TW202124779A - 鹼水電解槽用彈性墊 - Google Patents

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末岡春実
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日商德山股份有限公司
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Abstract

具備使用金屬線織成或編成，於厚度方向具有彈簧彈性，至少1枚之金屬網，該金屬線係線徑0.16~0.29mm之單線、或集束複數條線徑0.08~0.15mm之單線而成之線束，或此等之組合之鹼水電解槽用彈性墊。

Description

鹼水電解槽用彈性墊
本發明係有關使用於鹼水電解用之電解槽之彈性墊，更達詳細而言，係有關使用於鹼水電解用之零間隙電解槽之彈性墊、及具備該彈性墊之鹼水電解槽、以及使用該鹼水電解槽之氣體製造方法。
做為氫氣及氧氣之製造方法，已知有鹼水電解法。於鹼水電解法中，將溶解鹼金屬氫氧化物(例如NaOH、KOH等)之鹽基性之水溶液(鹼水)做為電解液使用，經由電解水，從陰極產生氫氣，從陽極產生氧氣。做為鹼水電解用之電解槽，已知有具備經由離子透過性之隔膜分割之陽極室及陰極室，各別於陽極室配置陽極，於陰極室配置陰極之電解槽。更且，為了減低能量損失，提案有陽極及陰極具有各別以直接接觸隔膜之方式加以保持的零間隙構造的電解槽(零間隙型電解槽)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第3616265號公報 [專利文獻2]日本特許第3707985號公報 [專利文獻3]日本特許第5695418號公報 [專利文獻4]日本特許第6318678號公報 [專利文獻5]國際公開第2013/191140號小冊子 [專利文獻6]日本特許第6093351號公報 [專利文獻7]日本特許第4453973號公報 [專利文獻8]日本特開2015-117417號公報
[發明欲解決之課題]
圖1係模式性說明有關一之實施形態之以往之零間隙型電解槽900的部分剖面圖。零間隙型電解槽900係具備備有隔成陽極室A與陰極室C之導電性之間隔壁911及凸緣部912之極室單元910、910、…、和配置於鄰接之極室單元910、910之間的離子透過性之隔膜920、和配置於隔膜920與極室單元910之凸緣部912間，挾入隔膜920之周緣部的密合墊930、930、和保持於從一方之極室單元之間隔壁911立設之導電性之肋部913、913、…的陽極940、和保持於從另一方之極室單元之間隔壁911立設之導電性之肋部914、914、…的集電體950、及保持於接觸於該集電體950之導電性之彈性墊960之柔軟之陰極970。陰極970之周緣部及導電性之彈性墊960之周緣部係固定於集電體950之周緣部。零間隙型電解槽900中，導電性之彈性墊960則經由柔軟之陰極970朝向隔膜920及陽極940按壓、於鄰接之陰極970及陽極940之間，挾入隔膜920。其結果，隔膜920與陽極940及陰極970直接接觸(零間隙)之故，陽極940與陰極970之間之溶液電阻則減低，因此，減低能量損失。
以往，做為零間隙模具之鹼水電解槽，係一般使用於氯化鈉電解用之零間隙型電解槽中，將離子交換膜置換為隔膜(920)變成之電解槽。
一般而言，於零間隙電解槽中，期望電極面積中之零間隙化之部分(零間隙領域)之比例為大。未零間隙化之(未與陽極或陰極與離子交換膜或隔膜直接接觸)部分過廣時，於該部分電極間之溶液電阻變大，會使得運轉電壓增大。
為達零間隙化，電極係期望為完全平坦，但是電極會由於重力或尺寸誤差常會產生彎曲。電極有彎曲時，於電極與膜之間易於產生間隙。即使電極有彎曲之時，從提高佔有電極面積之零間隙領域之比例的觀點視之，電極挾持膜之面壓力高者較為有利。
但是，如氯化鈉電解槽，具備離子交換膜之零間隙電解槽中，會有伴隨電解反應所產生之氣泡，使電極及離子交換膜產生振動，於電極間以零間隙狀態挾持之離子交換膜之表面被摩擦，損及離子交換基之機能，離子交換膜之離子交換能力會歷時性劣化之問題。經由如此氣泡產生所引起之振動，使離子交換膜劣化之問題係在電極挾持離子交換膜之面壓力高之時，特別明顯。離子交換膜一般而言為高價，促使該劣化，會深刻不良影響到電解程序之運行成本。為此，於具備離子交換膜之零間隙電解槽中，為了使高價離子交換膜可長期間使用，要求抑制電極挾持離子交換膜之面壓力。
例如，於專利文獻1中，記載有「由以陽離子交換膜區分之陽極室與陰極室所成，於陽極室存在有陽極，於陰極室存在有陰極，且兩電極係隔著離子交換膜成為接近對峙之構造中，一方之電極係具有一個孔之面積為0.05~1.0mm2 之多數之孔的開孔率為20%以上之多孔體，其彎曲柔軟度為0.05mm/g以上之柔軟之多孔板，另一方之電極係剛體多孔板，前述柔軟之多孔板電極係藉著由經由複數枚重疊使用2~8條線徑0.02~0.09mm之金屬線所成線束織成壓接之金屬網所得，具有50%變形時之反彈力為30~50g/cm2 ，且20%壓縮變形時之壓力為10~30g/cm2 之彈性的金屬線集合體所成彈性墊，向另一方之電極以20~60g/cm2 之壓力按壓為特徵之離子交換膜電解槽」。
另一方，使用於鹼水之電解之一般隔膜係多孔質膜，該離子交換作用不關連於離子交換基之化學作用之故，即使電極挾持隔膜之面壓力為高，亦難以降低隔膜之離子交換能力。即，於以往之零間隙型鹼水電解槽中，只要可增大電極挾持隔膜之面壓力，可期待在不大為損及隔膜之壽命下，即使變動電解槽內之壓力，可更安定維持零間隙構造的同時，增加佔有電極面積之零間隙領域之比例，提高能量效率。但是，於以往之零間隙型鹼水電解槽中，一旦提高電極挾持隔膜之面壓力時，彈性墊會破裂之故，無法維持零間隙構造，使得電極-隔膜間之面壓力分布之均勻性下降。電極-隔膜間之面壓力分布不均勻時，電極面之電解電流之分布亦易於不均勻。電極面之電解電流分布之不均勻係反而導致運轉電壓之增大及能量效率之下降。
本發明係提供可提高鹼水電解槽之能量效率之鹼水電解槽用彈性墊為課題。又，提供具備該彈性墊之鹼水電解槽、以及使用該鹼水電解槽之氣體製造方法。 [為解決課題之手段]
本發明你包含以下之[1]~[14]之形態。 [1]具備使用金屬線織成或編成，於厚度方向具有彈簧彈性，至少1枚之金屬網， 前述金屬線係線徑0.16~0.29mm之單線、或集束複數條線徑0.08~0.15mm之單線而成之線束，或此等之組合的鹼水電解槽用彈性墊。
[2]50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力為100~450gf/cm2 之記載於[1]之鹼水電解槽用彈性墊。
[3]重覆2次50%壓縮變形時，第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力為40gf/cm2 以上之記載於[1]或[2]之鹼水電解槽用彈性墊。
[4]前述金屬網係於該金屬網之厚度方向，成形具有振幅之波形狀之記載於[1]~[3]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊。
[5]複數枚之前述金屬網係重疊於厚度方向， 鄰接之2枚之前述金屬網之各組係成形於該組之一方之金屬網的前述波形狀之稜部、和成形於前述組之另一方之金屬網的前述波形狀之稜部，以在於前述彈性墊之平面所視交叉之方式，加以重疊之記載於[4]之鹼水電解槽用彈性墊。
[6]總厚度為7.5~10mm之記載於[1]~[5]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊。
[7]具備收容陽極，產生氧氣之陽極室、 和收容陰極，產生氫氣之陰極室、 和分割前述陽極室及前述陰極室之離子透過性之隔膜、 和記載於[1]~[6]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊； 前述陰極之第1之電極係具有可撓性之多孔板，經由前述第1之彈性墊，朝向前述陽極之第2之電極按壓的鹼水電解槽。
[8]具備收容陽極，產生氧氣之陽極室、 和收容陰極，產生氫氣之陰極室、 和分割前述陽極室及前述陰極室之離子透過性之隔膜、 和記載於[1]~[6]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊； 前述陽極之第1之電極係具有可撓性之多孔板，經由前述第1之彈性墊，朝向前述陰極之第2之電極按壓的鹼水電解槽。
[9]前述第2之電極係剛體多孔板之記載於[7]或[8]之鹼水電解槽。
[10]更具備記載於[1]~[6]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊； 前述第2之電極係經由前述第2之彈性墊，朝向前述第1之電極按壓的記載於[9]之鹼水電解槽。
[11]更具備記載於[1]~[6]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊； 前述第2之電極係具有可撓性之第2之多孔板， 前述第2之電極係經由前述第2之彈性墊，朝向前述第1之電極按壓的記載於[7]或[8]之鹼水電解槽。
[12]更具備接觸配置於前述第2之電極，具有導電性之剛體集電體， 前述第2之電極係具有可撓性之第2之多孔板， 前述第2之電極係經由前述剛體集電體加以支持之記載於[7]或[8]之鹼水電解槽。
[13]更具備記載於前述[1]~[6]之任一者之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊； 前述第2之電極係經由前述第2之彈性墊，隔著前述剛體集電體，朝向前述第1之電極按壓的記載於[12]之鹼水電解槽。
[14]電解鹼水製造氫氣及氧氣之方法中， 包含(a)使用記載於[7]~[13]之任一者之鹼水電解槽，電解鹼水之工程之氣體製造方法。 [發明效果]
根據關於本發明之第1之形態之鹼水電解槽用彈性墊時，金屬網經由特定之金屬線織成或編成，可提高反彈力。於鹼水電解槽，做為導電性彈性墊，經由使用本發明之鹼水電解槽用彈性墊，可使電極挾持隔膜之面壓力不損及該均勻性而提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例之故，可提高鹼水電解槽之能量效率。
根據本發明之第2之形態之鹼水電解槽時，經由關於本發明之第1之形態彈性墊，一方之電極則朝向另一方之電極按壓。由此，使電極挾持隔膜之面壓力不損及該均勻性而提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例之故，可減低運轉電壓，提高能量效率。
根據本發明之第3之形態之氣體製造方法時，使用關於本發明之第2之形態之鹼水電解槽進行電解之故，可減低運轉電壓，提高能量效率。
本發明之上述作用及利益乃可由以下說明之為實施發明之形態得知。以下，參照圖面，對於本發明之實施形態加以說明。惟，本發明係非限定於此等之形態。然而，圖面並非反映正確之尺寸。又，圖中，有省略部分符號之情形。於本說明書中，沒有特別禁制之下，對於數值A及B，「A~B」之表記係意味「A以上B以下」。於有關表記中，僅於數值B附上單位時，該單位亦適用於數值A。又，「或」及「或者」之用語在未特別加以禁制之下，係意味邏輯或。又，對於要素E1 及E2 ， 「E1 及/或E2 」之表記係意味「E1 或者是E2 ， 或此等之組合」，對於要素E1 、…、EN (N係3以上之整數)，「E1 、…、EN-1 、及/或EN 」之表記係意味「E1 、…、EN-1 、或者是EN 、或此等之組合」。
＜1.鹼水電解槽用彈性墊＞ 圖2係模式性說明關於本發明之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊100(以下有記為「彈性墊100」之情形)之圖。於圖2中，(A)係彈性墊100之平面圖，(B)(C)及(D)係各別為(A)之B-B箭頭觀看剖面圖、C-C箭頭觀看剖面圖、及D-D箭頭觀看剖面圖。
如圖2(A)所示，彈性墊100係具備金屬網10而成。金屬網10係使用金屬線織成或編成之金屬網，於厚度方向具有彈簧彈性之金屬網。如圖2(B)(C)及(D)所示，金屬網10係將於該金屬網10之厚度方向(垂直於圖2之紙面之方向)，具有振幅之波形狀(三角波形狀)，遍及成形於金屬網10之略全面。圖2(A)中，將波形狀之稜部(稜線)R、R、…以實線表示。如圖2(D)所示，於鄰接之稜部(稜線)R、R、…之間，各別存在有谷部(谷線)V、V、…。金屬網10係經由於厚度方向，成形具有振幅之波形狀，金屬網10係於厚度方向具有彈簧彈性。金屬網10之平面視角(圖2(A))中，來自成形於金屬網10之波形狀，直線狀之稜部(稜線)R、R、…則表現成平行。然而，圖2(A)中之箭頭L表示金屬網10之編織之進行方向(後述)，箭頭W係表示金屬網10之編織之寬度方向(後述)。
圖3係關於一之實施形態之金屬網10之部分擴大平面圖。於圖3中，對於已示於圖2之要素，有附上與圖2之符號相同之符號，省略說明之情形。為了方便說明，成形於金屬網10之波形狀，係不表示於圖3。如圖3所示、金屬網10係使用金屬線1-1、1-2、1-3、1-4、…(以下之中有稱「金屬線1-n」(n=1、2、…)或單純稱「金屬線1」之情形。)加以編織。
金屬線1係線徑0.16~0.29mm之單線、或集束複數條線徑0.08~0.15mm之單線而成之線束，或此等之組合。即，各金屬線1係可為線徑0.16~0.29mm之單線、亦可為集束複數條線徑0.08~0.15mm之單線而成之線束。又，金屬網10係可為單線與線束之混織或混編。例如金屬線1-1、1-3、…1-(2k-1)、…為單線，金屬線1-2、1-4、…1-(2k)、…為線束(k=1、2、…)亦可。
金屬線1為單線之時，該線徑係如上所述為0.16~0.29mm，較佳為0.16~0.25mm。金屬線1為線束之時，構成線束之單線之線徑係如上所述為0.08~0.15mm，較佳為0.08~0.12mm。線徑經由成為上述下限值以上時，可提高彈性墊100之彈簧彈性之故，彈性墊100於鹼水電解槽被使用之時，即使變動電解槽內之壓力，可更安定維持零間隙構造之同時，可使電極挾持隔膜之面壓力不損及該均勻性而提高，提升佔有電極面積之零間隙領域之比例，而提高能量效率。又，線徑經由成為上述上限值以下，提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力之故，可長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
構成線束之單線之條數雖非特別加以限制，較佳為2~4條，於一之實施形態中，可為2~3條。構成線束之單線之條數成為上述下限值以上時，可提高彈性墊100之彈簧彈性之故，彈性墊100於鹼水電解槽被使用之時，即使變動電解槽內之壓力，可更安定維持零間隙構造之同時，可使電極挾持隔膜之面壓力不損及該均勻性而提高，提升佔有電極面積之零間隙領域之比例，而提高能量效率。又，構成線束之單線之條數為上述上限值以下時，可抑制隔膜表面之機械性之損傷。
做為金屬線1，可適於使用具有韌性大且耐鹼性之金屬線。更且，彈性墊100係可做為集電體工作之故，金屬線1係導電度高者為佳。做為如此金屬線之例子，可較佳列舉鎳線、軟鋼線、SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼線、及於此等施以鍍鎳之金屬線。於一之實施形態中，可併用複數種之不同材質之金屬線。例如，可併用韌性雖大但導電度非特別優異之軟鋼線或不鏽鋼線、和導電度雖高韌性非特別優異之鎳線。又，於一之實施形態中，可使用集束複數條複數種之不同材質之單線所成線束。
圖3所示之編法係平面編。圖3中之箭頭L係表示編織之進行方向，垂直於箭頭L之箭頭W係表示編織之寬度方向。如圖3所示，各金屬線1-n係以將相互向反方向突出之第1之環扣部1-nla及第2之環扣部1-nlb交互重覆形成之方式，進行彎折。即，於各金屬線1-n之長度方向中，交互設置第1之環扣部1-nla、1-nla、…、和第2之環扣部1-nlb、1-nlb、…。例如金屬線1-1以將相互向反方向突出之第1之環扣部1-1la及第2之環扣部1-1lb交互形成之方式，進行彎折，其結果，於金屬線1-1之長度方向，交互設置第1之環扣部1-1la、1-1la、…、和第2之環扣部1-1lb、1-1lb、…。然後，金屬線1-(n+1)之各第1之環扣部1-(n+1)la則穿過金属線1-n之各第1之環扣部1-nla的同時，金屬線1-n之各第2環扣部1-nlb則以穿過金属線1-(n+1)之各第2環扣部1-(n+1)lb之方式，相互鉤掛鄰接之金屬線1-n與金屬線1-(n+1)。換言之，於金屬線1-n之鄰接之第1之環扣部1-nla、1-nla之各組，鉤掛金属線1-(n+1)之各第2環扣部1-(n+1)lb的同時，於金屬線1-(n+1)之鄰接之第2之環扣部1-(n+1)nlb、1-(n+1)nlb之各組，鉤掛金属線1-n之各第1之環扣部1-nla。如此，經由金屬線1-1、1-2、…被平面編，可提高彈性墊100之彈簧彈性及重覆反彈性(反彈力之維持性)。然而，於圖3中，為了圖之可讀性，雖對於各金屬線1-n，各別僅顯示5個第1之環扣部1-nla、4個第2之環扣部1-nlb，圖3則基本上為部分放大圖。各金屬線1-n所備有第1之環扣部1-nla、1-nla、…及第2之環扣部1-nlb、1-nlb、…之數係該業者可對應於金屬網10之尺寸適切加以決定。
各金屬線1-n係具有第1之端部1-ne及第2之端部1-nf。金屬線1之端部之處理係非限定於特定之形態。 於一之實施形態中，各金屬線1-n之第1之端部1-ne則與鄰接之金屬線1-(n+1)之第1之端部1-(n+1)e接合之同時，各金屬線1-n之第2之端部1-nf則可與鄰接之金屬線1-(n+1)之第2之端部1-(n+1)nf接合。根據相關形態之端部處理時，如圖3所示、得僅具有1層分編織金屬線1-1、1-2、1-3、…之層(以下，有稱「單位層10-unit)之情形」之平面狀之金屬網10-pre1。圖4係模式性說明相關形態之金屬網10-pre1之圖，圖4(A)及(B)係各別金屬網10-pre1之平面圖及正面圖。於圖4中，對於已示於圖2~3之要素，有附上與圖2~3之符號相同之符號，省略說明之情形。如圖4(B)所示，金屬網10-pre1係平面狀，僅具有1層單位層10-unit。然而，接合金屬線1之端部彼此時，可不特別限制使用焊接、壓接、硬焊、連接等之公知之接合手段。
於其他之一之實施形態中，金屬線1-(2k-1)(k=1、2、…)之第1之端部1-(2k-1)e則與鄰接之金屬線1-(2k)(k=1、2、…)之第1之端部1-(2k)e接合或連接之同時，金屬線1-(2k)(k=1、2、…)之第2之端部1-(2k)f則可與鄰接之金屬線1-(2k+1)(k=1、2、…)之第2之端部1-(2k+1)f接合或連接。例如於圖3中，金屬線1-1之第1之端部1-1e與金屬線1-2之第1之端部1-2e連接之同時，金屬線1-2之第2之端部1-2f與金屬線1-3之第2之端部1-3f則連接；金屬線1-3之第1之端部1-3e與金屬線1-4之第1之端部1-4e連接之同時，金屬線1-4之第2之端部1-4f與金屬線1-5之第2之端部1-5f(未圖示)則連接亦可。根據相關形態之端部處理時，可以1條連續之金屬線(可為單線，亦可為線束)，編織具有僅一層分單位層10-unit之平面狀之金屬網10-pre1(圖4)之整體。
於其他之一之實施形態中，各金屬線1-n之第1之端部1-ne則可與該金屬線1-n之第2之端部1-nf接合。根據相關形態之端部處理時，就整體而言，可得筒狀之金屬網10-cyl(圖5(A)(B))。圖5係模式性說明筒狀之金屬網10-cyl及由該筒狀之金屬網10-cyl所得金屬網10-pre2之圖。圖5(A)及(B)係各別筒狀之金屬網10-cyl之平面圖及正面圖。於圖5中，對於已示於圖2~4之要素，有附上與圖2~4之符號相同之符號，省略說明之情形。將筒狀之金屬網10-cyl向筒之徑方向(平行於圖5(B)之紙面之方向)擠壓、得具有層積2層分單位層10-unit(參照圖3。)構造之平面狀之金屬網10-pre2。圖5(C)及(D)係各別金屬網10-pre2之平面圖及正面圖。如圖5(D)所示，於金屬網10-pre2中，2層分之單位層10-unit則在於編織之寬度方向端部連續。然而，於圖5(D)中，在圖示之方便上，雖於單位層10-unit、10-unit間記載成似乎有間隔，但實際上兩者是接觸的。
於其他之一之實施形態中，各金屬線1-n之第1之端部1-ne則可與鄰接於該金屬線1-n之編織進行方向(箭頭L)下游側(圖3之紙面上側)之金屬線1-(n+1)之第2之端部1-(n+1)f接合或連續。例如於圖3中，金屬線1-1之第1之端部1-1e則與金屬線1-2之第2之端部1-2f連續；金屬線1-2之第1之端部1-2e則與金屬線1-3之第2之端部1-3f連續；金屬線1-3之第1之端部1-3e則與金屬線1-4之第2之端部1-4f連續；金屬線1-4之第1之端部1-4e則與金屬線1-5之第2之端部1-5f(未圖示)連續亦可。根據相關形態之端部處理時，就整體而言，可得筒狀之金屬網10-cyl(參照圖5(A)(B))。根據相關形態時，可以一條連續之金屬線1(可為單線，亦可為線束)，編織筒狀之金屬網10-cyl之整體。相關形態之端部處理係例如可經由使用具備筒狀之模具之編織機加以進行。如上所述，經由將筒狀之金屬網10-cyl向筒之徑方向擠壓、可得具有層積2層分單位層10-unit(參照圖3。)構造之平面狀之金屬網10-pre2(圖5(C)(D))。
於金屬網之厚度方向，經由將具有振幅之波形狀，成形於金屬網10-pre1或10-pre2，可得於厚度方向具有彈簧彈性之金屬網10(參照圖2)。於平面狀之金屬網，成形波形狀時，可不特別限制使用附加波形輥等之金屬模具的沖壓加工等之公知之手段。再參照圖2時，金屬網10之波形狀係平面視角中，以該波形狀之稜部(稜線)R、R、…與金屬網10之編織方向(箭頭W)交叉之方式加以成形為佳。根據相關形態時，可容易長期間維持成形之波形狀。
成形於金屬網10之波形狀之間隙λ(金屬網之平面視之鄰接之稜部(稜線)R之間之間隔。參照圖2(A)。)係較佳為10~30mm、更佳為14~16mm。波形狀之間隙λ為上述上限值以下之時，彈性墊則可經由將按壓電極之壓力，遍及於電極之全面變得均勻。又，波形狀之間隙λ為上述下限值以上之時，可容易於金屬網10賦予厚度方向之彈簧彈性。
彈性墊100之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力係較佳為100~450gf/cm2 ，更佳為150~300gf/cm2 。彈性墊100之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力成為上述下限值以上時，彈性墊100於鹼水電解槽被使用之時，即使變動電解槽內之壓力，可更安定維持零間隙構造之同時，可使電極挾持隔膜之面壓力不損及該均勻性而提高，提升佔有電極面積之零間隙領域之比例，而提高能量效率。又，彈性墊100之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。於本說明書中，彈性墊之「50%壓縮變形」係意味彈性墊之厚度成為變形前之50%，將彈性墊向厚度方向壓縮變形。
重覆2次彈性墊100之50%壓縮變形時，第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力為40gf/cm2 以上為佳，更佳為50gf/cm2 以上。又，第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力成為上述下限值以上時，更可於長時間維持重覆反彈性，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。於本說明書中，彈性墊之「2次重覆50%壓縮變形」係意味進行第1次之50%壓縮變形之後，排除施加於彈性墊之壓縮力，充分自然回復彈性墊之厚度之後，使彈性墊之厚度成為初期厚度(第1次之50%壓縮變形前之厚度)之50%，再將彈性墊向厚度方向壓縮變形。
於本說明書中，彈性墊之第1次及第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力之測定方法係如下所述。參照圖18及圖19。圖18(A)係模式性說明金屬製容器90的平面圖，圖18(B)係圖18(A)之B-B剖面圖。金屬製容器90係具有正方形狀之底板91、與立於底板91之外周部之壁板92，具有縱橫150mm之正方形剖面之內部空間93。內部空間93之深度係10mm以上。於金屬製容器90之底板91之上，配置將彈性墊裁剪成縱橫150mm之正方形狀之試驗片94。圖19(A)係模式性說明於圖18(B)中，於底板91之上，配置試驗片94之狀態的剖面圖。將，測定縱橫150mm之正方形狀之金屬製之推壓板95，對於金屬製容器90之底板91維持平行下，從金屬製容器90之上方朝向試驗片94緩緩下降，使試驗片94之厚度直至成為初期厚度tinit 之50%，降下推壓板時點之反彈力(即第1次之50%壓縮變形時之反彈力)。將測定之反彈力以試驗片94之面積除之，求得第1次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力。圖19(B)係模式性說明推壓板95接觸於試驗片94之前之金屬製容器90、試驗片94、及推壓板95之位置關係的剖面圖，圖19(C)模式性說明試驗片94之厚度直至成為初期厚度tinit 之50%，降下推壓板時點之金屬製容器90、試驗片94、及推壓板95之位置關係的剖面圖。然而圖19中，推壓板95係保持於桿96。接著，將推壓板95從金屬製容器90之底部，緩緩拉升至較試驗片之初期厚度tinit 充分遠離之位置，等待至試驗片之形狀充分回復。圖19(D)係模式性說明拉起推壓板95，試驗片94之形狀充分回復之狀態的剖面圖。然而，圖19(D)中，試驗片94之厚度雖回復至初期厚度tinit ，但試驗片94之形狀係充分回復即可，無需試驗片94之厚度回復到初期厚度tinit 。從拉升推壓板95，即使經過充分之時間(例如10分鐘)，試驗片94之厚度未回復到初期厚度tinit 時，直接進行第2次之50%壓縮試驗。試驗片94之形狀回復之後，再次，測定將推壓板對於金屬製容器內部之底面維持平行下，緩緩下降，使試驗片之厚度直至成為初期厚度(第1次之壓縮變形之前之厚度)之50%，降下推壓板時點之反彈力(即第2次之50%壓縮變形時之反彈力)。將測定之反彈力以試驗片94之面積除之，求得第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力。圖19(E)係模式性說明第2次之50%壓縮變形時之金屬製容器90、試驗片94、及推壓板95之位置關係的剖面圖。推壓板接觸試驗片之檢出，及從試驗片施加於推壓板之反彈力之測定係使用測力器進行。在於試驗之所有行程，推壓板95係對於金屬製容器90之底板91維持成平行。
彈性墊100之厚度(壓縮變形前之厚度)t(參照圖2。)係較佳為7.5~10mm。彈性墊之厚度t為上述範圍內之時，彈性墊之壓縮變形時之反彈力則在較佳之範圍。本說明書中，彈性墊之厚度非金屬網之單位層10-unit之厚度本身，係意味於金屬網成形波形狀(及任意層積)成為彈性墊之後，將該彈性墊鋪設於平坦之平台時之自平台之表面之彈性墊之最大高度。
關於本發明之上述說明中，於金屬網10之平面視角(參照圖2(A)。)，雖列舉成形於金屬網10之波形狀為三角波形之形態之彈性墊100為例，但本發明非限定於該形態。例如成形於金屬網之波形狀係可為正弦波狀、鋸齒波狀、方形波狀等之形態之彈性墊100。又，例如此等之波形係由理想之正弦波等扭曲者亦可。例如成形於金屬網之波形狀係可為扭曲正弦波狀、扭曲三角波狀、扭曲鋸齒波狀、扭曲方形波狀等之形態之彈性墊。
關於本發明之上述說明中，於金屬網10之平面視角(參照圖2(A)。)，雖列舉成形於金屬網10之波形狀之稜部(稜線)R表現成直線狀之形態之彈性墊100為例，但本發明非限定於該形態。圖6及圖7係各別模式性說明關於其他之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊200、300(以下，各有稱之為「彈性墊200」及「彈性墊300」之情形。)之平面圖，為對應於圖2(A)之圖。於圖6及圖7中，對於已示於圖2~5之要素，有附上與圖2~5之符號相同之符號，省略說明之情形。例如，於金屬網210之平面視角中，可成為成形於金屬網210之波形狀之稜部(稜線)R、R、…表現成V字型之形態之彈性墊200(圖6)。又，例如，於金屬網310之平面視角中，可成為成形於金屬網310之波形狀之稜部(稜線)R、R、…表現成鋸齒型之形態之彈性墊300(圖7)。
關於本發明之上述說明中，雖列舉由1枚之金屬網所成形態之彈性墊100、200、300為例，但本發明非限定於該形態。例如可為層積2枚以上之金屬網之形態之彈性墊。圖8係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊400(以下，有稱為「彈性墊400」之情形)之圖。於圖8中，對於已示於圖2~7之要素，有附上與圖2~7之符號相同之符號，省略說明之情形。彈性墊400係具有層積2枚之金屬網10a、10b之構造。圖8(A)係彈性墊400之平面圖，僅表示上層側之金屬網10a。圖8(B)係彈性墊400之正面圖，表示上層側之金屬網10a及下層側之金屬網10b之雙方。圖8(C)係圖8(B)之C-C箭頭觀看剖面圖，僅表示下層側之金屬網10b。金屬網10a及10b係與上述說明之金屬網10相同。惟下層側之金屬網10b係對於上層側之金屬網10a，平面視之朝向有90°不同。圖9係彈性墊400之透視平面圖，為對應於圖8(A)之圖。於圖9中，對於已示於圖2~8之要素，有附上與圖2~8之符號相同之符號，省略說明之情形。於圖9中，省略剖面線，僅表示金屬網10a及10b之稜部(稜線)R、R、…。惟圖9中，金屬網10a之稜部(稜線)R、R、…係以實線表之，金屬網10b之稜部(稜線)R、R、…係以虛線表之。
如圖8及圖9所示，於彈性墊400中，鄰接之2枚之金屬網10a、10b則使成形於一方之金屬網的波形狀之稜部(稜線)R、R、…、和成形於另一方之金屬網之波形狀之稜部(稜線)R、R、…，以於平面所視交叉之方式，加以層積。如此，平面視之，經由以成形於鄰接之2枚之金屬網的波形狀之稜部(稜線)成為交叉之方式，層積複數之金屬網，經由成形於一方之金屬網(下層側之金屬網10b)之波形狀之稜部R、R、…，支持成形於另一方之金屬網(上層側之金屬網10a)之波形狀之谷部V、V、…(參照圖2(D))。由此，可將上層側之金屬網之彈簧彈性與下層側之金屬網之彈簧彈性串聯加以作用。又，於上層側之金屬網10a與下層側之金屬網10b之間，即使經由振動等產生偏移，成形於下層側之金屬網10b之波形狀之稜部R、R、…則經由嵌入成形於上層側之金屬網10a之波形狀之稜部(稜線)R、R、…之反面側之凹部，可抑制就彈性墊400整體而言之彈簧彈性不均勻之情事。
於彈性墊400中，鄰接之金屬網10a、10b之組係經由至少在周緣部接合而一體化。在接合鄰接之金屬網之組時，可不特別限制使用焊接、軟銲、銷釘固定、樹脂線或金屬線之聯結等之公知之接合手段。
有關彈性墊400之厚度(壓縮變形前之厚度)t(參照圖8(B)。)、50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力，及2次重覆50%壓縮變形時之第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力，以及彈性墊400之金屬網10之波形狀之間隙λ之較佳形態，對於彈性墊100則如上述所說明。
於鹼水電解槽中，經由彈性墊將按壓電極之壓力遍及電極之整面使之均勻之觀點視之，成形於金屬網之波形狀之間隙λ(金屬網之平面視之鄰接之稜部(稜線)R之間之間隔。參照圖2(A)、圖6、圖7、圖8(A)及(C)。)係在確保彈簧彈性之範圍下，以狹窄為佳。但是，要將同時具有狹窄間隙λ(波長)與大振幅之波形狀成形於金屬網，並非是容易。如彈性墊400，根據層積複數枚之金屬網之形態，經由層積成形間隙λ狹窄且振幅較小之波形狀的金屬網，可得所期望之厚度之彈性墊之故，可得厚彈性墊之前提下，可容易使波形狀之間隙變窄的同時，可容易提升彈性墊之重覆反彈性，長期間高度維持鹼水電解槽之能量效率。又，根據層積複數枚之金屬網之形態中，可得一枚之金屬網所無法得到之反彈力。於彈性墊400，雖複數枚層積同一之金屬網10，但亦可層積具有不同反彈力之複數枚之金屬網。根據層積具有不同反彈力之複數枚之金屬網之形態之彈性墊時，可自由調整彈性墊之反彈力。
金屬網10單獨之厚度tunit 係於彈性墊100中，等於彈性墊100整體之厚度t，於彈性墊400中，令彈性墊400整體之厚度為t時，等於t/2。金屬網單獨之厚度tunit 之對於成形於該金屬網之波形狀之間隙λ之比tunit /λ(無次元數)係較佳為0.25~1.00、更佳為0.46~0.71。tunit /λ為上述下限值以上之時，可容易提高做為彈性墊整體之反彈力。又，tunit /λ為上述上限值以下之時，可容易提高彈性墊之重覆反彈性。
關於本發明之上述說明中，雖列舉平面所視複數枚層積具有直線狀之稜部(稜線)R、R、…之金屬網10所成彈性墊400為例，但本發明非限定於該形態。例如，可成為複數枚層積平面所視稜部(稜線)R、R、…表現成V字型之金屬網210(圖6)，或平面所視稜部(稜線)R、R、…表現成鋸齒型之金屬網310(圖7)所成彈性墊。於此時，金屬網之層積係對於鄰接之2枚之金屬網之各組，使成形於一方之金屬網的波形狀之稜部(稜線)R、R、…、和成形於另一方之金屬網之波形狀之稜部(稜線)R、R、…，以平面所視交叉之方式加以進行為佳。
圖10係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊500(以下，有稱為「彈性墊500」之情形)之透視平面圖，為對應於圖9之圖。於圖10中，對於已示於圖2~9之要素，有附上與圖2~9之符號相同之符號，省略說明之情形。彈性墊500係層積2枚之金屬網210(參照圖6。)之彈性墊。於圖10中，省略剖面線，僅表示各金屬網210、210之稜部(稜線)R、R、…。惟圖10中，一方之金屬網210之稜部(稜線)R、R、…係以實線表之，另一方之金屬網210之稜部(稜線)R、R、…係以虛線表之。如圖10所示，於彈性墊500中，經由層積以金屬網之編織方向為相互不同之方式加以配置之2枚之金屬網210，於鄰接之2枚之金屬網210、210之組中，成形於一方之金屬網的波形狀之稜部(稜線)R、R、…、和成形於另一方之金屬網之波形狀之稜部(稜線)R、R、…則平面所視為交叉者。
圖11係模式性說明關於更為其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊600(以下，有稱為「彈性墊600」之情形)之透視平面圖，為對應於圖9之圖。於圖11中，對於已示於圖2~10之要素，有附上與圖2~10之符號相同之符號，省略說明之情形。彈性墊600係層積2枚之金屬網310(參照圖7。)所成之彈性墊。於圖11中，省略剖面線，僅表示各金屬網310、310之稜部(稜線)R、R、…。惟圖11中，一方之金屬網310之稜部(稜線)R、R、…係以實線表之，另一方之金屬網310之稜部(稜線)R、R、…係以虛線表之。如圖11所示，於彈性墊600中，經由層積以金屬網之編織方向為相互不同之方式加以配置之2枚之金屬網310，於鄰接之2枚之金屬網210、210之組中，成形於一方之金屬網的波形狀之稜部(稜線)R、R、…、和成形於另一方之金屬網之波形狀之稜部(稜線)R、R、…則平面所視為交叉者。
關於本發明之上述說明中，雖列舉具備層積2枚之金屬網而成之彈性墊400、500、600為例，但本發明非限定於該形態。例如可為具備層積3枚以上之金屬網而成之彈性墊。層積之金屬網之枚數係較佳為2~8枚，更佳為2~4枚。然而，層積3枚以上之金屬網之金屬墊中，金屬網之層積係對於鄰接之2枚之金屬網之各組，使成形於一方之金屬網的波形狀之稜部(稜線)R、R、…、和成形於另一方之金屬網之波形狀之稜部(稜線)R、R、…，以平面所視交叉之方式加以進行為佳。
關於本發明之上述說明中，雖列舉具備層積複數枚之金屬網而成，鄰接層積之金屬網之各組則至少於周緣部加以接合而一體化之形態之彈性墊400、500、600為例，但本發明非限定於該形態。例如可為層積之複數枚之金屬網則經由各金屬網之周緣部接合於電解元件之凸緣部(後述)或集電體(後述)而一體保持之形態之彈性墊。
關於本發明之上述說明中，雖列舉具備使用金屬線加以平面編而成之金屬網10、210、310之形態之彈性墊100、200、300、400、500、600為例，但本發明非限定於該形態。例如，可為具備經由平面編以外之織法或編法使用金屬線織成或編成之金屬網之形態鹼水電解槽用彈性墊。使用金屬線織成或編成金屬網時，該織法或編法係只要金屬網可在厚度方向具有彈簧彈性，則沒有特別之限制。做為如此其他之織法或編法，係可列舉上針平面編、鬆緊編等。
＜2.鹼水電解槽＞ 圖12係模式性說明關於本發明之一之實施形態之鹼水電解槽1000(以下有記為「電解槽1000」之情形)之剖面圖。於圖12中，對於已示於圖2~11之要素，有附上與圖2~11之符號相同之符號，省略說明之情形。電解槽1000係具備上述說明之鹼水電解槽用彈性墊100(參照圖2)之鹼水電解槽。如圖12所示，電解槽1000係具備:具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b，區隔陽極室A之陽極側框體51；具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b，區隔陰極室C之陰極側框體52；配置於陽極側框體51與陰極側框體52之間的離子透過性之隔膜1010；各別配置於隔膜1010與陽極側框體51之凸緣部51b之間、及隔膜1010與陰極側框體52之凸緣部52b之間，挾入隔膜1010之周緣部之一組之密合墊21、22；從陽極側框體51之背面間隔壁51a突出設置之導電性肋部61、61、…(以下，有稱為「導電性肋部61」之情形。)；從陰極側框體52之背面間隔壁52a突出設置之導電性肋部62、62、…(以下，有稱為「導電性肋部62」之情形。)；經由導電性肋部62保持之集電體72；經由集電體72保持之導電性之彈性墊(第1之彈性墊)100(參照圖2。)；配置於彈性墊100與隔膜1010之間的陰極(第1之電極)30；經由導電性肋部61保持之陽極(第2之電極)40。如此，電解槽1000係具備收容陽極40，產生氧氣之陽極室A、和收容陰極30，產生氫氣之陰極室C、和分割陽極室A與陰極室C之離子透過性之隔膜1010、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊100。電解槽1000中，陰極(第1之電極)30係具有可撓性之多孔板(第1之多孔板)，陽極(第2之電極)40係剛體多孔板(第2之多孔板)。
電解槽1000中，實現陰極(第1之電極)30經由彈性墊(第1之彈性墊)100，朝向陽極(第2之電極)40按壓，於陰極(第1之電極)30及陽極(第2之電極)40之間，挾入隔膜1010之零間隙構造。
做為陽極側框體51及陰極側框體52，只要可各別區隔陽極室A及陰極室C，可不特別限制使用於鹼水電解槽之公知之框體。陽極側框體51係具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b。同樣地，陰極側框體52亦具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b。背面間隔壁51a、52a係分割鄰接之電解單元之彼此，且將鄰接之電解單元之彼此電性加以串聯連接。凸緣部51b係伴隨背面間隔壁51a、隔膜1010、及密合墊21，區隔陽極室，凸緣部52b係伴隨背面間隔壁52a、隔膜1010、及密合墊22，區隔陰極室。凸緣部51b、52b係具有對應於密合墊21、22之形狀。即，在陽極側框體51與陰極側框體52，挾持密合墊21、22及隔膜1010時，陽極側框體51之凸緣部51b係與密合墊21無間隙地接觸，陰極側框體52之凸緣部52b係密合墊22無間隙地接觸，然而，雖然未示於圖12，凸緣部51b係具備於陽極室A供給陽極液之陽極液供給流路、和從陽極室A回收在陽極液及陽極所產生之氣體的陽極液回收流路。又，凸緣部52b係具備於陰極室C供給陰極液之陰極液供給流路、和從陰極室C回收在陰極液及陰極所產生之氣體的陰極液回收流路。做為背面間隔壁51a、52a之材質，可不特別限制使用具有耐鹼性之剛性之導電性材料，做為如此材料，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬材料。做為凸緣部51b、52b之材質，可不特別限制使用具有耐鹼性之剛性之導電性材料，做為如此材料，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬材料；以及強化塑膠等之非金屬材料。陽極側框體51之背面間隔壁51a與凸緣部51b係可以焊接或黏著加以接合，以同一材料一體形成亦可。同樣地，陰極側框體52之背面間隔壁52a與凸緣部52b係可以焊接或黏著加以接合，以同一材料一體形成亦可。又，於圖12，雖僅顯示單一之電解單元(電解槽1000)，陽極側框體51之凸緣部51b係亦延伸存在背面間隔壁51a之相反側(圖12之紙面右側)，伴隨背面間隔壁51a，區隔鄰接之電解單元之陰極室亦可，又陰極側框體52之凸緣部52b係延伸存在於背面間隔壁52a之相反側(圖12之紙面左側)，伴隨背面間隔壁52a，區隔鄰接之電解單元之陽極室亦可。
做為導電性肋部61及導電性肋部62，可不特別限制使用於鹼水電解槽之公知之導電性肋部。於電解槽1000中，導電性肋部61係從陽極側框體51之背面間隔壁51a立設，導電性肋部62係從陰極側框體52之背面間隔壁52a立設。導電性肋部61只要可將陽極40對於陽極側框體51而言加以固定及保持，導電性肋部61之形狀、數目、及配置則不特別加以限制。又，導電性肋部62只要可將集電體72對於陰極側框體52而言加以固定及保持，導電性肋部62之形狀、數目、及配置則不特別加以限制。做為導電性肋部61及導電性肋部62之材質，可不特別限制使用具有耐鹼性之剛性之導電性材料，做為如此材料之例，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬等之材料。
做為集電體72，可不特別限制在於鹼水電解槽使用之公知之集電體，例如可適切採用具有耐鹼性之剛性之導電性材料所成膨脹金屬、多孔金屬。做為集電體72之材料之例子，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬等。將集電體72保持於導電性肋部62時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定等之公知手法。
關於彈性墊100，則如上述之說明。將彈性墊100保持於集電體72時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手法。
做為隔膜1010，可不特別限制採用使用於鹼水電解用之零間隙型電解槽之公知之離子透過性之隔膜。隔膜1010係期望為氣體透過性低，導電度小，強度高。做為隔膜1010之例，可列舉石棉及/或改性石棉所成多孔質膜、使用聚碸系聚合物多孔質膜、使用聚苯硫醚纖維之布、氟系多孔質膜、使用包含無機系材料與有機系材料之兩者之混合材料之多孔質膜等之離子透過性之多孔質膜。
做為密合墊21、22，可不特別限制採用使用於鹼水電解用之電解槽，具有電性絕緣性之密合墊。於圖12，顯示密合墊21、22之剖面。密合墊21、22係具有平坦之形狀，挾持隔膜1010之周緣部，另一方面，挾持於陽極側框體51之凸緣部51b與陰極側框體52之凸緣部52b之間。密合墊21、22係經由具有耐鹼性之彈性體加以形成為佳。做為密合墊21、22之材料之例，可列舉天然橡膠(NR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、氯丁二烯橡膠(CR)、丁二烯橡膠(BR)、丙烯腈-丁二烯橡膠(NBR)、聚矽氧橡膠(SR)、乙烯-丙烯橡膠(EPT)、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)、氟橡膠(FR)、異丁烯-異戊二烯橡膠(IIR)、胺甲酸乙酯橡膠(UR)、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)等之彈性體。又，使用不具有耐鹼性之密合墊材料之時，於該密合墊材料之表面，被覆設置具有耐鹼性之材料之層亦可。
做為陰極(第1之電極)30，可不特別限制採用使用於鹼水電解用之零間隙型電解槽之公知之氫產生用之陰極，具有可撓性之多孔板。陰極30係通常具備導電性基材、和被覆該基材之表面之觸媒層。做為陰極30之導電性基材係可較佳採用例如鎳、鎳合金、不鏽鋼、軟鋼、鎳合金、或、於不鏽鋼或軟鋼之表面，施以鍍鎳者。做為陰極30之觸媒層，可較佳採用貴金屬氧化物、鎳、鈷、鉬、或錳、或此等之氧化物、或貴金屬氧化物所成塗佈。做為具有可撓性之多孔板之陰極30，可使用具備具有可撓性之導電性基材(例如以金屬線織成(或編成)之金屬網、薄多孔金屬等。)和上述觸媒層之多孔板。具有可撓性之多孔板之陰極30之一個孔之面積係較佳為0.05~2.0mm2 ，更佳為0.1~0.5mm2 。具有可撓性之多孔板之陰極30之開孔率係對於通電面之面積而言，較佳為20%以上，更佳為20~50%。具有可撓性之多孔板之陰極30之彎曲柔軟度係較佳為0.05mm/g以上，更佳為0.1~0.8mm/g。然而，於本說明書中，彎曲柔軟度係為使縱10mm×橫10mm之正方形狀之試料成為水平，進行固定一邊，將於面向該固定之一邊之其他之一邊，向下施加一定之負荷時之該一邊(試料前端)之彎曲寬度(mm)，以負荷(g)加以除得之值。即，彎曲柔軟度係顯示與彎曲剛性相反之性質的參數。彎曲柔軟度係可經由多孔板之材質及厚度、對於金屬網而言，構成金屬網之金屬線之織法(或編法)等加以調整。陰極30係可固定於集電體72，亦可固定於彈性墊100。將陰極30固定於集電體72或彈性墊100之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陰極30之周緣部折入集電體72之周端部，固定陰極30。固定陰極30之時，在不損及彈性墊100之反彈性下，固定陰極30為佳。
做為陽極(第2之電極)40，可不特別限制採用使用於鹼水電解用之零間隙型電解槽之公知之氧產生用之陽極，為剛體之多孔板。陽極40係通常具備導電性基材、和被覆該基材之表面之觸媒層。觸媒層係以多孔質為佳。做為陽極40之導電性基材，例如可使用鎳鐵、釩、鉬、銅、銀、錳、白金族元素、石墨、或鉻、或此等之組合。做為陽極40，可較佳使用鎳所成導電性基材。觸媒層係做為元素，含有鎳。觸媒層係包含氧化鎳、金屬鎳，或氫氧化鎳、或此等之組合為佳，亦可包含鎳與其他之1種以上之金屬的合金。觸媒層係由金屬鎳所成尤佳。然而，觸媒層係可更包含鉻、鉬、鈷、鉭、鋯、鋁、鋅、白金族元素、或稀土類元素、或此等之組合。於觸媒層之表面，可更載持銠、鈀、銥、或釕、或此等之組合做為追加之觸媒。做為剛體多孔板之陽極40，可使用具備具有剛性之導電性基材(例如膨脹金屬等)與上述觸媒層之多孔板。將陽極40保持於導電性肋部61時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手法。
於電解槽1000中，經由本發明之彈性墊100，陰極30朝向陽極40按壓之故，陽極40及陰極30使挾持隔膜1010之面壓力在不損及該均勻性下提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例。由此，可減低運轉電壓，提高能量效率。
於電解槽1000中，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)40按壓之面壓力係較佳為100~450gf/cm2 ，更佳為150~300gf/cm2 。經由面壓力成為上述下限值以上時，即使變動電解槽內之壓力，可更安定維持零間隙構造之同時，可更減低運轉電壓，更提高能量效率。又，面壓力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
關於本發明之上述說明中，雖列舉了陰極(第1之電極)30係具有可撓性之多孔板，經由第1之彈性墊100，朝向陽極(第2之電極)40按壓之形態之鹼水電解槽1000之例，但本發明非限定於該形態。例如，亦可成為陽極40係具有可撓性之多孔板，經由第1之彈性墊100，朝向陰極30按壓之形態之鹼水電解槽。圖13係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽2000(以下，有稱為「電解槽2000」之情形)之剖面圖。於圖13中，對於已示於圖2~12之要素，有附上與圖2~12之符號相同之符號，省略說明之情形。如圖13所示，電解槽2000係具備:具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b，區隔陽極室A之陽極側框體51；具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b，區隔陰極室C之陰極側框體52；配置於陽極側框體51與陰極側框體52之間的離子透過性之隔膜1010；各別配置於隔膜1010與陽極側框體51之凸緣部51b之間、及隔膜1010與陰極側框體52之凸緣部52b之間，挾入隔膜1010之周緣部之一組之密合墊21、22；從陽極側框體51之背面間隔壁51a突出設置之導電性肋部61、61、…；從陰極側框體52之背面間隔壁52a突出設置之導電性肋部62、62、…；經由導電性肋部61保持之集電體71；經由集電體71保持之導電性之彈性墊(第1之彈性墊)100(參照圖2。)；配置於彈性墊100與隔膜1010之間的陽極(第1之電極)2040；經由導電性肋部62保持之陰極(第2之電極)2030。如此，電解槽2000係具備收容陽極2040，產生氧氣之陽極室A、和收容陰極2030，產生氫氣之陰極室C、和分割陽極室A與陰極室C之離子透過性之隔膜1010、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊100。電解槽2000中，陽極(第1之電極)2040係具有可撓性之多孔板(第1之多孔板)，陰極(第2之電極)2030係剛體多孔板(第2之多孔板)。
電解槽2000中，實現陽極(第1之電極)2040經由彈性墊(第1之彈性墊)100，朝向陰極(第2之電極)2030按壓，於陽極(第1之電極)2040及陰極(第2之電極)2030之間，挾入隔膜1010之零間隙構造。
做為集電體71，可不特別限制在於鹼水電解槽使用之公知之集電體，例如可適切採用具有耐鹼性之剛性之導電性材料所成膨脹金屬、多孔金屬、網狀體等。做為集電體71之材料之例子，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬等。將集電體71保持於導電性肋部61時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定等之公知手法。
關於彈性墊100，則如上述之說明。將彈性墊100保持於集電體71時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手法。
做為陽極(第1之電極)2040，可不特別限制採用與上述說明之陽極40同樣之鹼水電解用陽極，具有可撓性之多孔板。做為具有可撓性之多孔板之陽極2040，可使用具備具有可撓性之導電性基材(例如以金屬線織成(或編成)之金屬網、薄多孔金屬等。)和上述觸媒層之多孔板。具有可撓性之多孔板之陽極2040之一個孔之面積係較佳為0.05~2.0mm2 ，更佳為0.1~0.5mm2 。具有可撓性之多孔板之陽極2040之開孔率係對於通電面之面積而言，較佳為20%以上，更佳為20~50%。具有可撓性之多孔板之陽極2040之彎曲柔軟度係較佳為0.05mm/g以上，更佳為0.1~0.8mm/g。陽極2040係可固定於集電體71，亦可固定於彈性墊100。將陽極2040固定於集電體71或彈性墊100之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陽極2040之周緣部折入集電體71之周端部，固定陽極2040。固定陽極2040之時，在不損及彈性墊100之反彈性下，固定陽極2040為佳。
做為陰極(第2之電極)2030，可不特別限制採用與上述說明之陰極30同樣之鹼水電解用陰極，為剛體之多孔板。做為剛體多孔板之陰極30，可使用具備具有剛性之導電性基材(例如膨脹金屬等)與上述觸媒層之多孔板。將陰極2030保持於肋部62時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手法。
於電解槽2000中，經由本發明之彈性墊100，陽極2040朝向陰極2030按壓之故，陽極2040及陰極2030使挾持隔膜1010之面壓力在不損及該均勻性下提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例。由此，可減低運轉電壓，提高能量效率。
於電解槽2000中，陽極(第1之電極)2040朝向陰極(第2之電極)2030按壓之面壓力係較佳為100~ 450gf/cm2 ，更佳為150~300gf/cm2 。經由面壓力成為上述下限值以上時，即使變動電解槽內之壓力，可更安定維持零間隙構造之同時，可更減低運轉電壓，更提高能量效率。又，面壓力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
關於本發明之上述說明中，雖列舉了剛體多孔板之第2之電極(陽極)40經由導電性肋部61加以保持之形態之鹼水電解槽1000，及剛體多孔板之第2之電極(陰極)2030經由導電性肋部62加以保持之形態之鹼水電解槽2000之例，但本發明非限定於該形態。例如，可成為剛體多孔板之第2之電極經由本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊，朝向第1之電極按壓之形態之鹼水電解槽。圖14係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽3000(以下，有稱為「電解槽3000」之情形)之剖面圖。於圖14中，對於已示於圖2~13之要素，有附上與圖2~13之符號相同之符號，省略說明之情形。如圖14所示，電解槽3000係具備:具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b，區隔陽極室A之陽極側框體51；具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b，區隔陰極室C之陰極側框體52；配置於陽極側框體51與陰極側框體52之間的離子透過性之隔膜1010；各別配置於隔膜1010與陽極側框體51之凸緣部51b之間、及隔膜1010與陰極側框體52之凸緣部52b之間，挾入隔膜1010之周緣部之一組之密合墊21、22；從陽極側框體51之背面間隔壁51a突出設置之導電性肋部61、61、…；從陰極側框體52之背面間隔壁52a突出設置之導電性肋部62、62、…；經由導電性肋部62保持之集電體72；經由集電體72保持之導電性之彈性墊(第1之彈性墊)100a；配置於第1之彈性墊100a與隔膜1010之間的陰極(第1之電極)30；經由導電性肋部61保持之集電體71；經由集電體71保持之導電性之彈性墊(第2之彈性墊)100b；配置於第2之彈性墊100b與隔膜1010之間的陽極(第2之電極)40。第1之彈性墊100a及第2之彈性墊100b係皆與上述說明之本發明之鹼水電解槽用彈性墊100(參照圖2)相同。如此，電解槽3000係具備收容陽極40，產生氧氣之陽極室A、和收容陰極30，產生氫氣之陰極室C、和分割陽極室A與陰極室C之離子透過性之隔膜1010、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊100a、和和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊100b。
電解槽3000中，陰極(第1之電極)30係具有可撓性之多孔板(第1之多孔板)。陰極30係可固定於集電體72，亦可固定於第1之彈性墊100a。將陰極30固定於集電體72或第1之彈性墊100a之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陰極30之周緣部折入集電體72之周端部，固定陰極30。固定陰極30之時，在不損及彈性墊100a之反彈性下，固定陰極30為佳。
電解槽3000中，陽極(第2之電極)40係可為剛體多孔板，雖亦可為具有可撓性之多孔板(第2之多孔板)，較佳為剛體多孔板。陽極40係具有可撓性之多孔板時，陽極40係可固定於集電體71，亦可固定於第2之彈性墊100b。又，陽極40係剛體多孔板時，陽極40係可固定於第2之彈性墊100b。將陽極40固定於集電體71或第2之彈性墊100b之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陽極40之周緣部折入集電體71之周端部，固定陽極40。固定陽極40之時，在不損及彈性墊100b之反彈性下，固定陽極40為佳。
電解槽3000中，實現陰極(第1之電極)30經由第1之彈性墊100a，朝向陽極(第2之電極)40按壓的同時，陽極(第2之電極)40經由第2之彈性墊100b，朝向陰極(第2之電極)30按壓，於陰極(第1之電極)30及陽極(第2之電極)40之間，挾入隔膜1010之零間隙構造。
根據電解槽3000時，隔膜1010則從陽極側及陰極側之雙方，接受彈性墊所造成之壓力之故，可容易減低電極周緣部附近之隔膜1010之變形。
於電解槽3000中，經由本發明之彈性墊(第1之彈性墊)100a，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)40按壓之同時，經由本發明之彈性墊(第2之彈性墊)100b，陽極(第2之電極)40朝向陰極(第1之電極)30按壓之故，陽極40及陰極30使挾持隔膜1010之面壓力可在不損及該均勻性下提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例。由此，可減低運轉電壓，提高能量效率。
於電解槽3000中，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)40按壓之面壓力，及陽極(第2之電極)40朝向陰極(第1之電極)30按壓之面壓力係各別較佳為50~225gf/cm2 ，更佳為75~150gf/cm2 。經由面壓力成為上述下限值以上時，可更減低運轉電壓，更提高能量效率。又，面壓力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
關於本發明之上述說明中，雖列舉了第1之電極係具有可撓性之多孔板，第2之電極係剛體多孔板之形態之鹼水電解槽1000、2000及3000之例，但本發明非限定於該形態。例如，可成為第1之電極係具有可撓性之多孔板的同時，第2之電極亦具有可撓性之多孔板之形態之鹼水電解槽。圖15係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽4000(以下，有稱為「電解槽4000」之情形)之剖面圖。於圖15中，對於已示於圖2~14之要素，有附上與圖2~14之符號相同之符號，省略說明之情形。如圖15所示，電解槽4000係具備:具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b，區隔陽極室A之陽極側框體51；具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b，區隔陰極室C之陰極側框體52；配置於陽極側框體51與陰極側框體52之間的離子透過性之隔膜1010；各別配置於隔膜1010與陽極側框體51之凸緣部51b之間、及隔膜1010與陰極側框體52之凸緣部52b之間，挾入隔膜1010之周緣部之一組之密合墊21、22；從陽極側框體51之背面間隔壁51a突出設置之導電性肋部61、61、…；從陰極側框體52之背面間隔壁52a突出設置之導電性肋部62、62、…；經由導電性肋部62保持之集電體72；經由集電體72保持之導電性之彈性墊(第1之彈性墊)100a；配置於第1之彈性墊100a與隔膜1010之間的陰極(第1之電極)30；經由導電性肋部61保持之集電體71；經由集電體71保持之導電性之彈性墊(第2之彈性墊)100b；配置於第2之彈性墊100b與隔膜1010之間的陽極(第2之電極)2040；於第2之彈性墊100b與陽極(第2之電極)2040之間，接觸於陽極2040加以配置，具有導電性之剛體集電體91。如此，電解槽4000係具備收容陽極2040，產生氧氣之陽極室A、和收容陰極30，產生氫氣之陰極室C、和分割陽極室A與陰極室C之離子透過性之隔膜1010、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊100a、和和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊100b。
電解槽4000中，陰極(第1之電極)30係具有可撓性之多孔板(第1之多孔板)。陰極30係可固定於集電體72，亦可固定於第1之彈性墊100a。將陰極30固定於集電體72或第1之彈性墊100a之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陰極30之周緣部折入集電體72之周端部，固定陰極30。固定陰極30之時，在不損及彈性墊100a之反彈性下，固定陰極30為佳。
電解槽4000中，陽極(第2之電極)2040係具有可撓性之多孔板(第2之多孔板)，固定於剛體集電體91。將陽極2040固定於剛體集電體91之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陽極2040之周緣部折入集電體71之周端部，固定陽極2040。固定陽極2040之時，在不損及彈性墊100b之反彈性下，固定陽極2040為佳。
電解槽4000中，實現陰極(第1之電極)30經由第1之彈性墊100a，朝向陽極(第2之電極)2040按壓的同時，陽極(第2之電極)2040經由第2之彈性墊100b，隔著剛體集電體91，朝向陰極(第2之電極)30按壓，於陰極(第1之電極)30及陽極(第2之電極)40之間，挾入隔膜1010之零間隙構造。
於電解槽4000，剛體集電體91係於剛體集電體91與隔膜1010之間，挾持第2之電極(陽極)2040加以配置，第2之電極(陽極)2040係經由剛體集電體91加以支持。做為剛體集電體91，可使用具有導電性之剛性之集電體，例如可較佳採用具有耐鹼性之剛性之導電性材料所成膨脹金屬、多孔金屬。做為剛體集電體91之材料之例子，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬等。剛體集電體91係可保持於第2之彈性墊100b，亦可為不保持於此。將剛體集電體91保持於第2之彈性墊100b時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。
根據電解槽4000時，第2之彈性墊100b則隔著剛體集電體91按壓第2之電極2040(即第2之電極2040經由剛體集電體91從背後加以支持)之故，第2之電極2040具有可撓性之時，亦可將兩電極朝向隔膜1010按壓之壓力遍及兩電極之全面變得更為均勻，因此，可更均勻電流密度。又，隔膜1010則從陽極側及陰極側之雙方，接受彈性體所造成之壓力之故，可容易減低電極周緣部附近之隔膜1010之變形。
於電解槽4000中，經由本發明之彈性墊(第1之彈性墊)100a，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)2040按壓之同時，經由本發明之彈性墊(第2之彈性墊)100b，陽極(第2之電極)2040隔著剛體集電體91朝向陰極(第1之電極)30按壓之故，陽極2040及陰極30使挾持隔膜1010之面壓力可在不損及該均勻性下提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例。由此，可減低運轉電壓，提高能量效率。
於電解槽4000中，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)2040按壓之面壓力，及陽極(第2之電極)2040朝向陰極(第1之電極)30按壓之面壓力係各別較佳為50~225gf/cm2 ，更佳為75~150gf/cm2 。經由面壓力成為上述下限值以上時，可更減低運轉電壓，更提高能量效率。又，面壓力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
關於本發明之上述說明中，雖列舉了具備支持於導電性肋部61之集電體71、和支持於集電體71之第2之彈性墊100b，剛體集電體91係經由第2之彈性墊100b加以支持之形態之鹼水電解槽4000之例，但本發明非限定於該形態。例如，於電解槽4000，可成為不具備第2之彈性墊100b，剛體集電體91經由集電體71支持之形態之鹼水電解槽。又例如，於電解槽4000，可成為未具備第2之彈性墊100b及集電體71，剛體集電體91經由導電性肋部61直接支持之形態之鹼水電解槽。
關於本發明之上述說明中，雖列舉第2之彈性墊100b隔著剛體集電體91，將陽極2040朝向陰極30按壓之形態之鹼水電解槽4000之例，但本發明非限定於該形態。例如，亦可成為第2之彈性墊隔著剛體集電體，將陰極朝向陽極按壓之形態之鹼水電解槽。圖16係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽5000(以下，有稱為「電解槽5000」之情形)之剖面圖。於圖16中，對於已示於圖2~15之要素，有附上與圖2~15之符號相同之符號，省略說明之情形。如圖16所示，電解槽5000係具備:具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b，區隔陽極室A之陽極側框體51；具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b，區隔陰極室C之陰極側框體52；配置於陽極側框體51與陰極側框體52之間的離子透過性之隔膜1010；各別配置於隔膜1010與陽極側框體51之凸緣部51b之間、及隔膜1010與陰極側框體52之凸緣部52b之間，挾入隔膜1010之周緣部之一組之密合墊21、22；從陽極側框體51之背面間隔壁51a突出設置之導電性肋部61、61、…；從陰極側框體52之背面間隔壁52a突出設置之導電性肋部62、62、…；經由導電性肋部61保持之集電體71；經由集電體71保持之導電性之彈性墊(第1之彈性墊)100a；配置於第1之彈性墊100a與隔膜1010之間的陽極(第1之電極)2040；經由導電性肋部62保持之集電體72；經由集電體72保持之導電性之彈性墊(第2之彈性墊)100b；配置於第2之彈性墊100b與隔膜1010之間的陰極(第2之電極)30；於第2之彈性墊100b與陰極(第2之電極)30之間，接觸於陰極30加以配置，具有導電性之剛體集電體92。如此，電解槽5000係具備收容陽極2040，產生氧氣之陽極室A、和收容陰極30，產生氫氣之陰極室C、和分割陽極室A與陰極室C之離子透過性之隔膜1010、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊100a、和和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊100b。
電解槽5000中，陽極(第1之電極)2040係具有可撓性之多孔板(第1之多孔板)。陽極2040係可固定於集電體71，亦可固定於第1之彈性墊100a。將陽極2040固定於集電體71或第1之彈性墊100a之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陽極2040之周緣部折入集電體71之周端部，固定陽極2040之周緣部。固定陽極2040之時，在不損及彈性墊100a之反彈性下，固定陽極2040為佳。
電解槽5000中，陰極(第2之電極)30係具有可撓性之多孔板(第2之多孔板)，固定於剛體集電體92。將陰極30固定於剛體集電體92之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又，例如可經由將陰極30之周緣部折入集電體72之周端部，固定陰極30。固定陰極30之時，在不損及彈性墊100b之反彈性下，固定陰極30為佳。
電解槽5000中，實現陽極(第1之電極)2040經由第1之彈性墊100a，朝向陰極(第2之電極)30按壓的同時，陰極(第2之電極)30經由第2之彈性墊100b，隔著剛體集電體92，朝向陽極(第1之電極)2040按壓，於陽極(第1之電極)2040及陰極(第2之電極)30之間，挾入隔膜1010之零間隙構造。
於電解槽5000，剛體集電體92係於剛體集電體92與隔膜1010之間，挾持第2之電極(陰極)30加以配置，第2之電極(陰極)30係經由剛體集電體92加以支持。做為剛體集電體92，可使用具有導電性之剛性之集電體，例如可較佳採用具有耐鹼性之剛性之導電性材料所成膨脹金屬、多孔金屬。做為剛體集電體92之材料之例子，可列舉鎳、鐵等之單體金屬；SUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等之不鏽鋼；及於此等施以鍍鎳之金屬等。剛體集電體92係可保持於第2之彈性墊100b，亦可為不保持於此。將剛體集電體92保持於第2之彈性墊100b時，可不特別限制採用焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。
根據電解槽5000時，第2之彈性墊100b則隔著剛體集電體92按壓第2之電極30(即第2之電極30經由剛體集電體92從背後加以支持)之故，第2之電極30具有可撓性之時，亦可將兩電極朝向隔膜1010按壓之壓力遍及兩電極之全面變得更為均勻，因此，可更均勻電流密度。又，隔膜1010則從陽極側及陰極側之雙方，接受彈性體所造成之壓力之故，可容易減低電極周緣部附近之隔膜1010之變形。
於電解槽5000中，經由本發明之彈性墊(第1之彈性墊)100a，陽極(第1之電極)2040朝向陰極(第2之電極)30按壓之同時，經由本發明之彈性墊(第2之彈性墊)100b，陰極(第2之電極)30隔著剛體集電體92朝向陽極(第1之電極)2040按壓之故，陽極2040及陰極30使挾持隔膜1010之面壓力可在不損及該均勻性下提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例。由此，可減低運轉電壓，提高能量效率。
於電解槽5000中，陽極(第1之電極)2040朝向陰極(第2之電極)30按壓之面壓力，及陰極(第2之電極)30隔著剛體集電體92朝向陽極(第1之電極)2040按壓之面壓力係各別較佳為50~225gf/cm2 ，更佳為75~150gf/cm2 。經由面壓力成為上述下限值以上時，可更減低運轉電壓，更提高能量效率。又，面壓力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
關於本發明之上述說明中，雖列舉了具備支持於導電性肋部62之集電體72、和支持於集電體72之第2之彈性墊100b，剛體集電體92係經由第2之彈性墊100b加以支持之形態之鹼水電解槽5000之例，但本發明非限定於該形態。例如，於電解槽5000，可成為不具備第2之彈性墊100b，剛體集電體92經由集電體72支持之形態之鹼水電解槽。又例如，於電解槽4000，可成為未具備第2之彈性墊100b及集電體72，剛體集電體92經由導電性肋部62直接支持之形態之鹼水電解槽。
關於本發明之上述說明中，雖列舉於陽極室具備導電性肋部61，於陰極室具備導電性肋部62之形態之鹼水電解槽1000~5000之例，但本發明非限定於該形態。例如，亦可成為陽極室及陰極室之一方或雙方，不具備導電性肋部之形態之鹼水電解槽。圖17係模式性說明關於如此其他之一之實施形態之鹼水電解槽6000(以下，有稱為「電解槽6000」之情形)之剖面圖。於圖17中，對於已示於圖2~16之要素，有附上與圖2~16之符號相同之符號，省略說明之情形。如圖17所示，電解槽6000係具備:具有導電性之背面間隔壁51a、和與背面間隔壁51a之全周緣部水密性結合之凸緣部51b，區隔陽極室A之陽極側框體51；具有導電性之背面間隔壁52a、和與背面間隔壁52a之全周緣部水密性結合之凸緣部52b，區隔陰極室C之陰極側框體52；配置於陽極側框體51與陰極側框體52之間的離子透過性之隔膜1010；各別配置於隔膜1010與陽極側框體51之凸緣部51b之間、及隔膜1010與陰極側框體52之凸緣部52b之間，挾入隔膜1010之周緣部之一組之密合墊21、22；以與隔膜1010接觸之方式，配置於陰極室C的陰極(第1之電極)30；於陰極側框體52之背面間隔壁52a與陰極30之間，接觸於背面間隔壁52a及陰極30地加以配置之導電性之彈性墊(第1之彈性墊)100a；以與隔膜1010接觸之方式，配置於陽極室A的陽極(第2之電極)40；於陽極側框體51之背面間隔壁51a與陽極40之間，接觸於背面間隔壁51a及陽極40地加以配置之導電性之彈性墊(第2之彈性墊)100b。如此，電解槽6000係具備收容陽極40，產生氧氣之陽極室A、和收容陰極30，產生氫氣之陰極室C、和分割陽極室A與陰極室C之離子透過性之隔膜1010、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊100a、和本發明之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊100b。
電解槽6000中，陰極(第1之電極)30係具有可撓性之多孔板(第1之多孔板)。陰極30係可固定於背面間隔壁52a或第1之彈性墊100a。將陰極30固定於背面間隔壁52a或第1之彈性墊100a之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又例如於背面間隔壁52a之內側表面，設置鉤扣(鎖狀構件)，經由於該鉤扣鉤掛陰極30，將陰極30固定於背面間隔壁52a亦可。固定陰極30之時，在不損及彈性墊100a之反彈性下，固定陰極30為佳。
電解槽6000中，陽極(第2之電極)40係可為剛體多孔板，雖亦可為具有可撓性之多孔板(第2之多孔板)，較佳為剛體多孔板。陽極40係具有可撓性之多孔板時，陽極40係可固定於背面間隔壁51a，亦可固定於第2之彈性墊100b。又，陽極40係剛體多孔板時，陽極40係可固定於第2之彈性墊100b。將陽極40固定於背面間隔壁51a或第2之彈性墊100b之時，可不特別限制採用例如焊接或銷釘固定、螺栓固定等之公知手段。又例如於背面間隔壁51a之內側表面，設置鉤扣(鎖狀構件)，經由於該鉤扣鉤掛陽極40，將陽極40固定於背面間隔壁51a亦可。固定陽極40之時，在不損及彈性墊100b之反彈性下，固定陽極40為佳。
電解槽6000中，實現陰極(第1之電極)30經由第1之彈性墊100a，朝向陽極(第2之電極)40按壓的同時，陽極(第2之電極)40經由第2之彈性墊100b，朝向陰極(第2之電極)30按壓，於陰極(第1之電極)30及陽極(第2之電極)40之間，挾入隔膜1010之零間隙構造。
經由如此形態之鹼水電解槽6000，本實施形態，亦可得與上述說明之電解槽3000相同之效果。即，根據電解槽6000時，隔膜1010則從陽極側及陰極側之雙方，接受彈性墊所造成之壓力之故，可容易減低電極周緣部附近之隔膜1010之變形。更且，於電解槽6000中，陽極室A及陰極室C係不具備導電性肋部之故，可使電解單元每一個之厚度變薄，因亥，可小型化電解槽，提高每佔有占地面積之氣體生產量。又，陽極室及陰極室之一方或雙方，不具備導電性肋部之故，可減少構成電解槽之材料及電解槽之製作所需之工程數。
於電解槽6000中，經由本發明之彈性墊(第1之彈性墊)100a，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)40按壓之同時，經由本發明之彈性墊(第2之彈性墊)100b，陽極(第2之電極)40朝向陰極(第1之電極)30按壓之故，陽極40及陰極30使挾持隔膜1010之面壓力可在不損及該均勻性下提高，增大佔有電極面積之零間隙領域之比例。由此，可減低運轉電壓，提高能量效率。
於電解槽6000中，陰極(第1之電極)30朝向陽極(第2之電極)40按壓之面壓力，及陽極(第2之電極)40朝向陰極(第1之電極)30按壓之面壓力係各別較佳為50~225gf/cm2 ，更佳為75~150gf/cm2 。經由面壓力成為上述下限值以上時，可更減低運轉電壓，更提高能量效率。又，面壓力成為上述上限值以下時，更可提升重覆反彈性，於長時間之使用下，可維持充分之反彈力，可容易長期間維持高度之鹼水電解槽之能量效率。
關於本發明之上述說明中，雖列舉做為導電性之彈性墊(100、100a、100b)，具備關於本發明之一實施形態之鹼水電解槽用彈性墊100(圖2)之形態之鹼水電解槽1000、2000、3000、4000、5000、6000為例，但本發明非限定於該形態。例如，做為導電性之彈性墊，可為具備關於其他之實施形態之本發明之鹼水電解槽用彈性墊200、300、400、500或600之形態之鹼水電解槽。
＜3.氣體製造方法＞ 關於本發明之第3之形態化氣體製造方法係電解鹼水，製造氫氣及氧氣之方法，包含(a)使用本發明之鹼水電解槽，電解鹼水之工程(以下有稱「工程(a)」之情形)。做為工程(a)之鹼水電解槽，可使用上述說明之任一形態之鹼水電解槽。做為鹼水，可不特別限制採用使用於鹼水電解法所成氫氣及氧氣之製造之公知之鹽基性水溶液(例如KOH水溶液、NaOH水溶液等)。
工程(a)係於本發明之鹼水電解槽之各陽極室及各陰極室，供給極液(鹼水)，經由於陽極-陰極間，使流入特定之電解電流，施加電壓加以進行。經由將藉由電解所產生之氣體，從各極室伴隨極液回收，進行氣液分離，可各別回收來自陰極室之氫氣，及來自陽極室之氧氣。經由氣液分離從氣體分離之極液係可依需要，填充水，再度供給至各極室。
根據本發明之氣體製造方法時，使用本發明之鹼水電解槽進行鹼水之電解之故，可提高鹼水電解所進行氣體製造之能量效率。
10,210,310:金屬網 100,200,300,400,500,600:鹼水電解槽用彈性墊 1010:(離子透過性之)隔膜 21,22:密合墊 30,2030:陰極 40,2040:陽極 51:陽極側框體 52:陰極側框體 51a,52a:(導電性之)背面間隔壁 51b,52b:凸緣部 61,62:導電性肋部 71,72:集電體 100a:第1之彈性墊 100b:第2之彈性墊 91,92:剛體集電體 900:以往之零間隙型電解槽 910:極室單元 911:導電性之間隔壁 912:凸緣部 913,914:導電性之肋部 920:離子透過性之隔膜 930:密合墊 940:陽極 950:集電體 960:導電性之彈性墊 970:陰極 1000,2000,3000,4000,5000,6000:鹼水電解槽 A:陽極室 C:陰極室
[圖1]係模式性說明有關於一之實施形態之以往之零間隙型電解槽900的部分剖面圖。 [圖2]模式性說明關於本發明之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊100之圖，(A)係平面圖，(B)(C)及(D)係各別為(A)之B-B箭頭觀看剖面圖、C-C箭頭觀看剖面圖、及D-D箭頭觀看剖面圖。 [圖3]係關於一之實施形態之金屬網10之部分擴大平面圖。 [圖4]模式性說明平面狀之金屬網10-pre1之圖，(A)及(B)係各別金屬網10-pre1之平面圖及正面圖。 [圖5]模式性說明筒狀之金屬網10-cyl及由該筒狀之金屬網10-cyl所得金屬網10-pre2之圖，(A)及(B)係各別筒狀之金屬網10-cyl之平面圖及正面圖，(C)及(D)係各別金屬網10-pre2之平面圖及正面圖。 [圖6]模式性說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊200之平面圖。 [圖7]模式性說明關於本發明關其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊300之平面圖。 [圖8]模式性說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊400之圖，(A)及(B)係各別彈性墊400之平面圖及正面圖，(C)係(B)之C-C箭頭觀看剖面圖。 [圖9]彈性墊400之透視平面圖。 [圖10]說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊500之透視平面圖。 [圖11]說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽用彈性墊600之透視平面圖。 [圖12]模式性說明關於本發明之一之實施形態之鹼水電解槽1000之剖面圖。 [圖13]模式性說明關於本發明之一之實施形態之鹼水電解槽2000之剖面圖。 [圖14]模式性說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽3000之剖面圖。 [圖15]模式性說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽4000之剖面圖。 [圖16]模式性說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽5000之剖面圖。 [圖17]模式性說明關於本發明其他之一之實施形態之鹼水電解槽6000之剖面圖。 [圖18](A)模式性說明為測定彈性墊之壓縮變形時之每單位面積之反彈力之金屬製容器90的平面圖。(B)(A)之B-B剖面圖。 [圖19](A)模式性說明於圖18(B)中，於底板91之上，配置試驗片94之狀態的剖面圖。(B)模式性說明推壓板95接觸於試驗片94之前之金屬製容器90、試驗片94、及推壓板95之位置關係的剖面圖。(C)模式性說明試驗片94之厚度直至成為初期厚度tinit 之50%，降下推壓板時點之金屬製容器90、試驗片94、及推壓板95之位置關係的剖面圖。(D)模式性說明拉起推壓板95，試驗片94之形狀充分回復之狀態的剖面圖。(E)模式性說明第2次之50%壓縮變形時之金屬製容器90、試驗片94、及推壓板95之位置關係的剖面圖。
10:金屬網
100:鹼水電解槽用彈性墊
R:稜部(稜線)
t:厚度
V:谷部(谷線)
W:箭頭
λ:間隙

Claims (14)

  1. 一種鹼水電解槽用彈性墊，其特徵係具備使用金屬線織成或編成，於厚度方向具有彈簧彈性的至少1枚之金屬網， 前述金屬線係線徑0.16~0.29mm之單線、或集束複數條線徑0.08~0.15mm之單線而成之線束，或此等之組合。
  2. 如請求項1記載之鹼水電解槽用彈性墊，其中，50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力為100~450 gf/cm2 。
  3. 如請求項1或2記載之鹼水電解槽用彈性墊，其中，重覆2次50%壓縮變形時，第2次之50%壓縮變形時之每單位面積之反彈力為40gf/cm2 以上。
  4. 如請求項1或2記載之鹼水電解槽用彈性墊，其中，前述金屬網係於該金屬網之厚度方向，成形具有振幅之波形狀。
  5. 如請求項4記載之鹼水電解槽用彈性墊，其中，複數枚之前述金屬網係重疊於厚度方向， 鄰接之2枚之前述金屬網之各組係成形於該組之一方之金屬網的前述波形狀之稜部、和成形於前述組之另一方之金屬網的前述波形狀之稜部，以在於前述彈性墊之平面所視成為交叉之方式，加以重疊。
  6. 如請求項1或2記載之鹼水電解槽用彈性墊，其中，總厚度為7.5~10mm。
  7. 一種鹼水電解槽，其特徵係具備:收容陽極，產生氧氣之陽極室、 和收容陰極，產生氫氣之陰極室、 和分割前述陽極室及前述陰極室之離子透過性之隔膜、 和記載於請求項1~6之任一項之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊； 前述陰極之第1之電極係具有可撓性之多孔板，經由前述第1之彈性墊，朝向前述陽極之第2之電極按壓。
  8. 一種鹼水電解槽，其特徵係具備:收容陽極，產生氧氣之陽極室、 和收容陰極，產生氫氣之陰極室、 和分割前述陽極室及前述陰極室之離子透過性之隔膜、 和記載於請求項1~6之任一項之鹼水電解槽用彈性墊之第1之彈性墊； 前述陽極之第1之電極係具有可撓性之多孔板，經由前述第1之彈性墊，朝向前述陰極之第2之電極按壓。
  9. 如請求項7或8記載之鹼水電解槽，其中，前述第2之電極係剛體多孔板。
  10. 如請求項9記載之鹼水電解槽，其中，更具備記載於請求項1~6之任一項之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊； 前述第2之電極係經由前述第2之彈性墊，朝向前述第1之電極按壓。
  11. 如請求項7或8記載之鹼水電解槽，其中，更具備記載於如請求項1~6之任一項之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊； 前述第2之電極係具有可撓性之第2之多孔板， 前述第2之電極係經由前述第2之彈性墊，朝向前述第1之電極按壓。
  12. 如請求項7或8記載之鹼水電解槽，其中，更具備接觸配置於前述第2之電極，具有導電性之剛體集電體， 前述第2之電極係具有可撓性之第2之多孔板， 前述第2之電極係經由前述剛體集電體加以支持。
  13. 如請求項12記載之鹼水電解槽，其中，更具備記載於請求項1~6之任一項之鹼水電解槽用彈性墊之第2之彈性墊； 前述第2之電極係經由前述第2之彈性墊，隔著前述剛體集電體，朝向前述第1之電極按壓。
  14. 一種氣體製造方法，係電解鹼水製造氫氣及氧氣之方法，其特徵係 包含(a)使用記載於請求項7~13之任一項之鹼水電解槽，電解鹼水之工程。
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