WO2016117170A1 - Porous diaphragm, production method therefor, electrode unit for producing hypochlorous acid water, and hypochlorous-acid-water production device using same - Google Patents

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Abstract

Provided are: a porous diaphragm which exhibits high efficiency and a long life; a production method therefor; an electrode unit; and a hypochlorous-acid-water production device. An electrode unit according to an embodiment of the present invention is provided with: a positive electrode; a negative electrode; and a porous diaphragm which is formed at the negative-electrode side of the positive electrode, and which includes an inorganic oxide having a positive zeta potential in a pH range from 2 to 6.

Description

多孔質隔膜、その製造方法、次亜塩素酸水製造用電極ユニット、及びそれを用いた次亜塩素酸水製造装置Porous diaphragm, method for producing the same, electrode unit for producing hypochlorous acid water, and apparatus for producing hypochlorous acid water using the same
 本発明の実施形態は、多孔質隔膜、その製造方法、次亜塩素酸水製造用電極ユニット、及びそれを用いた次亜塩素酸水製造装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a porous diaphragm, a method for producing the same, an electrode unit for producing hypochlorous acid water, and an apparatus for producing hypochlorous acid water using the same.
 近年、水や塩を電解して様々な機能を有する電解水、例えば、アルカリイオン水、オゾン水または次亜塩素酸水などを生成する電解装置が提供されている。この中で次亜塩素酸水は殺菌性が強いが安定であり、次亜塩素酸塩と異なり残渣がないことから食品、衛生、農業分野等への幅広い応用が期待されている。次亜塩素酸水製造装置は、主に、電解槽と、電解槽内に設けられた電極ユニットとを備えている。 BACKGROUND ART In recent years, an electrolysis apparatus has been provided that electrolyzes water or a salt to generate electrolytic water having various functions, such as alkaline ionized water, ozone water or hypochlorous acid water. Among these, hypochlorous acid water is highly bactericidal but stable, and unlike hypochlorite, there is no residue, so it is expected to be widely applied to the fields of food, hygiene, agriculture and the like. The hypochlorous acid water producing apparatus mainly includes an electrolytic cell and an electrode unit provided in the electrolytic cell.
 例えば、3室型の電解槽を有する次亜塩素酸水製造装置が提案されている。この電解槽は、電極ユニットを構成する陽イオン交換膜および陰イオン交換膜によって、中間室と、この中間室の両側に位置する陽極室および陰極室との3室に仕切られている。陽極室および陰極室には、電極ユニットの陽極および陰極がそれぞれ設けられている。電極として、金属板基材にエクスパンド、エッチング、あるいはパンチングによって多数の貫通孔を加工した多孔構造の電極が用いられている。 For example, a hypochlorous acid water producing apparatus having a three-chamber electrolytic cell has been proposed. The electrolytic cell is divided into three compartments of an intermediate compartment and an anode compartment and a cathode compartment located on both sides of the intermediate compartment by a cation exchange membrane and an anion exchange membrane constituting an electrode unit. The anode chamber and the cathode chamber are provided with the anode and the cathode of the electrode unit, respectively. As an electrode, the electrode of the porous structure which processed many through-holes in the metal plate base material by expansion, etching, or punching is used.
 このような次亜塩素酸水製造装置では、例えば、中間室に塩水を流し、陽極室および陰極室にそれぞれ水を流通する。中間室の塩水を陰極および陽極で電解することで、陽極で次亜塩素酸水を生成するとともに、陰極室で水酸化ナトリウム水や水素を生成する。生成した次亜塩素酸水は殺菌消毒水として、水酸化ナトリウム水は洗浄水として活用される。 In such a hypochlorous acid water producing apparatus, for example, salt water is poured into the intermediate chamber, and water is circulated through the anode chamber and the cathode chamber. The salt water in the middle chamber is electrolyzed at the cathode and the anode, whereby hypochlorous acid water is produced at the anode, and sodium hydroxide water and hydrogen are produced at the cathode chamber. The generated hypochlorous acid water is used as a sterilizing water, and the sodium hydroxide water is used as a washing water.
 3室型の次亜塩素酸水製造装置では、陰イオン交換膜は塩素や次亜塩素酸により化学的に劣化しやすい。そのため、電極と電解質膜との間に、オーバーラップや切り込みを入れた不織布を挿入して、塩素による電極の劣化を低減する技術が提案されている。 In the three-chamber type hypochlorous acid water producing apparatus, the anion exchange membrane is easily chemically degraded by chlorine and hypochlorous acid. Therefore, a technology has been proposed in which a non-woven fabric having an overlap or a cut is inserted between the electrode and the electrolyte membrane to reduce the deterioration of the electrode due to chlorine.
 また、平坦な電極上にゾル、ゲルで多孔質の無機酸化物膜を形成し、塩素イオンを通りにくくして塩素イオンの反応を防ぎ、水のみを通りやすくする水電解用電極ユニットが知られている。 In addition, an electrode unit for water electrolysis is known in which a porous inorganic oxide film is formed of sol and gel on a flat electrode to make it difficult to pass chlorine ions to prevent the reaction of chlorine ions and to easily pass only water. ing.
 しかしながら、上述した構成の次亜塩素酸水製造装置では、長期間の運転により、電極ユニットの劣化が生じることは避けられない。 However, in the apparatus for producing hypochlorous acid water having the above-described configuration, deterioration of the electrode unit is inevitable due to long-term operation.
特開2012-172199号公報JP 2012-172199 A 特開2006-322053号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-322053 特開平11-100688号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-100688 特開2014-12889号公報JP 2014-12889 A
 本発明の実施形態の課題は、長寿命の多孔質隔膜、その製造方法、次亜塩素酸製造用電極ユニットとこれを用いた次亜塩素酸製造装置を提供することにある。 An object of the embodiment of the present invention is to provide a long-life porous diaphragm, a method for producing the same, an electrode unit for producing hypochlorous acid, and an apparatus for producing hypochlorous acid using the same.
  実施形態にかかる次亜塩素酸水製造用電極ユニットは、陽電極と、前記陽電極に対向して配置された陰電極と、pHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正を示す第1の無機酸化物を含有する第1の多孔質隔膜とを具備する。 The electrode unit for producing hypochlorous acid water according to the embodiment has a positive electrode, a negative electrode disposed opposite to the positive electrode, and a positive zeta potential in a range of pH 2 to 6 And a first porous diaphragm containing a first inorganic oxide.
実施形態に係る次亜塩素酸水製造装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly an example of the hypochlorous acid water manufacture device concerning an embodiment. 実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造装置の電極ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the electrode unit of the hypochlorous acid water manufacturing apparatus which can be used for embodiment. 実施形態に係る無機酸化物を含有する多孔質隔膜のイオン輸送を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the ion transport of the porous diaphragm containing the inorganic oxide which concerns on embodiment. 酸化チタンのゼータ電位とpHとの関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the zeta-potential of titanium oxide, and pH. 酸化ジルコニウムのゼータ電位とpHとの関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the zeta-potential of zirconium oxide, and pH. 実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the structure of the electrode used for embodiment, and a porous diaphragm. 実施形態に使用される第1電極及び多孔質隔膜製造工程の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the 1st electrode and porous diaphragm manufacturing process used for an embodiment. 実施形態に使用される第1電極及び多孔質隔膜製造工程の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the 1st electrode and porous diaphragm manufacturing process used for an embodiment. 実施形態に使用される第1電極及び多孔質隔膜製造工程の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the 1st electrode and porous diaphragm manufacturing process used for an embodiment. 実施形態に使用される第1電極及び多孔質隔膜製造工程の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the 1st electrode and porous diaphragm manufacturing process used for an embodiment. 実施形態に使用される第1電極及び多孔質隔膜製造工程の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the 1st electrode and porous diaphragm manufacturing process used for an embodiment. 実施形態に使用される第1電極及び多孔質隔膜製造工程の一例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of the 1st electrode and porous diaphragm manufacturing process used for an embodiment. 実施形態に係る多孔質隔膜の断面の一例を示す図である。It is a figure showing an example of the section of the porous diaphragm concerning an embodiment. 実施形態に係る角が丸いひし形の貫通孔を持つ電極の一例を表す図である。It is a figure showing an example of an electrode which has a diamond-shaped through-hole with a round corner concerning an embodiment. 実施形態に係る角が丸いひし形の貫通孔を持つ電極の一例を表す図である。It is a figure showing an example of an electrode which has a diamond-shaped through-hole with a round corner concerning an embodiment. 実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly another example of the electrolysis device concerning an embodiment. 実施形態に使用される多孔質隔膜の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the porous diaphragm used for embodiment. 実施形態に使用される多孔質隔膜の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the porous diaphragm used for embodiment. 実施形態に使用される多孔質隔膜の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the porous diaphragm used for embodiment. 実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 実施形態に使用される電極の製造方法の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the manufacturing method of the electrode used for an embodiment. 実施形態に係る電極装置の一例を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly an example of an electrode device concerning an embodiment.
 実施形態にかかる次亜塩素酸水製造用電極ユニットは、陽電極と、陽電極に対向して配置された陰電極と、陽電極の陰電極側に形成された第1の多孔質隔膜とを含む。 An electrode unit for producing hypochlorous acid water according to an embodiment includes a positive electrode, a negative electrode disposed opposite to the positive electrode, and a first porous diaphragm formed on the negative electrode side of the positive electrode. Including.
 第1の多孔質隔膜は、pHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の第1の無機酸化物を含有する。 The first porous diaphragm contains a first inorganic oxide having a positive zeta potential in the pH range of 2 to 6.
 また、実施形態にかかる次亜塩素酸水製造用電極ユニットは、陰電極の陽電極側に形成された第2の多孔質隔膜をさらに含むことができる。 In addition, the electrode unit for producing hypochlorous acid water according to the embodiment can further include a second porous diaphragm formed on the positive electrode side of the negative electrode.
 第2の多孔質隔膜は、pHが8から10までの領域の中でゼータ電位が負の第2の無機酸化物を含有することができる。 The second porous diaphragm can contain a second inorganic oxide having a negative zeta potential in the pH range of 8 to 10.
 第1の無機酸化物として、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコン及びアルミニウム酸化物から選択される少なくとも1つを用いることができる。 As the first inorganic oxide, at least one selected from zirconium oxide, titanium oxide, zircon and aluminum oxide can be used.
 第2の無機酸化物として、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物、タングステン酸化物、ゼオライト、ジルコン及びゼオライトから選択される少なくとも1つを用いることができる。 As the second inorganic oxide, at least one selected from zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, tungsten oxide, zeolite, zircon and zeolite can be used.
 第1の無機酸化物は、第1の多孔質隔膜の内部よりも第1の多孔質隔膜の表面に高密度で分布させることができる。 The first inorganic oxide can be distributed at a higher density on the surface of the first porous membrane than inside the first porous membrane.
 第2の無機酸化物もまた、第2の多孔質隔膜の内部よりも第2の多孔質隔膜の表面に高密度で分布させることができる。 The second inorganic oxide can also be distributed at a higher density on the surface of the second porous membrane than inside the second porous membrane.
 実施形態に使用可能な陽電極の一例として、第1表面と、第1表面と反対側に位置する第2表面を有し、第1表面には複数の第1孔部が開口し、第2表面には第1孔部よりも大径の複数の第2孔部が開口し、1つの第2孔部に複数の第1孔部が連通しているものがあげられる。 As an example of a positive electrode which can be used in the embodiment, it has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of first holes are opened in the first surface; A plurality of second holes having a diameter larger than that of the first holes are opened on the surface, and a plurality of first holes communicate with one second hole.
 第1の多孔質隔膜として、第1の孔径を有する第1の多孔質層と、第1の多孔質層上に形成され、第1の孔径とは異なる第2の孔径を有する第2の多孔質層とを含む多層膜を使用することができる。 As a first porous diaphragm, a first porous layer having a first pore size, and a second porous layer formed on the first porous layer and having a second pore size different from the first pore size A multilayer film can be used that includes the texture layer.
 また、第2の多孔質隔膜として、第3の孔径を有する第3の多孔質層と、第3の多孔質層上に形成され、第3の孔径とは異なる第4の孔径を有する第4の多孔質層とを含む多層膜を使用することができる。 Also, as a second porous diaphragm, a third porous layer having a third pore size, and a fourth porous layer formed on the third porous layer and having a fourth pore size different from the third pore size And a porous layer comprising the following.
 第1の多孔質隔膜は、第1の無機酸化物とは異なる第3の無機酸化物をさらに含むことができる。また、第1の無機酸化物と第3の無機酸化物の比率が第1の多孔質隔膜の表面と内部で異なることが可能である。 The first porous diaphragm can further include a third inorganic oxide different from the first inorganic oxide. In addition, the ratio of the first inorganic oxide to the third inorganic oxide can be different between the surface and the inside of the first porous membrane.
 第3の無機酸化物は、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコン及びアルミニウム酸化物から選択できる。 The third inorganic oxide can be selected from zirconium oxide, titanium oxide, zircon and aluminum oxide.
 また、第2の多孔質隔膜は、第2の無機酸化物とは異なる第4の無機酸化物をさらに含むことができる。また、第2の無機酸化物と第4の無機酸化物の比率が第1の多孔質隔膜の表面と内部で異なることが可能である。 In addition, the second porous diaphragm can further include a fourth inorganic oxide different from the second inorganic oxide. In addition, the ratio of the second inorganic oxide to the fourth inorganic oxide can be different on the surface and the inside of the first porous membrane.
  第4の無機酸化物は、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、アルミニウム酸化物、ケイ素酸化物、タングステン酸化物、ゼオライト、ジルコン及びゼオライトから選択できる。 The fourth inorganic oxide can be selected from zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, tungsten oxide, zeolite, zircon and zeolite.
 陽電極と陰電極との間に、液体もしくは固体電解質を保持する手段をさらに設けることができる。 Between the positive electrode and the negative electrode, means may be further provided to hold the liquid or solid electrolyte.
 第1の多孔質隔膜の表面ゼータ電位を、pH4において-30mVより大きくすることができる。 The surface zeta potential of the first porous diaphragm can be greater than -30 mV at pH 4.
 陽電極と第1の多孔質隔膜の間に電解触媒からなる第1の触媒層をさらに含むことができる。また、第1の触媒層とは反対側の前記陽電極の表面に第2の触媒層をさらに含むことができる。第1の触媒層の単位面積当たりの量と、第2の触媒層の単位面積当たりの量とが異なることも可能である。 It may further include a first catalyst layer consisting of an electrocatalyst between the positive electrode and the first porous diaphragm. In addition, a second catalyst layer can be further included on the surface of the positive electrode opposite to the first catalyst layer. It is also possible that the amount per unit area of the first catalyst layer and the amount per unit area of the second catalyst layer are different.
 実施形態に係る次亜塩素酸水製造装置は、上記次亜塩素酸水製造用電極ユニット、電極に電圧を印加するための電源、及び制御装置を含む。 The apparatus for producing hypochlorous acid water according to the embodiment includes the electrode unit for producing hypochlorous acid water, a power supply for applying a voltage to the electrode, and a control device.
 実施形態に係る多孔質隔膜は、上記第1の多孔質薄膜及び上記第2の多孔質薄膜のうち少なくとも一方に使用可能であって、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜のうち少なくとも1種の多孔質膜と、多孔質膜上に形成された、ガラス繊維及びフッ素系ポリマーを含有する多孔質複合膜とを含む多孔質積層体と、
 多孔質積層体の少なくとも一方の面に形成された、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、及びジルコンからなる群から選択される少なくとも1種の無機酸化物を含む被覆層とを含む。
The porous diaphragm according to the embodiment can be used for at least one of the first porous thin film and the second porous thin film, and is a porous polytetrafluoroethylene membrane, a porous polyvinylidene fluoride membrane, And a porous laminate including at least one porous membrane of porous polyethylene membranes, and a porous composite membrane containing glass fibers and a fluorine-based polymer, formed on the porous membrane.
A covering layer formed on at least one surface of the porous laminate, comprising at least one inorganic oxide selected from the group consisting of titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, and zircon including.
 多孔質隔膜は0.1mL/min/cm/MPa以上6mL/min/cm/MPa 以下の透水性を有することができる。 The porous membrane can have a water permeability of 0.1 mL / min / cm 2 / MPa to 6 mL / min / cm 2 / MPa.
 ガラス繊維としてガラスクロスを用いることができる。 Glass cloth can be used as glass fiber.
 多孔質膜は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、ゼオライト、及びジルコンからなる群から選択される少なくとも1種の粒子を含むことができる。 The porous membrane can include at least one particle selected from the group consisting of titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, zeolite, and zircon.
 また、実施形態に係る多孔質膜の製造方法は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜のうち少なくとも1種の多孔質膜上にガラス繊維を積層する工程と、ガラス繊維を介して多孔質膜上にフッ素系ポリマー含有液を塗布し、多孔質膜上にガラス繊維及びフッ素系ポリマーからなる複合膜を形成する工程と、多孔質膜と複合膜の積層体の少なくとも一方の表面に無機酸化物前駆体溶液を適用し、無機酸化物を含む被覆層を形成する工程とを含む。 In the method of manufacturing a porous membrane according to the embodiment, glass fibers are laminated on at least one of the porous polytetrafluoroethylene membrane, the porous polyvinylidene fluoride membrane, and the porous polyethylene membrane. And a step of applying a fluorine-containing polymer-containing liquid onto the porous membrane through the glass fibers to form a composite membrane comprising the glass fibers and the fluorine-based polymer on the porous membrane, the porous membrane and the composite membrane Applying an inorganic oxide precursor solution to at least one surface of the laminate to form a coating layer containing the inorganic oxide.
 積層する工程として加熱プレスを用いることができる。 A heating press can be used as a process of laminating.
 無機酸化物前駆体溶液を適用し、無機酸化物を含む被覆層を形成する工程では、無機酸化物前駆体溶液を塗布した後、加熱することができる。 In the step of applying the inorganic oxide precursor solution to form the coating layer containing the inorganic oxide, the inorganic oxide precursor solution can be applied and then heated.
 以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。例えば図では電極は平面上に描かれているが、電極ユニットの形状に合わせて彎曲してもよいし、円筒状になっていてもよい。 Hereinafter, various embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, each drawing is a schematic view for promoting the embodiment and the understanding thereof, and there are places where the shape, size, ratio, etc. are different from those of the actual device, but referring to the following description and known techniques. The design can be changed as appropriate. For example, although the electrodes are drawn on a plane in the drawing, they may be curved according to the shape of the electrode unit, or may be cylindrical.
 図1は、実施形態に係る次亜塩素酸水製造装置の一例を概略的に示す図である。 FIG. 1: is a figure which shows roughly an example of the hypochlorous acid water manufacturing apparatus which concerns on embodiment.
 次亜塩素酸製造装置10は、3室型の電解槽11および電極ユニット12を備えている。電解槽11は、偏平な矩形箱状に形成され、その内部は、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に形成された中間室19との3室に仕切られている。 The hypochlorous acid production apparatus 10 includes a three-chamber electrolytic cell 11 and an electrode unit 12. The electrolytic cell 11 is formed in a flat rectangular box shape, and the inside thereof is divided by the partition wall 14 and the electrode unit 12 into three, an anode chamber 16, a cathode chamber 18, and an intermediate chamber 19 formed between the electrodes. It is done.
 電極ユニット12は、陽極室16内に位置する第1電極(陽極)20と、陰極室18内に位置する第2電極(対向電極、陰極)22と、第1電極20の第1表面21a上に触媒層28が形成されてもよい。その上に形成されたpHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物を含有している多孔質隔膜24を有する。第2電極22の第1表面23aに形成されたpHが8から10までの領域の中でゼータ電位が負の無機酸化物を含有する多孔質隔膜27と、を有してもよい。第1電極20および第2電極22は、隙間をおいて互いに平行に対向し、これらの多孔質隔膜24、27間に、電解液を保持する中間室(電解液室)19を形成していてもよい。中間室19内に、電解液を保持する保持体25を設けても良い。第1電極20および第2電極22は、絶縁性を有する複数のブリッジ60により、互いに連結してもよい。 The electrode unit 12 has a first electrode (anode) 20 located in the anode chamber 16, a second electrode (counter electrode, cathode) 22 located in the cathode chamber 18, and a first surface 21 a of the first electrode 20. The catalyst layer 28 may be formed on the It has a porous diaphragm 24 containing an inorganic oxide having a positive zeta potential in the pH range of 2 to 6 formed thereon. In the pH range of 8 to 10 formed on the first surface 23 a of the second electrode 22, the porous diaphragm 27 containing an inorganic oxide having a negative zeta potential may be provided. The first electrode 20 and the second electrode 22 face each other in parallel with a gap, and form an intermediate chamber (electrolyte chamber) 19 for holding an electrolyte between the porous diaphragms 24 and 27. It is also good. In the intermediate chamber 19, a holder 25 for holding the electrolytic solution may be provided. The first electrode 20 and the second electrode 22 may be connected to each other by a plurality of insulating bridges 60.
 次亜塩素酸水製造装置10は、電極ユニット12の第1および第2電極20、22に電圧を印加するための電源30、およびこれを制御する制御装置36を備えている。電流計32、電圧計34を備えてもよい。陽極室16、陰極室18には液体の流路を設けても良い。陽極室16、陰極室18には、外部から液体を供給、排出するための配管やポンプ等を接続してもよい。また、場合により、電極ユニット12と陽極室16あるいは陰極室18との間に多孔質のスペーサーを設けてもよい。 The hypochlorous acid water producing apparatus 10 includes a power source 30 for applying a voltage to the first and second electrodes 20 and 22 of the electrode unit 12 and a control device 36 for controlling the same. An ammeter 32 and a voltmeter 34 may be provided. The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 may be provided with a liquid flow path. The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 may be connected with piping, a pump or the like for supplying and discharging a liquid from the outside. Also, in some cases, a porous spacer may be provided between the electrode unit 12 and the anode chamber 16 or the cathode chamber 18.
 電極ユニット12において、第1電極20および第2電極22は、多孔構造に構成されている。電極ユニット12の第1電極20は多孔構造を有し、その貫通孔は、第1表面21a側と第2表面21b側とで開口径が相違していてもよい。 In the electrode unit 12, the first electrode 20 and the second electrode 22 are configured in a porous structure. The first electrode 20 of the electrode unit 12 has a porous structure, and the through holes may have different opening diameters on the first surface 21 a side and the second surface 21 b side.
 図1に示すように、第1電極20は、例えば、矩形状の金属板からなる基材21に多数の貫通孔を形成した多孔構造を有している。基材21は、第1表面21aおよび、第1表面21aとほぼ平行に対向する第2表面21bを有している。第1表面21aと第2表面21bとの間隔、すなわち、板厚はT1に形成されている。第1表面21aは多孔質隔膜24に対向し、第2表面21bは陽極室16に対向する。 As shown in FIG. 1, the 1st electrode 20 has the porous structure which formed many through-holes in the base material 21 which consists of a rectangular-shaped metal plate, for example. The base 21 has a first surface 21 a and a second surface 21 b opposed substantially parallel to the first surface 21 a. The distance between the first surface 21a and the second surface 21b, that is, the plate thickness is T1. The first surface 21 a faces the porous diaphragm 24, and the second surface 21 b faces the anode chamber 16.
 基材21の第1表面21aに複数の第1孔部40が形成され、第1表面21aに開口している。また、第2表面21bに複数の第2孔部42が形成され、第2表面21bに開口している。多孔質隔膜24側となる第1凹部40の開口径R1は、第2凹部42の開口径R2よりも小さい。凹部の数は第1凹部40が第2凹部42よりも多く形成されていることが好ましい。多孔質隔膜への凹部の端による応力が緩和され多孔質隔膜の寿命が増大する。また、第2凹部の数を少なくできることから電気抵抗を低減でき、配線の代わりや機械的な保持にも有利となる。 A plurality of first holes 40 are formed in the first surface 21 a of the base 21 and open in the first surface 21 a. In addition, a plurality of second holes 42 are formed in the second surface 21 b and open in the second surface 21 b. The opening diameter R1 of the first recess 40 on the porous diaphragm 24 side is smaller than the opening diameter R2 of the second recess 42. It is preferable that the number of the concave portions is larger in the first concave portion 40 than in the second concave portion 42. The stress due to the end of the recess to the porous diaphragm is relieved and the life of the porous diaphragm is increased. In addition, since the number of second recesses can be reduced, the electrical resistance can be reduced, which is advantageous for replacing the wiring and for mechanical retention.
 第1孔部40の深さはT2、第2孔部42の深さはT3であり、T2+T3=T1に形成されている。また、実施形態において、T2<T3に形成されている。 The depth of the first hole 40 is T2, the depth of the second hole 42 is T3, and T2 + T3 = T1. In the embodiment, T2 <T3.
 第1孔部40は、例えば、矩形状に形成され、第1表面21aにマトリクス状に並んで設けられている。各第1孔部40を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第1表面21aに向かって、径が広くなるようなテーパー面あるいは湾曲面により形成してもよい。 The first holes 40 are formed, for example, in a rectangular shape, and provided in a matrix on the first surface 21 a. The peripheral wall defining each first hole 40 may be formed by a tapered surface or a curved surface whose diameter is increased from the bottom of the hole toward the opening, that is, toward the first surface 21a. Good.
 図では第1凹部40と第2凹部42が連結した貫通孔が形成されているが、連結されていない凹部や、一部が連結された凹部があってもよい。基材21は同一基材であり、異なる基材を一部溶接などして積層させた電極ではない。異なる基材を積層させた場合には基材接触面に次亜塩素酸が滞留しやすく生成効率が低下する。また接合箇所に電流集中しやすく触媒劣化が起こりやすい。 Although the through-hole which the 1st recessed part 40 and the 2nd recessed part 42 connected is formed in the figure, the recessed part which is not connected and the recessed part in which one part was connected may exist. The substrate 21 is the same substrate, and is not an electrode in which different substrates are partially laminated by welding or the like. When different substrates are laminated, hypochlorous acid is easily retained at the substrate contact surface, and the generation efficiency is reduced. In addition, current concentration tends to occur at the junction, and catalyst deterioration is likely to occur.
 図2は、実施形態に使用可能な次亜塩素酸水製造用電極ユニットの分解斜視図である。 FIG. 2 is an exploded perspective view of an electrode unit for producing hypochlorous acid water that can be used in the embodiment.
 実施形態において、図2で示すように複数、例えば、9個の第1孔部40が、1つの第2孔部42と対向して設けられている。これら9個の第1孔部40は、それぞれ第2孔部42に連通し、第2孔部42と共に基材21を貫通する貫通孔を形成している。隣り合う第1孔部40間の間隔W1は、第2孔部42間の間隔W2よりも小さく設定されている。これにより、第1表面21aにおける第1孔部40の数密度は、第2表面21bにおける第2孔部42の数密度よりも充分に大きい。 In the embodiment, as shown in FIG. 2, a plurality of, for example, nine first hole portions 40 are provided to face one second hole portion 42. Each of the nine first holes 40 communicates with the second hole 42 and together with the second hole 42 form a through hole that penetrates the base 21. The interval W1 between the adjacent first holes 40 is set smaller than the interval W2 between the second holes 42. Thereby, the number density of the 1st hole 40 in the 1st surface 21a is sufficiently larger than the number density of the 2nd hole 42 in the 2nd surface 21b.
 なお、第1孔部40は、矩形状に限定されることなく、他の形状としてもよい。第1孔部40は、規則的に限らず、ランダムに並んで形成してもよい。更に、全ての第1孔部40が第2孔部42に連通している構成に限らず、第2孔部42に連通していない第1孔部を含んでいてもよい。 The first hole 40 is not limited to a rectangular shape, and may have another shape. The first holes 40 may be formed not only regularly but also randomly. Furthermore, not only the configuration in which all the first hole portions 40 communicate with the second hole portion 42, but also the first hole portion not communicating with the second hole portion 42 may be included.
 第1孔部40の開口としては小さい方が圧力を均一化するためには好ましいが、物質拡散を阻害するためある程度の大きさは必要であり、正方形とした場合の開口の一辺が0.1mmから2mmが好ましく、より好ましくは0.2mmから1.5mmであり、さらに好ましくは0.3mmから1mmである。開口としては正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができるが、開口面積としては上記正方形の開口面積と同じ、0.01mmから4mmのものが好ましい。開口も含めた電極面積に占める開口面積の割合(開口率)は0.05から0.5が好ましく、0.1から0.4がより好ましく、0.15から0.3がさらに好ましい。開口率が小さすぎるとガス抜けが困難になる。開口率が大きすぎると電極反応が阻害される。 The smaller opening of the first hole 40 is preferable to equalize the pressure, but it is necessary to have a certain size to inhibit substance diffusion, and one side of the opening is 0.1 mm in the case of a square Is preferably 2 mm, more preferably 0.2 mm to 1.5 mm, and still more preferably 0.3 mm to 1 mm. The opening square, rectangular, rhombic, circular, may be used an elliptical or the like and the various shapes, the same as the opening area of the square, those from 0.01 mm 2 to 4 mm 2 preferably as the opening area. The ratio (opening ratio) of the opening area to the electrode area including the opening is preferably 0.05 to 0.5, more preferably 0.1 to 0.4, and still more preferably 0.15 to 0.3. If the aperture ratio is too small, outgassing becomes difficult. When the aperture ratio is too large, the electrode reaction is inhibited.
 第2孔部42は、例えば、矩形状に形成され、第2表面21bにマトリクス状に並んで設けられている。各第2孔部42を規定している周壁は、孔部の底から開口に向かって、すなわち、第2表面側に向かって、径が広くなるようなテーパー面42aあるいは湾曲面により形成してもよい。隣り合う第2孔部42間の間隔、すなわち、電極の線状部の幅、はW2に設定されている。なお、第2孔部42は、矩形状に限定されることなく、他の種々の形状としてもよい。また、第2孔部42は、規則的に限らず、ランダムに並んで形成してもよい。 The second holes 42 are formed, for example, in a rectangular shape, and are provided in a matrix on the second surface 21 b. The peripheral wall defining each second hole 42 is formed by a tapered surface 42a or a curved surface whose diameter is increased from the bottom of the hole toward the opening, that is, toward the second surface side. It is also good. The distance between the adjacent second holes 42, that is, the width of the linear portion of the electrode is set to W2. The second hole 42 is not limited to the rectangular shape, and may have other various shapes. Further, the second holes 42 may be formed not only regularly but also at random.
 第2孔部42の開口も正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。第2孔部42の開口としては大きい方がガス抜けをよくするためには好ましいが、電気抵抗が大きくなるためあまり大きくはできない。正方形の開口とすると一辺が1mmから40mmが好ましく、より好ましくは2mmから30mmであり、さらに好ましくは3mmから20mmである。開口としては正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができるが、開口面積としては上記正方形の開口面積と同じ、1mmから1600mmのものが好ましい。長方形や楕円のように一方向に長くして電極の端から端につながるような開口も可能である。 The opening of the second hole portion 42 can also have various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, an ellipse, and the like. A larger opening is preferable for improving the degassing, but the opening of the second hole 42 can not be made so large because the electrical resistance is increased. In the case of a square opening, one side is preferably 1 mm to 40 mm, more preferably 2 mm to 30 mm, and still more preferably 3 mm to 20 mm. Although various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, an ellipse, etc. can be used as the opening, the opening area is preferably 1 to 200 mm 2 , which is the same as the opening area of the square. It is possible to have an opening that is elongated in one direction such as a rectangle or an ellipse and connected to the end of the electrode.
 多孔質隔膜24は、例えば、第1電極20とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面21aの全面と対向している。多孔質隔膜27は、第2電極22とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面23aの全面と対向している。多孔質隔膜24、27は、孔径の異なる複数の多孔質隔膜の積層膜を用いてもよい。 The porous diaphragm 24 is formed, for example, in a rectangular shape having substantially the same size as the first electrode 20, and is opposed to the entire surface of the first surface 21a. The porous diaphragm 27 is formed in a rectangular shape substantially equal in size to the second electrode 22, and is opposed to the entire surface of the first surface 23a. The porous membranes 24 and 27 may be a laminated membrane of a plurality of porous membranes having different pore sizes.
 第1電極20の基材21としては、チタン、クロム、アルミニウムやその合金等の弁金属、導電性金属を用いることができる。この中ではチタンが好ましい。第1電極20の第1表面21aおよび第2表面21bに電解触媒(触媒層)28を形成する。陽極触媒としては、白金等の貴金属触媒や酸化イリジウム等の酸化物触媒を用いることが好ましい。電解触媒の単位面積当たりの量が第1電極の両面で異なるように形成してもよい。これにより副反応等を抑制することができる。基材21の表面粗さは、0.01μmから3μmが好ましい。0.01μm以下では電極の実質の表面積が減少する。3μm以上では電極の凸部に多孔質隔膜に対する応力が集中しやすくなる。より好ましくは0.02μmから2μmであり、さらに好ましくは0.03μmから1μmである。電極の平坦性は無機酸化物を含有する化学的には安定であるがもろい多孔質隔膜にとって重要である。 As the base 21 of the first electrode 20, a valve metal such as titanium, chromium, aluminum or an alloy thereof, or a conductive metal can be used. Among these, titanium is preferred. An electrocatalyst (catalyst layer) 28 is formed on the first surface 21 a and the second surface 21 b of the first electrode 20. As the anode catalyst, it is preferable to use a noble metal catalyst such as platinum or an oxide catalyst such as iridium oxide. The amount per unit area of the electrocatalyst may be formed to be different on both sides of the first electrode. This can suppress side reactions and the like. The surface roughness of the substrate 21 is preferably 0.01 μm to 3 μm. Below 0.01 μm, the surface area of the substance of the electrode decreases. When it is 3 μm or more, stress on the porous diaphragm tends to be concentrated on the convex portion of the electrode. More preferably, it is 0.02 μm to 2 μm, and still more preferably 0.03 μm to 1 μm. The flatness of the electrode is important for chemically stable but fragile porous membranes containing inorganic oxides.
 図3に、実施形態に使用可能な多孔質隔膜におけるイオン輸送を模式的に表す図を示す。 FIG. 3 schematically shows ion transport in a porous diaphragm that can be used in the embodiment.
 多孔質隔膜24にはpHが2から6までの領域においてゼータ電位が正の無機酸化物が含有されている。pH2から6までの次亜塩素酸は殺菌性が大きいため、電解条件は陽極水がこのpH範囲に入るように調整されることが好ましい。より好ましくはpHが3から6までであり、さらに好ましくはpHが4から6までである。図3でチタン酸化物の例で示す模式図のように、このpH領域の陽電極近傍では、塩化物イオン(Cl)に対する多孔質隔膜内部における輸送性能が増大し、次亜塩素酸(HClO)を生成し、陽極20を通過して陽極室へと送られる。逆に、ナトリウムイオンは多孔質隔膜内部に入りにくくなる。このため、実施形態によれば、pHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物が含有する多孔質隔膜を使用することにより、イオン交換膜を使用しなくても、塩化物イオンを陽極室に選択的に透過させることができる。 The porous diaphragm 24 contains an inorganic oxide having a positive zeta potential in the pH range of 2 to 6. Since hypochlorous acid having a pH of 2 to 6 is highly bactericidal, the electrolysis conditions are preferably adjusted so that the anode water falls within this pH range. More preferably, the pH is from 3 to 6, and even more preferably, the pH is from 4 to 6. As schematically shows an example of the titanium oxide in FIG. 3, the positive electrode near the pH region, chloride ion (Cl -) transport performance is increased inside the porous membrane against, hypochlorous acid (HClO ) Is sent through the anode 20 to the anode chamber. Conversely, sodium ions are less likely to enter the inside of the porous diaphragm. For this reason, according to the embodiment, by using a porous membrane containing an inorganic oxide having a positive zeta potential in the pH range of 2 to 6, even without using an ion exchange membrane, Chloride ions can be selectively permeated into the anode compartment.
 なお、pH2未満では塩素ガスが発生しやすくなり危険性が増す。pH6を越えると殺菌性が低下する。 If the pH is less than 2, chlorine gas is likely to be generated and the risk increases. When the pH exceeds 6, the bactericidal properties decrease.
 図4に酸化チタンのゼータ電位のpH依存性を表すグラフ図、図5に酸化ジルコニウムのゼータ電位のpH依存性を表すグラフ図を各々示す。 FIG. 4 is a graph showing the pH dependency of the zeta potential of titanium oxide, and FIG. 5 is a graph showing the pH dependency of the zeta potential of zirconium oxide.
 図示するように、酸化チタンや酸化ジルコニウムは、酸性領域では正にアルカリ性領域では負になる。 As shown, titanium oxide and zirconium oxide are positive in the acidic region and negative in the alkaline region.
 pH2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物としては、種々のものを用いることができる。例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、酸化銅、酸化鉄、及びジルコン(ジルコニウムとケイ素の複合酸化物)等を用いることができる。この中では、酸化ジルコニウムおよび酸化チタン、ジルコンが化学的安定性から好ましい。酸化ジルコニウムは曲げ耐性にも強くさらに好ましい。 Various inorganic oxides having a positive zeta potential in the pH range of 2 to 6 can be used. For example, zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, copper oxide, iron oxide, and zircon (composite oxide of zirconium and silicon) can be used. Among these, zirconium oxide, titanium oxide and zircon are preferable from the viewpoint of chemical stability. Zirconium oxide is more preferable because of its high bending resistance.
 無機酸化物中には水酸化物やアルコキシド、オキシハロゲン化物、水和物が含まれていてもよい。無機酸化物を、金属ハロゲン化物や金属アルコキシドの加水分解を経て作製する場合には、後処理の温度にもよるがこれらの混合物になりやすい。 The inorganic oxide may contain a hydroxide, an alkoxide, an oxyhalide or a hydrate. When the inorganic oxide is produced through hydrolysis of metal halides or metal alkoxides, it tends to be a mixture of these although it depends on the temperature of post-treatment.
 無機酸化物は多孔質隔膜中における分布が一様でなくてもよい。例えば孔の周りや表面に無機酸化物が多く存在することができる。たとえば表面における無機酸化物の面積被覆率は50から100%であり、多孔質隔膜内部における断面の無機酸化物の比率は表面より少なく20から80%であってもよい。無機酸化物として異なる金属酸化物の混合物を使用することができる。また存在個所が異なっていてもよい。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する層が存在し、内部には正の電位の絶対値の大きい酸化チタンが含有された層が存在することが可能である。 The inorganic oxide may not have uniform distribution in the porous membrane. For example, many inorganic oxides can exist around and on the surface of the pores. For example, the area coverage of the inorganic oxide on the surface may be 50 to 100%, and the ratio of the inorganic oxide on the cross section inside the porous membrane may be 20 to 80% less than the surface. A mixture of different metal oxides can be used as the inorganic oxide. Also, the location may be different. For example, it is possible that a layer containing zirconium oxide having a large bending strength is present on the surface, and a layer containing titanium oxide having a large absolute value of positive potential is present inside.
 多孔質隔膜の表面のゼータ電位としてはpH4においてー30mVより大きいことが好ましい。pH2ではー30mVより値は大きくなるためpH4の値が重要である。-30mVより小さいと多孔質隔膜に電圧をかけても塩化物イオンが多孔質隔膜内部に入りにくい。あまり高電圧をかけると電解反応で副反応が起こりやすくなる。より好ましくは-15mVより大きいことであり、さらに好ましくは正である。 The zeta potential of the surface of the porous membrane is preferably greater than -30 mV at pH 4. The value of pH 4 is important because the value is greater than -30 mV at pH 2. If the voltage is less than -30 mV, chloride ions are less likely to enter the inside of the porous diaphragm even if a voltage is applied to the porous diaphragm. If too high a voltage is applied, side reactions are likely to occur in the electrolytic reaction. More preferably, it is larger than -15 mV, and more preferably positive.
 実施形態では、陰電極上の陽電極側に別の多孔質隔膜をさらに配置することが可能であり、この多孔質隔膜はpHが8から10までの領域の中でゼータ電位が負の無機酸化物を含有することができる。これにより、弱アルカリ領域の陰極近傍において多孔質隔膜内のナトリウムイオンやプロトンなどの陽イオンの輸送性能が増し、イオン交換膜を使用しなくてもナトリウムイオンやプロトンなどの陽イオンを陰極室に選択的に透過させることができる。 In an embodiment, it is possible to further arrange another porous diaphragm on the positive electrode side on the negative electrode, and this porous diaphragm has an inorganic oxidation with negative zeta potential in the pH range of 8 to 10 Can be contained. As a result, the transport performance of cations such as sodium ions and protons in the porous diaphragm is increased in the vicinity of the cathode in the weak alkaline region, and cations such as sodium ions and protons can be transferred to the cathode chamber without using ion exchange membranes. It can be selectively transmitted.
 pHが8から10までの領域の中でゼータ電位が負の無機酸化物としては、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化タングステン、ジルコン、及びゼオライトを用いることができる。この無機酸化物として、異なる金属酸化物の混合物を使用することができる。また存在個所が異なっていてもよい。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する層が存在し、内部には負の電位のpH範囲が広い酸化シリコンや酸化タングステンが含有された層が存在することが可能である。 Zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, tungsten oxide, zircon, and zeolite can be used as the inorganic oxide having a negative zeta potential in the pH range of 8 to 10. As the inorganic oxide, mixtures of different metal oxides can be used. Also, the location may be different. For example, a layer containing zirconium oxide having a large bending strength can be present on the surface, and a layer containing silicon oxide or tungsten oxide having a wide negative pH range can be present inside.
 無機酸化物の多孔質隔膜24は、ナノ粒子を塗布して膜を形成することにより、あるいは、ゾルーゲルで作製することにより、面内および立体的にも不規則的な孔を有することができる。この場合、多孔質隔膜24は、曲げ等にも強くなる。多孔質隔膜24には、無機酸化物の他に、ポリマーが含まれていてもよい。ポリマーは膜に柔軟性を与える。このようなポリマーとしては、化学的に安定な主鎖にハロゲン原子が置換したものが好ましく、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、テフロン(登録商標)等が好ましい。その他、ポリマーとして、ポリエチレン、ポリプロピレン等の炭化水素ポリマー、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド等の所謂エンジニアリングプラスチックを用いることができる。 The inorganic oxide porous diaphragm 24 can have irregular pores also in the plane and sterically, by applying nanoparticles to form a film, or by using sol-gel. In this case, the porous diaphragm 24 is resistant to bending and the like. The porous diaphragm 24 may contain a polymer in addition to the inorganic oxide. The polymer gives the membrane flexibility. As such a polymer, one having a chemically stable main chain substituted with a halogen atom is preferable, and polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, Teflon (registered trademark) and the like are preferable. In addition, as polymers, hydrocarbon polymers such as polyethylene and polypropylene, so-called engineering plastics such as polyimide, polysulfone and polyphenylene sulfide can be used.
 多孔質隔膜24の孔径は、第1電極20側の開口径と第2電極22側の開口径とが異なっていてもよい。孔の第2電極22側の開口径をより大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに第1電極20の貫通孔13による応力集中を低減することができる。これは電極22側の開口が大きい方が拡散によるイオン移動が容易になるからである。陰イオンは電極20側の孔径が小さくても比較的容易に電極に引き寄せられる。逆に電極20側の孔径が大きいと生成した次亜塩素酸等が多孔質隔膜側に拡散しやすくなってしまう。 The pore diameter of the porous diaphragm 24 may be different from the aperture diameter on the first electrode 20 side and the aperture diameter on the second electrode 22 side. By making the opening diameter on the side of the second electrode 22 of the hole larger, movement of ions can be facilitated, and stress concentration by the through hole 13 of the first electrode 20 can be reduced. This is because the larger the opening on the electrode 22 side, the easier the movement of ions by diffusion. Anions are relatively easily attracted to the electrode even if the pore size on the electrode 20 side is small. Conversely, if the pore size on the electrode 20 side is large, the generated hypochlorous acid and the like will easily diffuse to the porous diaphragm side.
 多孔質隔膜の表面の孔径は高分解能の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いることにより測定できる。また内部の孔は断面SEM観察により測定できる。 The pore size on the surface of the porous membrane can be measured by using a high resolution scanning electron microscope (SEM). Also, the internal pores can be measured by cross-sectional SEM observation.
 図6に、実施形態に使用される電極と多孔質隔膜の構成の一例を表す模式図を示す。 The schematic diagram showing an example of a structure of the electrode and porous diaphragm which are used for FIG. 6 at embodiment is shown.
 図6に示すように、多孔質隔膜24は、第1電極20の第1表面21a部分を覆う第1領域24aと、貫通孔40の開口を覆う第2領域24bと、を有している。21a部分では発生する塩素等のガスが排出されにくい。そのため、電極ユニット12が劣化しやすい。そこで、多孔質隔膜24において、第1領域の表面孔を無くす、すなわち、無孔に形成するか、あるいは、第1領域24aにおける表面孔の径を第2領域における孔の径よりも小さくすることにより、第1領域24aと接する領域での電解反応を抑制し電極ユニット12の劣化を防止することができる。無孔に形成するか、あるいは孔の径を小さくするには、第1電極の第1表面21aにスクリーン印刷等で別途薄い無孔膜や孔径の小さい多孔質隔膜を形成することができる。ただし、電極の反応面積が少なくなるため、ガスが抜けやすい部分の電極領域で十分な反応が起こるようにすることができる。また。第1電極20の多孔質隔膜24と反対側の第2表面21bを電気絶縁性膜で覆うことにより、副反応を低減することが可能である。 As shown in FIG. 6, the porous diaphragm 24 has a first region 24 a covering a portion of the first surface 21 a of the first electrode 20 and a second region 24 b covering the opening of the through hole 40. In the part 21a, it is difficult to discharge the gas such as chlorine generated. Therefore, the electrode unit 12 is easily deteriorated. Therefore, in the porous diaphragm 24, the surface pores of the first region are eliminated, that is, they are formed non-porous, or the diameter of the surface pores in the first region 24a is smaller than the diameter of the pores in the second region. Thus, the electrolytic reaction in the area in contact with the first area 24 a can be suppressed, and the deterioration of the electrode unit 12 can be prevented. In order to form non-porous or to reduce the diameter of the pore, a thin non-porous film or a porous diaphragm with a small pore diameter can be separately formed on the first surface 21a of the first electrode by screen printing or the like. However, since the reaction area of the electrode is reduced, it is possible to cause a sufficient reaction to occur in the electrode region in the part where gas is easily released. Also. By covering the second surface 21b opposite to the porous diaphragm 24 of the first electrode 20 with an electrically insulating film, it is possible to reduce side reactions.
 多孔質隔膜24として、孔径の異なる複数の多孔質隔膜を積層した多層膜を用いてもよい。この場合、第2電極22側に位置する多孔質隔膜の孔径を、第1電極20側に位置する多孔質隔膜の孔径よりも大きくすることにより、イオンの移動をより容易にするとともに電極の貫通孔による応力集中を低減することができる。 As the porous diaphragm 24, a multilayer film in which a plurality of porous diaphragms having different pore sizes are stacked may be used. In this case, by making the pore diameter of the porous diaphragm located on the side of the second electrode 22 larger than the pore diameter of the porous diaphragm located on the side of the first electrode 20, the movement of ions is made easier and the penetration of the electrode Stress concentration due to holes can be reduced.
 上記のように構成された第1電極20と第2電極22との間に多孔質隔膜24を挟んだ状態で、これらをプレスすることにより、第1電極20、多孔質隔膜24、第2電極22が接して、電極ユニット12が得られる。 With the porous diaphragm 24 sandwiched between the first electrode 20 and the second electrode 22 configured as described above, by pressing them, the first electrode 20, the porous diaphragm 24, the second electrode An electrode unit 12 is obtained in contact with 22.
 図1で示したように、電極ユニット12は、電解槽11内に配設され、隔壁14に取付けられている。隔壁14と電極ユニット12とにより、電解槽11内を陽極室16と陰極室18に仕切っている。これにより、電極ユニット12は、構成部材の配置方向が、例えば、水平方向となるように、電解槽11内に配設されている。電極ユニット12の第1電極20は、陽極室16に臨んで配置され、第2電極22は、陰極室18に臨んで配置されている。 As shown in FIG. 1, the electrode unit 12 is disposed in the electrolytic cell 11 and attached to the partition wall 14. The partition 14 and the electrode unit 12 divide the inside of the electrolytic cell 11 into an anode chamber 16 and a cathode chamber 18. Thereby, the electrode unit 12 is arrange | positioned in the electrolytic vessel 11 so that the arrangement direction of a structural member may become horizontal direction, for example. The first electrode 20 of the electrode unit 12 is disposed facing the anode chamber 16, and the second electrode 22 is disposed facing the cathode chamber 18.
 電解装置10において、電源30の両極は第1電極20と第2電極22に電気的に接続されている。電源30は、制御装置36による制御の下、第1および第2電極20、22に電圧を印加する。電圧計34は、第1電極20と第2電極22に電気的に接続され、電極ユニット12に印加される電圧を検出する。その検出情報は、制御装置36に供給される。電流計32は、電極ユニット12の電圧印加回路に接続され、電極ユニット12を流れる電流を検出する。その検出情報は制御装置36に供給される。制御装置36は、メモリに記憶されたプログラムに従い、前記検出情報に応じて、電源30による電極ユニット12に対する電圧の印加もしくは負荷を制御する。電解装置10は、陽極室16および陰極室18に反応対象物質が供給された状態で、第1電極20と第2電極22との間に電圧を印加あるいは負荷して、電解のための電気化学反応を進行させる。 In the electrolytic device 10, both electrodes of the power source 30 are electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22. The power supply 30 applies a voltage to the first and second electrodes 20, 22 under the control of the controller 36. The voltmeter 34 is electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22 and detects a voltage applied to the electrode unit 12. The detected information is supplied to the control device 36. The ammeter 32 is connected to the voltage application circuit of the electrode unit 12 and detects the current flowing through the electrode unit 12. The detected information is supplied to the control device 36. The control device 36 controls the application or load of the voltage to the electrode unit 12 by the power supply 30 according to the detection information in accordance with the program stored in the memory. The electrolytic device 10 applies or applies a voltage between the first electrode 20 and the second electrode 22 in a state in which the reaction target material is supplied to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18, and performs electrochemistry for electrolysis. Let the reaction proceed.
 以上のように構成された電解装置および電極ユニットによれば、イオンの選択的な輸送効率が高く、化学的に安定な無機酸化物を含有する多孔質隔膜24を設けることにより、第1電極20と第2電極22との距離をできるだけ一定に保ち、液体の流れも均一化することができる。これにより、電解反応が電極界面で均一に起こることが可能となる。電解反応が均一に起こることから、触媒の劣化や電極金属の劣化が均一に生じ、電極ユニットの寿命を長くすることができる。また、電解反応をむらなく均一に生じさせ、電解装置の反応効率向上および電極の劣化防止を図ることができる。 According to the electrolytic device and the electrode unit configured as described above, the first electrode 20 can be provided by providing the porous diaphragm 24 containing a chemically stable inorganic oxide that has high selective transport efficiency of ions. The distance between the second electrode 22 and the second electrode 22 can be kept as constant as possible, and the flow of liquid can be made uniform. This enables the electrolytic reaction to occur uniformly at the electrode interface. Since the electrolytic reaction occurs uniformly, degradation of the catalyst and degradation of the electrode metal occur uniformly, and the life of the electrode unit can be extended. Further, the electrolytic reaction can be uniformly generated uniformly, and the reaction efficiency of the electrolytic device can be improved and the deterioration of the electrode can be prevented.
 多孔構造の第1電極20において、第1表面側の開口が広くなるテーパー面や湾曲面で貫通孔を形成することにより、貫通孔の開口との多孔質隔膜24との接触角が鈍角となり、多孔質隔膜24への応力集中を低減することもできる。 In the first electrode 20 of the porous structure, by forming the through hole with a tapered surface or a curved surface where the opening on the first surface side is wide, the contact angle with the opening of the through hole with the porous diaphragm 24 becomes an obtuse angle Stress concentration on the porous diaphragm 24 can also be reduced.
 図7Aないし図7Fに、実施形態に使用される第1電極及び多孔質薄膜の製造工程の一例を表す模式図を各々示す。 FIGS. 7A to 7F respectively show schematic views showing an example of a manufacturing process of the first electrode and the porous thin film used in the embodiment.
 第1電極20および多孔質膜24は、以下のように製造することができる。 The first electrode 20 and the porous membrane 24 can be manufactured as follows.
 第1電極20は、例えば、マスクを用いたエッチング法により作製することができる。図7A及び図7Bに示すように、1枚の平坦な基材21を用意し、基材21の第1表面21aおよび第2表面21bにレジスト膜50a、50bを塗布する。図7Cに示すように、図示しない光学マスクを用いてレジスト膜50a、50bを露光し、それぞれエッチング用のマスク52a、52bを作製する。図7Dに示すように、これらマスク52a、52bを介して、基材21の第1表面21aおよび第2表面21bを溶液によりウェットエッチングすることにより、複数の第1孔部40および複数の第2孔部42を形成する。その後、マスク52a、52bを除去することにより、第1電極20が得られる。 The first electrode 20 can be manufactured, for example, by an etching method using a mask. As shown in FIGS. 7A and 7B, one flat base material 21 is prepared, and resist films 50a and 50b are applied to the first surface 21a and the second surface 21b of the base material 21, respectively. As shown in FIG. 7C, the resist films 50a and 50b are exposed using an optical mask (not shown), and etching masks 52a and 52b are produced. As shown in FIG. 7D, by wet etching the first surface 21a and the second surface 21b of the base material 21 with a solution through the masks 52a and 52b, a plurality of first holes 40 and a plurality of second holes are obtained. The holes 42 are formed. Thereafter, the masks 52a and 52b are removed to obtain the first electrode 20.
 第1および第2孔部40、42のテーパーや湾曲面の形状は基材21の材質やエッチング条件により制御することができる。エッチングの条件によっては逆テーパー状の形状も可能である。第1孔部40の深さはT2、第2孔部42の深さはT3であり、T2<T3となるように、第1および第2孔部を形成する。なお、エッチングにおいては、基材21の両面を同時にエッチングしてもよく、あるいは、片面ずつエッチングしてもよい。エッチングの種類は、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングなどを用いても良い。また、エッチングに限らず、エクスパンド法、パンチング法、あるいは、レーザーや精密切削などによる加工で第1電極20を製造することも可能である。 The shapes of the tapers and the curved surfaces of the first and second holes 40 and 42 can be controlled by the material of the base 21 and the etching conditions. A reverse tapered shape is also possible depending on the conditions of etching. The depth of the first hole 40 is T2, and the depth of the second hole 42 is T3, and the first and second holes are formed such that T2 <T3. In the etching, both sides of the substrate 21 may be etched simultaneously, or one side may be etched. The type of etching is not limited to wet etching, and dry etching or the like may be used. Moreover, it is also possible to manufacture the 1st electrode 20 by the process by not only an etching but the expand method, the punching method, or a laser, precision cutting, etc. FIG.
 第1電極20の表面に触媒28が形成された第1表面21a上に多孔質隔膜24を形成する一例としては、まず、図7Eに示すように、無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を第1表面21aに塗布して前処理膜24cを作製する。次いで、図7Fに示すように、前処理膜24cを焼結して多孔を有する多孔質隔膜24を作製する。 As an example of forming the porous diaphragm 24 on the first surface 21a having the catalyst 28 formed on the surface of the first electrode 20, first, as shown in FIG. 7E, inorganic oxide particles and / or inorganic oxide precursor A body-containing solution is applied to the first surface 21a to form a pretreatment film 24c. Next, as shown in FIG. 7F, the pretreatment film 24c is sintered to produce a porous diaphragm 24 having pores.
 無機酸化物前駆体を含有する溶液を作製する方法としては、例えば金属のアルコキシドをアルコールに溶解させ、多孔質構造を作製するためにグリセリン等の高沸点の溶媒を加え、あるいは、焼結する際に酸化して炭酸ガスになりやすい脂肪酸等の有機物を混合して、溶液を作製することができる。また、溶液は、少量の水を添加して金属アルコキシドを部分的に加水分解させて粘度を上昇させることにより、電極の多孔を覆うことができる。 As a method of preparing a solution containing an inorganic oxide precursor, for example, when a metal alkoxide is dissolved in alcohol and a high boiling point solvent such as glycerin is added or sintered to prepare a porous structure, or A solution can be prepared by mixing organic substances such as fatty acids which are easily oxidized to carbon dioxide gas. The solution can also cover the porosity of the electrode by adding a small amount of water to partially hydrolyze the metal alkoxide and raise its viscosity.
 多孔質隔膜24を形成するには、別の多孔質膜に無機酸化物粒子および/もしくは無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布することができる。もしくは第1電極20の第1表面21a上にあらかじめ大きな孔を有する多孔質膜を形成し、その表面および孔を無機酸化物粒子およびもしくは無機酸化物前駆体で覆うようにすることができる。さらにまたは、上記方法により電解液を保持する保持体25上に無機酸化物を有する多孔質隔膜を形成することができる。またこれらを組み合わせることができる。 In order to form the porous diaphragm 24, a solution containing inorganic oxide particles and / or an inorganic oxide precursor can be applied to another porous film. Alternatively, a porous film having large pores may be formed in advance on the first surface 21a of the first electrode 20, and the surface and the pores may be covered with the inorganic oxide particles and / or the inorganic oxide precursor. Furthermore, a porous diaphragm having an inorganic oxide can be formed on the carrier 25 holding the electrolytic solution by the above method. Moreover, these can be combined.
 無機酸化物粒子および/または無機酸化物前駆体を含有する溶液を塗布する方法としては、刷毛塗りやスプレー、ディッピング等を使用することができる。前処理膜24cを焼結して多孔を作製する工程では、焼結温度は100~600℃程度にすることができる。 As a method of applying the solution containing the inorganic oxide particles and / or the inorganic oxide precursor, brushing, spraying, dipping or the like can be used. In the step of sintering the pretreatment film 24c to make pores, the sintering temperature can be about 100 to 600.degree.
 以上の構成や製造方法等により長期間に亘って高効率な次亜塩素酸製造性能を維持できる長寿命の電極ユニットとこれを用いた次亜塩素酸製造装置を提供することができる。 According to the above configuration and manufacturing method, it is possible to provide a long-life electrode unit capable of maintaining highly efficient hypochlorous acid manufacturing performance over a long period of time and a hypochlorous acid manufacturing apparatus using the same.
 なお、第1電極および第2電極は、矩形状に限定されることなく、他の種々の形状を選択可能である。第1電極の第1孔部および第2孔部は、矩形状に限定されることなく、円形、楕円形等、他の種々の形状としてもよい。各構成部材の材料は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、他の材料を適宜選択可能である。 The first electrode and the second electrode are not limited to the rectangular shape, and other various shapes can be selected. The first hole and the second hole of the first electrode are not limited to the rectangular shape, and may have other various shapes such as a circle, an ellipse, and the like. The material of each component is not limited to the embodiment and the example described above, and other materials can be appropriately selected.
 図8は、実施形態に係る多孔質隔膜の構成を示す断面を表す模式図である。 FIG. 8 is a schematic view showing a cross section showing the configuration of the porous diaphragm according to the embodiment.
 図示するように、多孔質隔膜24は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜から選択される少なくとも1つの多孔質膜51と、ガラス繊維54およびフッ素系ポリマー(例えばポリテトラフルオロエチレンもしくはポリフッ化ビニリデン)55からなる多孔質複合膜52との積層体であって、上記積層体の表面が少なくとも酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、及びジルコンいずれかの無機酸化物53で被覆されている。 As shown, the porous diaphragm 24 comprises at least one porous membrane 51 selected from a porous polytetrafluoroethylene membrane, a porous polyvinylidene fluoride membrane, and a porous polyethylene membrane, a glass fiber 54 and a fluorine-based membrane. A laminate with a porous composite film 52 made of a polymer (for example, polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride) 55, wherein the surface of the laminate is at least titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, And zircon inorganic oxide 53.
 多孔質隔膜24は、例えば、第1電極20とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面21aの全面と対向している。多孔質隔膜27は、第2電極22とほぼ等しい寸法の矩形状に形成され、第1表面23aの全面と対向している。 The porous diaphragm 24 is formed, for example, in a rectangular shape having substantially the same size as the first electrode 20, and is opposed to the entire surface of the first surface 21a. The porous diaphragm 27 is formed in a rectangular shape substantially equal in size to the second electrode 22, and is opposed to the entire surface of the first surface 23a.
 多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜から選択される少なくとも1つの多孔質膜51はベースの膜として用いることができる。これらは延伸等によって多孔構造が作製されるが一般に孔の大きさの制御が難しい傾向がある。また、機械的な強度が弱いために、水圧等で伸びて孔径が変化する傾向がある。ガラス繊維は化学的に安定であり、また強度も大きいため水圧等にも変化が少ない。これにフッ素系ポリマーを混合して複合膜とすることにより、孔径の調整と化学的及び機械的強度を得ることができる。上記の中では多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とポリフッ化ビニリデン複合膜の積層が最も好ましい。 At least one porous membrane 51 selected from porous polytetrafluoroethylene membrane, porous polyvinylidene fluoride membrane, and porous polyethylene membrane can be used as a base membrane. In these, a porous structure is produced by drawing or the like, but in general, the control of the pore size tends to be difficult. In addition, since the mechanical strength is weak, there is a tendency for the pore diameter to change due to water pressure or the like. Glass fiber is chemically stable, and its strength is high, so there is little change in water pressure and the like. The pore size can be adjusted and the chemical and mechanical strength can be obtained by mixing this with a fluorine-based polymer to form a composite membrane. Among the above, lamination of a porous polytetrafluoroethylene membrane and a polyvinylidene fluoride composite membrane is most preferable.
 実施形態に係る多孔質薄膜を用いると、化学的に安定なガラス繊維をフッ素系ポリマーと混合して複合膜とし、さらに多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜から選択される多孔質膜と積層させることにより、孔径の調整と、酸化に強い化学的強度と、機械的強度が可能となり、長寿命の多孔質隔膜、その製造方法、次亜塩素酸製造用電極ユニットとこれを用いた次亜塩素酸製造装置が得られる。 When the porous thin film according to the embodiment is used, chemically stable glass fibers are mixed with a fluorine-based polymer to form a composite film, and a porous polytetrafluoroethylene film, a porous polyvinylidene fluoride film, and a porous polyethylene By laminating with a porous membrane selected from membranes, it is possible to adjust the pore diameter, to be resistant to oxidation, to have chemical strength and mechanical strength, and to provide a long-life porous diaphragm, its production method, hypochlorous acid production An electrode unit and a hypochlorous acid production apparatus using the same are obtained.
 多孔質隔膜の透水性は0.1 mL/min/cm/MPa以上 6 mL/min/cm/MPa 以下であることが好ましい。0.1 mL/min/cm/MPaより小さいとイオンの透過量も小さくなり駆動電圧が大きくなる。6 mL/min/cm2/MPaより大きいと、電解水中の塩の濃度が高くなりすぎる。より好ましくは0.3 mL/min/cm/MPa以上4 mL/min/cm/MPa 以下であり、さらに好ましいのは0.5 mL/min/cm/MPa以上2 mL/min/cm/MPa 以下である。 The water permeability of the porous membrane is preferably 0.1 mL / min / cm 2 / MPa or more and 6 mL / min / cm 2 / MPa or less. When it is smaller than 0.1 mL / min / cm 2 / MPa, the ion transmission amount also becomes small and the driving voltage becomes large. When it is larger than 6 mL / min / cm 2 / MPa, the concentration of the salt in the electrolytic water becomes too high. More preferably, it is 0.3 mL / min / cm 2 / MPa or more and 4 mL / min / cm 2 / MPa or less, more preferably 0.5 mL / min / cm 2 / MPa or more 2 mL / min / cm It is 2 / MPa or less.
 多孔質隔膜としてはイオン選択性のある膜を使用できる。多孔質隔膜は無機酸化物が被覆されている他に、内部に含むことができる。特に陽電極側の多孔質隔膜にはpHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正の無機酸化物を使用することができる。これにより、化学的に安定で弱酸性領域で陰イオンに対する多孔質隔膜の輸送性能を増大させることができる。 As the porous membrane, a membrane having ion selectivity can be used. The porous membrane can be contained internally in addition to being coated with the inorganic oxide. In particular, inorganic oxides having a positive zeta potential can be used in the pH range of 2 to 6 for the porous membrane on the positive electrode side. This can increase the transport performance of the porous membrane to anions in the chemically stable weakly acidic region.
 無機酸化物として、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、ジルコン、酸化銅、酸化鉄およびこれらの混合酸化物を用いることができる。好ましくは、化学的安定性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニウム、酸化チタン、ジルコンを用いることができる。この中で、曲げ耐性が良好な無機酸化物として、酸化ジルコニムがさらに好ましい。無機酸化物は、水酸化物やアルコキシド、オキシハロゲン化物、水和物を含むことができる。金属ハロゲン化物や金属アルコキシドの加水分解を経て無機酸化物を作製すると、後処理の温度によっては、これらの混合物になることがある。 As the inorganic oxide, for example, zirconium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, zircon, copper oxide, iron oxide and mixed oxides thereof can be used. Preferably, zirconium oxide, titanium oxide or zircon can be used as the inorganic oxide having good chemical stability. Among these, zirconium oxide is more preferable as an inorganic oxide having good bending resistance. Inorganic oxides can include hydroxides, alkoxides, oxyhalides, and hydrates. When inorganic oxides are produced through hydrolysis of metal halides and metal alkoxides, they may become a mixture depending on the temperature of post-treatment.
 多孔質隔膜中における無機酸化物の存在比率が場所によって異なることが可能である。例えば孔の周りや表面に無機酸化物の存在比率を多くすることができる。 It is possible for the abundance ratio of the inorganic oxide in the porous membrane to be different depending on the place. For example, the abundance ratio of the inorganic oxide can be increased around and on the surface of the hole.
 無機酸化物はジルコンのような複合酸化物や異なる無機酸化物の混合物を使用することができる。また、多孔質隔膜は、異なる2種以上の酸化物をさらに含み、各酸化物の存在比率が多孔質隔膜の位置によって異なることも可能である。たとえば表面には曲げ強度の大きい酸化ジルコニウムを含有する領域が存在し、内部には正の電位の絶対値の大きい酸化チタンが含有された領域が存在することができる。 As the inorganic oxide, a composite oxide such as zircon or a mixture of different inorganic oxides can be used. In addition, the porous membrane may further contain two or more different oxides, and the abundance ratio of each oxide may be different depending on the position of the porous membrane. For example, there may be a region containing zirconium oxide with high bending strength on the surface, and an region containing titanium oxide with a large absolute value of positive potential may exist inside.
 図9A及び図9Bに、図1の第1電極20として使用可能な電極の一例を表す模式図を示す。 FIGS. 9A and 9B are schematic views showing an example of an electrode that can be used as the first electrode 20 of FIG.
 図9Aは、第1電極20を第2表面21bから見た図である。 FIG. 9A is a view of the first electrode 20 as viewed from the second surface 21 b.
 図9Bは、貫通孔の断面を表す模式図である。 FIG. 9B is a schematic view showing a cross section of the through hole.
 図中、貫通孔は、第1凹部40と第2凹部42が連結したものである。 In the drawing, the through hole is one in which the first recess 40 and the second recess 42 are connected.
 第1電極20に設けられた所定の複数の貫通孔は例えば、図9Bに示すように角が丸まったひし形である。開口は光学顕微鏡を用いて測定できる。この場合、第1凹部40の形状も貫通孔と同様に角が丸まったひし形である。凹部断面は内部が狭くなるテーパーや曲線状にすることができる。 The predetermined plurality of through holes provided in the first electrode 20 are, for example, diamonds with rounded corners as shown in FIG. 9B. The aperture can be measured using an optical microscope. In this case, the shape of the first recess 40 is also a rhombus with rounded corners, like the through holes. The recess cross section can be tapered or curved so that the inside becomes narrow.
 次亜塩素酸が生成する陽極での素反応は、Mを触媒として
       M+HO→M-OH+H+e    …(1)
       M-OH→M-O+H+e     …(2)
       M-O+Cl+H→M+HClO  …(3)
 トータルとして
      HO+Cl→HClO+H+2e …(4)
である。
Elementary reaction at the anode of hypochlorous acid is generated, M a M as catalyst + H 2 O → M-OH + H + + e - ... (1)
M-OH → M-O + H + + e - ... (2)
M-O + Cl - + H + → M + HClO ... (3)
As a total H 2 O + Cl → HClO + H + +2 e (4)
It is.
 一方、陰極では
      2HO+2e→H+2OH    …(5)
 全反応は陽イオンもいれて
      2NaCl+3HO→HClO+HCl+2NaOH+H  …(6)
である。
On the other hand, at the cathode, 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH (5)
The entire reaction also contains a cation 2NaCl + 3H 2 O → HClO + HCl + 2NaOH + H 2 (6)
It is.
 一方、陽極では酸素が発生する副反応も同時に起こる場合があり、その反応は
       M+HO→M-OH+H+e    …(1)
       M-OH→M-O+H+e      …(2)
       2M-O→2M+O           …(7)
 トータルとして、
       2HO→O+2H++2e       …(8)
である。
On the other hand, the anode may be side reactions in which oxygen is generated simultaneous, the reaction M + H 2 O → M- OH + H + + e - ... (1)
M-OH → M-O + H + + e - ... (2)
2M-O → 2M + O 2 (7)
As a total,
2H 2 O → O 2 + 2H ++ 2e - ... (8)
It is.
 反応に必要な塩化物イオンの濃度が小さいと反応式(7)の反応が起こりやすくなる。したがって、次亜塩素酸を効率よく生成するには塩化物イオンの濃度を高くすることが必要である。塩化物イオンは多孔質隔膜側から供給され、電極の遮蔽部では溜まり、拡散により開口から外部に流出する。このため、塩化物イオンの濃度を上げるには多孔質隔膜中の塩化物イオンの移動を容易にすることが重要である。 When the concentration of chloride ion necessary for the reaction is low, the reaction of the reaction formula (7) tends to occur. Therefore, in order to produce hypochlorous acid efficiently, it is necessary to increase the concentration of chloride ions. Chloride ions are supplied from the porous diaphragm side, are accumulated at the shielding part of the electrode, and flow out from the opening to the outside by diffusion. For this reason, it is important to facilitate the migration of chloride ions in the porous diaphragm in order to increase the concentration of chloride ions.
 実施形態の貫通孔の形状としてはどのような形状も可能であるが、端が丸い長方形であるか、楕円もしくは角が丸いひし形が好ましい。このような形状では端が丸いため隔に対する応力集中が起こりにくい。また開口間隔を密にすることができると、開口率を高くすることができる。 Although any shape is possible as a shape of the through-hole of embodiment, it is a round rectangle with an end, or an ellipse or a diamond with a round corner is preferable. In such a shape, the ends are round, so stress concentration on the gap hardly occurs. In addition, if the opening interval can be made dense, the aperture ratio can be increased.
 貫通孔の開口面積は0.01mmから4mmまでにすることができる。0.01mmより小さいとガスや次亜塩素酸などの反応生成物の外部への排出が困難になり、部材の劣化等が起こりやすくなる。4mmより大きいと電気抵抗が大きくなり、電極反応の効率が低下する傾向がある。好ましくは0.1mmから1.5mmである。より好ましくは0.2mmから1mmである。 The opening area of the through hole can be 0.01 mm 2 to 4 mm 2 . If it is smaller than 0.01 mm 2, it becomes difficult to discharge the reaction products such as gas and hypochlorous acid to the outside, and the members are easily deteriorated. If it is larger than 4 mm 2 , the electrical resistance tends to increase and the efficiency of the electrode reaction tends to decrease. Preferably, it is 0.1 mm 2 to 1.5 mm 2 . More preferably, it is 0.2 mm 2 to 1 mm 2 .
 第2凹部の開口面積は1~1600mmにすることができる。好ましくは4mmから900mmであり、より好ましくは9mmから400mmである。長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような凹部も可能である。 The opening area of the second recess can be 1 to 1600 mm 2 . Preferably it is 4 mm 2 to 900 mm 2 , more preferably 9 mm 2 to 400 mm 2 . It is also possible to have a recess such as a rectangle or an ellipse, which is elongated in one direction and connected to the end of the electrode excluding the seal portion.
 第2凹部42の開口は正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。第2凹部42の開口径は大きい方が次亜塩素酸やガス抜けをより良好にし得るけれども、電気抵抗が大きくなることから、あまり大きくはできない。第2凹部62の開口としては、図示するように、長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような凹部も可能である。 The opening of the second recess 42 may have various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse. The larger the opening diameter of the second concave portion 42, the better the hypochlorous acid and outgassing can be made, but it can not be made so large because the electrical resistance is increased. As the opening of the second recess 62, as shown, it is possible to have a recess such as a rectangle or an ellipse, which is elongated in one direction and connected from end to end of the electrode excluding the sealing portion.
 また第1凹部63の開口も正方形、長方形、ひし形、円、楕円等と様々な形状を用いることができる。図示するように、長方形や楕円のように一方向に長くしてシール部を除く電極の端から端につながるような開口も可能である。 In addition, the opening of the first recess 63 can also be in various shapes such as a square, a rectangle, a rhombus, a circle, and an ellipse. As shown, it is possible to have an opening that is long in one direction such as a rectangle or an ellipse and connected to the end of the electrode excluding the seal portion.
 第1凹部と第2凹部の端から端につながるような2つの凹部が直交していてもよいし平行であってもよい。直行しているとガス拡散がしやすい。平行になっていると塩化物イオンを溜めやすい。直交とは87度から93度の角度で交差することであり、平行とは交差角が3度以内である。 The two recesses may be orthogonal or parallel to one end of the first recess and the other end of the second recess. It is easy to diffuse gas if it is orthogonal. If it is parallel, it is easy to collect chloride ions. Orthogonal means crossing at an angle of 87 degrees to 93 degrees, and parallel means a crossing angle of 3 degrees or less.
 多孔構造の第1電極20において、第1表面側の開口が広くなるテーパー面や湾曲面で貫通孔を形成することにより、貫通孔の開口との多孔質隔膜24との接触角が鈍角となり多孔質隔膜24への応力集中を低減することもできる。 In the first electrode 20 of the porous structure, the through hole is formed by a tapered surface or a curved surface where the opening on the first surface side is wide, whereby the contact angle with the opening of the through hole with the porous diaphragm 24 becomes an obtuse angle. The stress concentration on the diaphragm 24 can also be reduced.
 図10は、実施形態に係る電解装置の他の一例を概略的に示す図である。 FIG. 10 is a view schematically showing another example of the electrolytic device according to the embodiment.
 図10に示すように、図1の構成に加えて、陽極室16、陰極室18には液体の流路を設けても良い。また、場合により、電極ユニット12と陽極室16あるいは陰極室18との間に多孔質のスペーサーを設けてもよい。また電解槽11に塩化物イオンを含む電解質を導入するラインL1、塩水溜107、電解槽に水を供給するラインL2およびL3、電解槽から酸性電解水を取り出すラインL4、及び電解槽からアルカリ性電解水を取り出すラインL5をさらに設けてもよい。また塩化物イオンを含む電解質を循環するためのラインL7を設けてもよいし、排出するためのラインを設けてもよい。また、軟水器109および、軟水器109に吸着剤再生用の酸性電解水を酸性電解水溜106から供給するためのラインL6をさらに設けてもよい。軟水機は陰極側に供給する水にのみ用いてもよい。さらに、アルカリ電解水を貯蔵すためのタンクを設けてもよい。また酸性の廃液とアルカリ性の廃液を混合して中性に近づけるためのタンクを設けてもよい。各ラインには水質センサー70を設置してもよい。 As shown in FIG. 10, in addition to the configuration of FIG. 1, the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 may be provided with a liquid flow path. Also, in some cases, a porous spacer may be provided between the electrode unit 12 and the anode chamber 16 or the cathode chamber 18. Further, a line L1 for introducing an electrolyte containing chloride ions into the electrolytic cell 11, a salt water reservoir 107, lines L2 and L3 for supplying water to the electrolytic cell, a line L4 for taking out acidic electrolytic water from the electrolytic cell, and alkaline electrolysis from the electrolytic cell You may further provide the line L5 which takes out water. In addition, a line L7 may be provided to circulate the electrolyte containing chloride ions, or a line may be provided to discharge the electrolyte. Further, the water softener 109 and a line L6 for supplying the acidic electrolyzed water for adsorbent regeneration from the acidic electrolyzed water reservoir 106 may be further provided to the water softener 109. The water softener may be used only for water supplied to the cathode side. Furthermore, a tank for storing alkaline electrolyzed water may be provided. In addition, a tank may be provided for mixing the acidic waste solution and the alkaline waste solution to approach neutral. A water quality sensor 70 may be installed in each line.
 上記構成の多孔質隔膜24の製造方法の一例を以下に説明する。 An example of a method of manufacturing the porous diaphragm 24 having the above-described structure will be described below.
 図11Aから図11Cに、実施形態に係る多孔質隔膜の製造方法の一例を表す図を示す。 FIGS. 11A to 11C are views showing an example of a method of manufacturing a porous diaphragm according to the embodiment.
 図11Aに示すような多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜から選択される少なくとも1つの多孔質膜51を用意する。次に、図11Bにしめすように、多孔質膜51とガラス繊維54を積層する。続いて、図11Cに示すように、フッ素系ポリマーの含有液を塗布してフッ素系ポリマー塗布層を作製する。その後、それを乾燥してガラス繊維54とフッ素系ポリマー層55の複合多孔質膜52を作製する。次に、複合多孔質膜52表面に無機酸化物前駆体溶液を塗布し、加熱することにより図8に示すような多孔質隔膜24を製造する。 At least one porous membrane 51 selected from a porous polytetrafluoroethylene membrane, a porous polyvinylidene fluoride membrane, and a porous polyethylene membrane as shown in FIG. 11A is prepared. Next, as shown in FIG. 11B, the porous film 51 and the glass fiber 54 are laminated. Then, as shown to FIG. 11C, the containing liquid of a fluorine-type polymer is apply | coated and a fluorine-type polymer coating layer is produced. Thereafter, it is dried to form a composite porous membrane 52 of glass fibers 54 and a fluorine-based polymer layer 55. Next, an inorganic oxide precursor solution is applied to the surface of the composite porous membrane 52 and heated to manufacture a porous diaphragm 24 as shown in FIG.
 多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜から選択される少なくとも1つの多孔質膜51とガラス繊維54の積層にはホットプレスを適用することが好ましい。特にホットローラープレスを適用することが好ましい。多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜や多孔質ポリフッ化ビニリデン膜に対しては100℃から130℃が好ましく、多孔質ポリエチレン膜に対しては60℃から80℃が好ましい。 It is preferable to apply a hot press to the lamination of at least one porous membrane 51 and glass fiber 54 selected from a porous polytetrafluoroethylene membrane, a porous polyvinylidene fluoride membrane, and a porous polyethylene membrane. In particular, it is preferable to apply a hot roller press. The temperature is preferably 100 ° C. to 130 ° C. for a porous polytetrafluoroethylene membrane or porous polyvinylidene fluoride membrane, and preferably 60 ° C. to 80 ° C. for a porous polyethylene membrane.
 フッ素系ポリマー含有液を塗布する工程はディップコート、スプレーコート、バーコート、ドロップコート、スクリーン印刷等がある。ディップコートが量産性や制御性から好ましい。スプレーコート、バーコート、ドロップコート、スクリーン印刷では、基材にPETなど若干疎水性のポリマーやガラスを用いることが好ましく、塗布、乾燥させた多孔質隔膜前駆体を基材と簡便に剥離することができる。 The step of applying the fluorine-containing polymer-containing liquid includes dip coating, spray coating, bar coating, drop coating, screen printing and the like. Dip coating is preferable from the viewpoint of mass productivity and controllability. In spray coating, bar coating, drop coating, screen printing, it is preferable to use a slightly hydrophobic polymer or glass such as PET for the substrate, and simply peel the coated and dried porous membrane precursor from the substrate. Can.
 無機酸化物前駆体が金属アルコキシドであることが好ましい。多孔質隔膜前駆体に金属アルコキシドのアルコール溶液を塗布し加熱することにより多孔質隔膜を製造する。金属アルコキシドのアルコール溶液を塗布する工程として、ディップコート、スプレーコート、バーコート、ドロップコート、スクリーン印刷等があげられる。ディップコートが量産性や制御性から好ましい。加熱は多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜に対しては200℃から300℃が好ましく、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜に対しては100℃から130℃が好ましく、多孔質ポリエチレン膜に対しては80℃から100℃が好ましい。なお、近赤外線ランプで加熱することが多孔質ポリエチレン膜に対しては特に好ましく表面温度だけを高温にすることができる。 Preferably, the inorganic oxide precursor is a metal alkoxide. A porous diaphragm is manufactured by applying and heating an alcohol solution of a metal alkoxide on the porous diaphragm precursor. Examples of the step of applying an alcohol solution of metal alkoxide include dip coating, spray coating, bar coating, drop coating, screen printing and the like. Dip coating is preferable from the viewpoint of mass productivity and controllability. The heating is preferably 200 ° C. to 300 ° C. for the porous polytetrafluoroethylene membrane, 100 ° C. to 130 ° C. for the porous polyvinylidene fluoride membrane, and 80 ° C. to the porous polyethylene membrane. 100 ° C. is preferred. It is particularly preferable for the porous polyethylene film to be heated by a near infrared lamp, and only the surface temperature can be made high.
 図12Aから図12Dに、実施形態に係る第1電極の製造方法を示す。 12A to 12D show a method of manufacturing the first electrode according to the embodiment.
 第1電極20は、例えば、マスクを用いたエッチング法により作製することができる。 The first electrode 20 can be manufactured, for example, by an etching method using a mask.
 図12A及び図12Bに示すように、1枚の平坦な基材21を用意する。 As shown in FIGS. 12A and 12B, one flat substrate 21 is prepared.
 基材21の第1表面21aおよび第2表面21bにレジスト膜50a、50bを塗布する。 Resist films 50 a and 50 b are applied to the first surface 21 a and the second surface 21 b of the base material 21.
 図12Cに示すように、図示しない光学マスクを用いてレジスト膜50a、50bを露光し、それぞれエッチング用のマスク52a、52bを作製する。光学マスクによって開口面積や開口率は規定される。 As shown in FIG. 12C, the resist films 50a and 50b are exposed using an optical mask (not shown), and etching masks 52a and 52b are produced. The optical mask defines the aperture area and the aperture ratio.
 図12Dに示すように、これらマスク52a、52bを介して、基材21の第1表面21aおよび第2表面21bを溶液によりウェットエッチングすることにより、複数の第1凹部40および複数の第2凹部42を形成する。その後、マスク52a、52bを除去することにより、第1電極20が得られる。第1凹部40及び第2凹部42の平面形状は光学マスクおよびエッチング条件により制御することができる。マスクを設計することにより電極内の開口率や開口面積、開口形状等は自由に制御できる。 As shown in FIG. 12D, the plurality of first recesses 40 and the plurality of second recesses are formed by wet etching the first surface 21a and the second surface 21b of the base material 21 with the solution through the masks 52a and 52b. Form 42 Thereafter, the masks 52a and 52b are removed to obtain the first electrode 20. The planar shapes of the first recess 40 and the second recess 42 can be controlled by the optical mask and the etching conditions. By designing the mask, the aperture ratio, aperture area, aperture shape and the like in the electrode can be freely controlled.
 第1および第2凹部40、42のテーパーや湾曲面の形状、および断面曲率は基材21の材質やエッチング条件により制御することができる。第1凹部40の深さをT2、第2凹部42の深さをT3とするとき、T2<T3となるように、第1および第2凹部を形成する。なお、エッチングにおいては、基材21の両面を同時にエッチングしてもよく、あるいは、片面ずつエッチングしてもよい。エッチングの種類は、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングなどを用いても良い。また、エッチングに限らず、エクスパンド法、パンチング法、あるいは、レーザーや精密切削などによる加工で第1電極20を製造することも可能であるがウェットエッチング法が最も好ましい。なお、別の方法で電極を作製しておいてからウェットエッチングで第1凹部や第2凹部のエッジ部の曲率半径を所定の値に調整することもできる。 The shape of the taper and the curved surface of the first and second recesses 40 and 42 and the sectional curvature can be controlled by the material of the base 21 and the etching conditions. When the depth of the first recess 40 is T2 and the depth of the second recess 42 is T3, the first and second recesses are formed such that T2 <T3. In the etching, both sides of the substrate 21 may be etched simultaneously, or one side may be etched. The type of etching is not limited to wet etching, and dry etching or the like may be used. Further, the first electrode 20 can be manufactured not only by etching but also by processing such as an expanding method, a punching method, or a laser or precision cutting, but a wet etching method is most preferable. Note that the radius of curvature of the edge portion of the first recess or the second recess can be adjusted to a predetermined value by wet etching after the electrode is manufactured by another method.
 実施形態に使用される第1電極20の基材21としては、チタン、クロム、アルミニウムやその合金等の弁金属、導電性金属を用いることができる。陽極に用いる場合には、特にチタンが好ましい。陰極に用いる場合にはチタン、クロム、アルミニウム、その他の合金及びステンレス等が好ましい。この中がSUS316LやSUS310Sなど水素脆化を起こしにくいステンレスが特に好ましい。 As the base 21 of the first electrode 20 used in the embodiment, a valve metal such as titanium, chromium, aluminum or an alloy thereof, or a conductive metal can be used. In the case of using for the anode, titanium is particularly preferred. When using for a cathode, titanium, chromium, aluminum, other alloys, stainless steel, etc. are preferable. Among them, stainless steel, such as SUS316L and SUS310S, which is less likely to cause hydrogen embrittlement is particularly preferable.
 第1電極20の第1表面21aおよび第2表面21bに電解触媒(触媒層)28を形成する。陽極触媒としては、白金等の貴金属触媒や酸化イリジウム等の酸化物触媒を用いることが好ましい。陽極触媒を作製する前に電極を陽極酸化により微小な酸化膜の凹凸を作製することが触媒と基材との密着性を上げることから好ましい。 An electrocatalyst (catalyst layer) 28 is formed on the first surface 21 a and the second surface 21 b of the first electrode 20. As the anode catalyst, it is preferable to use a noble metal catalyst such as platinum or an oxide catalyst such as iridium oxide. It is preferable to produce minute oxide film asperities by anodic oxidation of the electrode before producing the anode catalyst, since the adhesion between the catalyst and the substrate is increased.
 第1電極と第1の多孔質隔膜の間に設けられた電解触媒からなる第1の触媒層、及び第1の触媒層とは反対側の第1電極の表面に設けられ、第1の触媒層とは単位面積当たりの量が異なる第2の触媒層をさらに含むことができる。 A first catalyst layer comprising an electrocatalyst provided between a first electrode and a first porous diaphragm, and a first catalyst provided on the surface of the first electrode opposite to the first catalyst layer The layer may further include a second catalyst layer having a different amount per unit area.
 電解触媒の単位面積当たりの量が第1電極の両面で異なるように形成してもよい。これにより副反応等を抑制することができる。 The amount per unit area of the electrocatalyst may be formed to be different on both sides of the first electrode. This can suppress side reactions and the like.
 陽電極の多孔質膜側の表面(第1表面)が凹部を除いて略平坦であることが好ましい。平坦部の表面粗さは、0.01μmから3μmが好ましい。0.01μmより小さいと電極の実質の表面積が減少する傾向があり、3μmより大きいと電極の凸部に多孔質隔膜に対する応力が集中しやすくなる傾向がある。より好ましくは0.02μmから2μmであり、さらに好ましくは0.03μmから1μmである。 It is preferable that the surface (first surface) on the porous membrane side of the positive electrode is substantially flat except for the concave portion. The surface roughness of the flat portion is preferably 0.01 μm to 3 μm. If it is smaller than 0.01 μm, the surface area of the substance of the electrode tends to decrease, and if it is larger than 3 μm, stress on the porous membrane tends to be concentrated on the convex portion of the electrode. More preferably, it is 0.02 μm to 2 μm, and still more preferably 0.03 μm to 1 μm.
 上記のように構成された第1電極20と第2電極22との間に多孔質隔膜24を挟んだ状態で、これらをプレスすることにより、第1電極20、多孔質隔膜24、第2電極22が接して、電極ユニット12が得られる。 With the porous diaphragm 24 sandwiched between the first electrode 20 and the second electrode 22 configured as described above, by pressing them, the first electrode 20, the porous diaphragm 24, the second electrode An electrode unit 12 is obtained in contact with 22.
 図1で示したように、電極ユニット12は、電解槽11内に配設され、隔壁14に取付けられている。隔壁14と電極ユニット12とにより、電解槽11内を陽極室16と陰極室18に仕切っている。これにより、電極ユニット12は、構成部材の配置方向が、例えば、水平方向となるように、電解槽11内に配設されている。電極ユニット12の第1電極20は、陽極室16に臨んで配置され、第2電極22は、陰極室18に臨んで配置されている。 As shown in FIG. 1, the electrode unit 12 is disposed in the electrolytic cell 11 and attached to the partition wall 14. The partition 14 and the electrode unit 12 divide the inside of the electrolytic cell 11 into an anode chamber 16 and a cathode chamber 18. Thereby, the electrode unit 12 is arrange | positioned in the electrolytic vessel 11 so that the arrangement direction of a structural member may become horizontal direction, for example. The first electrode 20 of the electrode unit 12 is disposed facing the anode chamber 16, and the second electrode 22 is disposed facing the cathode chamber 18.
 電解装置10において、電源30の両極は第1電極20と第2電極22に電気的に接続されている。電源30は、制御装置36による制御の下、第1および第2電極20、22に電圧を印加する。電圧計34は、第1電極20と第2電極22に電気的に接続され、電極ユニット12に印加される電圧を検出する。その検出情報は、制御装置36に供給される。電流計32は、電極ユニット12の電圧印加回路に接続され、電極ユニット12を流れる電流を検出する。その検出情報は制御装置36に供給される。制御装置36は、メモリに記憶されたプログラムに従い、検出情報に応じて、電源30による電極ユニット12に対する電圧の印加もしくは負荷を制御する。電解装置10は、陽極室16および陰極室18に反応対象物質が供給された状態で、第1電極20と第2電極22との間に電圧を印加あるいは負荷して、電解のための電気化学反応を進行させる。 In the electrolytic device 10, both electrodes of the power source 30 are electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22. The power supply 30 applies a voltage to the first and second electrodes 20, 22 under the control of the controller 36. The voltmeter 34 is electrically connected to the first electrode 20 and the second electrode 22 and detects a voltage applied to the electrode unit 12. The detected information is supplied to the control device 36. The ammeter 32 is connected to the voltage application circuit of the electrode unit 12 and detects the current flowing through the electrode unit 12. The detected information is supplied to the control device 36. The control device 36 controls the application or load of the voltage to the electrode unit 12 by the power supply 30 according to the detection information in accordance with the program stored in the memory. The electrolytic device 10 applies or applies a voltage between the first electrode 20 and the second electrode 22 in a state in which the reaction target material is supplied to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18, and performs electrochemistry for electrolysis. Let the reaction proceed.
 次に、種々の実施例および比較例について説明する。 
 (実施例1)
 電極基材21として、板厚T1が0.5mmの平坦なチタン板を用意する。
Next, various examples and comparative examples will be described.
Example 1
As the electrode base 21, a flat titanium plate having a thickness T1 of 0.5 mm is prepared.
 このチタン板を図7Aないし図7Fに示す工程と同様にしてようにエッチングすることにより、図1と同様の構成を有する電極20を作製する。電極20において、小径の第1孔部40を含んだ領域の厚み(第1孔部の深さ)は0.15mm、大径の第2孔部42を含んだ領域の厚み(第2孔部の深さ)は0.35mmである。第1孔部40は正方形とし、正方形の頂点は丸まっているが、直線部を外挿して得られる正方形の一辺R1は0.57mm、第2孔部42は正方形とし、正方形の頂点は丸まっているが、直線部を外挿して得られる正方形の一辺R2は2mmである。隣り合う第1孔部40間に形成される線状部の幅W1は0.1mm、隣り合う第2孔部42間に形成される幅広の線状部の幅W2は1.0mmである。 By etching this titanium plate in the same manner as the steps shown in FIGS. 7A to 7F, an electrode 20 having the same configuration as that of FIG. 1 is produced. In the electrode 20, the thickness (the depth of the first hole) of the region including the small diameter first hole 40 is 0.15 mm, and the thickness of the region including the large diameter second hole 42 (second hole Depth) is 0.35 mm. The first hole 40 is a square, and the apex of the square is rounded, but one side R1 of the square obtained by extrapolating the straight portion is 0.57 mm, the second hole 42 is a square, and the apex of the square is rounded However, one side R2 of the square obtained by extrapolating the straight portion is 2 mm. The width W1 of the linear portion formed between the adjacent first holes 40 is 0.1 mm, and the width W2 of the wide linear portion formed between the adjacent second holes 42 is 1.0 mm.
 このエッチングされた電極基材21を10wt%シュウ酸水溶液中1時間80℃で処理する。塩化イリジウム(IrCl・nHO)に1-ブタノールを0.25M(Ir)になるように加えて調整した溶液を、電極基材21の第1表面21aに刷毛で塗布した後、乾燥、焼成して触媒層28を作成する。この場合、乾燥は80℃で10分間行ない、焼成は450℃で10分間行なう。こうした塗布、乾燥、焼成を5回繰り返した電極基材を、反応電極面積が3cm×4cmの大きさに切り出して、第1電極(陽極)20とする。なお電極20の21b表面にも密度は小さいが一部触媒層が形成される。この触媒層は水分子を電解してpHを下げるのに役立つ。 The etched electrode substrate 21 is treated at 80 ° C. for 1 hour in a 10 wt% aqueous solution of oxalic acid. A solution prepared by adding 1-butanol to 0.25 M (Ir) to iridium chloride (IrCl 3 · nH 2 O) is applied to the first surface 21 a of the electrode substrate 21 with a brush and then dried, The catalyst layer 28 is formed by calcination. In this case, drying is carried out at 80 ° C. for 10 minutes, and calcination is carried out at 450 ° C. for 10 minutes. An electrode substrate obtained by repeating such application, drying, and firing five times is cut into a size of a reaction electrode area of 3 cm × 4 cm to obtain a first electrode (anode) 20. Although the density is small on the surface 21b of the electrode 20, a part of the catalyst layer is formed. This catalyst layer serves to electrolyze water molecules to lower the pH.
 テトライソプロポキシチタン(IV)に氷浴下でエタノールおよびジエタノールアミンを加え、攪拌しながらエタノール混合水を滴下してゾルを作製する。ゾルの粘性を増加させ、熱処理による多孔質化を良好にするため、ポリエチレングリコール(分子量5000)を室温にもどしたゾルに添加し、多孔質隔膜塗布材料を得る。得られた多孔質隔膜塗布材料を第1電極20の第1表面21aに刷毛で塗布して塗布膜を形成する。塗布膜を500℃で7分間焼成する。多孔質隔膜塗布材料の塗布と焼成を3回繰り返した後、500℃で1時間焼成して酸化チタンからなる多孔質隔膜24を得る。酸化チタンの各pHにおけるゼータ電位は例えば図4のグラフで表される。ゼータ電位は電気泳動法 (マルバーン社製 ゼータサイザーナノZS)により測定し、pHは純水に塩酸および水酸化ナトリウムを加えて酸性側からアルカリ性側に測定する。 Ethanol and diethanolamine are added to tetraisopropoxytitanium (IV) in an ice bath, and ethanol mixed water is added dropwise with stirring to prepare a sol. In order to increase the viscosity of the sol and improve the porosity by heat treatment, polyethylene glycol (molecular weight 5000) is added to the sol returned to room temperature to obtain a porous diaphragm-coated material. The obtained porous diaphragm coating material is coated on the first surface 21 a of the first electrode 20 with a brush to form a coating film. The coated film is baked at 500 ° C. for 7 minutes. After the application and baking of the porous diaphragm coating material are repeated three times, the porous diaphragm 24 made of titanium oxide is obtained by baking at 500 ° C. for 1 hour. The zeta potential at each pH of titanium oxide is represented, for example, by the graph of FIG. The zeta potential is measured by electrophoresis (Zetasizer Nano ZS manufactured by Malvern Co., Ltd.), and pH is measured from the acidic side to the alkaline side by adding hydrochloric acid and sodium hydroxide to pure water.
 上記電極作製において、触媒層として酸化イリジウムを作製する代わりに白金をスパッタすること以外は第1電極と同様にして第2電極(対向電極、陰極)22を形成する。その上に上記と同様にして、酸化チタン膜からなる多孔質隔膜27を作製する。 In the electrode preparation, a second electrode (counter electrode, cathode) 22 is formed in the same manner as the first electrode except that platinum is sputtered instead of iridium oxide as a catalyst layer. A porous diaphragm 27 made of a titanium oxide film is fabricated thereon in the same manner as described above.
 これらの第1電極20および第2電極22電極を用いて図1で示した電極ユニット12を作製する。電解液を保持する保持体25として、厚さ5mmの多孔質ポリスチレンを用いる。これら第1および第2電極、多孔質隔膜、多孔質ポリスチレンをシリコーンシール剤用いて重ね合わせて固定し、電極ユニット12とする。この電極ユニット12を用いて図1と同様の構成を有する電解装置10を作製する。 The electrode unit 12 shown in FIG. 1 is manufactured using these first electrode 20 and second electrode 22 electrodes. A porous polystyrene having a thickness of 5 mm is used as a holder 25 for holding the electrolytic solution. The first and second electrodes, the porous diaphragm, and the porous polystyrene are stacked and fixed using a silicone sealant, to form an electrode unit 12. Using this electrode unit 12, an electrolytic device 10 having the same configuration as that of FIG. 1 is produced.
 電解槽11の陽極室16および陰極室18は、それぞれストレート流路が形成された塩化ビニル製の容器で形成している。電極ユニット12に制御装置36、電源30、電圧計34、電流計32を設置する。さらに、陽極室16および陰極室18に水を供給するための配管とポンプを電解槽11に接続し、電極ユニット12の保持体(多孔質ポリスチレン)25に飽和食塩水を循環供給するための飽和食塩水タンクと配管、ポンプを電極ユニットに接続することにより、電解装置10が得られる。 The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 of the electrolytic cell 11 are each formed of a container made of vinyl chloride in which a straight flow path is formed. The control device 36, the power supply 30, the voltmeter 34, and the ammeter 32 are installed in the electrode unit 12. Furthermore, a pipe for supplying water to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 and a pump are connected to the electrolytic cell 11, and saturation for circulating and supplying a saturated saline solution to the holder (porous polystyrene) 25 of the electrode unit 12. The electrolytic device 10 is obtained by connecting a saline solution tank, piping, and a pump to the electrode unit.
 得られた電解装置10を用いて、電圧4V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using the electrolytic device 10 thus obtained, electrolysis is carried out at a voltage of 4 V and a current of 1.5 A, with hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide on the second electrode (cathode) 22 side. Produce water. Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(実施例2)
 多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径100~500μmの酸化チタン粒子とポリフッ化ビニリデン粒子の水分散混合液を塗布して乾燥する。さらにテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。この多孔質隔膜は断面SEMの観察から表面および孔表面の方が無機酸化物が多く、また孔径は小さい。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-12mVである。
(Example 2)
An aqueous dispersion mixture of titanium oxide particles and polyvinylidene fluoride particles having a particle diameter of 100 to 500 μm is applied to a glass cloth with a thickness of 100 μm as a porous diaphragm and dried. Furthermore, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and pulled up to the atmosphere. Dry in air at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm. From the observation of the cross-sectional SEM, this porous membrane has more inorganic oxide on the surface and the pore surface, and the pore diameter is smaller. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -12 mV.
 多孔質隔膜塗布材料を第1及び第2電極に各々塗布及び焼成して作製する多孔質隔膜のかわりに、上記多孔質隔膜をそれぞれ使用すること以外は実施例1と同様にして電極ユニットを形成する。この電極ユニットを用いて図1と同様の構成を有する電解装置を作製する。 An electrode unit is formed in the same manner as in Example 1 except that the porous diaphragm is used instead of the porous diaphragm prepared by applying and baking the porous diaphragm coating material to the first and second electrodes, respectively. Do. Using this electrode unit, an electrolytic device having the same configuration as that shown in FIG. 1 is produced.
 この電解装置を用いて、電圧4.4V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using this electrolytic device, electrolysis is carried out at a voltage of 4.4 V and a current of 1.5 A, and sodium hypochlorite water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side Generate Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(実施例3)
 厚さ5mmの多孔質ポリスチレンを用意する。この多孔質ポリスチレンに粒径100~500μmの酸化ジルコニウム粒子の水分散液に超音波をかけて分散させながら、両側から交互に吸引ろ過し、多孔に酸化ジルコニウム粒子を吸着させる。図5に酸化ジルコニムのゼータ電位のpH依存性を示す。テトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し多孔質隔膜を作成する。
(Example 3)
Prepare a 5 mm thick porous polystyrene. While ultrasonic dispersion is applied to an aqueous dispersion of zirconium oxide particles having a particle diameter of 100 to 500 μm in this porous polystyrene, suction filtration is alternately performed from both sides, and the zirconium oxide particles are adsorbed on the pores. FIG. 5 shows the pH dependency of zeta potential of zirconium oxide. Immerse in a 5% solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) in isopropanol and pull up to the atmosphere. Dry in air at 80 ° C. for 1 hour to make a porous diaphragm.
 多孔質隔膜塗布材料を第1及び第2電極に各々塗布及び焼成して作製する多孔質隔膜のかわりに、上記多孔質隔膜をそれぞれ使用すること以外は実施例1と同様にして電極ユニットを形成する。この電極ユニットを用いて図1と同様の構成を有する電解装置を作製する。 An electrode unit is formed in the same manner as in Example 1 except that the porous diaphragm is used instead of the porous diaphragm prepared by applying and baking the porous diaphragm coating material to the first and second electrodes, respectively. Do. Using this electrode unit, an electrolytic device having the same configuration as that shown in FIG. 1 is produced.
 この電解装置を用いて、電圧4.2V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using this electrolytic device, electrolysis is carried out at a voltage of 4.2 V and a current of 1.5 A, and sodium hypochlorite water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side Generate Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(実施例4)
 テトライソプロポキシチタン(IV)の代わりトリイソプロキシアルミニウムを用いることを除いては実施例1と同様にして電解装置10を作製する。
(Example 4)
An electrolytic device 10 is produced in the same manner as in Example 1 except that triisoproxyaluminum is used instead of tetraisopropoxytitanium (IV).
 この電解装置を用いて、電圧4.0V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using this electrolyzer, electrolysis is performed at a voltage of 4.0 V and a current of 1.5 A, and sodium hypochlorite water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side Generate Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(実施例5)
 酸化ジルコニウム粒子の代わりにジルコン粒子を用いることを除いては実施例3と同様にして電解装置10を作製する。
(Example 5)
An electrolytic device 10 is produced in the same manner as in Example 3 except that zircon particles are used instead of the zirconium oxide particles.
 この電解装置を用いて、電圧4.2V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using this electrolytic device, electrolysis is carried out at a voltage of 4.2 V and a current of 1.5 A, and sodium hypochlorite water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side Generate Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(実施例6)
 第1の多孔質隔膜として実施例2と同様にして多孔質隔膜を作製する。次に、第2の多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径100nm~1μmの酸化タングステン微粒子とポリフッ化ビニリデン粒子の水分散混合液を塗布して乾燥して作製する。
(Example 6)
A porous diaphragm is produced in the same manner as in Example 2 as a first porous diaphragm. Next, an aqueous dispersion mixed solution of tungsten oxide fine particles having a particle diameter of 100 nm to 1 μm and polyvinylidene fluoride particles is applied to a glass cloth with a thickness of 100 μm as a second porous diaphragm, and dried.
 上記多孔質隔膜をそれぞれ使用すること以外は実施例2と同様にして電極ユニットを形成する。この電極ユニットを用いて図1と同様の構成を有する電解装置を作製する。 An electrode unit is formed in the same manner as in Example 2 except that each of the porous membranes is used. Using this electrode unit, an electrolytic device having the same configuration as that shown in FIG. 1 is produced.
 この電解装置を用いて、電圧4.1V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using this electrolytic device, electrolysis is carried out at a voltage of 4.1 V and a current of 1.5 A, and sodium hypochlorite water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side Generate Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(実施例7)
 第1の多孔質隔膜として実施例2と同様にして多孔質隔膜を作製する。次に第2の多孔質隔膜として厚さ100μmのガラス布に粒径100nm~1μmの酸化タングステン微粒子とポリフッ化ビニリデン粒子の水分散混合液を塗布して乾燥する。次にテトライソポロポキシシランの5%イソプロパノール溶液に漬けて大気中に引き上げる。大気中80℃で1時間乾燥し第2の多孔質隔膜を作成する。
(Example 7)
A porous diaphragm is produced in the same manner as in Example 2 as a first porous diaphragm. Next, an aqueous dispersion mixed liquid of tungsten oxide fine particles having a particle diameter of 100 nm to 1 μm and polyvinylidene fluoride particles is applied to a glass cloth with a thickness of 100 μm as a second porous diaphragm and dried. Next, it is immersed in a 5% isopropanol solution of tetraisopoloxysilane and evacuated to the atmosphere. It dries at 80 degreeC in air | atmosphere for 1 hour, and makes a 2nd porous diaphragm.
 上記多孔質隔膜をそれぞれ使用すること以外は実施例2と同様にして電極ユニットを形成する。この電極ユニットを用いて図1と同様の構成を有する電解装置を作製する。 An electrode unit is formed in the same manner as in Example 2 except that each of the porous membranes is used. Using this electrode unit, an electrolytic device having the same configuration as that shown in FIG. 1 is produced.
 この電解装置を用いて、電圧4.0V、電流1.5Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水酸化ナトリウム水を生成する。1000時間の連続運転後でも、電圧上昇や生成物濃度の変化はほとんど見られず、安定した電解処理を実行することができる。 Using this electrolyzer, electrolysis is performed at a voltage of 4.0 V and a current of 1.5 A, and sodium hypochlorite water on the first electrode (anode) 20 side and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side Generate Even after 1000 hours of continuous operation, almost no increase in voltage or change in product concentration is observed, and stable electrolytic processing can be performed.
(比較例1) 
 多孔質隔膜塗布材料を第1及び第2電極に各々塗布及び焼成して作製する多孔質隔膜の代わりに、多孔質ポリスチレン膜を用いることを除いては、実施例1と同様にして電解装置を作製した。
(Comparative example 1)
An electrolytic device was prepared in the same manner as in Example 1, except that a porous polystyrene membrane was used instead of the porous diaphragm produced by applying and baking the porous diaphragm coating material to the first and second electrodes, respectively. Made.
 この電解装置を用いて、電圧4V、電流1.5Aで電解を行い、陽極側では次亜塩素酸水を、陰極側では水酸化ナトリウム水を生成する。陽極側には塩化ナトリウムの混入が見られる。1000時間の連続運転後では、電圧の大幅上昇や生成物濃度の低下が見られ、長期安定性に欠ける。 Using this electrolytic device, electrolysis is carried out at a voltage of 4 V and a current of 1.5 A, to generate hypochlorous acid water on the anode side and sodium hydroxide water on the cathode side. On the anode side, mixing of sodium chloride is observed. After 1000 hours of continuous operation, a significant increase in voltage and a decrease in product concentration are observed, and the long-term stability is lacking.
(比較例2) 
 テトライソプロピキジルコニウム(IV)の代わりにテトライソプロポキシシランを用いることを除いては、実施例2と同様にして第1の多孔質隔膜を作製し、その他は実施例2と同様にして電解装置を作製した。
(Comparative example 2)
A first porous diaphragm is produced in the same manner as in Example 2 except that tetraisopropoxysilane is used instead of tetraisopropyzirconium (IV), and the other steps are carried out in the same manner as in Example 2. Was produced.
 この第1の多孔質隔膜のゼータ電位はpH4において-40mVである。この電解装置では、電圧5V、電流1.5Aと電解に必要な電圧が高い。 The zeta potential of this first porous diaphragm is -40 mV at pH 4. In this electrolytic device, a voltage of 5 V and a current of 1.5 A require a high voltage for electrolysis.
(実施例8) 
 厚さ30μmのポリテトラフルオロエチレン多孔質膜(住友電工 ポアフロン HPW-010-30)に厚さ75μmのガラスクロス(日東紡 3313)を100℃で機械プレスして一体化する。ガラスクロスと共にプレスされたポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を、ポリテトラフルオロエチレン微粒子分散液 (三井・デュポン フロロケミカル 31-JR)を2倍に希釈した分散液中にディップコートして200℃で20分間加熱する。ポリテトラフルオロエチレン微粒子の添加量は 16mg/cmである。次に、この多孔質膜を、テトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液にディップコートし、大気中200℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-10mVである。またpH8から10におけるゼータ電位は-40mVである。透水性は0.5mL/min/cm/MPaである。
(Example 8)
A 75 μm thick glass cloth (Nittobo 3313) is mechanically pressed at 100 ° C. to be integrated with a 30 μm thick polytetrafluoroethylene porous membrane (Sumitomo Electric Co., Pore Flon HPW-010-30). A porous polytetrafluoroethylene membrane pressed with a glass cloth is dip-coated in a dispersion obtained by diluting a polytetrafluoroethylene fine particle dispersion (Mitsui Dupont Fluorochemical 31-JR) by a factor of 2 and a temperature of 200 ° C. Heat for a minute. The amount of polytetrafluoroethylene particles added is 16 mg / cm 2 . Next, this porous membrane is dip-coated in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV) and dried at 200 ° C. in the air for one hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -10 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is -40 mV. The water permeability is 0.5 mL / min / cm 2 / MPa.
 第1電極の基材21として、板厚T1が0.5mmの平坦なチタン板を用意する。 A flat titanium plate having a thickness T1 of 0.5 mm is prepared as the base 21 of the first electrode.
 このチタン板を図11Aから図11Cに示す工程と同様にして、エッチングすることにより、第1の実施形態に使用可能な第1電極20を作製する。電極は水流方向の長さが15cmで幅が10cmである。 The titanium plate is etched in the same manner as in the steps shown in FIGS. 11A to 11C to produce the first electrode 20 usable in the first embodiment. The electrodes have a length of 15 cm in the water flow direction and a width of 10 cm.
 第1電極20のうち、面積の小さい第1凹部40を含んだ領域の厚み(第1凹部の深さ)は0.1mm、面積の大きい第2凹部42を含んだ領域の厚み(第2凹部の深さ)は0.4mmである。第1凹孔部40は、図9A及び図9Bで示すような角の丸いひし形(外挿したひし形の頂点の角度は60°と120°)である。貫通孔も角の丸いひし形である。第2凹部42もひし形であり、ひし形の一辺は約3.6mmである。 The thickness (the depth of the first recess) of the region including the first recess 40 having a small area in the first electrode 20 is 0.1 mm, and the thickness of the region including the second recess 42 having a large area (a second recess Depth) is 0.4 mm. The first concave hole portion 40 is a rounded diamond (the angle of the apex of the extrapolated diamond is 60 ° and 120 °) as shown in FIGS. 9A and 9B. The through holes are also rounded diamonds. The second recess 42 is also diamond shaped, and one side of the diamond is approximately 3.6 mm.
 このエッチングされた電極基材21を10wt%シュウ酸水溶液中1時間80℃で処理する。さらに1M硫酸アンモニウムと0.5Mフッ化アンモニウムの混合水溶液中で2時間10Vで陽極酸化する。次に、塩化イリジウム(IrCl・nHO)に1-ブタノールを0.25M(Ir)になるように加えて調整した溶液を、電極基材21の第1表面21aに塗布した後、乾燥、焼成して触媒層28を作成する。この場合、乾燥は80℃で10分間行ない、焼成は450℃で10分間行なう。こうした塗布、乾燥、焼成を5回繰り返した電極基材を第1電極(陽極)20とする。 The etched electrode substrate 21 is treated at 80 ° C. for 1 hour in a 10 wt% aqueous solution of oxalic acid. Further, it is anodized at 10 V for 2 hours in a mixed aqueous solution of 1 M ammonium sulfate and 0.5 M ammonium fluoride. Next, a solution prepared by adding 1-butanol to 0.25 M (Ir) to iridium chloride (IrCl 3 · n H 2 O) is applied to the first surface 21 a of the electrode substrate 21 and then dried. The catalyst layer 28 is formed by calcining. In this case, drying is carried out at 80 ° C. for 10 minutes, and calcination is carried out at 450 ° C. for 10 minutes. An electrode substrate obtained by repeating such application, drying and firing five times is referred to as a first electrode (anode) 20.
 酸化イリジウム触媒層28を作成する代わりに、触媒層として白金をスパッタすること以外は第1電極21と同様にして、第2電極(対向電極、陰極)22を形成する。電解液を保持する保持体25として、厚さ5mmの多孔質ポリスチレンを用いる。これら第1電極20、多孔質隔膜24、多孔質ポリスチレン25、多孔質隔膜27、第2電極22をシリコーンパッキンおよびネジを用いて重ね合わせて固定し、電極ユニット12を作成する。この電極ユニット12を電解槽11内に載置し、隔壁14および電極ユニット12により、陽極室16と陰極室18と、電極間に配置された多孔質ポリスチレン25が設けられた中間室19との3室に仕切られる。 Instead of forming the iridium oxide catalyst layer 28, a second electrode (counter electrode, cathode) 22 is formed in the same manner as the first electrode 21 except that platinum is sputtered as a catalyst layer. A porous polystyrene having a thickness of 5 mm is used as a holder 25 for holding the electrolytic solution. The first electrode 20, the porous diaphragm 24, the porous polystyrene 25, the porous diaphragm 27, and the second electrode 22 are stacked and fixed using silicone packing and a screw, to form an electrode unit 12. The electrode unit 12 is placed in the electrolytic cell 11, and the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 and the intermediate chamber 19 provided with the porous polystyrene 25 disposed between the electrodes are provided by the partition 14 and the electrode unit 12. It is divided into three rooms.
 電解槽11の陽極室16および陰極室18は、それぞれストレート流路が形成された塩化ビニル製の容器で形成している。制御装置36、電源30、電圧計34、電流計32を設置する。給水源106から陽極室16および陰極室18に水を供給するための配管とポンプを電解槽11に接続し、給水ライン104,105を確保する。さらに、陽極室16から次亜塩素酸水を取り出すラインL4および陰極室18からアルカリ性水を取り出すラインL5を設けることができる。電極ユニット12の保持体(多孔質ポリスチレン)25に飽和食塩水を循環供給するための飽和食塩水タンク107と配管、ポンプを電極ユニットに接続し、電解槽に塩化物イオンを含む電解質を導入するラインL1と、余剰の電解質を回収するライン108を確保する。また、水質センサー70として酸性電解水の出口ラインには導電率センサーをアルカリ性電解水の出口ラインにはpHセンサーを設置する。これにより、図10と同様の構成を有する電解装置が得られる。 The anode chamber 16 and the cathode chamber 18 of the electrolytic cell 11 are each formed of a container made of vinyl chloride in which a straight flow path is formed. A controller 36, a power source 30, a voltmeter 34, and an ammeter 32 are installed. Piping and a pump for supplying water from the water supply source 106 to the anode chamber 16 and the cathode chamber 18 are connected to the electrolytic cell 11, and the water supply lines 104 and 105 are secured. Furthermore, a line L4 for extracting hypochlorous acid water from the anode chamber 16 and a line L5 for extracting alkaline water from the cathode chamber 18 can be provided. Connect a saturated saline solution tank 107 and a pipe for circulating and supplying a saturated saline solution to the holder (porous polystyrene) 25 of the electrode unit 12 and a pump, and introduce an electrolyte containing chloride ions into the electrolytic cell The line L1 and the line 108 for collecting the excess electrolyte are secured. Further, as the water quality sensor 70, a conductivity sensor is installed in the outlet line of acidic electrolyzed water, and a pH sensor is installed in the outlet line of alkaline electrolyzed water. Thereby, the electrolytic device which has the same composition as Drawing 10 is obtained.
 電解装置10を用いて、流量5L/分、電圧7.5V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の2000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は0%(測定誤差内)である。 Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.5 V, and a current of 30 A using the electrolytic device 10, and hypochlorous acid water is on the first electrode (anode) 20 side, and hydrogen is on the second electrode (cathode) 22 side. And produce sodium hydroxide water. No increase in voltage is observed during 2000 hours of continuous operation of this device. Also, the increase rate of the permeability of the porous membrane is 0% (within the measurement error).
(比較例3)
 ガラスクロスを用いる代わりにポリフェニレンスルフィドクロスを用いることを除いては実施例8と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧7.5V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1300時間連続稼働では、電解水中の塩分濃度が急上昇し、多孔質隔膜が破断する。
(Comparative example 3)
An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 8 except that polyphenylene sulfide cloth is used instead of glass cloth. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.5 V, and a current of 30 A to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. In 1300 hours of continuous operation of this device, the salt concentration in the electrolytic water rises rapidly and the porous diaphragm breaks.
(実施例9) 
 ポリテトラフルオロエチレン分散液を用いる代わりにポリフッ化ビニリデン分散液を用いることを除いては実施例8と同様に多孔質隔膜を作製する。ポリフッ化ビニリデン微粒子の添加量は 18mg/cmである。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-14mVである。また、pH8から10におけるゼータ電位は-45mVである。透水性は1.0mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例1と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧7.8V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は2%である。
(Example 9)
A porous diaphragm is prepared in the same manner as in Example 8 except that a polyvinylidene fluoride dispersion is used instead of the polytetrafluoroethylene dispersion. The amount of polyvinylidene fluoride particles added is 18 mg / cm 2 . The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -14 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is −45 mV. The water permeability is 1.0 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 1 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.8 V, and a current of 30 A, producing hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. In addition, the increase in permeability of the porous membrane is 2%.
(実施例10) 
 多孔質隔膜として厚さ100μmのポリエチレン多孔質膜(日東電工 サンマップ LC)に厚さ75μmのガラスクロス(日東紡 3313)を80℃で機械プレスして一体化する。ガラスクロスと共にプレスされたポリテトラフルオロエチレン多孔質膜に、ポリテトラフルオロエチレン微粒子分散液 (三井・デュポン フロロケミカル 31-JR)を2倍に希釈した分散液をドロップコートして100℃で20分間加熱する。ポリテトラフルオロエチレン微粒子の添加量は14mg/cmである。次に、得られた多孔質膜をテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液中にディップコートし、大気中100℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-5mVである。また、pH8から10におけるゼータ電位は-30mVである。透水性は5mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例1と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧8.5V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は5%である。
(Example 10)
A 75 μm thick glass cloth (Nittobo 3313) is mechanically pressed at 80 ° C. and integrated as a porous diaphragm with a 100 μm thick polyethylene porous membrane (Nitto Denko San Map LC). A dispersion obtained by diluting a polytetrafluoroethylene fine particle dispersion (Mitsui Dupont Fluorochemical 31-JR) with a double dilution is drop-coated on a polytetrafluoroethylene porous membrane pressed with a glass cloth, and the dispersion is applied for 20 minutes at 100 ° C. Heat up. The amount of polytetrafluoroethylene particles added is 14 mg / cm 2 . Next, the obtained porous membrane is dip-coated in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV), and dried at 100 ° C. in the air for 1 hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -5 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is -30 mV. The water permeability is 5 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 1 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 8.5 V, and a current of 30 A to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. In addition, the increase in permeability of the porous membrane is 5%.
(比較例4)
 ポリエチレン多孔質膜の代わりにポリプロピレン・ポリエチレン複合多孔質膜を用いることを除いては実施例10と同様に電解装置を作製する。流量5L/分、電圧8.7V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の640時間連続稼働で電解水中の塩分濃度が急上昇し、多孔質隔膜が破断する。
(Comparative example 4)
An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 10 except that a polypropylene / polyethylene composite porous membrane is used instead of the polyethylene porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 8.7 V, and a current of 30 A, producing hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. The continuous operation of this apparatus for 640 hours causes the salt concentration in the electrolytic water to rise rapidly, and the porous diaphragm breaks.
(実施例11) 
 ディップコートの速度を早くしてポリテトラフルオロエチレン微粒子の添加量を13mg/cmにする他は実施例8と同様にしてガラスクロスと共にプレスされた多孔質膜にをポリテトラフルオロエチレン微粒子分散液をディップコートする。ディップコート後、得られた多孔質膜にテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液をディップコートし、大気中200℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-10mVである。また、pH8から10のおけるゼータ電位は-40mVである。透水性は4mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例1と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧8.2V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は1%である。
(Example 11)
A polytetrafluoroethylene fine particle dispersion liquid is applied to a porous film pressed together with a glass cloth in the same manner as in Example 8 except that the dip coating speed is increased to make the addition amount of polytetrafluoroethylene fine particles 13 mg / cm 2. Dip coat. After dip coating, the obtained porous film is dip coated with a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV), and dried at 200 ° C. in the air for 1 hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -10 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is -40 mV. The water permeability is 4 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 1 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 8.2 V, and a current of 30 A to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. Also, the increase rate of the permeability of the porous membrane is 1%.
(実施例12) 
 多孔質隔膜として厚さ30μmのポリテトラフルオロエチレン多孔質膜(住友電工 ポアフロン HPW-010-30)に厚さ75μmのガラスクロス(日東紡 3313)を100℃で機械プレスして一体化する。ポリテトラフルオロエチレン微粒子分散液 (三井・デュポン フロロケミカル 31-JR)を2倍に希釈した分散液に粒径200nmの酸化チタン微粒子を10wt%混合する。この多孔質膜を混合分散液中にディップコートして200℃で20分間加熱する。ポリテトラフルオロエチレンおよび酸化チタン微粒子の添加量は 18mg/cmである。次に、得られた多孔質膜をテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液中にディップコートし、大気中300℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-7mVである。また、pH8から10のおけるゼータ電位は-45mVである。透水性は0.4mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例8と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧7.2V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は1%である。
(Example 12)
As a porous diaphragm, a 30 μm-thick polytetrafluoroethylene porous membrane (Sumitomo Electric Pflon HPW-010-30) is integrated by mechanically pressing a 75 μm-thick glass cloth (Nittobo 3313) at 100 ° C. 10 wt% of titanium oxide fine particles having a particle diameter of 200 nm is mixed with a dispersion obtained by diluting a polytetrafluoroethylene fine particle dispersion (Mitsui-Dupont Fluorochemical 31-JR) twice. The porous membrane is dip coated in the mixed dispersion and heated at 200 ° C. for 20 minutes. The amount of polytetrafluoroethylene and titanium oxide particles added is 18 mg / cm 2 . Next, the obtained porous film is dip-coated in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV), and dried at 300 ° C. in the air for 1 hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -7 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is −45 mV. The permeability is 0.4 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 8 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.2 V, and a current of 30 A, producing hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. Also, the increase rate of the permeability of the porous membrane is 1%.
(実施例13) 
 多孔質隔膜としてポリフッ化ビニリデン多孔質膜(巴工業)に厚さ75μmのガラスクロス(日東紡 3313)を100℃で機械プレスして一体化する。ポリテトラフルオロエチレン微粒子分散液 (三井・デュポン フロロケミカル 31-JR)を2倍に希釈した分散液に粒径200nmの酸化チタン微粒子を10wt%混合する。この多孔質膜を混合分散液中にディップコートして200℃で20分間加熱する。ポリテトラフルオロエチレンおよび酸化チタン微粒子の添加量は 18mg/cmである。次に、得られた多孔質膜をテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液中にディップコートし、大気中300℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-5mVである。また、pH8から10のおけるゼータ電位は-40mVである。透水性は0.3mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例8と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧7.4V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は1%である。
(Example 13)
A 75 μm thick glass cloth (Nittobo 3313) is mechanically pressed at 100 ° C. and integrated as a porous diaphragm with a polyvinylidene fluoride porous membrane (Fuji Kogyo). 10 wt% of titanium oxide fine particles having a particle diameter of 200 nm is mixed with a dispersion obtained by diluting a polytetrafluoroethylene fine particle dispersion (Mitsui-Dupont Fluorochemical 31-JR) twice. The porous membrane is dip coated in the mixed dispersion and heated at 200 ° C. for 20 minutes. The amount of polytetrafluoroethylene and titanium oxide particles added is 18 mg / cm 2 . Next, the obtained porous film is dip-coated in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV), and dried at 300 ° C. in the air for 1 hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -5 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is -40 mV. The water permeability is 0.3 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 8 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.4 V, and a current of 30 A to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. Also, the increase rate of the permeability of the porous membrane is 1%.
(実施例14) 
 多孔質隔膜として厚さ30μmのポリテトラフルオロエチレン多孔質膜(住友電工 ポアフロン HPW-010-30)に厚さ75μmのガラスクロス(日東紡 3313)を100℃で機械プレスして一体化する。ポリフッ化ビニリデンのN-メチルピロリドンの10%溶液に粒径100nmの酸化ジルコニウム微粒子を10wt%混合する。この多孔質膜を混合溶液中にディップコートして真空中で100℃で10分間加熱する。ポリフッ化ビニリデンおよび酸化ジルコニム微粒子の添加量は 16mg/cmである。次に、得られた多孔質膜をテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液中にディップコートし、大気中300℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-8mVである。また、pH8から10のおけるゼータ電位は-45mVである。透水性は0.3mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例8と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧7.0V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は1.5%である。
(Example 14)
As a porous diaphragm, a 30 μm-thick polytetrafluoroethylene porous membrane (Sumitomo Electric Pflon HPW-010-30) is integrated by mechanically pressing a 75 μm-thick glass cloth (Nittobo 3313) at 100 ° C. 10 wt% of zirconium oxide fine particles having a particle size of 100 nm are mixed with a 10% solution of polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone. The porous membrane is dip coated into the mixed solution and heated at 100 ° C. for 10 minutes under vacuum. The amount of polyvinylidene fluoride and zirconium oxide fine particles added is 16 mg / cm 2 . Next, the obtained porous film is dip-coated in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV), and dried at 300 ° C. in the air for 1 hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -8 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is −45 mV. The water permeability is 0.3 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 8 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.0 V, and a current of 30 A to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. Also, the increase rate of the permeability of the porous membrane is 1.5%.
(実施例15) 
 多孔質隔膜として厚さ30μmのポリテトラフルオロエチレン多孔質膜(住友電工 ポアフロン HPW-010-30)と厚さ100μmのポリエチレン多孔質膜(日東電工 サンマップ LC)を積層し、ポリエチレン多孔質膜側に厚さ75μmのガラスクロス(日東紡 3313)を80℃で機械プレスして一体化する。ポリフッ化ビニリデンのN-メチルピロリドンの10%溶液に粒径100nmの酸化ジルコニウム微粒子を10wt%混合する。この多孔質膜を混合溶液中にディップコートして真空中で100℃で10分間加熱する。ポリフッ化ビニリデンおよび酸化ジルコニム微粒子の添加量は17mg/cmである。次に、得られた多孔質膜をテトライソプロポキシジルコニウム(IV)の5%イソプロパノール溶液中にディップコートし、大気中300℃で一時間乾燥し、多孔質隔膜24と27を作成する。この多孔質隔膜表面のpH4におけるゼータ電位は-10mVである。また、pH8から10のおけるゼータ電位は-40mVである。透水性は0.2mL/min/cm/MPaである。この多孔質隔膜を用いて実施例8と同様にして電解装置を作製する。流量5L/分、電圧7.5V、電流30Aで電解を行い、第1電極(陽極)20側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)22側では水素および水酸化ナトリウム水を生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また、多孔質隔膜の透水性の上昇率は0.5%である。
(Example 15)
As a porous diaphragm, a 30 μm thick polytetrafluoroethylene porous membrane (Sumitomo Electric Pflon HPW-010-30) and a 100 μm thick polyethylene porous membrane (Nitto Denko Sun Map LC) are laminated, and the polyethylene porous membrane side is formed. Integrated by mechanically pressing a 75 μm thick glass cloth (Nittobo 3313) at 80 ° C. 10 wt% of zirconium oxide fine particles having a particle size of 100 nm are mixed with a 10% solution of polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone. The porous membrane is dip coated into the mixed solution and heated at 100 ° C. for 10 minutes under vacuum. The amount of polyvinylidene fluoride and zirconium oxide fine particles added is 17 mg / cm 2 . Next, the obtained porous film is dip-coated in a 5% isopropanol solution of tetraisopropoxyzirconium (IV), and dried at 300 ° C. in the air for 1 hour to form porous diaphragms 24 and 27. The zeta potential at pH 4 of this porous diaphragm surface is -10 mV. Also, the zeta potential at pH 8 to 10 is -40 mV. The water permeability is 0.2 mL / min / cm 2 / MPa. An electrolytic device is produced in the same manner as in Example 8 using this porous membrane. Electrolysis is performed at a flow rate of 5 L / min, a voltage of 7.5 V, and a current of 30 A to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) 20 side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) 22 side. Do. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. In addition, the increase in permeability of the porous membrane is 0.5%.

(実施例16)
 図13に示すように、この電解装置310では、電解槽11の代わりに、陰極室318及び陰極室318を取り囲むように配置された陽極室316を有し、流路及び配管もなく自然対流により水流が形成されるバッチ型の電解槽311を使用すること以外は、図1と同様の構成を有する。陽極室316および陰極室318の容量は、それぞれ2L、0.1Lであり、実施例1と同様に作製される電極ユニットを用いる。ただし電極のサイズは4x3cmである。

(Example 16)
As shown in FIG. 13, this electrolytic device 310 has an anode chamber 316 arranged to surround the cathode chamber 318 and the cathode chamber 318 instead of the electrolytic cell 11, and there is no flow path and piping, and natural convection is achieved. It has the same configuration as that of FIG. 1 except that a batch type electrolytic cell 311 in which a water flow is formed is used. The capacities of the anode chamber 316 and the cathode chamber 318 are 2 L and 0.1 L, respectively, and an electrode unit manufactured in the same manner as in Example 1 is used. However, the size of the electrode is 4 × 3 cm.
 電圧7.3V、電流2,6Aで5分間、電解を行い、第1電極(陽極)側では次亜塩素酸水を、第2電極(陰極)側では水素および水酸化ナトリウム水生成する。この装置の1000時間連続稼働では電圧の上昇は見られない。また多孔質隔膜の透水性の変化も見られない。 Electrolysis is performed at a voltage of 7.3 V and a current of 2, 6 A for 5 minutes to generate hypochlorous acid water on the first electrode (anode) side and hydrogen and sodium hydroxide water on the second electrode (cathode) side. There is no increase in voltage in 1000 hours of continuous operation of this device. Also, no change in the permeability of the porous membrane is observed.
 なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  The present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriate combinations of a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, components in different embodiments may be combined as appropriate.
  10…電解装置、11…電解槽、12…電極ユニット、14…隔壁、16…陽極室、18…陰極室、19…中間室(電解液室)、20…第1電極(陽極)、21、23…基材、22…第2電極(対向電極、陰極)、21a、23a…第1表面、21b、23b…第2表面、24、27…多孔質隔膜、25…保持体、28…触媒層、30…電源、32…電流計、34…電圧計、40、44…第1孔部、42、46…第2孔部、50…レジスト膜、51…多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質フッ化ビニリデン膜もしくは多孔質ポリエチレン膜、 52…多孔質複合膜、53…無機酸化物、54…ガラス繊維、55…フッ素系ポリマー、60…ブリッジ、70…水質センサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrolytic device 11 Electrolytic cell 12 Electrode unit 14 Partition wall 16 Anode chamber 18 Cathode chamber 19 Intermediate chamber (electrolyte solution chamber) 20 first electrode (anode) 21 23: base material, 22: second electrode (counter electrode, cathode), 21a, 23a: first surface, 21b, 23b: second surface, 24, 27: porous diaphragm, 25: support body, 28: catalyst layer , 30: power source, 32: ammeter, 34: voltmeter, 40, 44: first hole, 42, 46: second hole, 50: resist film, 51: porous polytetrafluoroethylene film, porous Vinylidene fluoride membrane or porous polyethylene membrane, 52: porous composite membrane, 53: inorganic oxide, 54: glass fiber, 55: fluorocarbon polymer, 60: bridge, 70: water quality sensor

Claims (20)

  1.  多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜のうち少なくとも1種の多孔質膜と、前記多孔質膜上に形成された、ガラス繊維及びフッ素系ポリマーからなる複合膜とを含む積層体と、
     前記積層体の少なくとも一方の表面に形成された、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、及びジルコンからなる群から選択される少なくとも1種の無機酸化物を含む被覆層とを具備する多孔質隔膜。
    Composite comprising glass fiber and fluorine polymer formed on the porous membrane and at least one porous membrane of porous polytetrafluoroethylene membrane, porous polyvinylidene fluoride membrane, and porous polyethylene membrane A laminate comprising a membrane and
    A covering layer formed on at least one surface of the laminate, the covering layer comprising at least one inorganic oxide selected from the group consisting of titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, and zircon Porous diaphragm to be equipped.
  2.  0.1mL/min/cm/MPa以上6mL/min/cm/MPa 以下の透水性を有する請求項1に記載の多孔質隔膜。 The porous diaphragm according to claim 1, having a water permeability of 0.1 mL / min / cm 2 / MPa or more and 6 mL / min / cm 2 / MPa or less.
  3.  前記ガラス繊維は、ガラスクロスである請求項1もしくは2に記載の多孔質隔膜。 The porous diaphragm according to claim 1, wherein the glass fiber is a glass cloth.
  4.  前記多孔質膜は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、ゼオライト、及びジルコンからなる群から選択される少なくとも1種の粒子を含む請求項1から3のいずれか1項に記載の多孔質隔膜。 The porous film according to any one of claims 1 to 3, wherein the porous film comprises at least one particle selected from the group consisting of titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, zeolite, and zircon. Porous diaphragm as described.
  5.  多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜、多孔質ポリフッ化ビニリデン膜、及び多孔質ポリエチレン膜のうち少なくとも1種の前記多孔質膜上にガラス繊維を積層する工程と、前記ガラス繊維を介して前記多孔質膜上にフッ素系ポリマー含有液を塗布し、前記多孔質膜上に前記ガラス繊維及び前記フッ素系ポリマーからなる複合膜を形成する工程と、前記多孔質膜と前記複合膜の積層体の少なくとも一方の表面に無機酸化物前駆体溶液を適用し、無機酸化物を含む被覆層を形成する工程とを具備する多孔質隔膜の製造方法。 Laminating the glass fiber on at least one of the porous membrane of the porous polytetrafluoroethylene membrane, the porous polyvinylidene fluoride membrane, and the porous polyethylene membrane, and the porous membrane through the glass fiber Applying a fluorine-containing polymer-containing liquid thereon to form a composite film comprising the glass fiber and the fluorine-containing polymer on the porous film, and at least one of a laminate of the porous film and the composite film Applying an inorganic oxide precursor solution to the surface to form a coating layer containing the inorganic oxide.
  6.  前記積層する工程は加熱プレスを用いる請求項5記載の多孔質隔膜の製造方法。 The method for producing a porous diaphragm according to claim 5, wherein the laminating step uses a heating press.
  7.  陽電極と、
     前記陽電極に対向して配置された陰電極と、
    pHが2から6までの領域の中でゼータ電位が正を示す第1の無機酸化物を含有する第1の多孔質隔膜とを具備する次亜塩素酸水製造用電極ユニット。
    Positive electrode,
    A negative electrode disposed opposite to the positive electrode;
    An electrode unit for producing hypochlorous acid water, comprising: a first porous diaphragm containing a first inorganic oxide exhibiting a positive zeta potential in a pH range of 2 to 6;
  8.  前記陰電極の陽電極側に、pHが8から10までの領域の中でゼータ電位が負の第2の無機酸化物を含有する第2の多孔質隔膜がさらに形成されている請求項7に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 A second porous diaphragm is further formed on the positive electrode side of the negative electrode, wherein a second porous diaphragm containing a second inorganic oxide having a negative zeta potential in a pH range of 8 to 10 is formed. The electrode unit for hypochlorous acid water manufacture as described.
  9.  前記多孔質隔膜として請求項1から4までのいずれか1項に記載の多孔質隔膜を適用する請求項7もしくは8に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The electrode unit for hypochlorous acid water manufacture of Claim 7 or 8 which applies the porous diaphragm of any one of Claim 1 to 4 as said porous diaphragm.
  10.  前記陽電極は、第1表面と、前記第1表面と反対側に位置する第2表面と、前記第1表面に開口する複数の第1孔部と、前記第2表面に開口しているとともに、前記第1孔部よりも大径の複数の第2孔部と、を有し、1つの前記第2孔部に複数の前記第1孔部が連通している請求項7から9のいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The positive electrode is open to the first surface, a second surface opposite to the first surface, a plurality of first holes opened to the first surface, and the second surface. 10. A plurality of second holes having a diameter larger than that of the first hole, and a plurality of first holes communicating with one of the second holes. An electrode unit for producing hypochlorous acid water according to any one of the items 1 to 4.
  11.  前記第1孔部の開口面積が0.01mmから4mmまでである請求項7から10のいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The electrode unit for producing hypochlorous acid water according to any one of claims 7 to 10, wherein an opening area of the first hole portion is 0.01 mm 2 to 4 mm 2 .
  12.  前記第1の無機酸化物は、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコン及びアルミニウム酸化物から選択される少なくとも1つである請求項7から11までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The hypochlorous acid water according to any one of claims 7 to 11, wherein the first inorganic oxide is at least one selected from zirconium oxide, titanium oxide, zircon and aluminum oxide. Manufacturing electrode unit.
  13.  前記第1の無機酸化物は、前記第1の多孔質隔膜の内部よりも前記第1の多孔質隔膜の表面に高密度で分布している請求項7から12までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The first inorganic oxide according to any one of claims 7 to 12, wherein the first inorganic oxide is distributed at a higher density on the surface of the first porous diaphragm than the inside of the first porous diaphragm. Electrode unit for the production of hypochlorous acid water.
  14.  前記第2の無機酸化物は、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物、ケイ素酸化物、タングステン酸化物、ゼオライト、ジルコン及びアルミニウム酸化物の少なくともいずれか1つである請求項7から13までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 14. The method according to claim 7, wherein the second inorganic oxide is at least one of zirconium oxide, titanium oxide, silicon oxide, tungsten oxide, zeolite, zircon and aluminum oxide. An electrode unit for producing hypochlorous acid water according to Item.
  15.  前記第1の多孔質隔膜は第1の孔径を有する第1の多孔質層と前記第1の孔径とは異なる第2の孔径を有する第2の多孔質層との積層である請求項7から14までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The first porous diaphragm is a laminate of a first porous layer having a first pore size and a second porous layer having a second pore size different from the first pore size. The electrode unit for hypochlorous acid water production according to any one of the above 14.
  16.  前記第1の多孔質隔膜は、第1の無機酸化物とは異なる第3の無機酸化物をさらに含み、前記第1の無機酸化物と第3の無機酸化物の比率が前記第1の多孔質隔膜の表面と内部で異なる請求項7から15までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The first porous diaphragm further includes a third inorganic oxide different from the first inorganic oxide, and a ratio of the first inorganic oxide to the third inorganic oxide is the first porous. The electrode unit for producing hypochlorous acid water according to any one of claims 7 to 15, which is different in the surface and the inside of the porous diaphragm.
  17.  前記陽電極と前記陰電極との間に液体もしくは固体電解質を保持する手段を有する請求項7から16までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水生成電極ユニット。 The hypochlorite water generating electrode unit according to any one of claims 7 to 16, further comprising means for holding a liquid or solid electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.
  18.  前記第1の多孔質隔膜の表面ゼータ電位がpH4において-30mVより大きい請求項7から17までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The electrode unit for producing hypochlorous acid water according to any one of claims 7 to 17, wherein a surface zeta potential of the first porous diaphragm is larger than -30 mV at pH 4.
  19.  前記陽電極と第1の多孔質隔膜の間に電解触媒からなる第1の触媒層をさらに含む請求項7から18までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット。 The electrode unit for producing hypochlorous acid water according to any one of claims 7 to 18, further comprising a first catalyst layer comprising an electrocatalyst between the positive electrode and the first porous diaphragm.
  20.  請求項7から19までのいずれか1項に記載の次亜塩素酸水製造用電極ユニット、電極に電圧を印加するための電源、及び制御装置を具備する次亜塩素酸水製造装置。 An electrode unit for producing hypochlorous acid water according to any one of claims 7 to 19, a power supply for applying a voltage to the electrode, and a control apparatus.
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