WO2019155997A1 - 電極室枠、及び電解槽 - Google Patents

電極室枠、及び電解槽 Download PDF

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WO2019155997A1
WO2019155997A1 PCT/JP2019/003652 JP2019003652W WO2019155997A1 WO 2019155997 A1 WO2019155997 A1 WO 2019155997A1 JP 2019003652 W JP2019003652 W JP 2019003652W WO 2019155997 A1 WO2019155997 A1 WO 2019155997A1
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WO
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gasket
adhesive
chamber frame
electrode chamber
pressure
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Application number
PCT/JP2019/003652
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English (en)
French (fr)
Inventor
克弘 田宮
大高　豊史
清人 浅海
Original Assignee
株式会社大阪ソーダ
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a filter press type electrolytic cell used for industrial electrolysis, and in particular, an electrolytic cell for electrolyzing an aqueous solution of an alkali metal salt using an ion exchange membrane or for alkaline water electrolysis for the purpose of hydrogen generation. It relates to an electrolytic cell.
  • an electrolytic cell equipped with an ion exchange membrane that selectively permeates specific ions is used.
  • electrolytic cells There are two types of electrolytic cells depending on the feeding method: a monopolar type and a bipolar type, both of which have a structure having an electrode chamber having an anode and a cathode with an ion exchange membrane interposed therebetween.
  • a gap type a narrow gap type, a finite gap type, and a zero gap type, all of which have an anode and a cathode with an ion exchange membrane sandwiched between them.
  • the electrolyte solution filled in the anode chamber and the cathode chamber differs depending on the production object, it is common to use an aqueous solution of an alkali salt or an alkali hydroxide compound.
  • the electrolytic cell is equipped with an anode gasket and a cathode gasket with an ion exchange membrane sandwiched between them to prevent leakage of liquid from the electrode chamber.
  • Water, alkali salt, alkali hydroxide compound, hypochlorous acid compound, chloric acid is included in the gasket.
  • a heating operation may be performed and heat resistance is also required.
  • ethylene, propylene, diene rubber (EPDM rubber) or the like is widely used for gaskets (see Patent Documents 1 and 2).
  • Ion exchange membranes and electrodes used in electrolytic cells are parts that require periodic replacement, and it is desirable to replace the gasket when replacing these parts.
  • the gasket to be assembled in the electrolytic cell has a favorable positional relationship between the anode side gasket and the cathode side gasket. It is necessary to place both gaskets within a dimensional tolerance range of mm.
  • the gasket is tightened at a constant pressure after assembly and operation of the filter press-type electrolytic cell, and the gasket position does not fluctuate easily. As a result, the gasket falls off during assembly work or moves from a specified position.
  • the electrode chamber frame differs depending on the type of electrolytic cell, but many of them have a size of about 1.3 m in length ⁇ 2.5 m in width, and the gasket is also a frame shape of 1.3 m in length ⁇ 2.5 m in width and has a width.
  • a shape having a thickness of about 20 to 50 mm and a thickness of about 2 to 10 mm is generally used, and it is important to arrange it at a specified position on the flange surface of the electrode chamber frame.
  • the electrode chamber frame of the electrolytic cell is often made of metal, and when the soft material such as EPDM rubber and the material constituting the electrode chamber frame are different, the coefficient of thermal expansion differs depending on the temperature. In summer, the gasket and the electrode chamber frame have a dimensional difference. Therefore, it is necessary to arrange the gasket at a specified position without being subject to seasonal fluctuations.
  • the gasket may be temporarily fastened to the flange surface of the electrode chamber frame with a dry-solidified chloroprene adhesive that is generally used as a rubber paste.
  • a dry-solidified chloroprene adhesive that is generally used as a rubber paste.
  • deformation such as warping of the gasket is seen due to the organic solvent contained in the adhesive, and the difference (accuracy) from the required specified position is several mm (preferably ⁇ 1 to 1.5 mm) Then, it was not able to arrange at a specified position.
  • an event that causes electrolytic leakage and gasket breakage due to deterioration and deterioration of the gasket due to the organic solvent contained in the adhesive is not able to arrange at a specified position.
  • Item 1 An electrode chamber frame obtained by temporarily fixing a gasket to the electrode chamber frame flange surface.
  • Item 2. The electrode chamber frame according to Item 1, wherein the temporary fixing is performed by providing an adhesive layer or an adhesive layer.
  • Item 3. The electrode chamber frame according to Item 2, wherein the adhesive or pressure-sensitive adhesive contained in the adhesive layer or pressure-sensitive adhesive layer is an adhesive that does not deteriorate the gasket or a pressure-sensitive adhesive that does not deteriorate the gasket.
  • Item 4. The electrode chamber frame according to Item 2 or 3, wherein the adhesive or pressure-sensitive adhesive contained in the adhesive layer or pressure-sensitive adhesive layer is an adhesive that does not contain an organic solvent or a pressure-sensitive adhesive that does not contain an organic solvent.
  • the adhesive or pressure-sensitive adhesive contained in the adhesive layer or pressure-sensitive adhesive layer is an epoxy resin-based adhesive, cyanoacrylate-based adhesive, polyurethane-based adhesive, acrylic-based adhesive, acrylic-resin-based adhesive, Reactive adhesives (excluding epoxy resin adhesives, cyanoacrylate adhesives, polyurethane adhesives, acrylic adhesives, acrylic resin adhesives), modified silicone adhesives, silylated urethane adhesives Item 5.
  • Item 6 An electrolytic cell comprising an electrode chamber constituted by the electrode chamber frame according to any one of Items 1 to 5.
  • Item 7 A method for producing an electrode chamber frame or an electrolytic cell, comprising a step of temporarily fixing a gasket to the electrode chamber frame flange surface (temporary fixing step).
  • the temporary fixing step includes a step (application step) of applying an adhesive or an adhesive to the gasket and / or electrode chamber frame flange surface.
  • the temporary fixing step includes the application step and a step of bringing the gasket and the electrode chamber frame flange surface into contact with each other via the adhesive or the pressure-sensitive adhesive. .
  • the method further includes a step (cleaning step) of cleaning the gasket with a solvent selected from an alcohol solvent, a ketone solvent, and water, and the cleaning step is performed before the temporary fixing step.
  • a step (cleaning step) of cleaning the gasket with a solvent selected from an alcohol solvent, a ketone solvent, and water and the cleaning step is performed before the temporary fixing step.
  • the gasket does not undergo excessive deformation such as warping or undulating deformation, the performance is not deteriorated, and the specified position on the flange surface of the electrode chamber frame is maintained.
  • the gasket can be fastened. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an electrolytic cell that does not cause damage to the ion exchange membrane due to gasket misalignment or liquid leakage from the electrolytic cell due to damage to the gasket.
  • the temporary fixing step of the manufacturing method of the present invention is sufficient if the gasket can be fixed to the flange surface at least during the assembly / maintenance work of the electrolytic cell (if it can be temporarily fixed), and it can be fixed with a bolt or the like. It is different from the fixed method. When fixed with a bolt or the like, the gasket may be deteriorated due to deterioration of the member itself or the like.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a monopolar electrolytic cell.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a bipolar electrolytic cell.
  • FIG. 3 is a schematic view of a gasket.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the electrode chamber.
  • FIG. 5 is a partially enlarged schematic view of the cross section of the electrolytic cell when the electrolytic cell is assembled.
  • FIG. 6 shows an example in which an epoxy resin adhesive (two-component mixed system) is applied to EPDM rubber (left), an example in which an acrylic modified silicone adhesive is applied to EPDM rubber (center), and dry solidified chloroprene on EPDM rubber. It is a photograph which shows the example (right) which apply
  • temporary fixing means that the gasket is placed at a specified position on the electrode chamber frame flange surface without causing excessive deformation such as warping or wavy deformation during assembly / maintenance work of the electrolytic cell. This means that the position of the gasket does not change until the tank is assembled, and this is used to distinguish from the act of temporarily fixing the gasket so that the gasket placed on the electrode chamber frame does not slide down.
  • Temporary fixing does not require that the fixing capacity be maintained during the operation period of the electrolytic cell, and the gasket is easily peeled off from the electrode chamber frame flange surface during the electrolytic cell operation or at the next disassembly of the electrolytic cell. It's okay.
  • Electrode chamber frame In the electrode chamber frame of the present invention, a gasket is temporarily fixed to the flange surface of the electrode chamber frame.
  • the electrode chamber frame includes an anode or a cathode.
  • the electrode chamber frame including the anode can be referred to as an anode chamber frame, and the electrode chamber frame including the cathode as a cathode chamber frame.
  • the electrode chamber frame of the present invention refers to a portion that becomes a part of the wall surface of the electrode chamber after the electrolytic cell is produced.
  • the material of the gasket is not particularly limited, and can be composed of various materials, but is preferably an elastic material with high sealing performance.
  • gasket materials include natural rubber, isoprene rubber, styrene / butadiene rubber, butyl rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber (EPM rubber), ethylene / propylene / diene rubber (EPDM rubber), chloroprene rubber, silicone rubber, Examples thereof include fluorine rubber, acrylic rubber, and porous PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • EPM rubber ethylene / propylene / diene rubber
  • EPM rubber ethylene / propylene / diene rubber
  • chloroprene rubber silicone rubber
  • silicone rubber examples thereof include fluorine rubber, acrylic rubber, and porous PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • EPDM rubber ethylene / propylene / diene rubber
  • EPM rubber ethylene / propylene rubber
  • cross-linked products thereof is preferable.
  • crosslinking method known methods such as sulfur vulcanization and peroxide crosslinking can be used depending
  • the gasket of the present invention is disposed on the electrode chamber frame flange surface to prevent leakage of electrolyte and gas. For this reason, an opening having the same size as the electrode area is formed in the gasket so that ion species generated in the electrode chamber by the electrochemical reaction permeate the ion exchange membrane.
  • the gasket has a rectangular shape having a rectangular opening.
  • the temporary fixing method of the present invention is not particularly limited, and can be performed by using an adhesive or an adhesive and providing an adhesive layer or an adhesive layer.
  • an adhesive that does not substantially contain an organic solvent, a pressure-sensitive adhesive that does not substantially contain an organic solvent, and the like are preferable, and these adhesives or pressure-sensitive adhesives are laminated on one or both sides of a base tape. It is also preferable to use a product such as a tape.
  • the pressure-sensitive adhesive refers to a material that maintains adhesiveness even after temporary fixing and can be repeatedly applied and peeled off gaskets.
  • An adhesive refers to a liquid that has fluidity when temporarily fixed, and solidifies after a certain period of time after temporary fixing.
  • the temporary fixing of the present invention is intended to fasten the gasket during the temporary period of assembling the electrolytic cell, so that it can be used even if it has both the properties of an adhesive, an adhesive, and both.
  • the content of the organic solvent in the adhesive substantially free of organic solvent and the pressure-sensitive adhesive substantially free of organic solvent is, for example, 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less. It may be 0% by mass.
  • An adhesive that does not substantially contain an organic solvent or a pressure-sensitive adhesive that does not substantially contain an organic solvent does not substantially contain any solvent other than the organic solvent (for example, 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more It is preferably 1% by mass or less, and may be 0% by mass), and is preferably a solventless adhesive or a solventless pressure-sensitive adhesive.
  • a reactive adhesive is preferable, an epoxy resin adhesive (one-liquid / two-liquid mixed system), a cyanoacrylate adhesive, a polyurethane adhesive, and an acrylic adhesive.
  • the adhesive that does not substantially contain an organic solvent include acrylic adhesives, urethane adhesives, and silicone adhesives.
  • a dry-solidifying adhesive containing an organic solvent is not preferable because the organic solvent causes a change in physical properties of the gasket. Examples of undesirable events are described below. If an adhesive containing an organic solvent is applied to the gasket during the gasketing operation, the organic solvent has the effect of causing the gasket rubber to swell and temporarily elongate, and the electrode is in a state where it is stretched beyond the gasket manufacturing dimensions. It will be aligned to the chamber frame flange surface, and it may be difficult to adjust to the specified position.
  • the gasket is temporarily fixed to the electrode chamber frame flange surface with an adhesive containing an organic solvent
  • the organic solvent contained in the adhesive is dried, the swollen gasket contracts and the gasket is temporarily fixed from the position where it is temporarily fixed. May be displaced, making it impossible to temporarily fix the gasket.
  • the physical properties of the gasket such as a decrease in tensile strength, change due to the organic solvent, the gasket will break during operation, or the sealing performance will deteriorate due to compressive strain deformation. This is not preferable because the positional relationship between the anode gasket and the cathode gasket may change due to the deformation and damage the ion exchange membrane.
  • FIG. 6 discloses an example (center) and an example (right) in which a dry solidified chloroprene adhesive (including toluene) is applied.
  • An example of applying an epoxy resin adhesive (two-component mixed system) to EPDM (left), an example of applying an acrylic modified silicone adhesive (center), and a case of applying a dry solidified chloroprene adhesive It can be seen that (right) is excessively deformed (warped).
  • Electrolytic cell of the present invention comprises an electrode chamber constituted by the electrode chamber frame of the present invention.
  • an electrode chamber constituted by the electrode chamber frame of the present invention and an ion exchange membrane are provided.
  • it is preferable to comprise the electrode chamber comprised by the electrode chamber frame of this invention in both an anode chamber and a cathode chamber either an anode chamber or a cathode chamber may be sufficient.
  • the anode provided in the anode chamber frame of the present invention has a conductive substrate having an opening and a catalyst layer provided on the conductive substrate.
  • the conductive substrate titanium expanded metal, titanium woven net or titanium punching metal having corrosion resistance is preferable, and titanium expanded metal is particularly preferable from the viewpoint of uniform conductivity and economy.
  • the aperture ratio of the conductive substrate is preferably 25 to 75% in order to achieve both mechanical strength and liquid permeability.
  • an electrode active material to be coated on the surface of the catalyst layer of the anode that is, the conductive substrate
  • platinum group metals such as iridium, ruthenium, platinum and palladium
  • valve metals such as titanium, tantalum, niobium, tungsten and zirconium and tin
  • a mixed oxide with one or more metal oxides selected from the group consisting of Examples include iridium-ruthenium-titanium mixed oxide, iridium-ruthenium-platinum-titanium mixed oxide, platinum and iridium oxide.
  • a compound containing nickel can be used as the electrode active material.
  • the conductive substrate may be surface-treated.
  • Examples of the surface treatment performed on the conductive substrate include mechanical surface treatment and chemical surface treatment.
  • a mechanical surface treatment method there is a blast treatment method that uses a fine abrasive and densifies the surface of the substrate, and as a chemical surface treatment method, oxalic acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, There is a method of performing chemical etching treatment in a bath of hydrofluoric acid or the like.
  • the chemical surface treatment may be performed alone or the mechanical surface treatment may be performed alone, or both treatment methods may be combined.
  • the maximum value of the height difference of the unevenness formed on the surface of the anode is preferably 3 to 50 ⁇ m, and preferably 5 to 40 ⁇ m in order to achieve both liquid permeability and protection of the ion exchange membrane. It is more preferable.
  • the cathode provided in the cathode chamber frame of the present invention has a conductive substrate having an opening and a catalyst layer provided on the conductive substrate.
  • iron, copper, stainless steel, nickel or the like can be used for the conductive substrate of the cathode, and nickel is particularly preferable from the viewpoint of corrosion resistance.
  • the shape of the conductive substrate is desired to ensure liquid permeability and to maintain uniform conductivity. Specifically, expanded metal, punched metal, fine mesh, and plain woven mesh are preferable. For example, nickel fine mesh Or it is preferable that it is a nickel-made plain weave mesh.
  • the aperture ratio of the cathode in the conductive substrate is preferably 25 to 75%.
  • Cathodic catalyst layer that is, as an electrode active material to be coated on the surface of the conductive substrate, metals such as platinum, palladium, ruthenium, iridium, copper, silver, tin, nickel, cobalt and lead, or a single or a mixture thereof The use of mixed oxides is preferred.
  • the electrolytic cell of the present invention includes an anode, a cathode, and an ion exchange membrane disposed therebetween, and constitutes an anode chamber having an anode and a cathode chamber having a cathode.
  • a predetermined number of electrode units are arranged in tandem with the same polarity in an electrolytic cell, and an ion exchange membrane is arranged in an adjacent unit, whereby a bipolar electrolytic cell can be formed.
  • a monopolar electrolytic cell either an anode or a cathode is formed on both sides of one electrode unit, and each electrode unit is alternately arranged via an ion exchange membrane, so that monopolar electrolysis is performed.
  • a bath can be formed.
  • the electrolytic cell of the present invention can be applied to any system of a monopolar type or a bipolar type electrolytic cell.
  • it may be classified as gap type, narrow gap type, finite gap type, zero gap type, etc. Since it is not affected, the electrolytic cell of the present invention can be applied to any method.
  • FIG. 4 is a schematic plan view (front schematic diagram) showing an example of the electrode chamber.
  • the electrode chamber in the illustrated example is generally in the shape of a box, and the electrolytic solution is taken into the chamber from the electrolyte inlet 403 attached to the lower side of the electrode chamber and attached to the upper side of the electrode chamber.
  • the electrolyte solution can be discharged from the outlet 404 to the outside.
  • An electrode (anode or cathode) 401 having a predetermined aperture ratio is installed on the front and back surfaces of the electrode chamber, and the periphery of the electrode 401 is a flange surface 402 having no opening.
  • FIG. 3 is a schematic plan view (front schematic diagram) showing an example of a gasket.
  • a generally rectangular hollow portion 302 is formed in a generally rectangular outer shape, and a rectangular frame gasket 301 is formed as a whole.
  • This gasket 301 can be overlaid on the flange surface 402 of the electrode chamber frame of FIG.
  • the electrolytic solution that has entered the electrode chamber from the electrolytic solution inlet 403 comes out of the electrode chamber through the opening of the electrode 401.
  • the gasket 301 has a lateral width of about 1.5 to 2.5 m and a height of about 1 to 1.5 m.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a monopolar electrolytic cell configured using the electrode chamber of FIG. 4 and the gasket of FIG.
  • the electrolytic cell illustrated in FIG. 1 includes an anode chamber in which anodes 102 are attached to both surfaces of an anode chamber frame 101, and a cathode chamber in which cathodes 107 are attached to both surfaces of a cathode chamber frame 106.
  • An ion exchange membrane 105 is sandwiched between them.
  • the anode gasket 104 is attached to the flange surface 103 of the anode chamber frame
  • the cathode gasket 109 is attached to the flange surface 108 of the cathode chamber frame.
  • a plurality of anode chambers and cathode chambers to which gaskets are attached may exist alternately with the ion exchange membrane 105 interposed therebetween, and both sides of the plurality of rows may be suppressed by appropriate plates.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a bipolar electrolytic cell configured using the electrode chamber of FIG. 4 and the gasket of FIG.
  • the electrolytic cell illustrated in FIG. 2 has an anode 202 attached to one surface of the electrode chamber frame, a cathode 207 attached to the surface facing the anode 202, and a partition wall 210 attached to the center in the thickness direction of the electrode chamber frame.
  • a plurality of (two in the illustrated example) bipolar electrode chambers 201 and 206 are provided, and an ion exchange membrane 205 is sandwiched between the electrode chambers.
  • FIG. 1 In the electrolytic cell illustrated in FIG.
  • an anode gasket 209 is attached to the anode side flange surface 203, and a cathode gasket 204 is attached to the cathode side flange surface 208.
  • the liquid is prevented from leaking out of the electrolytic cell. Note that, as described above, a plurality of the electrode chambers to which the gaskets are attached are present with the ion exchange membrane 205 interposed therebetween, and both sides of the plurality of rows may be suppressed by appropriate plates.
  • Electrode chamber frame and electrolytic cell manufacturing method of the present invention includes a step of temporarily fixing a gasket to the flange surface of the electrode chamber frame (temporary fixing step), and a temporary fixing step. Is preferably a step of applying an adhesive or a pressure-sensitive adhesive (application step).
  • the adhesive and pressure-sensitive adhesive the adhesive and pressure-sensitive adhesive described in the column “(3) Temporary fixing” can be used. An example of the manufacturing process will be described with reference to a partially enlarged schematic diagram of FIG. In the example of FIG.
  • an anode gasket 504 is installed on a flange surface 503 around the anode 502 attached to the anode chamber frame 501, and the anode chamber frame flange surface 503 and the anode gasket 504 are adhesive or adhesive. It is temporarily fixed by coating.
  • a cathode gasket 509 is installed on a flange surface 508 around the cathode 507 attached to the cathode chamber frame 506, and the cathode chamber frame flange surface 508 and the cathode gasket 509 are temporarily fixed by application of an adhesive or an adhesive. Is done.
  • an adhesive or an adhesive may be applied to both or one of the gasket and the flange surface of the electrode chamber frame, and applied to all or a part of the surface to be temporarily fixed. be able to.
  • the pressure-sensitive adhesive is generally coated on a support such as a film.
  • a pressure-sensitive adhesive product such as a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is laminated on both surfaces of a base tape film can be used as the pressure-sensitive adhesive. Therefore, the adhesive is applied by sticking an adhesive product such as a double-sided tape on both or one side of the gasket or the flange surface.
  • the gasket is selected from alcohol solvents such as ethanol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, and water before the temporary fixing step (coating step). It is preferable to include a step of cleaning with a solvent (cleaning step).
  • a rubber molded product which is a material for a gasket, is generally manufactured through a vulcanization process using a mold, and a mold release agent is used to facilitate removal of the rubber molded product from the mold in the vulcanization process.
  • the effect of the pressure-sensitive adhesive / adhesive is improved by wiping (by washing) the release agent remaining on the gasket surface.
  • wiping the gasket surface it is preferable to use water, alcohol, or a highly volatile ketone solvent that does not cause damage to the gasket.
  • ethanol or acetone it is preferable to use a solvent selected from alcohol solvents, ketone solvents, and water, and is preferably washed.
  • the electrolytic cell of the present invention has an electrode chamber frame formed by temporarily fixing gaskets 504 and 509 to flange surfaces 503 and 508 of electrode chamber frames 501 and 506 with an ion exchange membrane 505 interposed therebetween. And are laminated. Since the gasket is temporarily fixed, the electrode chamber frame of the present invention can be efficiently operated without causing the gasket to fall off or be displaced.
  • Example 1 The surface of a 3 mm thick and 40 mm wide EPDM rubber gasket made in accordance with the anode chamber frame of a 1.3 m long x 2.5 m wide monopolar electrolytic cell was wiped with a cloth soaked in acetone. Later, "TB2086N” manufactured by ThreeBond (prepared in advance, low-temperature quick-curing type two-component epoxy adhesive; solvent-free; containing N, N-dimethylformamide in less than 1% by mass) is thin and uniform. It was applied to. After wiping off the flange surface of the titanium anode chamber frame with a cloth soaked with acetone, apply “TB2086N” manufactured in advance by THREEBOND Co., Ltd.
  • the gasket was temporarily fixed at a specified position with the flange faces of the chamber frame facing each other.
  • the anode chamber frame was inverted 30 minutes after being temporarily fixed, but the gasket was not dropped or displaced from the specified position.
  • Example 2 Wipe the surface of a 3 mm thick, 30 mm wide EPDM rubber gasket created in accordance with the flange of the cathode chamber frame of a 1.4 m long x 2.5 m wide electrolytic cell, with a cloth soaked in ethanol, “Super X” manufactured by Cemedine Co., Ltd. (acrylic modified silicone adhesive; solventless type; solvent free) was applied thinly and uniformly.
  • the gasket was temporarily fixed at a specified position. After applying light pressure from above the gasket to improve the familiarity of the flange surface and the gasket, the chamber frame was leaned, but the gasket did not fall off or displaced from the specified position.
  • Example 3 The surface of an EPDM rubber gasket having a thickness of 3 mm and a width of 30 mm prepared in accordance with the flange portion of the anode chamber frame of a bipolar electrolytic cell having a length of 1.4 m and a width of 2.5 m was wiped off with a cloth moistened with water. After wiping the titanium anode flange surface of the bipolar electrolyzer chamber frame with a cloth moistened with water, the moisture is dried, and “TB1530” (moisture curing type modified silicone adhesive; manufactured by Three Bond Co., Ltd .; Solvent-free type (without solvent) was applied thinly and uniformly.
  • T1530 moisture curing type modified silicone adhesive; manufactured by Three Bond Co., Ltd .
  • Solvent-free type without solvent
  • a gasket was stacked on the flange-coated surface of the anode chamber frame so as to face each other and temporarily fixed at a specified position. After applying light pressure from above the gasket to improve the familiarity of the flange surface and the gasket, the chamber frame was leaned, but the gasket did not fall off or displaced from the specified position.
  • Example 4 EPDM rubber gasket surface with a thickness of 3 mm and a width of 30 mm, made according to the flange of the cathode chamber frame of a bipolar electrolytic cell of length 1.4 m ⁇ width 2.5 m, and nickel made of a bipolar cell chamber frame
  • the cathode chamber flange surface was wiped with a cloth soaked in ethanol, and a gasket was placed on the flange surface. Fine adjustment of the gasket according to the specified position of the flange surface, "Aron ⁇ " (cyanoacrylate instantaneous adhesive; solvent-free type; solvent) made by Toagosei Co., Ltd. between the flange surface and the gasket surface of the cathode chamber frame (Not included) was thinly applied at intervals of 20 cm. The chamber frame was leaned after standing for 10 minutes, but the gasket was not dropped or displaced from the specified position.
  • "Aron ⁇ " cyanoacrylate instantaneous adhesive; solvent-free type; solvent
  • Example 5 Wipe the flange surface of the nickel cathode frame of the bipolar electrolytic cell chamber frame with a cloth soaked in ethanol, and apply “EW-514” (solvent-free acrylic adhesive (double-sided tape) made by Nitto Denko to the gasket contact surface. A solvent is not included).
  • EW-514 solvent-free acrylic adhesive (double-sided tape) made by Nitto Denko to the gasket contact surface. A solvent is not included.
  • An EPDM rubber gasket whose surface was wiped with a cloth soaked with ethanol was placed on the flange surface of the cathode chamber frame and temporarily fixed at a specified position. Although the gasket was pulled lightly after temporary fixing, the gasket did not fall off or misaligned.
  • Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was performed except that “TB2086N” manufactured by ThreeBond Co., Ltd. was not applied to the surfaces of the gasket and the anode chamber flange frame, and the gasket fell off when the anode chamber frame was erected.
  • Comparative Example 2 The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that “3Bond 1521” (dry solidified chloroprene adhesive) containing toluene as an organic solvent was applied as an adhesive when the gasket was bonded to the flange surface. During the pasting operation, the gasket was swollen and deformed by the organic solvent contained in the adhesive, and could not be pasted at the specified position. When a gasket was placed on the flange surface as a temporary fastening and left for 30 minutes, the gasket contracted and a deviation from the pasted position occurred.
  • “3Bond 1521” dry solidified chloroprene adhesive
  • Table 1 shows the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the work effort and cost were evaluated according to the following criteria.
  • ⁇ Applying an adhesive or adhesive to the gasket causes deformation of the gasket, making it difficult to temporarily fix the gasket at a specified position, resulting in poor workability. Or the gasket cannot be temporarily fixed.
  • the gasket does not undergo excessive deformation such as warping or undulating deformation, the performance is not deteriorated, and the specified position on the flange surface of the electrode chamber frame is maintained.
  • the gasket can be fastened. Therefore, according to the present invention, it is useful because it is possible to provide an electrolytic cell that does not cause damage to the ion exchange membrane due to gasket misalignment or liquid leakage from the electrolytic cell due to gasket damage.
  • Anode chamber frame (anode chamber) 102 Anode 103 Anode chamber frame flange surface 104 Anode gasket 105 Ion exchange membrane 106 Cathode chamber frame (cathode chamber) 107 Cathode 108 Cathode chamber frame flange surface 109 Cathode gasket 201 Anode chamber 202 in the bipolar chamber frame Anode 203 Anode chamber frame flange surface 204 Cathode gasket 205 Ion exchange membrane 206 Cathode chamber 207 in the bipolar chamber frame Cathode 208 Cathode chamber frame flange surface 209 Anode gasket 210 Partition 301 Frame gasket 302 Hollow part 401 Electrode (anode / cathode) 402 Electrode chamber frame flange surface 403 Electrolyte inlet 404 Electrolyte outlet 501 Anode chamber frame 502 Anode 503 Anode chamber frame flange surface 504 Anode gasket 505 Ion exchange membrane 506 Cath

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Abstract

本発明は、ガスケットを電極室枠フランジ面に仮固定してなる電極室枠である。接着剤層、又は粘着剤層を具備することにより前記仮固定をすることが好ましい。前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、ガスケットを劣化させない接着剤又はガスケットを劣化させない粘着剤であることが好ましい。また前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、有機溶剤を含まない接着剤又は有機溶剤を含まない粘着剤であることも好ましい。

Description

電極室枠、及び電解槽
　本発明は、工業電解に使用されるフィルタープレス式電解槽に関するものであり、特にイオン交換膜を使用してアルカリ金属塩の水溶液を電気分解する電解槽や水素発生を目的としたアルカリ水電解用電解槽に関する。
　電気分解法を用いて、工業的に塩素、水素及び水酸化アルカリ化合物を製造する設備として、選択的に特定イオンを透過させるイオン交換膜を備えた電解槽が使用されている。当該電解槽は給電方法により単極式と複極式の２方式が存在するが、いずれもイオン交換膜を挟んで陽極及び陰極を備えた電極室を有する構造となっている。また、陽極と陰極の極間距離の関係により、ギャップ式、ナローギャップ式、ファイナイトギャップ式、ゼロギャップ式といった区別もあるが、いずれもイオン交換膜を挟んで陽極及び陰極を備えるという構成については同一である。製造目的物により陽極室及び陰極室に満たされる電解液が異なるが、アルカリ塩や水酸化アルカリ化合物の水溶液を用いることが一般的である。
　当該電解槽は電極室からの液漏れを防ぐためにイオン交換膜を挟んで陽極ガスケットと陰極ガスケットが備わっており、ガスケットには水、アルカリ塩、水酸化アルカリ化合物、次亜塩素酸化合物、塩素酸化合物などに対する耐薬品性が求められている。また、電気分解反応を効率よく行うために、加温運転を行う場合もあり、耐熱性も求められている。これらの条件を満たす軟質材料としてガスケットにはエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）等が用いられることが広く普及している（特許文献１、２参照）。
特開平５－９７７２号公報 特開２０００－１７８７８０号公報
　電解槽に使用されるイオン交換膜や電極は定期的な交換を必要とする部品であり、これらの部品交換の際にはガスケットを交換することが望まれる。電解槽に組み付けられるガスケットはイオン交換膜の性能維持のために、陽極側ガスケットと陰極側ガスケットには好ましい位置関係があり、電解槽型式によりガスケットを組み付ける規定位置は異なるが、規定位置に対し数ｍｍの寸法公差範囲内で双方のガスケットを配置する必要がある。ガスケット位置関係が好ましくない状態で電解槽に通電するとイオン交換膜にブリスター状の損傷が発生し、電解性能の低下や電解槽内で発生したガスが混合して爆発する危険性が有った。
　フィルタープレス式電解槽の組立後及び操業中は一定圧力でガスケットが締め付けられており、ガスケット位置が容易に変動することは無いが、組立工程では、電極室枠を立てたり、裏返したりする作業を伴うため、組立作業中にガスケットが脱落する、又は規定位置から変動する。電極室枠は、電解槽の型式により異なるが、縦長１．３ｍ×横長２．５ｍ程度の大きさを持つものが多く、ガスケットもまた、縦１．３ｍ×横２．５ｍの額縁状で幅２０～５０ｍｍ程度かつ厚み２～１０ｍｍ程度の形状が一般的であり、電極室枠のフランジ面の規定位置に配置することは重要である。また、電解槽の電極室枠は金属製のものが多く、ＥＰＤＭゴム等の軟質材料と電極室枠を構成する素材が異なる場合、温度による熱膨張率が異なるため、組立作業が冬季の場合と夏季の場合ではガスケットと電極室枠の寸法差が生じるため、季節変動を受けずにガスケットを規定位置に配置する必要がある。
　作業性、価格、入手のし易さなどの理由からガスケットは、ゴム糊として一般的に使用されている乾燥固化型クロロプレン系の接着剤により電極室枠のフランジ面に仮留めされることもあるが、接着剤に含まれる有機溶剤によりガスケットが反る等の変形が見られ、要求される規定位置との差（精度）が数ｍｍ（好ましくは±１～１．５ｍｍ）であることを考慮すると、規定位置に配置することができていなかった。また、更に接着剤に含まれる有機溶剤により、ガスケットが変質・劣化することで電解槽の液漏れやガスケット破断を引き起こす事象が発生している。
　本発明はガスケットを、組立・整備作業中に過度な変形を起こすことなく、性能劣化を招かず、かつ電極室枠のフランジ面の規定位置に留めることを課題とする。
　本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、電解槽の組立・整備作業を行う際にガスケットを電極室枠のフランジ面に仮固定することで上記課題が解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
項１　ガスケットを電極室枠フランジ面に仮固定してなる電極室枠。
項２　接着剤層、又は粘着剤層を具備することにより前記仮固定をする項１に記載の電極室枠。
項３　前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、ガスケットを劣化させない接着剤又はガスケットを劣化させない粘着剤である項２に記載の電極室枠。
項４　前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、有機溶剤を含まない接着剤又は有機溶剤を含まない粘着剤である項２又は３に記載の電極室枠。
項５　前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、その他の反応系接着剤（ただし、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤を除く）、変成シリコーン系接着剤、シリル化ウレタン系接着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤から選択される少なくとも１種である項２～４いずれかに記載の電極室枠。
項６　項１～５いずれかに記載の電極室枠により構成される電極室を具備する電解槽。
項７　ガスケットを電極室枠フランジ面に仮固定する工程（仮固定工程）を含む電極室枠又は電解槽の製造方法。
項８　前記仮固定工程が、ガスケット及び／又は電極室枠フランジ面に接着剤、又は粘着剤を塗布する工程（塗布工程）を含む項７に記載の電極室又は電解槽の製造方法。
項９　前記仮固定工程が、前記塗布工程と、ガスケット及び電極室枠フランジ面を前記接着剤又は粘着剤を介して接触させる工程とを含む項８に記載の電極室枠又は電解槽の製造方法。
項１０　更に、ガスケットをアルコール系溶剤、ケトン系溶剤、及び水から選択される溶剤で洗浄する工程（洗浄工程）を含み、該洗浄工程が前記仮固定工程の前に行われる項７～９いずれかに記載の電極室枠又は電解槽の製造方法。
　本発明によれば、電解槽の組立・整備作業中に、ガスケットが反りや波状の変形等の過度な変形を起こすことなく、性能劣化を招かず、かつ電極室枠のフランジ面の規定位置にガスケットを留めることができる。そのため、本発明によれば、ガスケット位置ずれによるイオン交換膜の損傷や、ガスケットの損傷による電解槽からの液漏れを起こさない電解槽を提供できる。
　本発明の製造方法の仮固定工程は、少なくとも電解槽の組立・整備作業中にガスケットをフランジ面に固定することができていれば（一時的に固定できていれば）よく、ボルト等で恒常的に固定する方法と異なる。ボルト等で固定すると、その部材自身の劣化等により、ガスケットを劣化させることが考えられる。
図１は、単極式電解槽の断面模式図である。 図２は、複極式電解槽の断面模式図である。 図３は、ガスケット模式図である。 図４は、電極室平面模式図である。 図５は、電解槽組立時の電解槽の断面の部分拡大模式図である。 図６は、ＥＰＤＭゴムにエポキシ樹脂系接着剤（２液混合系）を塗布した例（左）、ＥＰＤＭゴムにアクリル変成シリコーン系接着剤を塗布した例（中央）、ＥＰＤＭゴムに乾燥固化型クロロプレン系接着剤を塗布した例（右）を示す写真である。
　本発明においては、ガスケットを電極室枠のフランジ面に仮固定することで、作業環境の温度に影響されずにかつ電極室枠の裏返しや立てる作業においてもガスケットの位置ずれや脱落を防ぐことができる。本願において、仮固定とは、電解槽を組立・整備作業中にガスケットが反りや波状の変形等の過度な変形を起こすことなく、電極室枠フランジ面の規定位置にガスケットを配置した後、電解槽を組み立て終わるまでにガスケットの位置が変動しないように配置することを指しており、単に電極室枠に載せたガスケットが滑り落ちないように仮留めを行う行為とは区別をして使用する。また、仮固定では電解槽の操業期間中に固定能力が維持されている必要は無く、電解槽の操業中や、次回の電解槽解体時に電極室枠フランジ面からガスケットが簡単に剥がれる程度であってよい。
　（１）電極室枠
　本発明の電極室枠では、電極室枠のフランジ面にガスケットが仮固定される。電極室枠は陽極、又は陰極を備えており、陽極を備える電極室枠を陽極室枠、陰極を備える電極室枠を陰極室枠と記載することができる。本発明の電極室枠は電解槽を作製後に電極室の壁面の一部となる部分を指す。
　（２）ガスケット
　ガスケットの材料は、特に限定されず、種々の材料で構成できるが、シール性が高い弾力性のある材料であることが好ましい。
　ガスケットの材料の具体例としては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭゴム）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、多孔質ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等が挙げられる。それらの中でも、耐薬品性や硬度の観点から、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭゴム）、及びこれらの架橋体から選ばれる１種であることが好ましい。架橋方法は、材料の種類に応じて、硫黄加硫、過酸化物架橋等の公知の方法を用いることができる。
　本発明のガスケットは電極室枠フランジ面に配置され、電解液やガスのリークを防止する。そのため、ガスケットには電気化学反応により電極室で発生したイオン種がイオン交換膜を透過するために電極面積と同程度の大きさの開口部が形成されている。通常、電解槽は正面視で長方形状であるため、ガスケットも長方形状の開口部を有する長方形状になっていることが好ましい。
　（３）仮固定
　本発明の仮固定方法については、特に限定することがなく、粘着剤や接着剤を使用して、接着剤層、又は粘着剤層を具備することにより行うことができる。前記粘着剤、接着剤については、有機溶剤を実質的に含まない接着剤や有機溶剤を実質的に含まない粘着剤等が好ましく、これら接着剤又は粘着剤を基材テープの片面又は両面に積層したもの（テープ等）を使用することも好ましい。粘着剤とは、仮固定を行う際にも、仮固定後にも粘着性を維持しガスケット貼り付けや剥離を繰り返し可能な材料を指す。接着剤とは仮固定を行う際には流動性のある液状であり、仮固定後に一定時間経過すると固化する物を指す。本発明の仮固定は電解槽を組み立てる一時的な期間において、ガスケットを留めることが目的であるため、粘着剤、接着剤及びその双方の性質を持ち合わせているものでも使用できる。
　有機溶剤を実質的に含まない接着剤や有機溶剤を実質的に含まない粘着剤における有機溶剤の含有量は、例えば、５質量％以下、好ましくは３質量％以下、より好ましくは１質量％以下であり、０質量％であってもよい。有機溶剤を実質的に含まない接着剤や有機溶剤を実質的に含まない粘着剤は、有機溶剤以外の溶剤も実質的に含まない（例えば、５質量％以下、好ましくは３質量％以下、より好ましくは１質量％以下であり、０質量％であってもよい）ことが好ましく、無溶剤型の接着剤や無溶剤型の粘着剤であることが好ましい。
　有機溶剤を実質的に含まない接着剤としては、反応系接着剤が好ましく、エポキシ樹脂系接着剤（１液系・２液混合系）、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、その他の反応系接着剤（ただし、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤を除く）、エポキシ変成シリコーン系、アクリル変成シリコーン系等の変成シリコーン系接着剤、シリル化ウレタン系接着剤等が挙げられる。有機溶剤を実質的に含まない粘着剤としてはアクリル系粘着剤や、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤が例示できる。有機溶剤を含む乾燥固化型接着剤は、有機溶剤がガスケットの物性変化を招くため好ましくない。好ましくない事象の例を以下に記載する。ガスケットの貼り付け作業中に有機溶剤を含む接着剤をガスケットに塗布した場合、有機溶剤がガスケットのゴムを膨潤させ、一時的に伸びやすくさせる効果が現れ、ガスケット製造寸法よりも伸びた状態で電極室枠フランジ面に位置あわせをすることになり、規定位置に調整することが困難な場合がある。一方で、電極室枠フランジ面に有機溶剤を含む接着剤でガスケットを仮留めした後に、接着剤に含まれる有機溶剤が乾燥してしまうと、膨潤したガスケットの収縮が起こり仮留めした位置からガスケットがずれることがあり、ガスケットの仮固定が不能と成る。更に、有機溶剤により、引張強さ低下等のガスケット物性が変化すると操業中にガスケットが破断したり、圧縮歪み変形によりシール性が低下することで電解槽から電解液が液漏れしたり、圧縮歪み変形により陽極ガスケットと陰極ガスケットの位置関係が変化してイオン交換膜を損傷させる恐れがあるため好ましくない。ＥＰＤＭゴムにエポキシ樹脂系接着剤（２液混合系；有機溶剤を実質的に含まない）を塗布した例（左）、アクリル変成シリコーン系接着剤（有機溶剤を実質的に含まない）を塗布した例（中央）、乾燥固化型クロロプレン系接着剤（トルエンを含む）を塗布した例（右）を図６にて開示する。ＥＰＤＭにエポキシ樹脂系接着剤（２液混合系）を塗布した例（左）、アクリル変成シリコーン系接着剤を塗布した例（中央）に対して、乾燥固化型クロロプレン系接着剤を塗布した例（右）は過度に変形している（反る）ことが分かる。
　（４）電解槽
　本発明の電解槽は、本発明の電極室枠により構成される電極室を具備する。好ましくは、本発明の電極室枠により構成される電極室、イオン交換膜を具備する。尚、本発明の電極室枠により構成される電極室を、陽極室、陰極室の両方で具備することが好ましいが、陽極室、陰極室のどちらか一方でもよい。
　本発明の陽極室枠に具備された陽極は、開口を有する導電性基体とその導電性基体上に設けられる触媒層とを有する。
　導電性基体としては、耐食性を有するチタニウム製エキスパンドメタル、チタニウム製織網又はチタニウム製パンチングメタルが好ましく、均一導電性と経済性の観点から、チタン製エキスパンドメタルが特に好ましい。導電性基体の開口率は、機械的強度と通液性とを両立させるために、２５～７５％であることが好ましい。
　陽極の触媒層、即ち、導電性基体の表面に被覆する電極活性物質として、イリジウム、ルテニウム、白金、パラジウム等の白金族金属と、チタン、タンタル、ニオブ、タングステン、ジルコニウム等のバルブ金属及び錫からなる群より選ばれた１種類以上の金属の酸化物との混合酸化物が好ましい。一例として、イリジウム－ルテニウム－チタン混合酸化物、イリジウム－ルテニウム－白金－チタン混合酸化物、白金及びイリジウム酸化物が挙げられる。また、水酸化アルカリ化合物の水溶液を陽極液として電解する場合にはニッケルを含む化合物を電極活性物質として用いることができる。
　前記導電性基体は表面処理されていてもよい。導電性基体に行う表面処理として、機械的表面処理及び化学的表面処理が挙げられる。機械的表面処理法として、微細な研磨材を使用し、基材の表面を緻密に凹凸化するブラスト処理法があり、また、化学的表面処理の方法として、シュウ酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ酸等の浴中で化学エッチング処理を行う方法がある。
　斯かる表面処理は、前記化学的表面処理を単独に又は前記機械的表面処理を単独に行ってもよく、両処理法を組み合わせてもよい。なお、陽極の表面に形成される凹凸の高低差の最大値は、通液性の確保とイオン交換膜の保護とを両立させるために、３～５０μｍであることが好ましく、５～４０μｍであることがより好ましい。
　本発明の陰極室枠に具備された陰極は、開口を有する導電性基体とその導電性基体上に設けられる触媒層とを有する。
　また、陰極の導電性基体は、鉄、銅、ステンレス、ニッケル等を使うことが可能であり、特に耐食性等の点からはニッケルを使うことが好ましい。導電性基体の形状は通液性を確保し、均一な導電性が保たれることが望まれ、具体的にはエキスパンドメタル、パンチングメタル、ファインメッシュ、平織メッシュがよく、例えば、ニッケル製ファインメッシュ又はニッケル製平織メッシュであることが好ましい。斯かる陰極の導電性基体における開口率は、２５～７５％であることが好ましい。
　陰極の触媒層、即ち、導電性基体の表面に被覆する電極活性物質として、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、銅、銀、錫、ニッケル、コバルト及び鉛等の金属又はそれらの単一もしくは混合物や混合酸化物の使用が好ましい。
　本発明の電解槽は、陽極と、陰極と、それらの間に配置されるイオン交換膜と、を備えており、陽極を有する陽極室、及び陰極を有する陰極室を構成する。電解槽内に所定数の電極ユニットが同一極性で縦列的に配置され、隣接するユニットにイオン交換膜が配置されることにより複極式電解槽を形成することができる。また、単極式電解槽の場合、１つの電極ユニットの両側に、陽極又は陰極の何れかが形成され、それぞれの電極ユニットがイオン交換膜を介して交互に配置されることで単極式電解槽を形成することができる。本発明の電解槽は、単極式又は複極式の電解槽の何れの方式にも適用することができる。また、電解槽組立状態で陽極と陰極の極間距離により、ギャップ式、ナローギャップ式、ファイナイトギャップ式、ゼロギャップ式といった分類をする場合もあるが、ガスケットの位置関係においては電極間距離の影響を受けないため、いずれの方式にも本発明の電解槽を適用することができる。
　以下、図示例を用いて、上記で説明した電極室枠及び電解槽の一例について説明する。
　図４は電極室の一例の平面模式図（正面模式図）である。図示例の電極室は、概略、箱体の形状をしており、電極室の側面下部に取り付けられた電解液入口４０３から電解液を室内に取り込み、電極室の側面上部に取り付けられた電解液出口４０４から電解液を室外に排出できる様になっている。そして電極室の正面及び背面には所定の開口率を有する電極（陽極又は陰極）４０１が設置され、該電極４０１の周囲は開口部を有さないフランジ面４０２になっている。
　図３はガスケットの一例の平面模式図（正面模式図）である。図示例のガスケットは、概略長方形の外形内に、概略長方形の中空部３０２が形成されており、全体として長方形の枠状ガスケット３０１になっている。このガスケット３０１は、図４の電極室枠のフランジ面４０２に重ね合わせることが可能になっている。電解液入口４０３から電極室内に入った電解液は、電極４０１の開口部から電極室外に出てくるが、フランジ面４０２にガスケット３０１を配設することで、電極室外に出た電解液が電解槽外に漏出することが防止される。なおガスケット３０１は、横幅が約１．５～２．５ｍであり、高さが約１～１．５ｍである。
　図１は、図４の電極室と図３のガスケットを用いて構成される単極式電解槽の一例を示す断面模式図である。図１で例示の電解槽では、陽極室枠１０１の両面に陽極１０２が取り付けられた陽極室と、陰極室枠１０６の両面に陰極１０７が取り付けられた陰極室を備え、これら陽極室と陰極室の間にイオン交換膜１０５が挟まれている。そして図１で例示の電解槽では、陽極室枠のフランジ面１０３に陽極用のガスケット１０４が取り付けられ、陰極室枠のフランジ面１０８に陰極用のガスケット１０９が取り付けられ、陽極室又は陰極室から外に出た電解液が電解槽外に漏出することが防止される。なおガスケットが取り付けられた前記陽極室及び陰極室は、イオン交換膜１０５を挟みつつ交互に複数存在してもよく、複数列の両側は適当な板で抑えられていてもよい。
　図２は、図４の電極室と図３のガスケットを用いて構成される複極式電解槽の一例を示す断面模式図である。図２で例示の電解槽は、電極室枠の一方の面に陽極２０２が取り付けられ、前記陽極２０２と対向する面に陰極２０７が取り付けられ、電極室枠の厚さ方向中央に隔壁２１０が取り付けられた複極式の電極室２０１、２０６を複数（図示例では２つ）有しており、電極室の間にはイオン交換膜２０５が挟まれている。そして図２で例示の電解槽では、陽極側のフランジ面２０３に陽極用のガスケット２０９が取り付けられ、陰極側のフランジ面２０８に陰極用のガスケット２０４が取り付けられ、電極室から外に出た電解液が電解槽外に漏出することが防止される。なおガスケットが取り付けられた前記電極室は、上述した通り、イオン交換膜２０５を挟みつつ複数存在しており、複数列の両側は適当な板で抑えられていてもよい。
　（５）電極室枠、電解槽の製造方法
　本発明の電極室枠、電解槽の製造方法は、ガスケットを電極室枠のフランジ面に仮固定する工程（仮固定工程）を含み、仮固定工程としては接着剤や粘着剤を塗布する工程（塗布工程）であることが好ましい。接着剤、粘着剤は「（３）仮固定」の欄に記載されている接着剤、粘着剤を用いることができる。該製造工程の一例を図５の部分拡大模式図を参照しつつ説明する。図５の例では、陽極室枠５０１に取り付けられた陽極５０２の周りのフランジ面５０３に陽極用ガスケット５０４が設置され、該陽極室枠フランジ面５０３と陽極用ガスケット５０４とが接着剤又は粘着剤の塗布によって仮固定される。また陰極室枠５０６に取り付けられた陰極５０７の周りのフランジ面５０８に陰極用ガスケット５０９が設置され、該陰極室枠フランジ面５０８と陰極用ガスケット５０９とが接着剤又は粘着剤の塗布によって仮固定される。
　塗布工程により、ガスケットを仮固定させる場合には、ガスケット、電極室枠のフランジ面の両方又は片方に接着剤又は粘着剤を塗布すればよく、仮固定する面の全部、又は一部に塗布することができる。尚、粘着剤は一般的にはフィルム等の支持体に塗工されており、例えば基材テープフィルムの両面に粘着剤が積層された両面テープ等の粘着製品を前記粘着剤として使用できる。従って粘着剤は、両面テープ等の粘着製品をガスケット又はフランジ面の両方又は片方に貼り付ける等により塗布される。
　また、本発明の電極室枠、電解槽の製造方法においては、仮固定工程（塗布工程）の前にガスケットをエタノール等のアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、及び水から選択される溶剤で洗浄する工程（洗浄工程）を含むことが好ましい。ガスケットの材料であるゴム成形品は、一般的に金型を使用した加硫工程を経て製造され、加硫工程で金型からゴム成形品を取り外しやすくするために離型剤が使用される。ガスケットを電極室枠のフランジ面に仮固定する際に、ガスケット表面に離型剤が残存していると粘着剤・接着剤の効果が低下する場合がある。そこで、ガスケット表面に残存する離型剤を拭き取り（洗浄により）除去することで粘着剤・接着剤の効果が改善される。ガスケット表面を拭き取る際には、ガスケットの損傷を引き起こしにくい水、アルコール、揮発性の高いケトン系溶剤を使用することが好ましく、フッ素系やケイ素系の離型剤を効率よく簡便に除去するためにエタノールやアセトンを使用することが好ましい。尚、電極室枠のフランジ面における不純物を除去する目的で、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、及び水から選択される溶剤で洗浄してもよく、洗浄することが好ましい。
　また、本発明の電解槽は、図５に示す様に、ガスケット５０４、５０９を電極室枠５０１、５０６のフランジ面５０３、５０８に仮固定してなる電極室枠を、イオン交換膜５０５を介して積層することにより、製造される。本発明の電極室枠は、ガスケットが仮固定されているために、ガスケットの脱落や位置ずれが起こらずに、効率的に作業することができる。
　本願は、２０１８年２月９日に出願された日本国特許出願２０１８－０２２３９０号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０１８年２月９日に出願された日本国特許出願２０１８－０２２３９０号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
　以下に本発明について実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は、本実施例によって限定されるものではない。
　実施例１
　縦１．３ｍ×横２．５ｍの単極式電解槽の陽極室枠のフランジ部に合わせて作成した厚さ３ｍｍ、幅４０ｍｍのＥＰＤＭゴム製ガスケット表面を、アセトンをしみこませた布で拭き取った後、事前に調合しておいたスリーボンド社製「ＴＢ２０８６Ｎ」(低温即硬化タイプの２液性エポキシ系接着剤；無溶剤型；Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミドを１質量％未満で含む)を薄く均一に塗布した。チタン製陽極室枠のフランジ面を、アセトンをしみこませた布で拭き取ったのち、事前に調合しておいたスリーボンド社製「ＴＢ２０８６Ｎ」を薄く均一に塗布したのち、ガスケットの接着剤塗布面と陽極室枠のフランジ面が向かい合うように重ねてガスケットを規定位置に仮固定した。仮固定してから３０分後に陽極室枠を反転させたが、ガスケットの脱落や規定位置からの位置ずれは起こらなかった。
　実施例２
　縦１．４ｍ×横２．５ｍの複極式電解槽の陰極室枠のフランジ部に合わせて作成した厚さ３ｍｍ、幅３０ｍｍのＥＰＤＭゴム製ガスケット表面を、エタノールをしみこませた布で拭き取り、セメダイン社製「スーパーＸ」（アクリル変成シリコーン系接着剤；無溶剤型；溶剤を含まない）を薄く均一に塗布した。複極式電解槽室枠のニッケル製陰極室枠のフランジ面を、エタノールをしみこませた布で拭き取り、セメダイン社製「スーパーＸ」を塗布したガスケットを接着剤塗布面が陰極室枠のフランジ面に向かい合うように重ねてガスケットを規定位置に仮固定した。ガスケットの上から軽く加圧して、フランジ面とガスケットの馴染みを良くしたのち、室枠を立て掛けたが、ガスケットの脱落や規定位置からの位置ずれは起こらなかった。
　実施例３
　縦１．４ｍ×横２．５ｍの複極式電解槽の陽極室枠のフランジ部に合わせて作成した厚さ３ｍｍ、幅３０ｍｍのＥＰＤＭゴム製ガスケット表面を水で湿らせた布で拭き取った。複極式電解槽室枠のチタン製陽極フランジ面を水で湿らせた布で拭き取ったのち、水分を乾燥させ、フランジ面にスリーボンド社製「ＴＢ１５３０」（湿気硬化タイプの変成シリコーン系接着剤；無溶剤型；溶剤を含まない）を薄く均一に塗布した。陽極室枠のフランジ面の接着剤塗布面にガスケットを向かい合うように重ねて規定位置に仮固定した。ガスケットの上から軽く加圧して、フランジ面とガスケットの馴染みを良くしたのち、室枠を立て掛けたが、ガスケットの脱落や規定位置からの位置ずれは起こらなかった。
　実施例４
　縦１．４ｍ×横２．５ｍの複極式電解槽の陰極室枠のフランジ部に合わせて作成した厚さ３ｍｍ、幅３０ｍｍのＥＰＤＭゴム製ガスケット表面と複極式電解槽室枠のニッケル製陰極室フランジ面を、エタノールをしみこませた布で拭き取り、ガスケットをフランジ面に載せた。フランジ面の規定位置に合わせてガスケットを微調整しながら、陰極室枠のフランジ面とガスケット面の間に東亞合成株式会社製「アロンα」(シアノアクリレート系瞬間接着剤；無溶剤型；溶剤を含まない)を２０ｃｍ間隔で薄く点塗布した。１０分間静置後に室枠を立て掛けたが、ガスケットの脱落や規定位置からの位置ずれは起こらなかった。
　実施例５
　複極式電解槽室枠のニッケル製陰極枠のフランジ面を、エタノールをしみこませた布で拭き取り、ガスケット当り面に日東電工製「ＥＷ－５１４」(無溶剤型アクリル系粘着剤（両面テープ）；溶剤を含まない)を貼り付けた。エタノールをしみこませた布で表面を拭き取ったＥＰＤＭゴム製ガスケットを陰極室枠のフランジ面に重ねて規定位置に仮固定を行った。仮固定後ガスケットを軽く引っ張ったが、ガスケットの脱落、位置ずれは起こらなかった。
　比較例１
　スリーボンド社製「ＴＢ２０８６Ｎ」をガスケット及び陽極室フランジ枠の面に塗布しなかったこと以外は実施例１と同様の作業を行い、陽極室枠を立て掛けるとガスケットが脱落した。
　比較例２
　ガスケットをフランジ面に貼り合わせる際の接着剤に有機溶剤としてトルエンを含む「スリーボンド１５２１」（乾燥固化型クロロプレン系接着剤）を塗布した以外は実施例１と同様に作業を行った。貼り付ける作業の際に、接着剤に含まれる有機溶剤によりガスケットが膨潤変形して規定位置に貼り付けることができなかった。仮留めとしてフランジ面にガスケットを配置し、３０分放置しておくとガスケットが収縮して貼り付けた位置からのずれが発生した。
　実施例１～５、及び比較例１～２の結果について、表１に示す。尚、作業の手間とコストについては、以下の基準で評価した。
　◎：接着剤、粘着剤を使用する前に調合等の下準備が不要であり、ガスケットの変形等が起こらず作業性は良好であり、かつ接着剤、粘着剤が安価である。
　○：接着剤、粘着剤を使用する前に調合等の下準備が必要であるが、ガスケットの変形等は起こらない。または作業性は良好であるが接着剤、粘着剤が比較的高価である。
　×：接着剤、粘着剤をガスケットに塗布することでガスケットの変形等が起こり、規定位置にガスケットを仮固定することが困難であり作業性が悪い。またはガスケットの仮留めができない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明によれば、電解槽の組立・整備作業中に、ガスケットが反りや波状の変形等の過度な変形を起こすことなく、性能劣化を招かず、かつ電極室枠のフランジ面の規定位置にガスケットを留めることができる。そのため、本発明によれば、ガスケット位置ずれによるイオン交換膜の損傷や、ガスケットの損傷による電解槽からの液漏れを起こさない電解槽を提供できるために有用である。
１０１　陽極室枠（陽極室）
１０２　陽極
１０３　陽極室枠フランジ面
１０４　陽極ガスケット
１０５　イオン交換膜
１０６　陰極室枠（陰極室）
１０７　陰極
１０８　陰極室枠フランジ面
１０９　陰極ガスケット
２０１　複極室枠における陽極室
２０２　陽極
２０３　陽極室枠フランジ面
２０４　陰極ガスケット
２０５　イオン交換膜
２０６　複極室枠における陰極室
２０７　陰極
２０８　陰極室枠フランジ面
２０９　陽極ガスケット
２１０　隔壁
３０１　枠状ガスケット
３０２　中空部
４０１　電極（陽極・陰極）
４０２　電極室枠フランジ面
４０３　電解液入口
４０４　電解液出口
５０１　陽極室枠
５０２　陽極
５０３　陽極室枠フランジ面
５０４　陽極ガスケット
５０５　イオン交換膜
５０６　陰極室枠
５０７　陰極
５０８　陰極室枠フランジ面
５０９　陰極ガスケット

Claims (10)

  1. 　ガスケットを電極室枠フランジ面に仮固定してなる電極室枠。
  2. 　接着剤層、又は粘着剤層を具備することにより前記仮固定をする請求項１に記載の電極室枠。
  3. 　前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、ガスケットを劣化させない接着剤又はガスケットを劣化させない粘着剤である請求項２に記載の電極室枠。
  4. 　前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、有機溶剤を含まない接着剤又は有機溶剤を含まない粘着剤である請求項２又は３に記載の電極室枠。
  5. 　前記接着剤層又は粘着剤層に含まれる接着剤又は粘着剤が、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、その他の反応系接着剤（ただし、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤を除く）、変成シリコーン系接着剤、シリル化ウレタン系接着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤から選択される少なくとも１種である請求項２～４いずれかに記載の電極室枠。
  6. 　請求項１～５いずれかに記載の電極室枠により構成される電極室を具備する電解槽。
  7. 　ガスケットを電極室枠フランジ面に仮固定する工程（仮固定工程）を含む電極室枠又は電解槽の製造方法。
  8. 　前記仮固定工程が、ガスケット及び／又は電極室枠フランジ面に接着剤、又は粘着剤を塗布する工程（塗布工程）を含む請求項７に記載の電極室枠又は電解槽の製造方法。
  9. 　前記仮固定工程が、前記塗布工程と、ガスケット及び電極室枠フランジ面を前記接着剤又は粘着剤を介して接触させる工程とを含む請求項８に記載の電極室枠又は電解槽の製造方法。
  10. 　更に、ガスケットをアルコール系溶剤、ケトン系溶剤、及び水から選択される溶剤で洗浄する工程（洗浄工程）を含み、該洗浄工程が前記仮固定工程の前に行われる請求項７～９いずれかに記載の電極室枠又は電解槽の製造方法。
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