WO2019111832A1 - アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体 - Google Patents

アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体 Download PDF

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康行 田中
春実 末岡
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株式会社トクヤマ
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    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the present invention relates to a gasket used in an electrolytic cell for alkaline water electrolysis, and more particularly to a membrane-electrode-gasket complex for alkaline water electrolysis, and an alkaline water electrolytic cell provided with the same.
  • An alkaline water electrolysis method is known as a method of producing hydrogen gas and oxygen gas.
  • hydrogen gas is generated from the cathode by electrolyzing water using a basic aqueous solution (alkaline water) in which an alkali metal hydroxide (for example, NaOH, KOH etc.) is dissolved as an electrolyte.
  • an alkali metal hydroxide for example, NaOH, KOH etc.
  • oxygen gas is generated from the anode.
  • an electrolytic cell for alkaline water electrolysis there is known an electrolytic cell provided with an anode chamber and a cathode chamber separated by an ion permeable diaphragm, the anode being disposed in the anode chamber, and the cathode being disposed in the cathode chamber.
  • an electrolytic cell zero gap type electrolytic cell having a zero gap structure is proposed in which the anode and the cathode are held in direct contact with the diaphragm, respectively.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a conventional zero gap type electrolytic cell 900 according to one embodiment.
  • the zero gap type electrolytic cell 900 is provided between electrode chamber units 910, 910,... Provided with a conductive partition 911 and a flange portion 912 separating the anode chamber A and the cathode chamber C, and the adjacent electrode chamber units 910, 910.
  • Gaskets 930 and 930 disposed between the ion-permeable diaphragm 920 disposed and the diaphragm 920 and the flange portion 912 of the pole chamber unit 910 and sandwiching the peripheral portion of the diaphragm 920, and the diaphragm 911 of one pole chamber unit
  • the anodes 940 held by the conductive ribs 913, 913,... Erected from the wall, and the current collectors held by the conductive ribs 914, 914,.
  • the periphery of the cathode 970 and the periphery of the conductive elastic body 960 are fixed to the periphery of the current collector 950.
  • the conductive elastic body 960 presses the flexible cathode 970 against the diaphragm 920 and the anode 940, whereby the diaphragm 920 is sandwiched between the adjacent cathode 970 and the anode 940. .
  • the diaphragm 920 and the anode 940 and the cathode 970 are in direct contact (ie, zero gap), the solution resistance between the anode 940 and the cathode 970 is reduced, and hence the energy loss is reduced.
  • the diaphragm 920 is not in direct contact with the anode 940 and the cathode 970 at the periphery of the diaphragm 920, that is, in the vicinity of the flange 912 (or the gasket 930) of the diaphragm 920. Because the gap is not zero (i.e., it is not a zero gap), the solution resistance between the electrodes is increased in this portion, resulting in an increase in operating voltage.
  • An object of the present invention is to provide a membrane-electrode-gasket complex for alkaline water electrolysis in which the membrane and the electrode can be brought into direct contact also at the peripheral portion of the membrane. Also, an alkaline water electrolytic cell comprising the membrane-electrode-gasket complex is provided.
  • the present invention includes the following forms [1] to [14].
  • a diaphragm having a first film surface and a second film surface, A first electrode disposed on the first membrane surface of the diaphragm;
  • An electrically insulating gasket that holds the diaphragm and the first electrode together;
  • the gasket is A first surface contacting the frame on the anode side, A second surface in contact with the cathode side frame body, A slit opening toward the inner periphery and containing the entire peripheral edge of the diaphragm and the entire peripheral edge of the first electrode;
  • a first portion having the first surface and a second portion having the second surface facing each other via the slit portion in a direction intersecting the first surface and the second surface;
  • a continuous portion provided on an outer peripheral side of the slit portion, integrally connecting the first portion and the second portion, and sealing an outer peripheral end of the slit portion.
  • the method further comprises a second electrode disposed on the second membrane surface of the diaphragm,
  • the gasket holds the diaphragm, the first electrode, and the second electrode together.
  • the slit portion accommodates the entire peripheral edge of the diaphragm, the entire peripheral edge of the first electrode, and the entire peripheral edge of the second electrode, The entire peripheral edge of the diaphragm, the entire peripheral edge of the first electrode, and the entire peripheral edge of the second electrode accommodated in the slit portion are integrated by the first portion and the second portion.
  • An anode side frame that defines an anode chamber, A cathode side frame defining a cathode chamber;
  • the membrane-electrode-gasket composite according to [1] or [2], which is sandwiched between the anode side frame and the cathode side frame.
  • a second electrode disposed in contact with the second membrane surface of the diaphragm without being held by the gasket;
  • the membrane-electrode-gasket complex is arranged such that a first membrane surface of the diaphragm faces the cathode chamber and a second membrane surface of the diaphragm faces the anode chamber.
  • the first electrode is a cathode
  • the alkaline water electrolytic cell wherein the second electrode is an anode.
  • the membrane-electrode-gasket complex is arranged such that a first membrane surface of the diaphragm faces the anode chamber and a second membrane surface of the diaphragm faces the cathode chamber.
  • the first electrode is an anode
  • the alkaline water electrolytic cell, wherein the second electrode is a cathode.
  • An anode side frame that defines an anode chamber, A cathode side frame defining a cathode chamber; And a membrane-electrode-gasket complex according to any one of [3] to [5], which is sandwiched between the anode side frame and the cathode side frame.
  • the membrane-electrode-gasket complex is arranged such that a first membrane surface of the diaphragm faces the cathode chamber and a second membrane surface of the diaphragm faces the anode chamber.
  • the first electrode is a cathode
  • the alkaline water electrolytic cell, wherein the second electrode is an anode.
  • the first electrode is a flexible first porous plate, The alkaline water electrolysis cell according to any one of [6] to [9], wherein the first electrode is pressed toward the second electrode by a conductive first elastic body.
  • the second electrode is a flexible second porous plate, The alkaline water electrolytic cell according to [10], wherein the second electrode is pressed toward the first electrode by a conductive second elastic body.
  • the rigid current collector is disposed such that the second electrode is sandwiched between the rigid current collector and the diaphragm.
  • the second electrode is a flexible second porous plate,
  • the membrane and the electrode can be brought into direct contact also at the peripheral portion of the membrane. Therefore, according to the alkaline water electrolysis cell provided with the membrane-electrode-gasket complex for alkaline water electrolysis of the present invention, the operating voltage can be further reduced, and thus the energy loss can be further reduced.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which demonstrates typically the conventional zero gap type electrolytic vessel 900 which concerns on one Embodiment. It is a figure which illustrates typically membrane-electrode-gasket composite 100 for alkaline water electrolysis concerning one embodiment of the present invention, (A) is a front view, (B) is a right side view, (C) is A rear view, (D) is an XX sectional view of (A), and (E) is an exploded view of (D).
  • FIG. 1 It is a figure which illustrates typically membrane-electrode-gasket composite 200 for alkaline water electrolysis concerning other one embodiment of the present invention, (A) is a front view, (B) is a right view, (C) Is a rear view, (D) is an XX cross-sectional view of (A), and (E) is an exploded view of (D).
  • FIG. 1 It is a figure which illustrates typically membrane-electrode-gasket composite 300 for alkaline water electrolysis concerning other one embodiment of the present invention, (A) is a front view, (B) is a right view, (C Is a rear view, (D) is an XX cross-sectional view of (A), and (E) is an exploded view of (D).
  • E 1 and / or E 2 for elements E 1 and E 2 means “E 1 or E 2 or a combination thereof”, and elements E 1 ,..., E N (N is 3
  • the notation “E 1 ,..., E N-1 , and / or E N ” for the above integers means “E 1 ,..., E N -1 , or E N , or a combination thereof” Do.
  • FIG. 2 is a view schematically illustrating a membrane-electrode-gasket complex 100 for alkaline water electrolysis (hereinafter sometimes referred to as “complex 100”) according to one embodiment of the present invention.
  • (A), (B) and (C) are respectively a front view, a right side view and a rear view of the composite 100, and (D) is an XX sectional view of (A) E) is an exploded view of (D).
  • the composite 100 includes: a diaphragm 10 having a first film surface 11 and a second film surface 12; and a cathode (first electrode) 20 disposed so as to overlap the first film surface 11 of the diaphragm 10; It includes an electrically insulating gasket 30 which holds the diaphragm 10 and the cathode (first electrode) 20 together.
  • the gasket 30 has a first surface 31 in contact with the frame on the anode side; a second surface 32 in contact with the frame on the cathode side; A direction that intersects the slit portion 33; and the first surface 31 and the second surface 32 that accommodates the entire peripheral edge of the first electrode 20) (vertical direction in the drawing of FIG. 2D and 2E).
  • composite 100 the entire peripheral edge of diaphragm 10 and the entire peripheral edge of cathode (first electrode) 20 accommodated in slit 33 are integrally held by first portion 34 and second portion 35. ing.
  • the cathode (first electrode) 20 is disposed on the same side as the second surface 32 of the gasket 30 with respect to the diaphragm 10.
  • the YY sectional view of FIG. 2 (A) is the same as the XX sectional view of FIG. 2 (A), that is, FIG. 2 (D).
  • the diaphragm 10 a known ion-permeable diaphragm used in a zero gap type electrolytic cell for alkaline water electrolysis can be used without particular limitation.
  • the diaphragm 10 desirably has low gas permeability, low electrical conductivity, and high strength.
  • Examples of the diaphragm 10 include a porous membrane made of asbestos and / or modified asbestos, a porous membrane using a polysulfone-based polymer, a cloth using polyphenylene sulfide fiber, a porous porous membrane, an inorganic material and an organic material Mention may be made of porous membranes, such as porous membranes using hybrid materials which contain both with the material. In addition to these porous membranes, it is also possible to use an ion exchange membrane such as a fluorine-based ion exchange membrane as the membrane 10.
  • the cathode 20 generally comprises a conductive substrate and a catalyst layer coating the surface of the substrate.
  • the conductive substrate of the cathode 20 for example, nickel, a nickel alloy, stainless steel, mild steel, nickel alloy, or a surface of a stainless steel or mild steel with nickel plating can be preferably employed.
  • the catalyst layer of the cathode 20 a coating made of a noble metal oxide, nickel, cobalt, molybdenum, or manganese, or an oxide thereof, or a noble metal oxide can be preferably employed.
  • the cathode 20 may be, for example, a flexible porous plate or, for example, a rigid porous plate.
  • a porous plate provided with a rigid conductive base material (for example, expanded metal etc.) and the catalyst layer can be used.
  • a conductive base material having flexibility for example, a metal mesh woven (or knitted) with metal wire, thin punched metal, etc.
  • the above-mentioned catalyst layer A perforated plate can be used as the cathode 20 which is a porous plate having flexibility.
  • the area of one hole of the cathode 20 which is a flexible porous plate is preferably 0.05 to 2.0 mm 2 , more preferably 0.1 to 0.5 mm 2 .
  • the hole area ratio of the cathode 20 which is a flexible porous plate is preferably 20% or more, more preferably 20 to 50% with respect to the area of the current-carrying surface.
  • the bending softness of the cathode 20 which is a porous plate having flexibility is preferably 0.05 mm / g or more, more preferably 0.1 to 0.8 mm / g. In this specification, bending flexibility means that one side is fixed so that a square sample of 10 mm long and 10 mm wide is horizontal, and a certain load is applied downward to the other side facing the fixed side.
  • bending softness is a parameter that exhibits the opposite property to bending rigidity.
  • the bending softness can be adjusted by the material and thickness of the porous plate, and in the case of a wire mesh, the weaving method (or knitting method) of the metal wire constituting the wire mesh.
  • the gasket 30 has a shape corresponding to the shapes of the anode side frame body and the cathode side frame body. Also, as shown in FIGS. 2B and 2D (E), the first surface 31 and the second surface 32 of the gasket 30 are flat surfaces.
  • the gasket 30 is preferably formed of an alkali resistant elastomer.
  • Examples of the material of the gasket 30 include natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), silicone rubber (SR), ethylene- Elastomers such as propylene rubber (EPT), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), fluoro rubber (FR), isobutylene-isoprene rubber (IIR), urethane rubber (UR), chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM) it can.
  • NR natural rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • BR butadiene rubber
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • silicone rubber silicone rubber
  • ethylene- Elastomers such as propylene rubber (EPT), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), fluoro rubber (FR), isobutylene-is
  • the method for producing the complex 100 is not particularly limited.
  • the periphery of the diaphragm 10 and the cathode 20 is sandwiched between the gasket member on the anode side having the first surface 31 and the gasket member on the cathode side having the second surface 32, and then the periphery of the gasket member on the anode side
  • the peripheral portions of the diaphragm 10 and the cathode 20 are held in the slit portion 33 of the gasket 30 provided with the slit portion 33 and the continuous portion 36 by joining and integrating the peripheral portion of the gasket member on the cathode side by welding or adhesion.
  • the resulting complex 100 see FIG. 2 (D) and (E) can be obtained.
  • the peripheral portions of the diaphragm 10 and the cathode 20 may be inserted into the slit portion 33 of the gasket 30 while appropriately deforming the gasket 30.
  • the entire peripheral edge of the diaphragm 10 and the entire peripheral edge of the cathode 20 accommodated in the slit 33 of the gasket 30 are the first portion 34 of the gasket 30 and Since they are integrally held by the second portion 35, at least the diaphragm 10 and the cathode 20 can be in direct contact over the entire surface (that is, also at the peripheral portion). Therefore, by adopting composite 100 in a zero gap type alkaline water electrolysis cell, it is possible to further reduce the operating voltage and to further reduce the energy loss.
  • each electrode is fixed to the electrolytic element (anode side frame or cathode side frame), and measures such as welding and pinning are necessary to fix the electrodes.
  • the composite 100 since the cathode 20 is integrated with the diaphragm 10 and the gasket 30, there is no need to fix the cathode 20 to the cathode side frame. Therefore, assembly of the electrolytic cell can be facilitated by adopting the composite 100 in the zero gap type alkaline water electrolytic cell.
  • the gasket 30 is provided on the outer periphery of the slit 33 with the continuous portion 36 that seals the outer peripheral end of the slit 33. It becomes possible to prevent the electrolyte solution and the gas from leaking from the end of the diaphragm 10 to the outside of the electrolytic cell by the capillary phenomenon.
  • the composite 100 in the form including the diaphragm 10, the cathode 20, and the gasket 30 has been described as an example, but the present invention is not limited to this form.
  • a membrane-electrode-gasket composite for alkaline water electrolysis in which an anode is provided may be used.
  • FIG. 3 is a view schematically illustrating a membrane-electrode-gasket complex 200 (hereinafter sometimes referred to as “complex 200”) for alkaline water electrolysis according to such another embodiment.
  • complex 200 a membrane-electrode-gasket complex 200 for alkaline water electrolysis according to such another embodiment.
  • FIG. 3 (A), (B) and (C) are respectively a front view, a right side view and a rear view of the composite 200, and (D) is an XX cross-sectional view of (A) E) is an exploded view of (D).
  • elements already appearing in FIG. 2 may be assigned the same reference numerals as in FIG. 2 and descriptions thereof may be omitted.
  • the composite 200 includes: a diaphragm 10 having a first film surface 11 and a second film surface 12; and an anode (first electrode) 40 disposed so as to overlap the first film surface 11 of the diaphragm 10; It includes an electrically insulating gasket 30 which holds the diaphragm 10 and the anode (first electrode) 40 together.
  • the gasket 30 has a first surface 31 in contact with the frame on the anode side, a second surface 32 in contact with the frame on the cathode side, and an opening toward the inner peripheral side.
  • a first surface 31 which accommodates the entire peripheral edge of the first electrode 40, and which faces the slit 31 in a direction intersecting the first surface 31 and the second surface 32;
  • a second portion 35 having a first portion 34 and a second surface 32; and an outer peripheral side of the slit 33, which integrally connects the first portion 34 and the second portion 35, and a slit And a continuous portion 36 for sealing the outer peripheral end of the portion 33.
  • composite 200 the entire peripheral edge of diaphragm 10 and the entire peripheral edge of anode (first electrode) 40 accommodated in slit 33 are integrally held by first portion 34 and second portion 35. ing. Further, as shown in FIGS.
  • the anode (first electrode) 40 is disposed on the same side as the first surface 31 of the gasket 30 with respect to the diaphragm 10.
  • the YY sectional view of FIG. 3 (A) is the same as the XX sectional view of FIG. 3 (A), that is, FIG. 3 (D).
  • the diaphragm 10 and the gasket 30 in the composite 200 are the same as the diaphragm 10 and the gasket 30 in the composite 100.
  • the anode (first electrode) 40 a known anode for oxygen generation used in a zero gap type electrolytic cell for alkaline water electrolysis can be used without particular limitation.
  • the anode 40 generally comprises a conductive substrate and a catalyst layer coating the surface of the substrate.
  • the catalyst layer is preferably porous.
  • a conductive base material of the anode 40 for example, nickel iron, vanadium, molybdenum, copper, silver, manganese, a platinum group element, graphite, or chromium, or a combination thereof can be used.
  • a conductive base made of nickel can be preferably used.
  • the catalyst layer contains nickel as an element.
  • the catalyst layer preferably comprises nickel oxide, metallic nickel, or nickel hydroxide, or a combination thereof, and may comprise an alloy of nickel and one or more other metals. It is particularly preferred that the catalyst layer be made of metallic nickel.
  • the catalyst layer may further contain chromium, molybdenum, cobalt, tantalum, zirconium, aluminum, zinc, a platinum group element, or a rare earth element, or a combination thereof. Rhodium, palladium, iridium, or ruthenium, or a combination thereof may be further supported on the surface of the catalyst layer as an additional catalyst.
  • the anode 40 may be, for example, a flexible porous plate, or may be, for example, a rigid porous plate.
  • a porous plate provided with a rigid conductive base material (for example, an expanded metal etc.) and the catalyst layer can be used.
  • a conductive substrate having flexibility for example, a metal mesh woven (or knitted) with metal wire, thin punched metal, etc.
  • the above-mentioned catalyst layer A perforated plate can be used.
  • the area of one hole of the anode 40 which is a porous plate having flexibility is preferably 0.05 to 2.0 mm 2 , more preferably 0.1 to 0.5 mm 2 .
  • the hole area ratio of the anode 40 which is a porous plate having flexibility is preferably 20% or more, more preferably 20 to 50% with respect to the area of the current-carrying surface.
  • the bending flexibility of the anode 40 which is a porous plate having flexibility is preferably 0.05 mm / g or more, more preferably 0.1 to 0.8 mm / g.
  • the method for producing the composite 200 is not particularly limited.
  • the periphery of the diaphragm 10 and the anode 40 is sandwiched between the gasket member on the anode side having the first surface 31 and the gasket member on the cathode side having the second surface 32, and then the periphery of the gasket member on the anode side
  • the peripheral portions of the diaphragm 10 and the anode 40 are held in the slit portion 33 of the gasket 30 provided with the slit portion 33 and the continuous portion 36 by joining and integrating the peripheral portion of the cathode side gasket member by welding or adhesion.
  • the resulting complex 200 (see FIGS. 3D and 3E) can be obtained.
  • the peripheral portions of the diaphragm 10 and the anode 40 may be inserted into the slit portion 33 of the gasket 30 while appropriately deforming the gasket 30.
  • the entire peripheral edge of the diaphragm 10 and the entire peripheral edge of the anode 40 accommodated in the slit 33 of the gasket 30 are the first portion 34 of the gasket 30 and Because they are integrally held by the second portion 35, at least the diaphragm 10 and the anode 40 can be in direct contact over the entire surface (that is, also at the peripheral portion). Therefore, by adopting the composite 200 in a zero gap type alkaline water electrolysis cell, it is possible to further reduce the operating voltage and to further reduce the energy loss.
  • each electrode is fixed to the electrolytic element (anode side frame or cathode side frame), and measures such as welding and pinning are necessary to fix the electrodes.
  • the composite 200 since the anode 40 is integrated with the diaphragm 10 and the gasket 30, there is no need to fix the anode 40 to the anode side frame. Therefore, assembly of the electrolytic cell can be facilitated by adopting the composite 200 in the zero gap type alkaline water electrolytic cell.
  • the gasket 30 is provided on the outer periphery of the slit 33 with the continuous portion 36 that seals the outer peripheral end of the slit 33. It becomes possible to prevent the electrolyte solution and the gas from leaking from the end of the diaphragm 10 to the outside of the electrolytic cell by the capillary phenomenon.
  • the composite 100 in the form of the diaphragm 10, the cathode 20 and the gasket 30 and the composite 200 in the form of the diaphragm 10, the anode 40 and the gasket 30 are exemplified.
  • the present invention is not limited to this form.
  • a membrane-electrode-gasket complex of alkaline water electrolysis in a form comprising both a cathode and an anode can be used.
  • FIG. 4 is a view schematically illustrating a membrane-electrode-gasket complex 300 (hereinafter sometimes referred to as “complex 300”) for alkaline water electrolysis according to such another embodiment.
  • complex 300 a membrane-electrode-gasket complex 300 for alkaline water electrolysis according to such another embodiment.
  • (A), (B) and (C) are respectively a front view, a right side view and a rear view of the composite 300, and (D) is an XX cross-sectional view of (A) E) is an exploded view of (D).
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 3 are given the same reference numerals as in FIGS. 2 to 3, and the description may be omitted.
  • the composite 300 includes: a diaphragm 10 having a first film surface 11 and a second film surface 12; and an anode (first electrode) 40 disposed so as to overlap the first film surface 11 of the diaphragm 10;
  • the cathode (second electrode) 20 and the diaphragm 10, the anode (first electrode) 40, and the cathode (second electrode) 20, which are disposed to overlap the second film surface 12 of the diaphragm 10, are integrated.
  • the gasket 30 has a first surface 31 in contact with the frame on the anode side, a second surface 32 in contact with the frame on the cathode side, and an opening toward the inner peripheral side.
  • a continuous portion 36 integrally connecting the portion 34 and the second portion 35 and sealing the outer peripheral end of the slit portion 33 is provided.
  • the entire peripheral edge of the diaphragm 10 the entire peripheral edge of the anode (first electrode) 40, and the entire peripheral edge of the cathode (second electrode) 20 contained in the slit 33 are the first Are integrally held by the portion 34 and the second portion 35.
  • the anode (first electrode) 40 is disposed on the same side as the first surface 31 of the gasket 30 with respect to the diaphragm 10
  • the cathode (second electrode) 20 is disposed on the same side as the second surface 32 of the gasket 30 with respect to the diaphragm 10.
  • the YY sectional view of FIG. 4 (A) is the same as the XX sectional view of FIG. 4 (A), that is, FIG. 4 (D).
  • the diaphragm 10, the anode 40, the cathode 20 and the gasket 30 in the composite 300 are the same as the diaphragm 10, the anode 40, the cathode 20 and the gasket 30 in the composites 100 and 200, respectively.
  • the method for producing the composite 300 is not particularly limited.
  • the anode 40, the diaphragm 10, and the peripheral edge of the cathode 20 are held by the gasket member on the anode side provided with the first surface 31 and the gasket member on the cathode side provided with the second surface 32;
  • An anode 40 and a diaphragm 10 are formed in the slit portion 33 of the gasket 30 provided with the slit portion 33 and the continuous portion 36 by joining and integrating the peripheral portion of the member and the peripheral portion of the gasket member on the cathode side by welding or adhesion.
  • a composite 300 (see FIGS. 4D and 4E) in which the peripheral portion of the cathode 20 is held.
  • the anode 40, the cathode 20, and the gasket 30 while appropriately deforming the gasket 30, the peripheral portion of the diaphragm 10, the anode 40, and the cathode 20 in the slit portion 33 of the gasket 30 You may insert it.
  • the entire peripheral edge of the diaphragm 10, the entire peripheral edge of the anode 40, and the entire peripheral edge of the cathode 20 contained in the slit 33 of the gasket 30 are gaskets. Since the first and second portions 34 and 35 are integrally held by one another, the anode 40 and the diaphragm 10 are in direct contact with each other over the entire surface (that is, also at the peripheral portion). Can be in direct contact over the entire surface (that is, also at the periphery). Therefore, by adopting composite 300 in a zero gap type alkaline water electrolysis cell, it is possible to further reduce the operating voltage and further reduce the energy loss.
  • each electrode is fixed to the electrolytic element (anode side frame or cathode side frame), and measures such as welding and pinning are necessary to fix the electrodes.
  • the composite 300 since the anode 40 and the cathode 20 are integrated into the diaphragm 10 and the gasket 30, there is no need to fix the anode 40 to the anode side frame. There is no need to fix it to the frame. Therefore, assembly of the electrolytic cell can be facilitated by adopting the composite 300 in the zero gap type alkaline water electrolytic cell.
  • the gasket 30 is provided on the outer periphery of the slit 33 with the continuous portion 36 that seals the outer peripheral end of the slit 33. It becomes possible to prevent the electrolyte solution and the gas from leaking from the end of the diaphragm 10 to the outside of the electrolytic cell by the capillary phenomenon.
  • the composites 100, 200, and 300 in the form of the square gasket 30 are exemplified.
  • the present invention is not limited to the embodiments. It is also possible to make a membrane-electrode-gasket complex for alkaline water electrolysis in a form provided with a gasket having a ring shape or a polygonal shape other than a square (for example, a hexagon, an octagon, etc.).
  • the shapes of the diaphragm, the cathode and the anode are determined in accordance with the shape of the gasket.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 1000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 1000”) according to one embodiment of the present invention.
  • the electrolytic cell 1000 is an alkaline water electrolytic cell provided with the above-described membrane-electrode-gasket complex 100 (see FIG. 2). As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 1000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51
  • the composite 100 held between the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31; and is held by the gasket 30
  • an anode (second electrode) 41 disposed in contact with the second film surface 12 of the diaphragm 10.
  • the complex 100 is disposed such that the first film surface 11 of the diaphragm 10 faces the cathode chamber C and the second film surface 12 of the diaphragm 10 faces the anode chamber A.
  • the cathode (first electrode) 20 is a flexible porous plate (first porous plate)
  • the anode (second electrode) 41 is a rigid porous plate (second porous plate) It is.
  • the electrolytic cell 1000 further includes conductive ribs 61, 61,... (Hereinafter sometimes referred to as “conductive ribs 61”) provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, and the anode 41 is electrically conductive.
  • the electrolytic cell 1000 is also provided with conductive ribs 62, 62,... (Hereinafter sometimes referred to as “conductive ribs 62”) provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, and the conductive ribs 62.
  • the current collector 72 held and the elastic body (first elastic body) 82 having conductivity held by the current collector 72 are provided, and the cathode 20 is pressed toward the anode 41 by the elastic body 82. It is done.
  • the anode-side frame 51 has a conductive back partition 51 a and a flange 51 b watertightly coupled to the entire peripheral edge of the back partition 51 a.
  • the cathode side frame 52 also has a conductive back partition 52 a and a flange 52 b watertightly coupled to the entire peripheral edge of the back partition 52 a.
  • the back partitions 51a, 52a separate adjacent electrolytic cells, and electrically connect the adjacent electrolytic cells in series.
  • the flange portion 51 b defines an anode chamber together with the back partition 51 a, the diaphragm 10, and the gasket 30, and the flange portion 52 b defines a cathode chamber together with the back partition 52 a, the diaphragm 10, and the gasket 30.
  • the flanges 51 b and 52 b have a shape corresponding to the gasket 30 of the composite 100. That is, when the gasket 30 of the composite 100 is held between the anode side frame 51 and the cathode side frame 52, the flange portion 51 b of the anode side frame 51 contacts the first surface 31 of the gasket 30 without a gap.
  • the flange portion 52 b of the cathode side frame 52 contacts the second surface 32 of the gasket 30 without any gap.
  • the flange portion 51b includes an anolyte supply flow path for supplying anolyte to the anode chamber A, and an anolyte recovery flow path for recovering gas generated from the anolyte A by the anolyte and the anode. And have.
  • the flange portion 52b is provided with a catholyte supply flow path for supplying the catholyte to the cathode chamber C, and a catholyte recovery flow path for recovering the gas generated from the cathode chamber C by the catholyte and the cathode.
  • a rigid conductive material having alkali resistance can be used without any particular limitation.
  • examples of such materials include single metals such as nickel and iron; SUS304, SUS310, SUS310S And stainless steel such as SUS316 and SUS316L; and metal materials obtained by subjecting these to nickel plating.
  • a rigid material having alkali resistance can be used without particular limitation as the material of the flange portions 51b and 52b, and examples of such materials include single metals such as nickel and iron; SUS304, SUS310, SUS310S, SUS310S, SUS316 And stainless steel such as SUS316L; and metal materials obtained by subjecting these to nickel plating; and non-metal materials such as reinforced plastic.
  • the rear partition 51a and the flange 51b of the anode side frame 51 may be joined by welding, adhesion or the like, or may be integrally formed of the same material.
  • the back partition 52a and the flange 52b of the cathode side frame 52 may be joined by welding, adhesion or the like, or may be integrally formed of the same material.
  • electrolytic tank 1000 electrolytic tank 1000
  • the flange portion 51b of the anode side frame 51 also extends to the opposite side of the rear partition 51a (right side in the drawing of FIG.
  • the cathode chamber of the electrolytic cell adjacent to the rear partition 51a may be defined, and the flange portion 52b of the cathode side frame 52 also extends to the opposite side of the rear partition 52a (on the left side of the drawing in FIG. 5)
  • the anode compartment of the adjacent electrolysis cell may be defined along with the back partition 52a.
  • the conductive rib 61 and the conductive rib 62 known conductive ribs used in an alkaline water electrolytic cell can be used without particular limitation.
  • the conductive rib 61 is erected from the rear partition 51a of the anode side frame 51
  • the conductive rib 62 is erected from the rear partition 52a of the cathode side frame.
  • the shape, number, and arrangement of the conductive ribs 61 are not particularly limited as long as the conductive ribs 61 can fix and hold the anode 41 with respect to the anode side frame 51.
  • the shape, number, and arrangement of the conductive ribs 62 are not particularly limited as long as the conductive ribs 62 can fix and hold the current collector 72 with respect to the cathode side frame 52.
  • a material of the conductive rib 61 and the conductive rib 62 a rigid conductive material having alkali resistance can be used without particular limitation, and as an example of such a material, a single metal such as nickel or iron; And stainless steel such as SUS310, SUS310S, SUS316, and SUS316L; and metals such as nickel-plated metals.
  • the current collector 72 a known current collector used in an alkaline water electrolytic cell can be used without particular limitation, and for example, an expanded metal, a punched metal, etc. made of a rigid conductive material having alkali resistance is preferable. It can be adopted.
  • the material of the current collector 72 include single metals such as nickel and iron; stainless steels such as SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316S, SUS316L, and the like; metals obtained by nickel plating these, and the like.
  • known methods such as welding and pinning can be adopted without particular limitation.
  • the elastic body 82 a known conductive elastic body used in an alkaline water electrolytic cell can be used without particular limitation, and for example, an elastic mat made of an assembly of metal wires made of a conductive material having alkali resistance, coil A spring, a plate spring or the like can be preferably adopted.
  • the material of the elastic body 82 include single metals such as nickel and iron; stainless steels such as SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316S, SUS316L, and the like; metals obtained by subjecting these to nickel plating.
  • known methods such as welding, pinning, bolting and the like can be adopted without particular limitation.
  • an anode for alkaline water electrolysis similar to the anode 40 described above in relation to the composite 200 (FIG. 3), which is a rigid porous plate, can be used without particular limitation.
  • known methods such as welding, pinning and bolting can be adopted without particular limitation.
  • the electrolytic cell 1000 includes the membrane-electrode-gasket complex 100 for alkaline water electrolysis, at least the diaphragm 10 and the cathode 20 can be brought into direct contact over the entire surface (that is, also at the peripheral portion). Therefore, according to the electrolytic cell 1000, the operating voltage can be further reduced and the energy loss can be further reduced as compared with the conventional zero gap type electrolytic cell. Further, since the cathode 20 is integrated with the diaphragm 10 and the gasket 30, there is no need to fix the cathode 20 to the cathode side frame 52. Therefore, according to the electrolytic cell 1000, the assembly of the electrolytic cell can be facilitated.
  • the gasket 30 is provided on the outer periphery of the slit 33 with the continuous portion 36 that seals the outer peripheral end of the slit 33. It becomes possible to prevent the electrolyte solution and the gas from leaking from the end of the diaphragm 10 to the outside of the electrolytic cell by the capillary phenomenon.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 2000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 2000”) according to such another embodiment.
  • electrolytic cell 2000 an alkaline water electrolytic cell 2000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 2000”) according to such another embodiment.
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 5, and the description thereof may be omitted. As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 2000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51
  • the composite 200 held between the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31; and is held by the gasket 30
  • the cathode (second electrode) 21 disposed in contact with the second film surface 12 of the diaphragm 10 is provided.
  • the composite 200 is disposed such that the first film surface 11 of the diaphragm 10 faces the anode chamber A, and the second film surface 12 of the diaphragm 10 faces the cathode chamber C.
  • the anode (first electrode) 40 is a flexible porous plate (first porous plate)
  • the cathode (second electrode) 21 is a rigid porous plate (second porous plate) It is.
  • the electrolytic cell 2000 further includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, and the cathode 21 is held by the conductive rib 62.
  • the electrolytic cell 2000 also has a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductive state held by the current collector 71. And the anode 40 is pressed toward the cathode 21 by the elastic body 81. As shown in FIG.
  • the current collector 71 a known current collector used in an alkaline water electrolytic cell can be used without particular limitation, and, for example, an expanded metal, a punched metal, or a net made of a rigid conductive material having alkali resistance Etc. can be adopted preferably.
  • the material of the current collector 71 include single metals such as nickel and iron; stainless steels such as SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316S, SUS316L, and the like; metals obtained by nickel plating these, and the like.
  • known methods such as welding and pinning can be adopted without particular limitation.
  • the elastic body 81 a known conductive elastic body used in an alkaline water electrolytic cell can be used without particular limitation.
  • an elastic mat made of an assembly of metal wires made of a conductive material having alkali resistance, a coil A spring, a plate spring or the like can be preferably adopted.
  • the material of the current collector 81 include single metals such as nickel and iron; stainless steels such as SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316S, SUS316L, and the like; metals obtained by nickel plating these, and the like.
  • known methods such as welding and pinning can be adopted without particular limitation.
  • a cathode for alkaline water electrolysis similar to the cathode 20 described above in relation to the composite 100 (FIG. 2), which is a rigid porous plate, can be used without particular limitation.
  • known methods such as welding, pinning and bolting can be adopted without particular limitation.
  • the electrolytic cell 2000 includes the membrane-electrode-gasket complex 200 for alkaline water electrolysis, at least the diaphragm 10 and the anode 40 can be brought into direct contact over the entire surface (that is, also at the peripheral portion). Therefore, according to the electrolytic cell 2000, the operating voltage can be further reduced and the energy loss can be further reduced as compared with the conventional zero gap type electrolytic cell. Further, since the anode 40 is integrated with the diaphragm 10 and the gasket 30, there is no need to fix the anode 40 to the anode side frame 51. Therefore, according to the electrolytic cell 2000, the assembly of the electrolytic cell can be facilitated.
  • the gasket 30 is provided on the outer periphery of the slit 33 with the continuous portion 36 that seals the outer peripheral end of the slit 33. It becomes possible to prevent the electrolyte solution and the gas from leaking from the end of the diaphragm 10 to the outside of the electrolytic cell by the capillary phenomenon.
  • the alkaline water electrolytic cell 1000 in which the second electrode 41 which is a rigid porous plate is held by the conductive rib 61 and the second electrode 21 which is a rigid porous plate are conductive.
  • the alkaline water electrolytic cell 2000 in the form of being held by the ribs 62 has been exemplified, the present invention is not limited to the form.
  • the electrolytic cell 3000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51.
  • the composite 100 is disposed such that the first film surface 11 of the diaphragm 10 faces the cathode chamber C and the second film surface 12 of the diaphragm 10 faces the anode chamber A.
  • the cathode (first electrode) 20 is a flexible porous plate (first porous plate).
  • the anode (second electrode) 41 may be a rigid porous plate or a flexible porous plate (second porous plate), but is preferably a rigid porous plate.
  • the electrolytic cell 3000 includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, a current collector 72 held by the conductive rib 62, and a conductivity held by the current collector 72. And the cathode 20 is pressed by the elastic body 82 toward the anode 41.
  • the electrolytic cell 3000 also has a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductive state held by the current collector 71. And the anode 41 is pressed by the elastic body 81 toward the cathode 20.
  • the electrolytic cell 3000 not only the first electrode 20 integrated into the composite 100 is pressed by the first elastic body 82 toward the anode 41 (toward the diaphragm 10), but also the composite The second electrode 41 not integrated with 100 is also pressed toward the cathode 20 (ie, toward the diaphragm 10) by the second elastic body 81. Therefore, it is not necessary to fix the first electrode 20 integrated in the composite 100 to the frame 52, and it is necessary to fix the second electrode 41 not integrated in the composite 100 to the frame 51. Nor. Therefore, according to the electrolytic cell 3000, the assembly of the electrolytic cell can be further facilitated.
  • the diaphragm 10 receives pressure from the elastic body from both the anode side and the cathode side, deformation of the diaphragm 10 in the vicinity of the peripheral portion of the second electrode 41 can be easily reduced.
  • the effects described above for the electrolytic cell 1000 can be similarly obtained.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 4000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 4000”) according to such another embodiment.
  • electrolytic cell 4000 an alkaline water electrolytic cell 4000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 4000”) according to such another embodiment.
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 7 may be denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
  • the electrolytic cell 4000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51.
  • the composite 100 held between the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31; and is held by the gasket 30 And an anode (second electrode) 42 disposed in contact with the second film surface 12 of the diaphragm 10.
  • the composite 100 is disposed such that the first film surface 11 of the diaphragm 10 faces the cathode chamber C, and the second film surface 12 of the diaphragm 10 faces the anode chamber A.
  • the cathode (first electrode) 20 is a flexible porous plate (first porous plate)
  • the anode (second electrode) 42 is a flexible porous plate (second The perforated plate of The electrolytic cell 4000 includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, a current collector 72 held by the conductive rib 62, and a conductivity held by the current collector 72.
  • the electrolytic cell 4000 also has a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductive state held by the current collector 71.
  • an electrically conductive rigid current collector 91 disposed between the elastic body 81 and the anode 42, and the anode 42 is made of an elastic body 81. It is pressed toward the cathode 20 through the rigid current collector 91.
  • the rigid current collector 91 is disposed such that the second electrode (anode) 42 is sandwiched between the rigid current collector 91 and the diaphragm 10, and the second electrode (anode) is 42) is supported by a rigid current collector 91.
  • a rigid current collector having conductivity can be used.
  • an expanded metal, a punched metal or the like made of a rigid conductive material having alkali resistance can be preferably adopted.
  • the material of the rigid current collector 91 include single metals such as nickel and iron; stainless steels such as SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, and SUS316L; metals obtained by nickel plating these, and the like.
  • the rigid current collector 91 may be held by the elastic body 81 or may not be held. When the rigid current collector 91 is held on the elastic body 81, known means such as welding, pinning and bolting can be adopted without particular limitation.
  • the electrolytic cell 4000 not only the first electrode 20 integrated into the composite 100 is pressed by the first elastic body 82 toward the anode 42 (ie, toward the diaphragm 10), but also the composite
  • the second electrode 42 not integrated with the body 100 is also pressed by the second elastic body 81 via the rigid current collector 91 toward the cathode 20 (ie, toward the diaphragm 10). Therefore, it is not necessary to fix the first electrode 20 integrated in the composite 100 to the frame 52, and it is necessary to fix the second electrode 42 not integrated in the composite 100 to the frame 51. Nor. Therefore, according to the electrolytic cell 4000, the assembly of the electrolytic cell can be further facilitated.
  • the elastic body 81 presses the second electrode 42 through the rigid current collector 91 (that is, the second electrode 42 is supported from behind by the rigid current collector 91), it is integrated into the composite. Even if the non-second electrode has flexibility, it is possible to make the pressure with which both electrodes are pressed against the diaphragm 10 more uniform over the entire surface of the electrodes, thus making the current density more uniform. It will be possible to Further, since the diaphragm 10 receives pressure from the elastic body from both the anode side and the cathode side, it is easy to reduce the deformation of the diaphragm 10 in the vicinity of the gasket 30. The effects described above for the electrolytic cell 1000 can be similarly obtained.
  • the composite 100 in which the diaphragm 10 and the cathode 20 are integrated with the gasket 30 (FIG. 2) or the composite 200 in which the diaphragm 10 and the anode 40 are integrated with the gasket 30 (FIG. 3)
  • the alkaline water electrolytic cells 1000, 2000, 3000, and 4000 (FIGS. 5 to 8) have been exemplified
  • the present invention is not limited to the embodiments.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 5000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 5000”) according to such another embodiment.
  • electrolytic cell 5000 an alkaline water electrolytic cell 5000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 5000”) according to such another embodiment.
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 8 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 8, and the description thereof may be omitted. As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 5000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51
  • the composite 300 is held by the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31.
  • the composite 300 is disposed such that the anode 40 faces the anode chamber A and the cathode 20 faces the cathode chamber C.
  • the cathode (first electrode) 20 is a flexible porous plate (first porous plate).
  • the anode (second electrode) 40 may be a flexible porous plate (second porous plate) or a rigid porous plate.
  • the electrolytic cell 5000 includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, a current collector 72 held by the conductive rib 62, and a conductivity held by the current collector 72. And the cathode 20 is pressed toward the anode 40 by the elastic body 82. As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 5000 also includes a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, and a current collector 71 held by the conductive rib 61, and the anode 40 is a current collector. Supported by 71 from behind.
  • the electrolytic cell 5000 includes the membrane-electrode-gasket complex 300 for alkaline water electrolysis, the diaphragm 10 and the cathode 20 can be brought into direct contact over the entire surface (that is, also at the peripheral portion), and the diaphragm 10 and the anode 40 can be in direct contact over the entire surface (that is, also at the periphery). Therefore, according to the electrolytic cell 5000, it is possible to further reduce the operating voltage and to further reduce the energy loss as compared with the conventional zero gap type electrolytic cell.
  • the anode 40 and the cathode 20 are integrated with the diaphragm 10 and the gasket 30, there is no need to fix the anode 40 to the anode side frame 51, and there is no need to fix the cathode 20 to the cathode side frame 52. Therefore, according to the electrolytic cell 5000, the assembly of the electrolytic cell can be facilitated. Furthermore, while the peripheral edge of the diaphragm 10 is accommodated in the slit 33 of the gasket 30, the gasket 30 is provided on the outer periphery of the slit 33 with the continuous portion 36 that seals the outer peripheral end of the slit 33. It becomes possible to prevent the electrolyte solution and the gas from leaking from the end of the diaphragm 10 to the outside of the electrolytic cell by the capillary phenomenon.
  • the alkaline water electrolytic cell 5000 including the current collector 71 supported by the conductive rib 61 and the anode 40 supported from the back by the current collector 71 has been exemplified.
  • the present invention is not limited to this form.
  • the anode 40 is a rigid porous electrode
  • the cathode 20 is a flexible porous plate pressed by the elastic body 82 toward the anode 40, and the anode 40 is supported from behind by the conductive rib 61 and the current collector 71.
  • the alkaline water electrolysis tank 5000 of the form which has been mentioned was mentioned as an example, the present invention is not limited to the form concerned.
  • it is an alkaline water electrolytic cell in which the anode is a porous plate having flexibility and is pressed toward the cathode by an elastic body, and the cathode is supported from behind by the conductive rib and the current collector. It is also possible.
  • the electrolytic cell 6000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51
  • the composite 300 is held by the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31.
  • the composite 300 is disposed such that the anode 40 faces the anode chamber A and the cathode 20 faces the cathode chamber C.
  • the anode (first electrode) 40 is a flexible porous plate (first porous plate).
  • the cathode (second electrode) 20 may be a flexible porous plate (second porous plate) or a rigid porous plate.
  • the electrolytic cell 6000 includes a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductivity held by the current collector 71.
  • the electrolytic cell 6000 also includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, and a current collector 72 held by the conductive rib 62, and the cathode 20 is a current collector. Supported from behind by 72. Also by the alkaline water electrolysis tank 6000 of such a form, the same effect as the above-described electrolysis tank 5000 can be obtained.
  • the alkaline water electrolytic cell 6000 having the current collector 72 supported by the conductive rib 62 and the cathode 20 supported from behind by the current collector 72 has been exemplified.
  • the present invention is not limited to this form.
  • the cathode 20 is a rigid porous electrode
  • the first electrode which is a flexible porous plate
  • the second electrode is conductive.
  • the alkaline water electrolyzer 5000 and 6000 of the form supported by the rib from the back was mentioned as an example, the present invention is not limited to the form concerned.
  • a first electrode which is a flexible porous plate
  • the second electrode has the second conductivity.
  • an alkaline water electrolytic cell in a form in which the elastic body is pressed toward the first electrode.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 7000 (hereinafter sometimes referred to as “alkaline water electrolytic cell 7000”) according to such another embodiment.
  • alkaline water electrolytic cell 7000 hereinafter sometimes referred to as “alkaline water electrolytic cell 7000”
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 10 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 10, and the description may be omitted. As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 7000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51
  • the composite 300 is held by the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31.
  • the composite 300 is disposed such that the anode 40 faces the anode chamber A and the cathode 20 faces the cathode chamber C.
  • at least one of the cathode (first electrode) 20 and the anode (second electrode) 40 is a flexible porous plate.
  • the cathode (first electrode) 20 and the anode (second electrode) 40 may both be flexible porous plates, but the cathode (first electrode) 20 and the anode (second electrode) Preferably, one of 40 is a flexible porous plate and the other is a rigid porous plate.
  • the electrolytic cell 7000 includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, a current collector 72 held by the conductive rib 62, and a conductivity held by the current collector 72. And the cathode 20 is pressed toward the anode 40 by the elastic body 82. As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 7000 also has a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductive state held by the current collector 71. And the anode 40 is pressed toward the cathode 20 by the elastic body 81. As shown in FIG.
  • the same effects as those of the above-described electrolytic cell 5000 can also be obtained by the alkaline water electrolytic cell 7000 having such a configuration. Further, since the diaphragm 10 receives pressure from the elastic body from both the anode side and the cathode side, it is easy to reduce the deformation of the diaphragm 10 in the vicinity of the gasket 30.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolysis tank 8000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolysis tank 8000”) according to still another embodiment.
  • electrolysis tank 8000 an alkaline water electrolysis tank 8000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolysis tank 8000”) according to still another embodiment.
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 11 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 11, and the description thereof may be omitted.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolysis tank 8000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolysis tank 8000”) according to still another embodiment.
  • elements already appearing in FIGS. 2 to 11 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 11, and the description thereof may be omitted.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolysis tank
  • the electrolytic cell 8000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51
  • the composite 300 is held by the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31.
  • the composite 300 is disposed such that the anode 40 faces the anode chamber A and the cathode 20 faces the cathode chamber C.
  • the cathode (first electrode) 20 is a flexible porous plate (first porous plate).
  • the anode (second electrode) 40 may be a rigid porous plate or a flexible porous plate (second porous plate), preferably a flexible porous plate It is.
  • the electrolytic cell 8000 includes a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, a current collector 72 held by the conductive rib 62, and a conductivity held by the current collector 72. And the cathode 20 is pressed toward the anode 40 by the elastic body 82. As shown in FIG.
  • the electrolytic cell 8000 also has a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductive state held by the current collector 71. And a rigid current collector 91 having conductivity, which is disposed between the elastic body 81 and the anode 40, and the anode 40 is made of an elastic body 81. It is pressed toward the cathode 20 through the rigid current collector 91.
  • the rigid current collector 91 is disposed so that the second electrode (anode) 40 is sandwiched between the rigid current collector 91 and the diaphragm 10, and the second electrode (anode) is ) 40 is supported by a rigid current collector 91.
  • the elastic body 81 presses the anode 40 through the rigid current collector 91 (that is, the anode 40 is supported from behind by the rigid current collector 91), the anode 40 and the cathode 20 are Even if both have flexibility, it is possible to make the pressure with which both electrodes are pressed against the diaphragm 10 more uniform over the entire surface of the electrodes, and thus make it possible to make the current density more uniform. become.
  • the effects described above for the electrolytic cell 7000 can be similarly obtained.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 9000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 9000”) according to such another embodiment.
  • electrolytic cell 9000 an alkaline water electrolytic cell 9000
  • the electrolytic cell 9000 includes a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A; a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C; and an anode side frame 51.
  • the composite 300 is held by the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31.
  • the composite 300 is disposed such that the anode 40 faces the anode chamber A and the cathode 20 faces the cathode chamber C.
  • the anode (first electrode) 40 is a flexible porous plate (first porous plate).
  • the cathode (second electrode) 20 may be a rigid porous plate or a flexible porous plate (second porous plate), but is preferably flexible. It is.
  • the electrolytic cell 9000 includes a conductive rib 61 provided so as to protrude from the inner wall of the anode side frame 51, a current collector 71 held by the conductive rib 61, and a conductivity held by the current collector 71.
  • An elastic body (first elastic body) 81 is provided, and the anode 40 is pressed toward the cathode 20 by the elastic body 81.
  • the electrolytic cell 9000 also has a conductive rib 62 provided so as to protrude from the inner wall of the cathode side frame 52, a current collector 72 held by the conductive rib 62, and a conductive state held by the current collector 72. And an electrically conductive rigid current collector 91 disposed between the elastic body 82 and the cathode 20, and the cathode 20 is formed by the elastic body 82. It is pressed toward the anode 40 via the rigid current collector 91.
  • the rigid current collector 91 is disposed so that the second electrode (cathode) 20 is sandwiched between the rigid current collector 91 and the diaphragm 10, and the second electrode (cathode 20) is supported by a rigid current collector 91.
  • the same effect as the above-described electrolytic cell 8000 can also be obtained by the alkaline water electrolytic cell 9000 having such a configuration. That is, according to the electrolytic cell 9000, since the elastic body 82 presses the cathode 20 through the rigid current collector 91 (that is, the cathode 20 is supported from behind by the rigid current collector 91), the anode 40 and Even if both of the cathodes 20 have flexibility, it is possible to make the pressure with which both electrodes are pressed against the diaphragm 10 more uniform over the entire surface of the electrodes, thus making the current density more uniform. Becomes possible. The effects described above for the electrolytic cell 7000 can be similarly obtained.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically illustrating an alkaline water electrolytic cell 10000 (hereinafter sometimes referred to as “electrolytic cell 10000”) according to such another embodiment.
  • electrolytic cell 10000 an alkaline water electrolytic cell 10000
  • a conductive anode side frame 51 defining an anode chamber A
  • a conductive cathode side frame 52 defining a cathode chamber C
  • an anode side frame 51 The composite 300 is held by the anode side frame 51 and the cathode side frame 52 such that the cathode side frame 52 contacts the second side 32 in contact with the first surface 31.
  • the composite 300 is disposed such that the anode 40 faces the anode chamber A and the cathode 20 faces the cathode chamber C.
  • the cathode (first electrode) 20 and the anode (second electrode) 40 is a flexible porous plate.
  • the cathode (first electrode) 20 and the anode (second electrode) 40 may both be flexible porous plates, but the cathode (first electrode) 20 and the anode (second electrode)
  • one of 40 is a flexible porous plate and the other is a rigid porous plate.
  • the electrolytic cell 10000 is a conductive elastic body disposed between the conductive back partition 52 a of the cathode side frame 52 and the cathode 20 so as to be in direct contact with the back partition 52 a and the cathode 20.
  • the electrolytic cell 10000 is also a conductive elastic body (a conductive elastic body (a first electrode) disposed between the conductive back partition 51 a of the anode side frame 51 and the anode 40 and in direct contact with the back partition 51 a and the anode 40. And the anode 40 is pressed toward the cathode 20 by the elastic body 81.
  • the same effect as the above-described electrolytic cell 7000 can be obtained also by the alkaline water electrolytic cell 10000 of such a form. Furthermore, in the electrolytic cell 10000, since the anode chamber A and the cathode chamber C do not have conductive ribs, the thickness per electrolytic cell can be reduced. Therefore, the electrolytic cell can be miniaturized to occupy an occupied site. It is possible to increase the gas production per area. In addition, since one or both of the anode chamber and the cathode chamber do not have the conductive rib, it is possible to reduce the number of steps required for producing the material of the electrolytic cell and the electrolytic cell.
  • Comparative Example The alkaline water electrolytic cell used in the example is replaced with a zero gap type electrolytic cell having a conventional structure (see FIG. 1) in which the gasket and the electrode are not integrated, the same as in Example 1.
  • the alkaline water was electrolyzed under the conditions of and the required voltage was measured.
  • the voltage required for electrolysis is 1 in spite of the fact that the conduction area and the current value are the same as those of the conventional zero gap type electrolysis cell used in the comparative example. It could be reduced by .5%. This indicates that the increase in the zero-gaped area (in which the electrode and the diaphragm are in direct contact) causes the current to flow more uniformly throughout the current-carrying surface.

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Abstract

第１及び第２の膜面を有する隔膜と、第１の膜面に重ねて配置された第１の電極と、隔膜および第１の電極を一体に保持する電気絶縁性のガスケットとを含み、ガスケットは、陽極側の枠体に接する第１の面と、陰極側の枠体に接する第２の面と、内周側に向かって開口し隔膜および第１の電極の全周縁部を収容するスリット部と、スリット部を介して対向する第１及び第２の部分と、スリット部の外周側に設けられ、第１及び第２の部分を一体に接続し、且つスリット部の外周端を封止する連続部とを備え、スリット部に収容された隔膜及び第１の電極の全周縁部が、第１及び第２の部分によって一体に挟持されている、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。

Description

アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体
　本発明は、アルカリ水電解用の電解槽に用いられるガスケットに関し、より詳しくは、アルカリ水電解用の膜－電極－ガスケット複合体、及びそれを備えるアルカリ水電解槽に関する。
　水素ガスおよび酸素ガスの製造方法として、アルカリ水電解法が知られている。アルカリ水電解法においては、アルカリ金属水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ等。）が溶解した塩基性の水溶液（アルカリ水）を電解液として用いて水を電気分解することにより、陰極から水素ガスが発生し、陽極から酸素ガスが発生する。アルカリ水電解用の電解槽としては、イオン透過性の隔膜によって区画された陽極室および陰極室を備え、陽極室に陽極が、陰極室に陰極がそれぞれ配置された電解槽が知られている。さらに、エネルギーロスを低減するために、陽極および陰極が、それぞれ隔膜に直接に接触するように保持される、ゼロギャップ構造を有する電解槽（ゼロギャップ型電解槽）が提案されている。
国際公開２０１３／１９１１４０号パンフレット 特開２００２－３３２５８６号公報 特許第４４５３９７３号公報 国際公開２０１４／１７８３１７号パンフレット 特許第６０９３３５１号公報 特開２０１５－１１７４１７号公報
　図１は、一の実施形態に係る従来のゼロギャップ型電解槽９００を模式的に説明する部分断面図である。ゼロギャップ型電解槽９００は、陽極室Ａと陰極室Ｃとを隔てる導電性の隔壁９１１及びフランジ部９１２を備える極室ユニット９１０、９１０、…と、隣接する極室ユニット９１０、９１０の間に配置されたイオン透過性の隔膜９２０と、隔膜９２０と極室ユニット９１０のフランジ部９１２との間に配置され、隔膜９２０の周縁部を挟み込むガスケット９３０、９３０と、一方の極室ユニットの隔壁９１１から立設された導電性のリブ９１３、９１３、…に保持された陽極９４０と、他方の極室ユニットの隔壁９１１から立設された導電性のリブ９１４、９１４、…に保持された集電体９５０及び該集電体９５０に接して配置された導電性の弾性体９６０に保持された柔軟な陰極９７０と、を備えている。陰極９７０の周縁部および導電性の弾性体９６０の周縁部は、集電体９５０の周縁部に固定されている。ゼロギャップ型電解槽９００においては、導電性の弾性体９６０が柔軟な陰極９７０を隔膜９２０及び陽極９４０に向けて押し付けることにより、隣接する陰極９７０及び陽極９４０の間に隔膜９２０が挟み込まれている。その結果、隔膜９２０と陽極９４０及び陰極９７０とが直接に接触する（すなわちゼロギャップである）ので、陽極９４０と陰極９７０との間の溶液抵抗が低減され、したがってエネルギーロスが低減される。
　しかしながら、図１に示すように、隔膜９２０の周縁部、すなわち隔膜９２０のうちフランジ部９１２（又はガスケット９３０）の近傍部分においては、隔膜９２０と陽極９４０及び陰極９７０とが直接に接触していない（すなわちゼロギャップでない）ので、当該部分において電極間の溶液抵抗が大きくなり、その結果運転電圧の増大を招いていた。
　本発明は、隔膜の周縁部においても隔膜と電極とを直接に接触させることが可能な、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体を提供することを課題とする。また、該膜－電極－ガスケット複合体を備えるアルカリ水電解槽を提供する。
　本発明は、次の［１］～［１４］の形態を包含する。
［１］　第１の膜面および第２の膜面を有する隔膜と、
　前記隔膜の第１の膜面に重ねて配置された、第１の電極と、
　前記隔膜および前記第１の電極を一体に保持する、電気絶縁性のガスケットと
を含み、
　前記ガスケットは、
　　陽極側の枠体に接する第１の面と、
　　陰極側の枠体に接する第２の面と、
　　内周側に向かって開口し、前記隔膜の全周縁部および前記第１の電極の全周縁部を収容する、スリット部と、
　　前記第１の面および前記第２の面に交差する方向において前記スリット部を介して対向する、前記第１の面を有する第１の部分および前記第２の面を有する第２の部分と、
　　前記スリット部の外周側に設けられ、前記第１の部分および前記第２の部分を一体に接続し、且つ前記スリット部の外周端を封止する、連続部と
を備え、
　前記スリット部に収容された、前記隔膜の全周縁部および前記第１の電極の全周縁部が、前記第１の部分および前記第２の部分によって一体に挟持されていることを特徴とする、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
［２］　前記第１の電極が、可撓性を有する第１の多孔板である、［１］に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
［３］　前記隔膜の第２の膜面に重ねて配置された、第２の電極をさらに含み、
　前記ガスケットは、前記隔膜、前記第１の電極、及び前記第２の電極を一体に保持し、
　前記スリット部は、前記隔膜の全周縁部、前記第１の電極の全周縁部、及び前記第２の電極の全周縁部を収容し、
　前記スリット部に収容された、前記隔膜の全周縁部、前記第１の電極の全周縁部、及び前記第２の電極の全周縁部が、前記第１の部分および前記第２の部分によって一体に挟持されている、［１］又は［２］に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
［４］　前記第２の電極が、剛体多孔板である、［３］に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
［５］　前記第２の電極が、可撓性を有する第２の多孔板である、［３］に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
［６］　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、［１］又は［２］に記載の膜－電極－ガスケット複合体と、
　前記ガスケットに保持されることなく、前記隔膜の第２の膜面に接して配置された第２の電極と
を含み、
　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陽極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陰極室に面するように配置され、
　前記第１の電極は陽極であって、
　前記第２の電極は陰極である、アルカリ水電解槽。
［７］　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、［１］又は［２］に記載の膜－電極－ガスケット複合体と、
　前記ガスケットに保持されることなく、前記隔膜の第２の膜面に接して配置された第２の電極とを含み、
　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陰極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陽極室に面するように配置され、
　前記第１の電極は陰極であり、
　前記第２の電極は陽極である、アルカリ水電解槽。
［８］　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、［３］～［５］のいずれかに記載の膜－電極－ガスケット複合体とを含み、
　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陽極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陰極室に面するように配置され、
　前記第１の電極は陽極であって、
　前記第２の電極は陰極である、アルカリ水電解槽。
［９］　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、［３］～［５］のいずれかに記載の膜－電極－ガスケット複合体とを含み、
　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陰極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陽極室に面するように配置され、
　前記第１の電極は陰極であって、
　前記第２の電極は陽極である、アルカリ水電解槽。
［１０］　前記第１の電極は、可撓性を有する第１の多孔板であり、
　前記第１の電極は、導電性を有する第１の弾性体によって前記第２の電極へ向けて押し付けられている、［６］～［９］のいずれかに記載のアルカリ水電解槽。
［１１］　前記第２の電極は、剛体多孔板である、［１０］に記載のアルカリ水電解槽。
［１２］　前記第２の電極は、導電性を有する第２の弾性体によって前記第１の電極へ向けて押し付けられている、［１１］に記載のアルカリ水電解槽。
［１３］　前記第２の電極は、可撓性を有する第２の多孔板であり、
　前記第２の電極は、導電性を有する第２の弾性体によって前記第１の電極へ向けて押し付けられている、［１０］に記載のアルカリ水電解槽。
［１４］　前記第２の電極に接して配置された、導電性を有する剛体集電体をさらに備え、
　前記剛体集電体は、該剛体集電体と前記隔膜との間に前記第２の電極が挟まれるように配置され、
　前記第２の電極は、可撓性を有する第２の多孔板であり、
　前記第２の電極は、前記剛体集電体によって支持されている、［１０］に記載のアルカリ水電解槽。
　本発明のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体によれば、隔膜の周縁部においても隔膜と電極とを直接に接触させることができる。したがって、本発明のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体を備えるアルカリ水電解槽によれば、運転電圧をさらに低減できるので、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。
一の実施形態に係る従来のゼロギャップ型電解槽９００を模式的に説明する断面図である。 本発明の一の実施形態に係るアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体１００を模式的に説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）は（Ａ）のＸ－Ｘ断面図、（Ｅ）は（Ｄ）の分解図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体２００を模式的に説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）は（Ａ）のＸ－Ｘ断面図、（Ｅ）は（Ｄ）の分解図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体３００を模式的に説明する図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）は（Ａ）のＸ－Ｘ断面図、（Ｅ）は（Ｄ）の分解図である。 本発明の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽１０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽２０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽３０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽４０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽５０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽６０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽７０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽８０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽９０００を模式的に説明する断面図である。 本発明の他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽１００００を模式的に説明する断面図である。
　本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号を省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値Ａ及びＢについて「Ａ～Ｂ」という表記は「Ａ以上Ｂ以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Ｂのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Ａにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。また要素Ｅ１及びＥ２について「Ｅ１及び／又はＥ２」という表記は「Ｅ１若しくはＥ２、又はそれらの組み合わせ」を意味するものとし、要素Ｅ１、…、ＥＮ（Ｎは３以上の整数）について「Ｅ１、…、ＥＮ－１、及び／又はＥＮ」という表記は「Ｅ１、…、ＥＮ－１、若しくはＥＮ、又はそれらの組み合わせ」を意味するものとする。
　＜１．アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体＞
　図２は、本発明の一の実施形態に係るアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体１００（以下において「複合体１００」ということがある。）を模式的に説明する図である。図２において、（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ複合体１００の正面図、右側面図、及び背面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＸ－Ｘ断面図であり、（Ｅ）は（Ｄ）の分解図である。複合体１００は、第１の膜面１１及び第２の膜面１２を有する隔膜１０と；隔膜１０の第１の膜面１１に重ねて配置された、陰極（第１の電極）２０と；隔膜１０及び陰極（第１の電極）２０を一体に保持する電気絶縁性のガスケット３０とを含む。ガスケット３０は、陽極側の枠体に接する第１の面３１と；陰極側の枠体に接する第２の面３２と；内周側に向かって開口し、隔膜１０の全周縁部および陰極（第１の電極）２０の全周縁部を収容する、スリット部３３と；第１の面３１及び第２の面３２に交差する方向（図２（Ｄ）及び（Ｅ）における紙面上下方向。）においてスリット部３３を介して対向する、第１の面３１を有する第１の部分３４及び第２の面３２を有する第２の部分３５と；スリット部３３の外周側に設けられ、第１の部分３４及び第２の部分３５を一体に接続し、且つスリット部３３の外周端を封止する、連続部３６とを備えている。複合体１００において、スリット部３３に収容された、隔膜１０の全周縁部および陰極（第１の電極）２０の全周縁部は、第１の部分３４及び第２の部分３５によって一体に挟持されている。また図２（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、陰極（第１の電極）２０は、隔膜１０に対して、ガスケット３０の第２の面３２と同じ側に配置されている。図２（Ａ）のＹ－Ｙ断面図は、図２（Ａ）のＸ－Ｘ断面図、すなわち図２（Ｄ）と同様である。
　隔膜１０としては、アルカリ水電解用のゼロギャップ型電解槽に用いられる公知のイオン透過性の隔膜を特に制限なく用いることができる。隔膜１０は、ガス透過性が低く、電気伝導度が小さく、強度が高いことが望ましい。隔膜１０の例としては、アスベスト及び／又は変性アスベストからなる多孔質膜、ポリスルホン系ポリマーを用いた多孔質隔膜、ポリフェニレンスルファイド繊維を用いた布、フッ素系多孔質膜、無機系材料と有機系材料との両方を含むハイブリッド材料を用いた多孔質膜、等の多孔質隔膜を挙げることができる。またこれらの多孔質隔膜以外にも、フッ素系イオン交換膜等のイオン交換膜を隔膜１０として用いることも可能である。
　陰極（第１の電極）２０としては、アルカリ水電解用のゼロギャップ型電解槽に用いられる公知の水素発生用の陰極を特に制限なく用いることができる。陰極２０は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。陰極２０の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ステンレススチール、軟鋼、ニッケル合金、又は、ステンレススチール若しくは軟鋼の表面にニッケルメッキを施したものを好ましく採用できる。陰極２０の触媒層としては、貴金属酸化物、ニッケル、コバルト、モリブデン、若しくはマンガン、若しくはそれらの酸化物、又は貴金属酸化物からなるコーティングを好ましく採用できる。陰極２０は例えば可撓性を有する多孔板であってもよく、また例えば剛体多孔板であってもよい。剛体多孔板である陰極２０としては、剛性を有する導電性基材（例えばエキスパンドメタル等。）と上記触媒層とを備える多孔板を用いることができる。また可撓性を有する多孔板である陰極２０としては、可撓性を有する導電性基材（例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網、薄いパンチドメタル等。）と上記触媒層とを備える多孔板を用いることができる。可撓性を有する多孔板である陰極２０の一つの孔の面積は、好ましくは０．０５～２．０ｍｍ２、より好ましくは０．１～０．５ｍｍ２である。可撓性を有する多孔板である陰極２０の開孔率は、通電面の面積に対して好ましくは２０％以上、より好ましくは２０～５０％である。可撓性を有する多孔板である陰極２０の曲げ柔さは、好ましくは０．０５ｍｍ／ｇ以上、より好ましくは０．１～０．８ｍｍ／ｇである。なお本明細書において曲げ柔さとは、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍの正方形状の試料が水平になるように一辺を固定し、該固定された一辺に向かい合う他の一辺に下向きに一定の荷重をかけたときの該他の一辺（試料先端）の撓み幅（ｍｍ）を荷重（ｇ）で除した値である。すなわち曲げ柔さは、曲げ剛性とは逆の性質を示すパラメタである。曲げ柔さは、多孔板の材質および厚さ、金網にあっては金網を構成する金属ワイヤーの織り方（又は編み方）等により調整することができる。
　ガスケット３０は、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、陽極側枠体および陰極側枠体の形状に対応した形状を有している。また図２（Ｂ）及び（Ｄ）（Ｅ）に示すように、ガスケット３０の第１の面３１及び第２の面３２は平坦な面とされている。ガスケット３０は、耐アルカリ性を有するエラストマーによって形成されていることが好ましい。ガスケット３０の材料の例としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＳＲ）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、イソブチレン－イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等のエラストマーを挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないガスケット材料を使用する場合、該ガスケット材料の表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等によって設けても良い。
　複合体１００を製造する方法は特に制限されない。例えば、第１の面３１を備える陽極側のガスケット部材と第２の面３２を備える陰極側のガスケット部材とで隔膜１０及び陰極２０の周縁部を挟み、その後陽極側のガスケット部材の周縁部と陰極側のガスケット部材の周縁部とを溶着または接着等により接合して一体化することによって、スリット部３３及び連続部３６を備えるガスケット３０のスリット部３３に隔膜１０及び陰極２０の周縁部が保持された複合体１００（図２（Ｄ）及び（Ｅ）参照。）を得ることができる。また例えば、隔膜１０、陰極２０、及びガスケット３０を別個に準備した後、ガスケット３０を適宜変形させながら、ガスケット３０のスリット部３３に隔膜１０及び陰極２０の周縁部を挿入してもよい。
　アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体１００においては、ガスケット３０のスリット部３３に収容された、隔膜１０の全周縁部および陰極２０の全周縁部が、ガスケット３０の第１の部分３４及び第２の部分３５によって一体に挟持されているので、少なくとも隔膜１０と陰極２０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができる。したがって複合体１００をゼロギャップ型アルカリ水電解槽に採用することにより、運転電圧をさらに低減し、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。また従来のゼロギャップ型電解槽においては各電極は電解エレメント（陽極側枠体または陰極側枠体）に固定されており、電極の固定のために溶接やピン止め等の措置が必要であった。これに対して複合体１００によれば、陰極２０は隔膜１０及びガスケット３０に一体化されているので、陰極２０を陰極側枠体に固定する必要はない。したがって複合体１００をゼロギャップ型アルカリ水電解槽に採用することにより、電解槽の組み立てを容易にすることができる。さらに、隔膜１０の周縁部がガスケット３０のスリット部３３に収容されているところ、ガスケット３０はスリット部３３の外周側に、スリット部３３の外周端を封止する連続部３６を備えているので、毛細管現象により隔膜１０の端部から電解槽の外部に電解液やガスが漏洩することを防ぐことが可能になる。
　本発明に関する上記説明では、隔膜１０と、陰極２０と、ガスケット３０とを備える形態の複合体１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、陰極２０に代えて、陽極を備える形態のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体とすることも可能である。
　図３は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体２００（以下において「複合体２００」ということがある。）を模式的に説明する図である。図３において、（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ複合体２００の正面図、右側面図、及び背面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＸ－Ｘ断面図であり、（Ｅ）は（Ｄ）の分解図である。図３において、図２に既に表れた要素には図２と同一の符号を付し、説明を省略することがある。複合体２００は、第１の膜面１１及び第２の膜面１２を有する隔膜１０と；隔膜１０の第１の膜面１１に重ねて配置された、陽極（第１の電極）４０と；隔膜１０及び陽極（第１の電極）４０を一体に保持する電気絶縁性のガスケット３０とを含む。ガスケット３０は、陽極側の枠体に接する第１の面３１と；陰極側の枠体に接する第２の面３２と；内周側に向かって開口し、隔膜１０の全周縁部および陽極（第１の電極）４０の全周縁部を収容する、スリット部３３と；第１の面３１及び第２の面３２に交差する方向においてスリット部３３を介して対向する、第１の面３１を有する第１の部分３４及び第２の面３２を有する第２の部分３５と；スリット部３３の外周側に設けられ、第１の部分３４及び第２の部分３５を一体に接続し、且つスリット部３３の外周端を封止する、連続部３６とを備えている。複合体２００において、スリット部３３に収容された、隔膜１０の全周縁部および陽極（第１の電極）４０の全周縁部は、第１の部分３４及び第２の部分３５によって一体に挟持されている。また図３（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、陽極（第１の電極）４０は、隔膜１０に対して、ガスケット３０の第１の面３１と同じ側に配置されている。図３（Ａ）のＹ－Ｙ断面図は、図３（Ａ）のＸ－Ｘ断面図、すなわち図３（Ｄ）と同様である。
　複合体２００における隔膜１０及びガスケット３０は、複合体１００における隔膜１０及びガスケット３０と同一である。陽極（第１の電極）４０としては、アルカリ水電解用のゼロギャップ型電解槽に用いられる公知の酸素発生用の陽極を特に制限なく用いることができる。陽極４０は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。触媒層は多孔質であることが好ましい。陽極４０の導電性基材としては、例えば、ニッケル鉄、バナジウム、モリブデン、銅、銀、マンガン、白金族元素、黒鉛、若しくはクロム、又はそれらの組み合わせを用いることができる。陽極４０においてはニッケルからなる導電性基材を好ましく用いることができる。触媒層は元素としてニッケルを含む。触媒層は、酸化ニッケル、金属ニッケル、若しくは水酸化ニッケル、又はそれらの組み合わせを含むことが好ましく、ニッケルと他の１種以上の金属との合金を含んでもよい。触媒層は金属ニッケルからなることが特に好ましい。なお、触媒層は、クロム、モリブデン、コバルト、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、亜鉛、白金族元素、もしくは希土類元素、またはそれらの組み合わせをさらに含んでもよい。触媒層の表面に、ロジウム、パラジウム、イリジウム、若しくはルテニウム、又はそれらの組み合わせが追加的な触媒としてさらに担持されていてもよい。陽極４０は例えば可撓性を有する多孔板であってもよく、また例えば剛体多孔板であってもよい。剛体多孔板である陽極４０としては、剛性を有する導電性基材（例えばエキスパンドメタル等。）と上記触媒層とを備える多孔板を用いることができる。また可撓性を有する多孔板である陽極４０としては、可撓性を有する導電性基材（例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網、薄いパンチドメタル等。）と上記触媒層とを備える多孔板を用いることができる。可撓性を有する多孔板である陽極４０の一つの孔の面積は、好ましくは０．０５～２．０ｍｍ２、より好ましくは０．１～０．５ｍｍ２である。可撓性を有する多孔板である陽極４０の開孔率は、通電面の面積に対して好ましくは２０％以上、より好ましくは２０～５０％である。可撓性を有する多孔板である陽極４０の曲げ柔さは、好ましくは０．０５ｍｍ／ｇ以上、より好ましくは０．１～０．８ｍｍ／ｇである。
　複合体２００を製造する方法は特に制限されない。例えば、第１の面３１を備える陽極側のガスケット部材と第２の面３２を備える陰極側のガスケット部材とで隔膜１０及び陽極４０の周縁部を挟み、その後陽極側のガスケット部材の周縁部と陰極側のガスケット部材の周縁部とを溶着または接着等により接合して一体化することによって、スリット部３３及び連続部３６を備えるガスケット３０のスリット部３３に隔膜１０及び陽極４０の周縁部が保持された複合体２００（図３（Ｄ）及び（Ｅ）参照。）を得ることができる。また例えば、隔膜１０、陽極４０、及びガスケット３０を別個に準備した後、ガスケット３０を適宜変形させながら、ガスケット３０のスリット部３３に隔膜１０及び陽極４０の周縁部を挿入してもよい。
　アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体２００においては、ガスケット３０のスリット部３３に収容された、隔膜１０の全周縁部および陽極４０の全周縁部が、ガスケット３０の第１の部分３４及び第２の部分３５によって一体に挟持されているので、少なくとも隔膜１０と陽極４０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができる。したがって複合体２００をゼロギャップ型アルカリ水電解槽に採用することにより、運転電圧をさらに低減し、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。また従来のゼロギャップ型電解槽においては各電極は電解エレメント（陽極側枠体または陰極側枠体）に固定されており、電極の固定のために溶接やピン止め等の措置が必要であった。これに対して複合体２００によれば、陽極４０は隔膜１０及びガスケット３０に一体化されているので、陽極４０を陽極側枠体に固定する必要はない。したがって複合体２００をゼロギャップ型アルカリ水電解槽に採用することにより、電解槽の組み立てを容易にすることができる。さらに、隔膜１０の周縁部がガスケット３０のスリット部３３に収容されているところ、ガスケット３０はスリット部３３の外周側に、スリット部３３の外周端を封止する連続部３６を備えているので、毛細管現象により隔膜１０の端部から電解槽の外部に電解液やガスが漏洩することを防ぐことが可能になる。
　本発明に関する上記説明では、隔膜１０と、陰極２０と、ガスケット３０とを備える形態の複合体１００、及び、隔膜１０と、陽極４０と、ガスケット３０とを備える形態の複合体２００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、陰極および陽極の両方を備える形態のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体とすることも可能である。
　図４は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体３００（以下において「複合体３００」ということがある。）を模式的に説明する図である。図４において、（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ複合体３００の正面図、右側面図、及び背面図であり、（Ｄ）は（Ａ）のＸ－Ｘ断面図であり、（Ｅ）は（Ｄ）の分解図である。図４において、図２～３に既に表れた要素には図２～３と同一の符号を付し、説明を省略することがある。複合体３００は、第１の膜面１１及び第２の膜面１２を有する隔膜１０と；隔膜１０の第１の膜面１１に重ねて配置された、陽極（第１の電極）４０と；隔膜１０の第２の膜面１２に重ねて配置された、陰極（第２の電極）２０と；隔膜１０、陽極（第１の電極）４０、及び陰極（第２の電極）２０を一体に保持する電気絶縁性のガスケット３０とを含む。ガスケット３０は、陽極側の枠体に接する第１の面３１と；陰極側の枠体に接する第２の面３２と；内周側に向かって開口し、隔膜１０の全周縁部および陽極（第１の電極）４０の全周縁部を収容する、スリット部３３と；第１の面３１及び第２の面３２に交差する方向（図４（Ｄ）及び（Ｅ）における紙面上下方向。）においてスリット部３３を介して対向する、第１の面３１を有する第１の部分３４及び第２の面３２を有する第２の部分３５と；スリット部３３の外周側に設けられ、第１の部分３４及び第２の部分３５を一体に接続し、且つスリット部３３の外周端を封止する、連続部３６とを備えている。複合体３００において、スリット部３３に収容された、隔膜１０の全周縁部、陽極（第１の電極）４０の全周縁部、および陰極（第２の電極）２０の全周縁部は、第１の部分３４及び第２の部分３５によって一体に挟持されている。また図４（Ａ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、陽極（第１の電極）４０は、隔膜１０に対して、ガスケット３０の第１の面３１と同じ側に配置されており、陰極（第２の電極）２０は、隔膜１０に対して、ガスケット３０の第２の面３２と同じ側に配置されている。図４（Ａ）のＹ－Ｙ断面図は、図４（Ａ）のＸ－Ｘ断面図、すなわち図４（Ｄ）と同様である。
　複合体３００における隔膜１０、陽極４０、陰極２０、及びガスケット３０は、複合体１００及び２００における隔膜１０、陽極４０、陰極２０、及びガスケット３０とそれぞれ同様である。
　複合体３００を製造する方法は特に制限されない。例えば、第１の面３１を備える陽極側のガスケット部材と第２の面３２を備える陰極側のガスケット部材とで、陽極４０、隔膜１０、及び陰極２０の周縁部を挟み、その後陽極側のガスケット部材の周縁部と陰極側のガスケット部材の周縁部とを溶着または接着等により接合して一体化することによって、スリット部３３及び連続部３６を備えるガスケット３０のスリット部３３に陽極４０、隔膜１０、及び陰極２０の周縁部が保持された複合体３００（図４（Ｄ）及び（Ｅ）参照。）を得ることができる。また例えば、隔膜１０、陽極４０、陰極２０、及びガスケット３０を別個に準備した後、ガスケット３０を適宜変形させながら、ガスケット３０のスリット部３３に隔膜１０、陽極４０、及び陰極２０の周縁部を挿入してもよい。
　アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体３００においては、ガスケット３０のスリット部３３に収容された、隔膜１０の全周縁部、陽極４０の全周縁部、及び陰極２０の全周縁部が、ガスケット３０の第１の部分３４及び第２の部分３５によって一体に挟持されているので、陽極４０と隔膜１０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させ、且つ、隔膜１０と陰極２０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができる。したがって複合体３００をゼロギャップ型アルカリ水電解槽に採用することにより、運転電圧をさらに低減し、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。また従来のゼロギャップ型電解槽においては各電極は電解エレメント（陽極側枠体または陰極側枠体）に固定されており、電極の固定のために溶接やピン止め等の措置が必要であった。これに対して複合体３００によれば、陽極４０及び陰極２０は隔膜１０及びガスケット３０に一体化されているので、陽極４０を陽極側枠体に固定する必要はなく、また陰極２０を陰極側枠体に固定する必要もない。したがって複合体３００をゼロギャップ型アルカリ水電解槽に採用することにより、電解槽の組み立てを容易にすることができる。さらに、隔膜１０の周縁部がガスケット３０のスリット部３３に収容されているところ、ガスケット３０はスリット部３３の外周側に、スリット部３３の外周端を封止する連続部３６を備えているので、毛細管現象により隔膜１０の端部から電解槽の外部に電解液やガスが漏洩することを防ぐことが可能になる。
　本発明に関する上記説明では、四角形状のガスケット３０を備える形態の複合体１００、２００、及び３００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。環状、又は、四角形以外の多角形状（例えば六角形や八角形等。）を有するガスケットを備える形態のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体とすることも可能である。隔膜、陰極、および陽極の形状は、ガスケットの形状に合わせて決定される。
　＜２．アルカリ水電解槽＞
　図５は、本発明の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽１０００（以下において「電解槽１０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。電解槽１０００は、上記説明した膜－電極－ガスケット複合体１００（図２参照。）を備えるアルカリ水電解槽である。図５に示すように、電解槽１０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体１００と；ガスケット３０に保持されることなく、隔膜１０の第２の膜面１２に接して配置された陽極（第２の電極）４１とを備えている。電解槽１０００において、複合体１００は、隔膜１０の第１の膜面１１が陰極室Ｃに面し、隔膜１０の第２の膜面１２が陽極室Ａに面するように配置されている。電解槽１０００において、陰極（第１の電極）２０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）であり、陽極（第２の電極）４１は剛体多孔板（第２の多孔板）である。電解槽１０００は、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１、６１、…（以下において「導電性リブ６１」ということがある。）をさらに備え、陽極４１は導電性リブ６１に保持されている。電解槽１０００はまた、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２、６２、…（以下において「導電性リブ６２」ということがある。）と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４１へ向けて押し付けられている。
　陽極側枠体５１及び陰極側枠体５２としては、陽極室Ａおよび陰極室Ｃをそれぞれ画定できる限りにおいて、アルカリ水電解槽に用いられる公知の枠体を特に制限なく用いることができる。陽極側枠体５１は、導電性の背面隔壁５１ａと、背面隔壁５１ａの全周縁部と水密に結合されたフランジ部５１ｂとを有する。同様に陰極側枠体５２も、導電性の背面隔壁５２ａと、背面隔壁５２ａの全周縁部と水密に結合されたフランジ部５２ｂとを有する。背面隔壁５１ａ、５２ａは、隣接する電解セル同士を区画し、かつ、隣接する電解セル同士を電気的に直列に接続する。フランジ部５１ｂは、背面隔壁５１ａ、隔膜１０、及びガスケット３０とともに陽極室を画定し、フランジ部５２ｂは、背面隔壁５２ａ、隔膜１０、及びガスケット３０とともに陰極室を画定する。フランジ部５１ｂ、５２ｂは、複合体１００のガスケット３０に対応する形状を有している。すなわち、陽極側枠体５１と陰極側枠体５２とで複合体１００のガスケット３０を挟持したときに、陽極側枠体５１のフランジ部５１ｂはガスケット３０の第１の面３１と隙間なく接触し、陰極側枠体５２のフランジ部５２ｂはガスケット３０の第２の面３２と隙間なく接触する。なお図５には示していないが、フランジ部５１ｂは陽極室Ａに陽極液を供給する陽極液供給流路と、陽極液Ａから陽極液および陽極で発生したガスを回収する陽極液回収流路とを備えている。またフランジ部５２ｂは陰極室Ｃに陰極液を供給する陰極液供給流路と、陰極室Ｃから陰極液および陰極で発生したガスを回収する陰極液回収流路とを備えている。背面隔壁５１ａ、５２ａの材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、そのような材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；及び、これらにニッケルめっきを施した金属材料を挙げることができる。フランジ部５１ｂ、５２ｂの材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の材料を特に制限なく用いることができ、そのような材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；及び、これらにニッケルめっきを施した金属材料；並びに、強化プラスチック等の非金属材料を挙げることができる。陽極側枠体５１の背面隔壁５１ａとフランジ部５１ｂとは溶接や接着等で接合されていてもよく、同一の材料で一体に形成されていてもよい。同様に陰極側枠体５２の背面隔壁５２ａとフランジ部５２ｂとは溶接や接着等で接合されていてもよく、同一の材料で一体に形成されていてもよい。また図５には単一の電解セル（電解槽１０００）のみを示しているが、陽極側枠体５１のフランジ部５１ｂは背面隔壁５１ａの反対側（図５における紙面右側）にも延在して、背面隔壁５１ａとともに隣接する電解セルの陰極室を画定してもよく、また陰極側枠体５２のフランジ部５２ｂは背面隔壁５２ａの反対側（図５における紙面左側）にも延在して、背面隔壁５２ａとともに隣接する電解セルの陽極室を画定してもよい。
　導電性リブ６１及び導電性リブ６２としては、アルカリ水電解槽に用いられる公知の導電性リブを特に制限なく用いることができる。電解槽１０００において、導電性リブ６１は陽極側枠体５１の背面隔壁５１ａから立設されており、導電性リブ６２は陰極側枠体の背面隔壁５２ａから立設されている。導電性リブ６１が陽極４１を陽極側枠体５１に対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブ６１の形状、数、及び配置は特に制限されない。また導電性リブ６２が集電体７２を陰極側枠体５２に対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブの６２の形状、数、及び配置も特に制限されない。導電性リブ６１及び導電性リブ６２の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、そのような材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；これらにニッケルめっきを施した金属、等の材料を挙げることができる。
　集電体７２としては、アルカリ水電解槽において用いられる公知の集電体を特に制限なく用いることができ、例えば耐アルカリ性を有する剛性の導電性材料からなる、エキスパンドメタル、パンチドメタル等を好ましく採用できる。集電体７２の材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；及びこれらにニッケルめっきを施した金属、等を挙げることができる。集電体７２を導電性リブ６２に保持するにあたっては、溶接やピン止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。
　弾性体８２としては、アルカリ水電解槽において用いられる公知の導電性弾性体を特に制限なく用いることができ、例えば耐アルカリ性を有する導電性材料からなる、金属線の集合体からなる弾性マット、コイルばね、板バネ等を好ましく採用できる。弾性体８２の材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；これらにニッケルめっきを施した金属、等を挙げることができる。弾性体８２を集電体７２に保持するにあたっては、溶接やピン止め、ボルト止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。
　陽極４１としては、複合体２００（図３）に関連して上記説明した陽極４０と同様のアルカリ水電解用陽極であって、剛体多孔板であるものを特に制限なく用いることができる。陽極４１をリブ６１に保持するにあたっては、溶接やピン止め、ボルト止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。
　電解槽１０００は、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体１００を備えているので、少なくとも隔膜１０と陰極２０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができる。したがって電解槽１０００によれば、従来のゼロギャップ型電解槽よりも運転電圧をさらに低減し、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。また陰極２０が隔膜１０及びガスケット３０とともに一体化されているので、陰極２０を陰極側枠体５２に固定する必要はない。したがって電解槽１０００によれば、電解槽の組み立てを容易にすることができる。さらに、隔膜１０の周縁部がガスケット３０のスリット部３３に収容されているところ、ガスケット３０はスリット部３３の外周側に、スリット部３３の外周端を封止する連続部３６を備えているので、毛細管現象により隔膜１０の端部から電解槽の外部に電解液やガスが漏洩することを防ぐことが可能になる。
　本発明に関する上記説明では、複合体１００を備える形態のアルカリ水電解槽１０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、上記説明した複合体２００（図３）を備える形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図６は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽２０００（以下において「電解槽２０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図６において、図２～５に既に表れた要素には図２～５における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図６に示すように、電解槽２０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体２００と；ガスケット３０に保持されることなく、隔膜１０の第２の膜面１２に接して配置された陰極（第２の電極）２１とを備えている。電解槽２０００において、複合体２００は、隔膜１０の第１の膜面１１が陽極室Ａに面し、隔膜１０の第２の膜面１２が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽１０００において、陽極（第１の電極）４０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）であり、陰極（第２の電極）２１は剛体多孔板（第２の多孔板）である。電解槽２０００は、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２をさらに備え、陰極２１は導電性リブ６２に保持されている。電解槽２０００はまた、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８１とを備えており、陽極４０は弾性体８１によって陰極２１へ向けて押し付けられている。
　集電体７１としては、アルカリ水電解槽において用いられる公知の集電体を特に制限なく用いることができ、例えば耐アルカリ性を有する剛性の導電性材料からなる、エキスパンドメタル、パンチドメタル、網状体等を好ましく採用できる。集電体７１の材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；これらにニッケルめっきを施した金属、等を挙げることができる。集電体７１を導電性リブ６１に保持するにあたっては、溶接やピン止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。
　弾性体８１としては、アルカリ水電解槽において用いられる公知の導電性弾性体を特に制限なく用いることができ、例えば耐アルカリ性を有する導電性材料からなる、金属線の集合体からなる弾性マット、コイルばね、板バネ等を好ましく採用できる。集電体８１の材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；これらにニッケルめっきを施した金属、等を挙げることができる。弾性体８１を集電体７１に保持するにあたっては、溶接、ピン止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。
　陰極２１としては、複合体１００（図２）に関連して上記説明した陰極２０と同様のアルカリ水電解用陰極であって、剛体多孔板であるものを特に制限なく用いることができる。陰極２１をリブ６２に保持するにあたっては、溶接やピン止め、ボルト止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。
　電解槽２０００は、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体２００を備えているので、少なくとも隔膜１０と陽極４０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができる。したがって電解槽２０００によれば、従来のゼロギャップ型電解槽よりも運転電圧をさらに低減し、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。また陽極４０が隔膜１０及びガスケット３０とともに一体化されているので、陽極４０を陽極側枠体５１に固定する必要はない。したがって電解槽２０００によれば、電解槽の組み立てを容易にすることができる。さらに、隔膜１０の周縁部がガスケット３０のスリット部３３に収容されているところ、ガスケット３０はスリット部３３の外周側に、スリット部３３の外周端を封止する連続部３６を備えているので、毛細管現象により隔膜１０の端部から電解槽の外部に電解液やガスが漏洩することを防ぐことが可能になる。
　本発明に関する上記説明では、剛体多孔板である第２の電極４１が導電性リブ６１によって保持されている形態のアルカリ水電解槽１０００、及び、剛体多孔板である第２の電極２１が導電性リブ６２によって保持されている形態のアルカリ水電解槽２０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、剛体多孔板である第２の電極が、導電性を有する第２の弾性体によって第１の電極に向けて押し付けられている形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図７は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽３０００（以下において「電解槽３０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図７において、図２～６に既に表れた要素と同一の要素には図２～６における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図７に示すように、電解槽３０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体１００と；ガスケット３０に保持されることなく、隔膜１０の第２の膜面１２に接して配置された陽極（第２の電極）４１とを備えている。電解槽３０００において、複合体１００は、隔膜１０の第１の膜面１１が陰極室Ｃに面し、隔膜１０の第２の膜面１２が陽極室Ａに面するように配置されている。電解槽３０００において、陰極（第１の電極）２０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）である。陽極（第２の電極）４１は剛体多孔板であってもよく、可撓性を有する多孔板であってもよい（第２の多孔板）が、好ましくは剛体多孔板である。電解槽３０００は、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４１へ向けて押し付けられている。電解槽３０００はまた、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第２の弾性体）８１とを備えており、陽極４１は弾性体８１によって陰極２０へ向けて押し付けられている。
　電解槽３０００によれば、複合体１００に一体化された第１の電極２０が第１の弾性体８２によって陽極４１へ向けて（隔膜１０へ向けて）押し付けられているだけでなく、複合体１００に一体化されていない第２の電極４１も、第２の弾性体８１によって陰極２０へ向けて（すなわち隔膜１０へ向けて）押し付けられている。したがって複合体１００に一体化された第１の電極２０を枠体５２に固定する必要がないだけでなく、複合体１００に一体化されていない第２の電極４１を枠体５１に固定する必要もない。よって電解槽３０００によれば、電解槽の組み立てを更に容易にすることが可能になる。また隔膜１０が陽極側および陰極側の両方から弾性体による圧力を受けるので、第２の電極４１の周縁部の近傍における隔膜１０の変形を低減することが容易になる。電解槽１０００について上記説明した効果も同様に得ることができる。
　本発明に関する上記説明では、複合体１００に一体化されていない第２の電極が剛体多孔板である形態のアルカリ水電解槽１０００、２０００、及び３０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体に一体化されていない第２の電極が可撓性を有する多孔板である形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図８は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽４０００（以下において「電解槽４０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図８において、図２～７に既に表れた要素には図２～７における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図８に示すように、電解槽４０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体１００と；ガスケット３０に保持されることなく、隔膜１０の第２の膜面１２に接して配置された陽極（第２の電極）４２とを備えている。電解槽４０００において、複合体１００は、隔膜１０の第１の膜面１１が陰極室Ｃに面し、隔膜１０の第２の膜面１２が陽極室Ａに面するように配置されている。電解槽４０００において、陰極（第１の電極）２０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）であり、陽極（第２の電極）４２は可撓性を有する多孔板（第２の多孔板）である。電解槽４０００は、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４２へ向けて押し付けられている。電解槽４０００はまた、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第２の弾性体）８１と、弾性体８１と陽極４２との間に配置された、導電性を有する剛体集電体９１とを備えており、陽極４２は弾性体８１によって剛体集電体９１を介して陰極２０へ向けて押し付けられている。すなわち、電解槽４０００において、剛体集電体９１は、剛体集電体９１と隔膜１０との間に第２の電極（陽極）４２が挟まれるように配置されており、第２の電極（陽極）４２は剛体集電体９１によって支持されている。
　剛体集電体９１としては、導電性を有する剛性の集電体を用いることができ、例えば耐アルカリ性を有する剛性の導電性材料からなる、エキスパンドメタル、パンチドメタル等を好ましく採用できる。剛性集電体９１の材料の例としては、ニッケル、鉄等の単体金属；ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼；これらにニッケルめっきを施した金属、等を挙げることができる。剛体集電体９１は弾性体８１に保持されていてもよく、保持されていなくてもよい。剛体集電体９１を弾性体８１に保持する場合、溶接やピン止め、ボルト止め等の公知の手段を特に制限なく採用できる。
　電解槽４０００によれば、複合体１００に一体化された第１の電極２０が第１の弾性体８２によって陽極４２へ向けて（すなわち隔膜１０へ向けて）押し付けられているだけでなく、複合体１００に一体化されていない第２の電極４２も、第２の弾性体８１によって剛性集電体９１を介して陰極２０へ向けて（すなわち隔膜１０へ向けて）押し付けられている。したがって複合体１００に一体化された第１の電極２０を枠体５２に固定する必要がないだけでなく、複合体１００に一体化されていない第２の電極４２を枠体５１に固定する必要もない。よって電解槽４０００によれば、電解槽の組み立てを更に容易にすることが可能になる。また弾性体８１が剛性集電体９１を介して第２の電極４２を押し付けている（すなわち第２の電極４２が剛性集電体９１によって背後から支持されている）ので、複合体に一体化されていない第２の電極が可撓性を有する場合にも、両電極が隔膜１０に向けて押し付けられる圧力を両電極の全面にわたってより均一にすることが可能になり、したがって電流密度をより均一にすることが可能になる。また隔膜１０が陽極側および陰極側の両方から弾性体による圧力を受けるので、ガスケット３０の近傍における隔膜１０の変形を低減することが容易になる。電解槽１０００について上記説明した効果も同様に得ることができる。
　本発明に関する上記説明では、隔膜１０及び陰極２０がガスケット３０とともに一体化された複合体１００（図２）又は隔膜１０及び陽極４０がガスケット３０とともに一体化された複合体２００（図３）を備えるアルカリ水電解槽１０００、２０００、３０００、及び４０００（図５～８）を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、隔膜１０、陰極２０、及び陽極４０がガスケット３０とともに一体化された複合体３００（図４）を備える形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図９は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽５０００（以下において「電解槽５０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図９において、図２～８に既に表れた要素には図２～８における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図９に示すように、電解槽５０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体３００とを備えている。電解槽５０００において、複合体３００は、陽極４０が陽極室Ａに面し、陰極２０が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽５０００において、陰極（第１の電極）２０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）である。陽極（第２の電極）４０は可撓性を有する多孔板（第２の多孔板）であってもよく、剛体多孔板であってもよい。電解槽５０００は、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４０へ向けて押し付けられている。電解槽５０００はまた、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１とを備えており、陽極４０は集電体７１によって背後から支持されている。
　電解槽５０００は、アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体３００を備えているので、隔膜１０と陰極２０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができ、且つ、隔膜１０と陽極４０とを全面にわたって（すなわち周縁部においても）直接に接触させることができる。したがって電解槽５０００によれば、従来のゼロギャップ型電解槽よりも運転電圧をさらに低減し、エネルギーロスをさらに低減することが可能になる。また陽極４０及び陰極２０が隔膜１０及びガスケット３０とともに一体化されているので、陽極４０を陽極側枠体５１に固定する必要がなく、陰極２０を陰極側枠体５２に固定する必要もない。したがって電解槽５０００によれば、電解槽の組み立てを容易にすることができる。さらに、隔膜１０の周縁部がガスケット３０のスリット部３３に収容されているところ、ガスケット３０はスリット部３３の外周側に、スリット部３３の外周端を封止する連続部３６を備えているので、毛細管現象により隔膜１０の端部から電解槽の外部に電解液やガスが漏洩することを防ぐことが可能になる。
　本発明に関する上記説明では、導電性リブ６１に支持された集電体７１を備え、陽極４０が集電体７１によって背後から支持されている形態のアルカリ水電解槽５０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、陽極４０が剛体の多孔電極である場合には、集電体７１を備えず、導電性リブ６１が陽極４０を背後から直接に支持する形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。
　本発明に関する上記説明では、陰極２０が可撓性を有する多孔板であって弾性体８２によって陽極４０へ向けて押し付けられており、陽極４０が導電性リブ６１及び集電体７１によって背後から支持されている形態のアルカリ水電解槽５０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、陽極が可撓性を有する多孔板であって弾性体によって陰極へ向けて押し付けられており、陰極が導電性リブ及び集電体によって背後から支持されている形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図１０は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽６０００（以下において「電解槽６０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図１０において、図２～９に既に表れた要素には図２～９における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１０に示すように、電解槽６０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体３００とを備えている。電解槽６０００において、複合体３００は、陽極４０が陽極室Ａに面し、陰極２０が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽６０００において、陽極（第１の電極）４０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）である。陰極（第２の電極）２０は可撓性を有する多孔板（第２の多孔板）であってもよく、剛体多孔板であってもよい。電解槽６０００は、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８１とを備えており、陽極４０は弾性体８１によって陰極２０へ向けて押し付けられている。電解槽６０００はまた、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２とを備えており、陰極２０は集電体７２によって背後から支持されている。このような形態のアルカリ水電解槽６０００によっても、上記説明した電解槽５０００と同様の効果を得ることができる。
　本発明に関する上記説明では、導電性リブ６２に支持された集電体７２を備え、陰極２０が集電体７２によって背後から支持されている形態のアルカリ水電解槽６０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、陰極２０が剛体の多孔電極である場合には、集電体７２を備えず、導電性リブ６２が陰極２０を背後から直接に支持する形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。
　本発明に関する上記説明では、可撓性を有する多孔板である第１の電極が導電性を有する第１の弾性体によって第２の電極へ向けて押し付けられており、第２の電極が導電性リブによって背後から支持されている形態のアルカリ水電解槽５０００及び６０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、可撓性を有する多孔板である第１の電極が導電性を有する第１の弾性体によって第２の電極へ向けて押し付けられており、第２の電極が導電性を有する第２の弾性体によって第１の電極へ向けて押し付けられている形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図１１は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽７０００（以下において「アルカリ水電解槽７０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図１１において、図２～１０に既に表れた要素には図２～１０における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１１に示すように、電解槽７０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体３００とを備えている。電解槽７０００において、複合体３００は、陽極４０が陽極室Ａに面し、陰極２０が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽７０００において、陰極（第１の電極）２０及び陽極（第２の電極）４０の少なくとも一方は、可撓性を有する多孔板である。陰極（第１の電極）２０及び陽極（第２の電極）４０の両方が可撓性を有する多孔板であってもよいが、陰極（第１の電極）２０及び陽極（第２の電極）４０の一方が可撓性を有する多孔板であり、他方が剛体多孔板であることが好ましい。電解槽７０００は、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４０へ向けて押し付けられている。電解槽７０００はまた、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第２の弾性体）８１とを備えており、陽極４０は弾性体８１によって陰極２０へ向けて押し付けられている。
　このような形態のアルカリ水電解槽７０００によっても、上記説明した電解槽５０００と同様の効果を得ることができる。また隔膜１０が陽極側および陰極側の両方から弾性体による圧力を受けるので、ガスケット３０の近傍における隔膜１０の変形を低減することが容易になる。
　図１２は、さらに他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽８０００（以下において「電解槽８０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図１２において、図２～１１に既に表れた要素には図２～１１における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１２に示すように、電解槽８０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体３００とを備えている。電解槽８０００において、複合体３００は、陽極４０が陽極室Ａに面し、陰極２０が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽８０００において、陰極（第１の電極）２０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）である。陽極（第２の電極）４０は剛性を有する多孔板であってもよく、可撓性を有する多孔板であってもよい（第２の多孔板）が、好ましくは可撓性を有する多孔板である。電解槽８０００は、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４０へ向けて押し付けられている。電解槽８０００はまた、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第２の弾性体）８１と、弾性体８１と陽極４０との間に配置された、導電性を有する剛体集電体９１とを備えており、陽極４０は弾性体８１によって剛体集電体９１を介して陰極２０へ向けて押し付けられている。すなわち、電解槽８０００において、剛体集電体９１は、剛体集電体９１と隔膜１０との間に第２の電極（陽極）４０が挟まれるように配置されており、第２の電極（陽極）４０は剛体集電体９１によって支持されている。
　電解槽８０００によれば、弾性体８１が剛性集電体９１を介して陽極４０を押し付けている（すなわち陽極４０が剛性集電体９１に背後から支持されている）ので、陽極４０および陰極２０の両方が可撓性を有する場合にも、両電極が隔膜１０に向けて押し付けられる圧力を両電極の全面にわたってより均一にすることが可能になり、したがって電流密度をより均一にすることが可能になる。電解槽７０００について上記説明した効果も同様に得ることができる。
　本発明に関する上記説明では、導電性の弾性体８１が剛性集電体９１を介して陽極４０を陰極２０に向けて押し付ける形態のアルカリ水電解槽８０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、導電性の弾性体が剛性集電体を介して陰極を陽極に向けて押し付ける形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図１３は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽９０００（以下において「電解槽９０００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図１３において、図２～１２に既に表れた要素には図２～１２における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１３に示すように、電解槽９０００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体３００とを備えている。電解槽９０００において、複合体３００は、陽極４０が陽極室Ａに面し、陰極２０が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽９０００において、陽極（第１の電極）４０は可撓性を有する多孔板（第１の多孔板）である。陰極（第２の電極）２０は剛性を有する多孔板であってもよく、可撓性を有する多孔板（第２の多孔板）であってもよいが、好ましくは可撓性を有する多孔板である。電解槽９０００は、陽極側枠体５１の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６１と、導電性リブ６１に保持された集電体７１と、集電体７１に保持された導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８１とを備えており、陽極４０は弾性体８１によって陰極２０へ向けて押し付けられている。電解槽９０００はまた、陰極側枠体５２の内壁から突き出すように設けられた導電性リブ６２と、導電性リブ６２に保持された集電体７２と、集電体７２に保持された導電性を有する弾性体（第２の弾性体）８２と、弾性体８２と陰極２０との間に配置された、導電性を有する剛体集電体９１とを備えており、陰極２０は弾性体８２によって剛体集電体９１を介して陽極４０へ向けて押し付けられている。すなわち、電解槽９０００において、剛体集電体９１は、剛体集電体９１と隔膜１０との間に第２の電極（陰極）２０が挟まれるように配置されており、第２の電極（陰極）２０は剛体集電体９１によって支持されている。
　このような形態のアルカリ水電解槽９０００によっても、上記説明した電解槽８０００と同様の効果を得ることができる。すなわち、電解槽９０００によれば、弾性体８２が剛性集電体９１を介して陰極２０を押し付けている（すなわち陰極２０が剛性集電体９１に背後から支持されている）ので、陽極４０および陰極２０の両方が可撓性を有する場合にも、両電極が隔膜１０に向けて押し付けられる圧力を両電極の全面にわたってより均一にすることが可能になり、したがって電流密度をより均一にすることが可能になる。電解槽７０００について上記説明した効果も同様に得ることができる。
　本発明に関する上記説明では、陽極室に導電性リブ６１を備え、陰極室に導電性リブ６２を備える形態のアルカリ水電解槽１０００～９０００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、陽極室および陰極室の一方または両方が導電性リブを備えない形態のアルカリ水電解槽とすることも可能である。図１４は、そのような他の一の実施形態に係るアルカリ水電解槽１００００（以下において「電解槽１００００」ということがある。）を模式的に説明する断面図である。図１４において、図２～１３に既に表れた要素には図２～１３における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。図１４に示すように、電解槽１００００は、陽極室Ａを画定する導電性の陽極側枠体５１と；陰極室Ｃを画定する導電性の陰極側枠体５２と；陽極側枠体５１が第１の面３１に接し、陰極側枠体５２が第２の面３２に接するように、陽極側枠体５１および陰極側枠体５２に挟持された複合体３００とを備えている。電解槽１００００において、複合体３００は、陽極４０が陽極室Ａに面し、陰極２０が陰極室Ｃに面するように配置されている。電解槽１００００において、陰極（第１の電極）２０及び陽極（第２の電極）４０の少なくとも一方は、可撓性を有する多孔板である。陰極（第１の電極）２０及び陽極（第２の電極）４０の両方が可撓性を有する多孔板であってもよいが、陰極（第１の電極）２０及び陽極（第２の電極）４０の一方が可撓性を有する多孔板であり、他方が剛体多孔板であることが好ましい。電解槽１００００は、陰極側枠体５２の導電性の背面隔壁５２ａと陰極２０との間に、背面隔壁５２ａ及び陰極２０に直接に接するように配置された、導電性を有する弾性体（第１の弾性体）８２を備えており、陰極２０は弾性体８２によって陽極４０へ向けて押し付けられている。電解槽１００００はまた、陽極側枠体５１の導電性の背面隔壁５１ａと陽極４０との間に、背面隔壁５１ａ及び陽極４０に直接に接するように配置された、導電性を有する弾性体（第２の弾性体）８１を備えており、陽極４０は弾性体８１によって陰極２０へ向けて押し付けられている。
　このような形態のアルカリ水電解槽１００００によっても、上記説明した電解槽７０００と同様の効果を得ることができる。さらに、電解槽１００００においては，陽極室Ａ及び陰極室Ｃが導電性リブを備えないので、電解セル一つあたりの厚さを薄くすることが可能になり、したがって電解槽を小型化して占有敷地面積あたりのガス生産量を高めることが可能になる。また、陽極室および陰極室の一方または両方が導電性リブを備えないので、電解槽を構成する材料および電解槽の作製に必要な工数を削減することが可能になる。
　以下、実施例および比較例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明する。ただし本発明はこれらの実施例に限定されない。
　＜実施例＞
　本発明に包含されるアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体３００（図４）を備えるアルカリ水電解槽５０００（図９）を用いて、通電面積０．５ｄｍ２、極液温度８０℃、ＫＯＨ濃度２５質量％、電流密度６０Ａ／ｄｍ２の条件でアルカリ水の電解を行い、必要な電圧を測定した。
　＜比較例＞
　実施例で用いたアルカリ水電解槽に代えて、ガスケットと電極とが一体化されていない従来型の構造（図１参照）を有するゼロギャップ型電解槽を用いた他は、実施例１と同一の条件でアルカリ水の電解を行い、必要な電圧を測定した。
　＜評価結果＞
　実施例で用いたアルカリ水電解槽によれば、比較例で用いた従来型のゼロギャップ型電解槽に対し、通電面積および電流値が同一であるにもかかわらず、電解に必要な電圧を１．５％低減することができた。これはゼロギャップ化されている（電極と隔膜とが直接に接触している）面積が増加したことにより、通電面の全体にわたってより均一に電流が流れるようになったことを示している。また比較例の電解槽では電解開始から１日後にはガスケット周辺に極液の漏洩による結晶の析出が確認されたのに対し、実施例で用いたアルカリ水電解槽においては２週間にわたって電解を継続しても極液の漏洩による結晶の析出は観察されなかった。
１０　（イオン透過性の）隔膜
１１　第１の膜面
１２　第２の膜面
２０、２１　陰極
３０　ガスケット
３１　第１の面
３２　第２の面
３３　スリット
３４　第１の部分
３５　第２の部分
３６　連続部
４０、４１、４２　陽極
１００、２００、３００　アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体
５１　陽極側枠体
５２　陰極側枠体
５１ａ、５２ａ　（導電性の）背面隔壁
５１ｂ、５２ｂ　フランジ部
６１、６２　導電性リブ
７１、７２　集電体
８１、８２　導電性を有する弾性体
９１　剛性集電体
９００　従来のゼロギャップ型電解槽
９１０　極室ユニット
９１１　導電性の隔壁
９１２　フランジ部
９１３、９１４　導電性のリブ
９２０　イオン透過性の隔膜
９３０　ガスケット
９４０　陽極
９５０　集電体
９６０　導電性の弾性体
９７０　陰極
１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００、１００００　アルカリ水電解槽
Ａ　陽極室
Ｃ　陰極室

Claims (14)

  1. 　第１の膜面および第２の膜面を有する隔膜と、
    　前記隔膜の第１の膜面に重ねて配置された、第１の電極と、
    　前記隔膜および前記第１の電極を一体に保持する、電気絶縁性のガスケットと
    を含み、
    　前記ガスケットは、
    　　陽極側の枠体に接する第１の面と、
    　　陰極側の枠体に接する第２の面と、
    　　内周側に向かって開口し、前記隔膜の全周縁部および前記第１の電極の全周縁部を収容する、スリット部と、
    　　前記第１の面および前記第２の面に交差する方向において前記スリット部を介して対向する、前記第１の面を有する第１の部分および前記第２の面を有する第２の部分と、
    　　前記スリット部の外周側に設けられ、前記第１の部分および前記第２の部分を一体に接続し、且つ前記スリット部の外周端を封止する、連続部と
    を備え、
    　前記スリット部に収容された、前記隔膜の全周縁部および前記第１の電極の全周縁部が、前記第１の部分および前記第２の部分によって一体に挟持されていることを特徴とする、
    アルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
  2. 　前記第１の電極が、可撓性を有する第１の多孔板である、
    請求項１に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
  3. 　前記隔膜の第２の膜面に重ねて配置された、第２の電極
    をさらに含み、
    　前記ガスケットは、前記隔膜、前記第１の電極、及び前記第２の電極を一体に保持し、
    　前記スリット部は、前記隔膜の全周縁部、前記第１の電極の全周縁部、及び前記第２の電極の全周縁部を収容し、
    　前記スリット部に収容された、前記隔膜の全周縁部、前記第１の電極の全周縁部、及び前記第２の電極の全周縁部が、前記第１の部分および前記第２の部分によって一体に挟持されていることを特徴とする、
    請求項１又は２に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
  4. 　前記第２の電極が、剛体多孔板である、
    請求項３に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
  5. 　前記第２の電極が、可撓性を有する第２の多孔板である、
    請求項３に記載のアルカリ水電解用膜－電極－ガスケット複合体。
  6. 　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
    　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
    　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、請求項１又は２に記載の膜－電極－ガスケット複合体と、
    　前記ガスケットに保持されることなく、前記隔膜の第２の膜面に接して配置された第２の電極と
    を含み、
    　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陽極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陰極室に面するように配置され、
    　前記第１の電極は陽極であって、
    　前記第２の電極は陰極である、
    アルカリ水電解槽。
  7. 　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
    　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
    　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、請求項１又は２に記載の膜－電極－ガスケット複合体と、
    　前記ガスケットに保持されることなく、前記隔膜の第２の膜面に接して配置された第２の電極と
    を含み、
    　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陰極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陽極室に面するように配置され、
    　前記第１の電極は陰極であり、
    　前記第２の電極は陽極である、
    アルカリ水電解槽。
  8. 　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
    　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
    　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、請求項３～５のいずれかに記載の膜－電極－ガスケット複合体と
    を含み、
    　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陽極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陰極室に面するように配置され、
    　前記第１の電極は陽極であって、
    　前記第２の電極は陰極である、
    アルカリ水電解槽。
  9. 　陽極室を画定する、陽極側枠体と、
    　陰極室を画定する、陰極側枠体と、
    　前記陽極側枠体および前記陰極側枠体に挟持された、請求項３～５のいずれかに記載の膜－電極－ガスケット複合体と
    を含み、
    　前記膜－電極－ガスケット複合体は、前記隔膜の第１の膜面が前記陰極室に面し、前記隔膜の第２の膜面が前記陽極室に面するように配置され、
    　前記第１の電極は陰極であって、
    　前記第２の電極は陽極である、
    アルカリ水電解槽。
  10. 　前記第１の電極は、可撓性を有する第１の多孔板であり、
    　前記第１の電極は、導電性を有する第１の弾性体によって前記第２の電極へ向けて押し付けられている、
    請求項６～９のいずれかに記載のアルカリ水電解槽。
  11. 　前記第２の電極は、剛体多孔板である、
    請求項１０に記載のアルカリ水電解槽。
  12. 　前記第２の電極は、導電性を有する第２の弾性体によって前記第１の電極へ向けて押し付けられている、
    請求項１１に記載のアルカリ水電解槽。
  13. 　前記第２の電極は、可撓性を有する第２の多孔板であり、
    　前記第２の電極は、導電性を有する第２の弾性体によって前記第１の電極へ向けて押し付けられている、
    請求項１０に記載のアルカリ水電解槽。
  14. 　前記第２の電極に接して配置された、導電性を有する剛体集電体をさらに備え、
    　前記剛体集電体は、該剛体集電体と前記隔膜との間に前記第２の電極が挟まれるように配置され、
    　前記第２の電極は、可撓性を有する第２の多孔板であり、
    　前記第２の電極は、前記剛体集電体によって支持されている、
    請求項１０に記載のアルカリ水電解槽。
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