限制可以採用熔接或銷接、螺栓固定等公知的手法。
電解槽2000，具備鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體200，所以可以使隔膜10與陽極40至少跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸。亦即，根據電解槽2000，可比從前的零間隙型電解槽更使運作電壓進而減低，可進而減低能量損失。此外，因為陽極40與隔膜10及墊片30共同一體化，所以沒有必要把陽極40固定於陽極側框體51。亦即，根據電解槽2000，可使電解槽的組裝變得容易。進而，隔膜10的周緣部被收容於墊片30的狹縫部33時，墊片30於狹縫部33的外周側，具備密封狹縫部33的外周端之連續部36，所以可防止由於毛細管現象而使電解液或氣體由隔膜10的端部洩漏至電解槽的外部。
關於本發明之前述說明，係舉剛體多孔板之第2電極41藉由導電性肋片61保持的型態之鹼性水電解槽1000，及剛體多孔板之第2電極21藉由導電性肋片62保持的型態之鹼性水電解槽2000為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以剛體多孔板之第2電極藉由具有導電性的第2彈性體往第1電極推擠的型態之鹼性水電解槽。圖7係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽3000(以下亦稱為「電解槽3000」)之剖面圖。於圖7，對已圖示於圖2～6的要素相同的要素賦予與圖2～6同一符號而省略說明。如圖7所示，電解槽3000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體100、以及不被保持於墊片30，以接於隔膜10的第2膜面12配置的陽極(第2電極)41。於電解槽3000，複合體100，以隔膜10的第1膜面11面對陰極室C，隔膜10的第2膜面12面對陽極室A的方式配置。於電解槽3000，陰極(第1電極)20為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)。陽極(第2電極)41亦可為剛性多孔板，亦可為具有可撓性的多孔板(第2多孔板)，較佳為剛性多孔板。電解槽3000，具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極41推擠。電解槽3000，另外具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第2彈性體)81；陽極41藉由彈性體81朝向陰極20推擠。
根據電解槽3000，不僅被一體化於複合體100的第1電極20藉由第1彈性體82朝向陽極41(朝向隔膜10)推擠，連未被一體化於複合體100的第2電極41，也藉由第2彈性體81朝向陰極20(亦即朝向隔膜10)推擠。亦即，不僅沒有必要把被一體化於複合體100的第1電極20固定於框體52，也沒有必要把未被一體化於複合體100的第2電極41固定於框體51。因此，根據電解槽3000，可進而使電解槽的組裝變得容易。此外，隔膜10由陽極側及陰極側雙方受到彈性體之壓力，所以可容易減低第2電極41的周緣部附近之隔膜10的變形。也同樣可以得到針對電解槽1000之前述說明的效果。
關於本發明之前述說明，舉出未被一體化於複合體100的第2電極為剛體多孔板的型態之鹼性水電解槽1000，2000，及3000為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以是未被一體化於鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體的第2電極為具有可撓性的多孔板的型態之鹼性水電解槽。圖8係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽4000(以下亦稱為「電解槽4000」)之剖面圖。於圖8，對已圖示於圖2～7的要素賦予與圖2～7同一之符號而省略說明。如圖8所示，電解槽4000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體100、以及不被保持於墊片30，以接於隔膜10的第2膜面12配置的陽極(第2電極)42。於電解槽4000，複合體100，以隔膜10的第1膜面11面對陰極室C，隔膜10的第2膜面12面對陽極室A的方式配置。於電解槽4000，陰極(第1電極)20為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)，陽極(第2電極)42為具有可撓性的多孔板(第2多孔板)。電解槽4000，具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極42推擠。電解槽4000，另外具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第2彈性體)81，被配置於彈性體81與陽極42之間的具有導電性的剛體集電體91；陽極42藉由彈性體81中介著剛體集電體91朝向陰極20推擠。亦即，於電解槽4000，剛體集電體91，以在剛體集電體91與隔膜10之間挾住第2電極(陽極)42的方式配置，第2電極(陽極)42藉由剛體集電體91支撐著。
剛體集電體91可以使用具有導電性的剛性的集電體，例如較佳的可以採用具有耐鹼性的剛性導電性材料所構成的膨脹金屬、沖壓金屬等。剛體集電體91的材料，可以舉出鎳、鐵等單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等不銹鋼；對這些施以鍍鎳的金屬等。剛體集電體91可被保持亦可不被保持於彈性體81。將剛體集電體91保持於彈性體81時，無特別限制可以採用熔接或銷接、螺栓固定等公知的手段。
根據電解槽4000，不僅被一體化於複合體100的第1電極20藉由第1彈性體82朝向陽極42(朝向亦即隔膜10)推擠，連未被一體化於複合體100的第2電極42，也藉由第2彈性體81中介著剛體集電體91朝向陰極20(亦即朝向隔膜10)推擠。亦即，不僅沒有必要把被一體化於複合體100的第1電極20固定於框體52，也沒有必要把未被一體化於複合體100的第2電極42固定於框體51。因此，根據電解槽4000，可進而使電解槽的組裝變得容易。此外，彈性體81中介著剛體集電體91推擠第2電極42(亦即第2電極42藉由剛體集電體91由背後被支撐著)，所以未被一體化於複合體的第2電極具有可撓性的場合，也可以跨兩電極的全面使兩電極朝向隔膜10推擠的壓力更為均勻，亦即可以使電流密度更為均勻。此外，隔膜10由陽極側及陰極側雙方受到彈性體之壓力，所以可容易減低墊片30附近之隔膜10的變形。也同樣可以得到針對電解槽1000之前述說明的效果。
關於本發明之前述說明，舉出具備隔膜10及陰極20與墊片30共同被一體化的複合體100(圖2)或者隔膜10及陽極40與墊片30共同被一體化的複合體200(圖3)之鹼性水電解槽1000、2000、3000、及4000(圖5～8)為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以為具備隔膜10、陰極20及陽極40與墊片30共同被一體化的複合體300(圖4)的型態之鹼性水電解槽。圖9係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽5000(以下亦稱為「電解槽5000」)之剖面圖。於圖9，對已圖示於圖2～8的要素賦予與圖2～8同一之符號而省略說明。如圖9所示，電解槽5000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體300。於電解槽5000，複合體300，以陽極40面對陽極室A，陰極20面對陰極室C的方式配置。於電解槽5000，陰極(第1電極)20為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)。陽極(第2電極)40可為具有可撓性之多孔板(第2多孔板)，亦可為剛體多孔板。電解槽5000，具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極40推擠。電解槽5000，另外具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71；陽極40藉由集電體71由背後支撐著。
電解槽5000，具備鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體300，所以可跨全面使隔膜10與陰極20(亦即也包括周緣部)直接接觸，而且可以使隔膜10與陽極40跨全面(亦即也包括周緣部)直接接觸。亦即，根據電解槽5000，可比從前的零間隙型電解槽更使運作電壓進而減低，可進而減低能量損失。此外，陽極40及陰極20係與隔膜10及墊片30一體化，所以沒有必要把陽極40固定於陽極側框體51，也沒有必要把陰極20固定於陰極側框體52。亦即，根據電解槽5000，可使電解槽的組裝變得容易。進而，隔膜10的周緣部被收容於墊片30的狹縫部33時，墊片30於狹縫部33的外周側，具備密封狹縫部33的外周端之連續部36，所以可防止由於毛細管現象而使電解液或氣體由隔膜10的端部洩漏至電解槽的外部。
關於本發明之前述說明，舉出具備被支撐於導電性肋片61的集電體71，陽極40藉由集電體71由背後支撐的型態之鹼性水電解槽5000為例，但本發明不限定於該型態。例如，陽極40為剛體之多孔電極的場合，不具備集電體71，導電性肋片61由背後直接支撐陽極40的型態之鹼性水電解槽亦為可能。
關於本發明之前述說明，舉出陰極20藉由具有可撓性的多孔板亦即彈性體82朝向陽極40推擠，陽極40藉由導電性肋片61及集電體71由背後支撐的型態之鹼性水電解槽5000為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以是陽極藉由具有可撓性的多孔板亦即彈性體朝向陰極推擠，陰極藉由導電性肋片及集電體由背後支撐的型態之鹼性水電解槽。圖10係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽6000(以下亦稱為「電解槽6000」)之剖面圖。於圖10，對已圖示於圖2～9的要素賦予與圖2～9同一之符號而省略說明。如圖10所示，電解槽6000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體300。於電解槽6000，複合體300，以陽極40面對陽極室A，陰極20面對陰極室C的方式配置。於電解槽6000，陽極(第1電極)40為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)。陰極(第2電極)20可為具有可撓性之多孔板(第2多孔板)，亦可為剛體多孔板。電解槽6000，具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第1彈性體)81；陽極40藉由彈性體81朝向陰極20推擠。電解槽6000，另外具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72；陰極20藉由集電體72由背後支撐著。藉由這樣的型態之鹼性水電解槽6000，也同樣可以得到與前述說明之電解槽5000同樣的效果。
關於本發明之前述說明，舉出具備被支撐於導電性肋片62的集電體72，陰極20藉由集電體72由背後支撐的型態之鹼性水電解槽6000為例，但本發明不限定於該型態。例如，陰極20為剛體之多孔電極的場合，不具備集電體72，導電性肋片62由背後直接支撐陰極20的型態之鹼性水電解槽亦為可能。
關於本發明之前述說明，舉出具有可撓性的多孔板之第1電極藉由具有導電性的第1彈性體朝向第2電極推擠，第2電極藉由導電性肋片由背後支撐的型態之鹼性水電解槽5000及6000為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以是具有可撓性的多孔板之第1電極藉由具有導電性的第1彈性體朝向第2電極推擠，第2電極藉由具有導電性的第2彈性體朝向第1電極推擠的型態之鹼性水電解槽。圖11係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽7000(以下亦稱為「鹼性水電解槽7000」)之剖面圖。於圖11，對已圖示於圖2～10的要素賦予與圖2～10同一之符號而省略說明。如圖11所示，電解槽7000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體300。於電解槽7000，複合體300，以陽極40面對陽極室A，陰極20面對陰極室C的方式配置。於電解槽7000，陰極(第1電極)20及陽極(第2電極)40之至少一方為具有可撓性的多孔板。陰極(第1電極)20及陽極(第2電極)40雙方為具有可撓性的多孔板亦可，但以陰極(第1電極)20及陽極(第2電極)40之一方為具有可撓性的多孔板，另一方為剛體多孔板為較佳。電解槽7000，具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極40推擠。電解槽7000，另外具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第2彈性體)81；陽極40藉由彈性體81朝向陰極20推擠。
藉由這樣的型態之鹼性水電解槽7000，也同樣可以得到與前述說明之電解槽5000同樣的效果。此外，隔膜10由陽極側及陰極側雙方受到彈性體之壓力，所以可容易減低墊片30附近之隔膜10的變形。
圖12係模式說明進而相關於其他實施型態之鹼性水電解槽8000(以下亦稱為「電解槽8000」)之剖面圖。於圖12，對已圖示於圖2～11的要素賦予與圖2～11同一之符號而省略說明。如圖12所示，電解槽8000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體300。於電解槽8000，複合體300，以陽極40面對陽極室A，陰極20面對陰極室C的方式配置。於電解槽8000，陰極(第1電極)20為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)。陽極(第2電極)40亦可為具有剛性的多孔板，亦可為具有可撓性的多孔板(第2多孔板)，較佳為具有可撓性的多孔板。電解槽8000，具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極40推擠。電解槽8000，另外具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第2彈性體)81，被配置於彈性體81與陽極40之間的具有導電性的剛體集電體91；陽極40藉由彈性體81中介著剛體集電體91朝向陰極20推擠。亦即，於電解槽8000，剛體集電體91，以在剛體集電體91與隔膜10之間挾住第2電極(陽極)40的方式配置，第2電極(陽極)40藉由剛體集電體91支撐著。
根據電解槽8000，彈性體81中介著剛體集電體91推擠陽極40(亦即陽極40由背後被支撐於剛體集電體91)，所以陽極40及陰極20雙方具有可撓性的場合，也可以跨兩電極的全面使兩電極朝向隔膜10推擠的壓力更為均勻，亦即可以使電流密度更為均勻。也同樣可以得到針對電解槽7000之前述說明的效果。
關於本發明之前述說明，舉出導電性的彈性體81中介著剛體集電體91把陽極40朝向陰極20推擠的型態之鹼性水電解槽8000為例，但本發明不限定於該型態。例如，也可以是導電性的彈性體中介著剛性集電體把陰極朝向陽極推擠的型態之鹼性水電解槽。圖13係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽9000(以下亦稱為「電解槽9000」)之剖面圖。於圖13，對已圖示於圖2～12的要素賦予與圖2～12同一之符號而省略說明。如圖13所示，電解槽9000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體300。於電解槽9000，複合體300，以陽極40面對陽極室A，陰極20面對陰極室C的方式配置。於電解槽9000，陽極(第1電極)40為具有可撓性的多孔板(第1多孔板)。陰極(第2電極)20亦可為具有剛性的多孔板，亦可為具有可撓性的多孔板(第2多孔板)，較佳為具有可撓性的多孔板。電解槽9000，具備以由陽極側框體51的內壁突出的方式設置之導電性肋片61，被保持於導電性肋片61的集電體71，被保持於集電體71的具有導電性的彈性體(第1彈性體)81；陽極40藉由彈性體81朝向陰極20推擠。電解槽9000，另外具備以由陰極側框體52的內壁突出的方式設置之導電性肋片62，被保持於導電性肋片62的集電體72，被保持於集電體72的具有導電性的彈性體(第2彈性體)82，被配置於彈性體82與陰極20之間的具有導電性的剛體集電體91；陰極20藉由彈性體82中介著剛體集電體91朝向陽極40推擠。亦即，於電解槽9000，剛體集電體91，以在剛體集電體91與隔膜10之間挾住第2電極(陰極)20的方式配置，第2電極(陰極)20藉由剛體集電體91支撐著。
藉由這樣的型態之鹼性水電解槽9000，也同樣可以得到與前述說明之電解槽8000同樣的效果。亦即，根據電解槽9000，彈性體82中介著剛體集電體91推擠陰極20(亦即陰極20由背後被支撐於剛體集電體91)，所以陽極40及陰極20雙方具有可撓性的場合，也可以跨兩電極的全面使兩電極朝向隔膜10推擠的壓力更為均勻，亦即可以使電流密度更為均勻。也同樣可以得到針對電解槽7000之前述說明的效果。
關於本發明之前述說明，舉出於陽極室具備導電性肋片61，於陰極室具備導電性肋片62的型態之鹼性水電解槽1000～9000為例，但本發明不限定於該型態。例如，亦可採陽極室及陰極室之一方或雙方不具備導電性肋片的型態之鹼性水電解槽。圖14係模式說明相關於那樣的其他實施型態之鹼性水電解槽10000(以下亦稱為「電解槽10000」)之剖面圖。於圖14，對已圖示於圖2～13的要素賦予與圖2～13同一之符號而省略說明。如圖14所示，電解槽10000，具備：區劃出陽極室A的導電性的陽極側框體51、區劃出陰極室C的導電性的陰極側框體52、以陽極側框體51接於第1面31，陰極側框體52接於第2面32的方式，被挾持於陽極側框體51及陰極側框體52的複合體300。於電解槽10000，複合體300，以陽極40面對陽極室A，陰極20面對陰極室C的方式配置。於電解槽10000，陰極(第1電極)20及陽極(第2電極)40之至少一方為具有可撓性的多孔板。陰極(第1電極)20及陽極(第2電極)40雙方為具有可撓性的多孔板亦可，但以陰極(第1電極)20及陽極(第2電極)40之一方為具有可撓性的多孔板，另一方為剛體多孔板為較佳。電解槽10000，具備在陰極側框體52的導電性的背面隔壁52a與陰極20之間，以直接接觸於背面隔壁52a及陰極20的方式配置的具有導電性的彈性體(第1彈性體)82；陰極20藉由彈性體82朝向陽極40推擠。電解槽10000，另外具備在陽極側框體51的導電性的背面隔壁51a與陽極40之間，以直接接觸於背面隔壁51a及陽極40的方式配置的具有導電性的彈性體(第2彈性體)81；陽極40藉由彈性體81朝向陰極20推擠。
藉由這樣的型態之鹼性水電解槽10000，也同樣可以得到與前述說明之電解槽7000同樣的效果。進而，於電解槽10000，陽極室A及陰極室C不具備導電性肋片，所以可以使每一個電解胞的厚度更薄，亦即可以使電解槽小型化而提高單位佔有地板面積之氣體產生量。此外，陽極室及陰極室之一方或雙方不具備導電性肋片，所以可削減構成電解槽的材料以及電解槽之製作所必要的工序數目。

[實施例]
以下，根據實施例及比較例，進而詳細說明本發明。但本發明並不限於這些實施例。
＜實施例＞
使用具備本發明所包含的鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體300(圖4)之鹼性水電解槽5000(圖9)，以通電面積0.5dm2 、電解液溫度80℃、KOH濃度25質量%、電流密度60A/dm2 之條件進行鹼性水電解，測定必要的電壓。
＜比較例＞
除了替代在實施例使用的鹼性水電解槽，使用墊片與電極未被一體化之具有從前型式的構造(參照圖1)之零間隙型電解槽以外，以與實施例1相同的條件進行鹼性水的電解，測定必要的電壓。
＜評價結果＞
根據在實施例使用的鹼性水電解槽，相對於在比較例使用的從前形式的零間隙型電解槽，即使通電面積及電流值為相同，電解所必要的電壓也可以減低1.5%。這顯示被零間隙化(電極與隔膜直接接觸的)面積增加，導致跨通電面全體，電流更為均勻的流通。此外，在比較例的電解槽，由開始電解起1日之後確認了墊片周邊有電解液的洩漏導致之結晶析出，相對於此，在實施例使用的鹼性水電解槽即使跨2星期繼續電解，也未被觀察到電解液的洩漏導致之結晶析出。
10‧‧‧(離子透過性之)隔膜
11‧‧‧第1膜面
12‧‧‧第2膜面
20、21‧‧‧陰極
30‧‧‧墊片
31‧‧‧第1面
32‧‧‧第2面
33‧‧‧狹縫
34‧‧‧第1部分
35‧‧‧第2部分
36‧‧‧連續部
40、41、42‧‧‧陽極
100、200、300‧‧‧鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體
51‧‧‧陽極側框體
52‧‧‧陰極側框體
51a、52a‧‧‧(導電性之)背面隔壁
51b、52b‧‧‧凸緣部
61、62‧‧‧導電性肋片
71、72‧‧‧集電體
81、82‧‧‧具有導電性之彈性體
91‧‧‧剛體集電體
900‧‧‧從前之零間隙電解槽
910‧‧‧極室單元
911‧‧‧導電性之隔壁
912‧‧‧凸緣部
913、914‧‧‧導電性肋片
920‧‧‧離子透過性之隔膜
930‧‧‧墊片
940‧‧‧陽極
950‧‧‧集電體
960‧‧‧導電性彈性體
970‧‧‧陰極
1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000‧‧‧鹼性水電解槽
A‧‧‧陽極室
C‧‧‧陰極室
圖1係模式說明相關於一實施型態之從前的零間隙型電解槽900之剖面圖。
圖2係模式說明相關於本發明之一實施型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體100之圖，(A)為正面圖，(B)為右側視圖，(C)為背面圖，(D)為(A)之X-X剖面圖，(E)為(D)之分解圖。
圖3係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體200之圖，(A)為正面圖，(B)為右側視圖，(C)為背面圖，(D)為(A)之X-X剖面圖，(E)為(D)之分解圖。
圖4係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體300之圖，(A)為正面圖，(B)為右側視圖，(C)為背面圖，(D)為(A)之X-X剖面圖，(E)為(D)之分解圖。
圖5係模式說明相關於本發明之一實施型態之鹼性水電解槽1000之剖面圖。
圖6係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽2000之剖面圖。
圖7係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽3000之剖面圖。
圖8係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽4000之剖面圖。
圖9係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽5000之剖面圖。
圖10係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽6000之剖面圖。
圖11係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽7000之剖面圖。
圖12係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽8000之剖面圖。
圖13係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽9000之剖面圖。
圖14係模式說明相關於本發明之另一實施型態之鹼性水電解槽10000之剖面圖。

Claims (14)

  1. 一種鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，其特徵為包含： 具有第1膜面及第2膜面之隔膜、 重疊配置於前述隔膜的第1膜面之第1電極、及 把前述隔膜與前述第1電極保持為一體之電氣絕緣性之墊片； 前述墊片，具備： 接於陽極側框體的第1面、 接於陰極側框體的第2面、 朝向內周側開口而收容前述隔膜的全周緣部及前述第1電極的全周緣部之狹縫部、 在交叉於前述第1面及前述第2面的方向中介著前述狹縫部而方向相對之具有前述第1面的第1部分以及具有前述第2面的第2部分、以及 設於前述狹縫部的外周側而使前述第1部分與前述第2部分連接為一體，而且密封前述狹縫部的外周端之連續部； 被收容於前述狹縫部的前述隔膜的全周緣部及前述第1電極的全周緣部，藉由前述第1部分及前述第2部分挾持為一體。
  2. 如申請專利範圍第1項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，其中 前述第1電極為具有可撓性之第1多孔板。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，其中 進而包含重疊配置於前述隔膜的第2膜面之第2電極； 前述墊片，把前述隔膜、前述第1電極及前述第2電極保持為一體； 前述狹縫部，收容前述隔膜的全周緣部、前述第1電極的全周緣部、及前述第2電極的全周緣部； 被收容於前述狹縫部的前述隔膜的全周緣部、前述第1電極的全周緣部、及前述第2電極的全周緣部，藉由前述第1部分及前述第2部分挾持為一體。
  4. 如申請專利範圍第3項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，其中 前述第2電極為剛體多孔板。
  5. 如申請專利範圍第3項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體，其中 前述第2電極為具有可撓性之第2多孔板。
  6. 一種鹼性水電解槽，其特徵為包含： 區劃出陽極室的陽極側框體、 區劃出陰極室的陰極側框體、 被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的申請專利範圍第1或2項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體、以及 不被保持於前述墊片，接於前述隔膜的第2膜面而配置的第2電極； 前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陽極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陰極室的方式配置， 前述第1電極為陽極， 前述第2電極為陰極。
  7. 一種鹼性水電解槽，其特徵為包含： 區劃出陽極室的陽極側框體、 區劃出陰極室的陰極側框體、 被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的申請專利範圍第1或2項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體、以及 不被保持於前述墊片，接於前述隔膜的第2膜面而配置的第2電極； 前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陰極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陽極室的方式配置， 前述第1電極為陰極， 前述第2電極為陽極。
  8. 一種鹼性水電解槽，其特徵為包含： 區劃出陽極室的陽極側框體、 區劃出陰極室的陰極側框體、以及 被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的申請專利範圍第3～5項之任一項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體； 前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陽極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陰極室的方式配置， 前述第1電極為陽極， 前述第2電極為陰極。
  9. 一種鹼性水電解槽，其特徵為包含： 區劃出陽極室的陽極側框體、 區劃出陰極室的陰極側框體、以及 被挾持於前述陽極側框體及前述陰極側框體的申請專利範圍第3～5項之任一項之鹼性水電解用膜-電極-墊片複合體； 前述膜-電極-墊片複合體，以前述隔膜的第1膜面面向前述陰極室，前述隔膜的第2膜面面向前述陽極室的方式配置， 前述第1電極為陰極， 前述第2電極為陽極。
  10. 如申請專利範圍第6～9項之任一項之鹼性水電解槽，其中 前述第1電極為具有可撓性之第1多孔板，前述第1電極，藉由具有導電性的第1彈性體往前述第2電極推擠。
  11. 如申請專利範圍第10項之鹼性水電解槽，其中 前述第2電極為剛體多孔板。
  12. 如申請專利範圍第11項之鹼性水電解槽，其中 前述第2電極，藉由具有導電性的第2彈性體往前述第1電極推擠。
  13. 如申請專利範圍第10項之鹼性水電解槽，其中 前述第2電極為具有可撓性之第2多孔板，前述第2電極，藉由具有導電性的第2彈性體往前述第1電極推擠。
  14. 如申請專利範圍第10項之鹼性水電解槽，其中 進而具備接於前述第2電極配置的具有導電性的剛體集電體， 前述剛體集電體，以該剛體集電體與前述隔膜之間挾住前述第2電極的方式配置， 前述第2電極為具有可撓性的第2多孔板， 前述第2電極藉由前述剛體集電體支撐著。
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