WO2019188261A1 - 隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽 - Google Patents

隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽 Download PDF

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WO2019188261A1
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康行 田中
泰典 宮川
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株式会社トクヤマ
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    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the present invention relates to a diaphragm-gasket-protective member composite, an electrolytic element, and an electrolytic cell, and more specifically, a diaphragm that can be suitably used for alkaline water electrolysis, particularly alkaline water electrolysis under pressure.
  • the present invention relates to a gasket-protective member composite, an electrolytic element, and an electrolytic cell.
  • An alkaline water electrolysis method is known as a method for 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 (eg, NaOH, KOH, etc.) is dissolved as an electrolytic solution.
  • an alkali metal hydroxide eg, NaOH, KOH, etc.
  • oxygen gas is generated from the anode.
  • an electrolytic cell for alkaline water electrolysis an electrolytic cell having an anode chamber and a cathode chamber partitioned by an ion-permeable diaphragm, in which an anode is disposed in the anode chamber and a cathode is disposed in the cathode chamber, is known.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically illustrating a conventional alkaline water electrolyzer 900 according to one embodiment.
  • the zero gap type electrolytic cell 900 includes electrolytic elements (polar chamber units) 910, 910,... Having conductive partition walls 911 and flange portions 912 that separate the anode chamber A and the cathode chamber C, and adjacent electrolytic elements 910, 910.
  • An ion-permeable diaphragm 920 disposed between the gasket 930 and 930, which is disposed between the diaphragm 920 and the flange portion 912 of the electrolytic element 910, and sandwiches the periphery of the diaphragm 920, and one of the polar chamber units.
  • the diaphragm 920 is sandwiched between the adjacent cathode 970 and the anode 940 by the conductive elastic body 960 pressing the flexible cathode 970 toward the diaphragm 920 and the anode 940.
  • Gas generated by electrolysis of alkaline water is usually distributed commercially in a compressed state up to a predetermined pressure.
  • the pressure in the polar chamber is approximately normal pressure
  • the gas recovered from the polar chamber is also approximately normal pressure, so external compression that compresses the gas recovered from the electrolytic cell to a predetermined pressure outside the electrolytic cell.
  • Equipment is required. If the pressure in the polar chamber is higher than the normal pressure, the capacity of such an external compression device may be low, or such an external compression device may be unnecessary, and the gas production cost can be reduced.
  • the gas generated in the polar chamber reduces the bubbles formed in the polar liquid, so the resistance between the electrodes is reduced, and therefore the electrolytic voltage can be reduced even if the current density is the same. It is thought that energy saving will be possible.
  • the gasket 930 and 930 are deformed so as to be pushed toward the outer peripheral side by the pressure inside the polar chamber, and finally the gasket 930. , 930 may deviate from between the flange portions 912, 912 of the electrolytic element.
  • a rigid core material having a shape corresponding to the gasket is integrated with the diaphragm, and then the core material is used. It is conceivable to use a composite obtained by coating the material with a material having flexibility and electrical insulation as an element corresponding to a composite of a gasket and a diaphragm. However, in that case, when the core material is coated, and when the core material is integrated with the diaphragm, a process involving mechanical pressing and heating is required. In addition, due to the influence of heat, the characteristics of the diaphragm may be deteriorated.
  • the present invention provides a diaphragm-gasket-protective member composite, an electrolytic element, and an electrolytic cell that have improved resistance to pressure in the polar chamber while suppressing adverse effects of heat and mechanical pressure on the diaphragm. Let it be an issue.
  • the present invention includes the following forms [1] to [11].
  • the protective member includes a frame-shaped base and a frame-shaped lid member,
  • the substrate is A receiving portion provided on an inner peripheral side of the base body and receiving the gasket and the lid member;
  • a projecting portion extending from the receiving portion toward the inner peripheral side of the base, and supporting the gasket received in the receiving portion in a direction intersecting the main surface of the diaphragm
  • the lid member has a dimension capable of being received by the receiving portion of the base;
  • a membrane-gasket-protection characterized in that the gasket and the lid member are received in the receiving portion of the base so that the gasket is sandwiched between the support of the base and the lid member. Member complex.
  • the polar chamber is defined, A second electrode that accommodates a second electrode that is electrically connected to the conductive partition wall having the second surface between the second surface and the diaphragm facing the second surface.
  • An electrolytic cell characterized in that a polar chamber is defined.
  • the seal member is an O-ring.
  • Each of the protective members is The O-ring is provided on a surface of the frame-shaped substrate facing the first surface of the conductive partition so that the O-ring can be fixed between the frame-shaped substrate and the first surface.
  • the O-ring is provided on a surface of the frame-shaped substrate facing the second surface of the conductive partition so that the O-ring can be fixed between the frame-shaped substrate and the second surface.
  • the seal member is an O-ring.
  • Each of the conductive barriers is A first groove provided in the first surface such that the O-ring can be fixed between the first surface and the frame-shaped base;
  • Tank The electrolysis according to [2], wherein the second surface has a second groove provided so that the O-ring can be fixed between the second surface and the frame-shaped substrate.
  • the protective member includes a frame-shaped base and a frame-shaped lid member,
  • the substrate is A receiving portion provided on an inner peripheral side of the base body and receiving the gasket and the lid member; A projecting portion extending from the receiving portion toward the inner peripheral side of the base, and supporting the gasket received in the receiving portion in a direction intersecting the main surface of the diaphragm,
  • the lid member has a dimension capable of being received by the receiving portion of the base; By receiving the gasket and the lid member in the receiving portion of the base, the gasket is sandwiched between the support portion of the base and the lid member,
  • the conductive partition is disposed so that the first surface faces the diaphragm, The outer peripheral part of the conductive partition is joined to or integrated with the inner peripheral part of the support part of the base body, The
  • a first terminal element disposed opposite to the second surface of the conductive partition wall of the first electrolytic element disposed at one end of the laminated structure; A second terminal element disposed opposite to the diaphragm of the second electrolytic element disposed at the other end of the laminated structure;
  • the first terminal element is: An ion permeable first diaphragm; A first gasket for holding a peripheral edge of the first diaphragm; A frame-shaped first protective member for holding the first gasket; A first conductive partition having a first surface and a second surface;
  • the first protection member includes a frame-shaped first base and a frame-shaped first lid member,
  • the first base is A first receiving portion that is provided on an inner peripheral side of the first base body and receives the first gasket and the first lid member;
  • the first gasket that extends from the first receiving portion to the inner peripheral side of the first base and that is received by the first receiving portion is used as the main surface of the first diaphragm.
  • a first support part that supports in a direction intersecting with The first lid member has a dimension capable of being received by a first receiving portion of the first base;
  • the first gasket and the first lid member are received by the first receiving portion of the first base, so that the first gasket becomes the first support portion and the first lid member.
  • the first conductive partition Sandwiched between The first conductive partition is disposed such that the first surface of the first conductive partition faces the first diaphragm,
  • the outer peripheral portion of the first conductive partition wall is joined to or integrated with the inner peripheral portion of the first support portion of the first base, Since at least a part of the protruding flange portion of the first electrolytic element is further received by the first receiving portion of the first terminal element, the protruding flange of the first electrolytic element
  • the first gasket and the first lid member of the first terminal element are sandwiched and held between a portion and the first support portion of the first terminal element,
  • the second terminal element is A second conductive partition having a first surface and a second surface;
  • a second projecting flange portion that is joined or integrally provided with the outer peripheral portion of the second conductive partition wall and projects and extends toward the second surface of the second conductive partition wall;
  • the gasket and the lid member of the second electrolytic element are sandwiched and held between the protruding flange portion of the second electrolytic element and the support portion of the second electrolytic element, A first electrode electrically connected to the first conductive partition between the first surface of the first conductive partition of the first terminal element and the first diaphragm.
  • a first electrode chamber containing Between the second surface of the conductive partition of the first electrolytic element and the first diaphragm of the first terminal element, electrically with the conductive partition of the first electrolytic element A second electrode chamber is further defined to house the conducting second electrode; Between the second surface of the second conductive partition of the second terminal element and the diaphragm of the second electrolytic element, the second conductive partition is electrically connected to the second conductive partition.
  • the electrolytic cell according to [6] or [7], wherein a second electrode chamber accommodating the second electrode is further defined.
  • the frame-shaped first substrate of the first terminal element, the second protruding flange portion of the second terminal element, and the frame-shaped substrate of each of the electrolytic elements are electrically insulating. [6] to [9].
  • the frame-shaped first base of the first terminal element, the second projecting flange portion of the second terminal element, and the frame-shaped base of each of the electrolytic elements include a conductive material.
  • a first electrical insulating member arranged to prevent a short circuit between the frame-shaped first substrate of the first terminal element and the frame-shaped substrate of the first electrolytic element;
  • a second electrically insulating member arranged to prevent a short circuit between the second projecting flange portion of the second terminal element and the frame-shaped base of the second electrolytic element;
  • a third electrode is disposed so as to prevent a short circuit between the frame-shaped substrate of one of the electrolytic elements and the frame-shaped substrate of the other electrolytic element.
  • the diaphragm, gasket, and lid member are received in the receiving portion of the frame-shaped substrate, so that the diaphragm and gasket are interposed between the support portion of the substrate and the lid member. Since it is sandwiched and held, no mechanical press or thermal processing is required to integrate the diaphragm and the protective member. Therefore, according to the electrolytic cell having the diaphragm-gasket-protective member composite of the present invention, it is possible to increase the resistance to the pressure in the polar chamber while suppressing the adverse effects of the heat and mechanical pressure applied to the diaphragm. It is.
  • the diaphragm and the gasket and the lid member are received by the receiving portion of the frame-shaped base, whereby the diaphragm and the gasket are sandwiched and held between the base support and the lid member. Therefore, no mechanical pressing or thermal processing is required for integrating the diaphragm and the protective member.
  • the frame-like base is provided with a projecting flange portion provided continuously to the support portion so as to project toward the second surface side from the conductive partition wall, and the dimension of the outer peripheral portion of the projecting flange portion is received.
  • the tip of the protruding flange portion of one electrolytic element is adjacent to the other. It is further accepted in the receiving part of the electrolytic element. Therefore, since the gasket and the cover member are sandwiched and held between the protruding flange portion of one electrolytic element and the support portion of the other electrolytic element, the diaphragm and the gasket are integrated with the electrolytic element with a simple configuration. It is possible.
  • the receiving portion that receives the gasket is provided on the inner peripheral side of the frame-like base body, the deformation of the gasket due to the pressure in the polar chamber is restricted by the inner peripheral portion of the receiving portion. Therefore, according to the electrolytic cell having a laminated structure in which a plurality of electrolytic elements of the present invention are laminated, it is possible to increase the resistance to the pressure in the polar chamber while suppressing adverse effects due to heat and mechanical pressure received by the diaphragm. It is.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a diaphragm-gasket-protective member complex 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view of a composite 100.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the line BB in FIG. (C) It is sectional drawing which shows the attitude
  • D It is sectional drawing which shows the attitude
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a diaphragm-gasket-protective member composite 200 according to another embodiment of the present invention.
  • A It is a top view of the composite_body
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the line BB in FIG.
  • C It is the figure which extracted only the base
  • A) It is a top view of the conductive partition 3040.
  • FIG. 3040 It is a top view of the conductive partition 3040.
  • FIG. (B) It is a bottom view of the conductive partition 3040.
  • FIG. (C) It is CC sectional view taken on the line of (B). It is a figure which illustrates typically the electrolysis element 500 concerning one embodiment of the present invention.
  • (A) It is sectional drawing of the electrolysis element 500.
  • FIG. (B) It is the figure which removed the diaphragm 10, the gasket 20, and the cover member 532 from (A). It is a figure which illustrates typically electrolytic element 500 'concerning other one embodiment of the present invention.
  • A It is sectional drawing of the electrolysis element 500 '.
  • (B) It is the figure which removed the diaphragm 10, the gasket 20, and the cover member 532 from (A).
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a diaphragm-gasket-protective member composite 100 (hereinafter, simply referred to as “composite 100”) according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is a plan view of the composite 100
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A
  • FIGS. 2C and 2D are FIGS. It is sectional drawing which shows the attitude
  • the composite 100 includes an ion permeable diaphragm 10, a gasket 20 that holds the peripheral edge of the diaphragm 10, and an electrically insulating frame-shaped protective member 30 that holds the gasket 20.
  • the protection member 30 includes a frame-shaped base 31 and a frame-shaped lid member 32.
  • the base 31 is provided on the inner peripheral side of the base 31, and receives the gasket 20 (holding the diaphragm 10) and the lid member 32.
  • the base 31 protrudes from the receiver 31a toward the inner peripheral side of the base 30.
  • the gasket 20 that extends and is received in the receiving portion 31a intersects the main surface of the diaphragm 10 (the left-right direction in FIG. 2B to FIG. 2D). And a support portion 31b to be supported (FIG. 2D).
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a posture in which the gasket 20 is received by the receiving portion 31 a of the base 31 and is supported by the support portion 31 b from the direction intersecting the main surface of the diaphragm 10. Since the depth in the stacking direction of the receiving portion 31a is deeper than the thickness in the stacking direction of the gasket 20 holding the peripheral edge of the diaphragm 10, the gasket 20 holding the diaphragm 10 is received by the receiving portion 31a and is supported by the support portion 31b. When supported from the stacking direction, there is a gap between the surface 20a opposite to the support portion 31b of the gasket 20 received by the receiving portion 31a and the surface 31c opposite to the support portion 31b of the base 31.
  • the lid member 32 has a dimension that can be received by a step between the surface 31c of the base 31 that receives the gasket 20 in the receiving portion 31a and the surface 20a of the gasket. That is, the outer peripheral portion of the lid member 32 has substantially the same dimensions as the inner peripheral portion of the receiving portion 31 a of the base 31, and the inner peripheral portion of the lid member 32 is the inner peripheral portion of the support portion 31 b of the base 31.
  • the thickness in the stacking direction of the lid member 32 is the sum of the thickness in the stacking direction of the gasket 20 holding the diaphragm 10 and the thickness of the lid member 32 in the stacking direction.
  • the depth is substantially the same as the depth of the receiving portion 31a in the stacking direction.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a posture in which the lid member 32 is received in the step between the surface 31c of the base 31 and the surface 20a of the gasket 20 in FIG. As shown in FIG. 2B, the gasket 20 and the lid member 32 are received by the receiving portion 31 a of the base 31, so that the gasket 20 is sandwiched between the support portion 31 b of the base 31 and the lid member 32. Retained.
  • an ion permeable diaphragm that can be used in an 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 film made of asbestos or modified asbestos, a porous diaphragm using a polysulfone polymer, a cloth using polyphenylene sulfide fiber, a fluorine-based porous film, an inorganic material, and an organic material. And a porous membrane such as a porous membrane using a hybrid material containing both of them.
  • an ion exchange membrane such as a fluorine-based ion exchange membrane can be used as the diaphragm 10.
  • FIG. 2 shows a cross section of the gasket 20.
  • the gasket 20 has a flat shape and holds the peripheral portion of the diaphragm 10, while being held between the support portion 31 b of the base 31 and the lid member 32 in the receiving portion 10 a of the base 31.
  • the gasket 20 is preferably made of an elastomer having alkali resistance.
  • Examples of the material of the gasket 20 include natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), ethylene-propylene rubber (EPT), Mention may be made of elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), isobutylene-isoprene rubber (IIR), and chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM). Moreover, when using the gasket material which does not have alkali resistance, you may provide the layer of the material which has alkali resistance on the surface of this gasket material by coating
  • the base 31 is preferably electrically insulating against external voltage application.
  • the base 31 is made of an electrically insulating material.
  • a resin material having alkali resistance and strength capable of withstanding the pressing force applied in the laminating direction can be preferably used.
  • a resin material Rigid vinyl chloride resin, polypropylene resin, polyethylene resin, polyetherimide resin, polyphenylene sulfide resin, polybenzimidazole resin, polytetrafluoroethylene resin, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer Polymer resin etc.
  • Rigid vinyl chloride resin polypropylene resin
  • polyethylene resin polyethylene resin
  • polyetherimide resin polyphenylene sulfide resin
  • polybenzimidazole resin polytetrafluoroethylene resin
  • tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin te
  • the base 31 includes a core material made of a metal material and a coating layer of an electrically insulating material that covers the surface of the core material.
  • the metal material forming the core material of the base material 31 include a rigid metal material such as a single metal such as iron or stainless steel such as SUS304.
  • the electrically insulating material for forming the coating layer of the base material 31 in addition to the above electrically insulating resin material, an elastomer having an electrical insulating property and alkali resistance can be exemplified.
  • elastomers include natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and ethylene-propylene rubber (EPT). And ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), isobutylene-isoprene rubber (IIR), and chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM).
  • NR natural rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • BR butadiene rubber
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • EPT ethylene-propylene rubber
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • IIR isobutylene-isoprene rubber
  • CSM chlorosulfonated polyethylene rubber
  • the lid member 32 may be made of metal or may be formed of an electrically insulating material.
  • the metal material forming the lid member 32 the same metal material as described above in relation to the base 31 can be cited.
  • the lid member 32 is formed of an electrically insulating material.
  • the same resin material as described above in relation to the base 31 can be cited.
  • the lid member 32 includes a core material made of a metal material and a coating layer of an electrically insulating material that covers the surface of the core material.
  • the metal material forming the core material of the lid member 32 a metal material having the same rigidity as that described above in relation to the core material of the base 31 can be cited.
  • the same resin material and elastomer as those described above in relation to the covering layer of the substrate 31 can be cited.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic cell 1000 according to one embodiment of the present invention.
  • the electrolytic cell 1000 is an electrolytic cell for alkaline water electrolysis. 3, elements already shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2, and description thereof may be omitted.
  • the electrolytic cell 1000 is adjacent to a plurality of conductive partition walls 40, 40,... (Hereinafter simply referred to as “conductive partition wall 40”) having a first surface 40a and a second surface 40b. (Refer to FIG. 2), the conductive partition walls 40, 40,... And the composite 100, respectively, disposed between the conductive partition walls 40, 40. , (Hereinafter, simply referred to as “seal member 50”), respectively.
  • the pair of adjacent conductive partition walls 40, 40 is set so that the first surface 40 a of one conductive partition wall 40 faces the second surface 40 b of the other conductive partition wall 40.
  • the conductive partition 40 having the first surface 40a between the first surface 40a of the conductive partition 40 and the diaphragm 10 facing the first surface 40a.
  • First electrode chambers (anode chambers A1, A2, and A3) for accommodating first electrodes (anodes) 61 that are electrically connected to each other are defined.
  • the conductive partition 40 having the second surface 40b is electrically connected to the second surface 40b of the conductive partition 40 and the diaphragm 10 (see FIG.
  • Second electrode chambers (cathode chambers C1, C2, and C3) for accommodating second electrodes (cathodes) 62 that are electrically connected to each other are defined.
  • a positive electrode terminal is connected to the conductive partition wall 40 that defines only the first electrode chamber (that is, the conductive partition wall 40 whose second surface 40b does not face the second electrode chamber). Connected to the positive pole of the DC power supply.
  • a negative electrode terminal is connected to the conductive partition wall 40 that defines only the second electrode chamber (that is, the conductive partition wall 40 whose first surface 40a does not face the first electrode chamber). Connected to the negative pole of the DC power supply.
  • the electrolytic cell 1000 includes a first electrolyte supply channel (not shown) that supplies an electrolyte to each of the first electrode chambers (anode chambers A1, A2, and A3), and each of the first electrode chambers.
  • the second electrolytic solution supply for supplying the electrolytic solution to each of the first electrolytic solution / gas recovery channel (not shown) for collecting the electrolytic solution and gas from the second electrode chamber (C1, C2, C3)
  • a flow path (not shown) and a second electrolyte / gas recovery flow path (not shown) for collecting the electrolyte and gas from each of the second electrode chambers are further provided.
  • Each of the first electrodes (anodes) 61 has a first surface of the conductive partition wall 40 that defines a first electrode chamber (anode chamber A1, A2, or A3) in which the first electrode 61 is accommodated. It is hold
  • the conductive rib 41 is electrically connected to the conductive partition wall 40 and the first electrode 61.
  • Each of the second electrodes (cathodes) 62 includes a second partition wall 40 of the conductive partition 40 that defines a second electrode chamber (cathode chambers C1, C2, C3) in which the second electrode 62 is accommodated.
  • conductive ribs 42, 42 are held by conductive ribs 42, 42,... Provided so as to protrude from the surface 40 b (hereinafter sometimes simply referred to as “conductive ribs 42”).
  • the conductive rib 42 is electrically connected to the conductive partition wall 40 and the second electrode 62.
  • a rigid conductive material having alkali resistance can be used without particular limitation.
  • a single metal such as nickel and iron, stainless steel such as SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L, The metal material can be preferably used. These metal materials may be used after being subjected to nickel plating in order to improve corrosion resistance and conductivity.
  • the seal member 50 is sandwiched between the protective member 31 of the composite 100 and the conductive partition wall 40, and receives a pressing force between the protective member 31 and the conductive partition wall 40.
  • the electrolyte or gas is prevented from leaking from between the protective member 31 and the conductive partition wall 40 due to the internal pressure.
  • the seal member 50 is preferably formed of an elastomer having alkali resistance. Examples of the material of the seal member 50 include natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber (CR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and ethylene-propylene rubber (EPT).
  • NR natural rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • BR butadiene rubber
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • EPT ethylene-propylene rubber
  • elastomers such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), isobutylene-isoprene rubber (IIR), and chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM).
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • IIR isobutylene-isoprene rubber
  • CSM chlorosulfonated polyethylene rubber
  • the anode (first electrode) 61 an anode that can be used in an electrolytic cell for alkaline water electrolysis can be used without particular limitation.
  • the anode 61 usually includes a conductive substrate and a catalyst layer that covers the surface of the substrate.
  • the catalyst layer is preferably porous.
  • the conductive base material of the anode 61 for example, nickel, nickel alloy, nickel iron, vanadium, molybdenum, copper, silver, manganese, platinum group element, graphite, chromium, or a combination thereof can be used.
  • a conductive base material made of nickel can be preferably used.
  • the catalyst layer contains nickel as an element.
  • the catalyst layer preferably includes nickel oxide, metallic nickel, nickel hydroxide, or a combination thereof, and may include an alloy of nickel and one or more other metals.
  • the catalyst layer is particularly preferably made of metallic nickel.
  • the catalyst layer may further include chromium, molybdenum, cobalt, tantalum, zirconium, aluminum, zinc, a platinum group element, a rare earth element, or a combination thereof.
  • rhodium, palladium, iridium, ruthenium, or a combination thereof may be further supported as an additional catalyst.
  • the conductive base material of the anode 61 may be a rigid base material or a flexible base material.
  • Examples of the rigid conductive substrate constituting the anode 61 include expanded metal and punched metal.
  • the metal net woven (or knitted) with the metal wire etc. can be mentioned, for example.
  • the cathode (second electrode) 62 a cathode that can be used in an electrolytic cell for alkaline water electrolysis can be used without particular limitation.
  • the cathode 62 usually includes a conductive substrate and a catalyst layer that covers the surface of the substrate.
  • the conductive base material of the cathode 62 for example, nickel, nickel alloy, stainless steel, mild steel, nickel alloy, or a surface of stainless steel or mild steel plated with nickel can be preferably used.
  • the catalyst layer of the cathode 62 a catalyst layer made of noble metal oxide, nickel, cobalt, molybdenum, manganese, or an oxide thereof, or a noble metal oxide can be preferably employed.
  • the conductive base material constituting the cathode 62 may be, for example, a rigid base material or a flexible base material.
  • the rigid conductive substrate constituting the cathode 62 include expanded metal and punched metal.
  • the metal net etc. which were woven (or knitted) with the metal wire can be mentioned, for example.
  • the conductive rib 41 and the conductive rib 42 known conductive ribs used in alkaline water electrolyzers can be used without particular limitation.
  • the conductive rib 41 is erected from the first surface 40 a of the conductive partition wall 40, and the conductive rib 42 is erected from the second surface 40 b of the conductive partition wall 40.
  • the connection method, shape, number, and arrangement of the conductive rib 41 are not particularly limited.
  • the connection method, shape, number, and arrangement of the conductive rib 42 are not particularly limited.
  • a rigid conductive material having alkali resistance can be used without particular limitation.
  • a single metal such as nickel or iron, SUS304, SUS310, SUS310S, SUS316, SUS316L, or the like.
  • a metal material such as stainless steel can be preferably used. These metal materials may be used after being subjected to nickel plating in order to improve corrosion resistance and conductivity.
  • the electrolytic cell 1000 includes the diaphragm-gasket-protective member composite 100 of the present invention, according to the electrolytic cell 1000, the adverse effect of heat and mechanical pressure on the diaphragm is suppressed, while the pressure in the polar chamber is suppressed. It is possible to increase resistance.
  • the electrolytic cell 1000 having the form in which the side of the composite body 100 including the lid member 32 faces the first electrode chamber (anode chamber) is taken as an example.
  • the present invention is limited to this form.
  • the electrolytic cell may be configured such that the side of the composite 100 that includes the lid member 32 faces the second electrode chamber (cathode chamber).
  • the electrolytic cell 1000 having an O-ring sealing member 50 is taken as an example, but the present invention is not limited to this mode.
  • the sealing member 50 that is an O-ring an electrolytic cell having a sealing member that is a flat gasket may be used.
  • the seal member 50 it is preferable to use the seal member 50 in the form of an O-ring from the viewpoint of increasing the resistance to the pressure in the polar chamber of the electrolytic cell 1000.
  • the electrolytic cell 1000 having the composite body 100 that does not have the groove for fixing the seal member 50 is taken as an example, but the present invention is not limited to this form.
  • an electrolytic cell having a diaphragm-gasket-protective member composite having a groove for fixing the seal member 50 may be used.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic cell 2000 according to another embodiment of the present invention.
  • the electrolytic cell 2000 includes a diaphragm-gasket-protective member composite 200 (hereinafter, simply referred to as “composite 200”) in place of the diaphragm-gasket-protective member composite 100. Is different.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the composite 200 included in the electrolytic cell 2000. 5, elements already shown in FIGS. 2 to 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 3, and description thereof may be omitted.
  • 5A is a plan view of the composite 200
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5A
  • FIG. 5C is a substrate in FIG. 5B. It is the figure which took out only 231.
  • the composite 200 is different from the composite 100 described above in that a protective member 230 is provided instead of the protective member 30; the protective member 230 includes a frame-shaped base 231 instead of the frame-shaped base 31.
  • the base member 231 is different from the base member 31 described above in that it includes a first O-ring fixing groove 231e and a second O-ring fixing groove 231f.
  • the first O-ring fixing groove 231e is provided on a surface 31c of the base body 231 facing the first surface 40a of the conductive partition wall 40 in the electrolytic cell 2000.
  • the first O-ring fixing groove 231e has a shape capable of fixing the seal member (O-ring) 50 between the surface 31c of the base member 231 and the first surface 40a of the conductive partition wall 40.
  • the second O-ring fixing groove 231f is provided on a surface 31d of the base body 231 facing the second surface 40b of the conductive partition wall 40 in the electrolytic cell 2000.
  • the second O-ring fixing groove 231f has a shape capable of fixing the seal member (O-ring) 50 between the surface 31d of the base member 231 and the second surface 40b of the conductive partition wall 40. Yes.
  • the cross section of the first O-ring fixing groove 231e and the second second O-ring fixing groove 231f is the cross-section of the seal member (O-ring) 50 (see FIG. 4). It has a shape that can accept a part of. Since the base body 231 of the composite body 200 has the first O-ring fixing groove 231e, the sealing member disposed between the base body 231 of the composite body 200 and the first surface 40a of the conductive partition wall 40 in the electrolytic cell 2000. The (O-ring) 50 is sandwiched between the base 231 and the first surface 40a of the conductive partition wall 40 in a posture that fits into the first O-ring fixing groove 231e.
  • the seal member (O-ring) 50 due to the pressure in the first polar chamber is further suppressed.
  • the base body 231 of the composite body 200 has the second O-ring fixing groove 231f, the seal disposed between the base body 231 of the composite body 200 and the second surface 40b of the conductive partition wall 40 in the electrolytic cell 2000.
  • the member (O-ring) 50 is sandwiched between the base body 231 and the second surface 40b of the conductive partition wall 40 in a posture that fits into the second O-ring fixing groove 231f. Therefore, deformation of the seal member (O-ring) 50 due to the pressure in the second polar chamber is further suppressed. Therefore, according to the electrolytic cell 2000 including the composite 200, it is possible to further increase the resistance to the pressure in the polar chamber while suppressing adverse effects due to the heat and mechanical pressure received by the diaphragm.
  • the composite 200 having the base 231 having the first and second O-ring fixing grooves 231e and 231f having a cross-sectional shape complementary to the cross-section of the seal member (O-ring) 50 and
  • the electrolytic cell 2000 having the form including the composite 200 is taken as an example, the present invention is not limited to the form.
  • a diaphragm-gasket-protective member composite having a base having first and second O-ring fixing grooves having a V-shaped cross-sectional shape, and an electrolytic cell having the composite may be provided. Is possible.
  • the sealing member 50 that is an O-ring is provided in the first and It is possible to obtain the same effect as the case of fixing with the two O-ring fixing grooves 231e and 231f.
  • a flat gasket having convex portions on the surface facing the surface 31c of the base 231 or the surface facing the surface 31d of the base 231 is used, and in the composite 200, the surface 31c of the base 231 is A diaphragm having a first protrusion fixing groove instead of one O-ring fixing groove 231e, and a surface 31d of the base 231 including a second protrusion fixing groove instead of the second O-ring fixing groove 231f.
  • the convex portions of the flat gasket are fitted into the first or second convex portion fixing grooves provided on the surface 31c or the surface 31d of the base body 231, respectively. It is also possible to further suppress the deformation of the flat gasket due to pressure.
  • the diaphragm-gasket-protective member composite 200 having the protective member 231 having the O-ring fixing grooves 231e and 231f and the electrolytic cell 2000 having the composite 200 are illustrated.
  • the present invention is not limited to this form.
  • an electrolytic cell in which the conductive partition wall includes an O-ring fixing groove may be used.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic cell 3000 according to another embodiment. 6, elements already shown in FIGS. 2 to 5 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 5 and description thereof may be omitted.
  • the electrolytic cell 3000 is described above in that it has conductive partition walls 3040, 3040,... (Hereinafter sometimes simply referred to as “conductive partition wall 3040”) instead of the conductive partition walls 40, 40,.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the conductive partition wall 3040. 7A is a plan view of the conductive partition wall 3040, FIG. 7B is a bottom view of the conductive partition wall 3040, and FIG.
  • the conductive partition wall 3040 includes the first O-ring fixing groove 3040c on the first surface 40a and the second O-ring fixing groove 3040d on the second surface 40b. Is different.
  • the first O-ring fixing groove 3040 c has a shape capable of fixing the seal member (O-ring) 50 between the first surface 40 a of the conductive partition wall 3040 and the base body 31 of the composite body 100.
  • the second O-ring fixing groove 3040d has a shape capable of fixing the seal member (O-ring) 50 between the second surface 40b of the conductive partition wall 3040 and the base body 31 of the composite body 100. is doing.
  • the cross section (see FIG. 7C) of the first O-ring fixing groove 3040c and the second O-ring fixing groove 3040d can accept a part of the cross-section (see FIG. 6) of the seal member (O-ring) 50.
  • the ring 50 is sandwiched between the base 31 and the first surface 40a of the conductive partition wall 3040 in a posture that fits into the first O-ring fixing groove 3040c.
  • the conductive partition wall 3040 has the second O-ring fixing groove 3040d, a sealing member (between the base body 31 of the composite body 100 and the second surface 40b of the conductive partition wall 3040 in the electrolytic cell 3000).
  • the O-ring 50 is sandwiched between the base 31 and the second surface 40b of the conductive partition wall 3040 in a posture fitted in the second O-ring fixing groove 3040d. Therefore, deformation of the seal member (O-ring) 50 due to the pressure in the second polar chamber is further suppressed. Therefore, according to the electrolytic cell 3000 including the conductive partition wall 3040, it is possible to further increase the resistance to the pressure in the polar chamber while suppressing the adverse effects due to the heat and mechanical pressure received by the diaphragm.
  • the conductive partition that defines only the first electrode chamber A1 (that is, the second surface 40b does not face the second electrode chamber) is also formed on the second surface 40b.
  • a conductive partition wall having a ring fixing groove 3040d and delimiting only the second polar chamber C3 (that is, the first surface 40a does not face the first polar chamber) is also formed on the first surface 40a.
  • the electrolytic cell 3000 having the O-ring fixing groove 3040c has been taken as an example, the present invention is not limited to this form.
  • the conductive partition that defines only the first polar chamber (not facing the second polar chamber) is not provided with the second O-ring fixing groove on the second surface, and the second It is also possible to use an electrolytic cell having a configuration in which the first O-ring fixing groove is not provided on the first surface of the conductive partition wall that defines only the polar chamber (not facing the first polar chamber). is there.
  • the electrolytic cell 3000 is configured to include the conductive partition wall 3040 having the first and second O-ring fixing grooves 3040c and 3040d having a cross-sectional shape complementary to the cross-section of the seal member (O-ring) 50.
  • the present invention is not limited to this form.
  • an electrolytic cell having a conductive partition wall having first and second O-ring fixing grooves having a V-shaped cross-sectional shape may be used.
  • the sealing member 50 that is an O-ring is provided in the first and It is possible to obtain the same effect as the case of fixing with the two O-ring fixing grooves 231e and 231f. That is, instead of the O-ring, a flat gasket having convex portions on the surface facing the first surface 40a of the conductive partition wall 3040 or the surface facing the second surface 40b is used.
  • the first surface 40a includes a first convex portion fixing groove instead of the first O-ring fixing groove 3040c, and the second surface 40b replaces the second O ring fixing groove 3040d and fixes the second convex portion.
  • the convex portion of the flat gasket is provided in the first or second convex fixed groove provided on the first surface 40a or the second surface 40b of the conductive partition 3040.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an electrolytic element 500 according to one embodiment of the present invention.
  • elements already shown in FIGS. 2 to 7 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 7, and description thereof may be omitted.
  • 8A is a cross-sectional view schematically illustrating the electrolytic element 500
  • FIG. 8B shows a posture in which the diaphragm 10, the gasket 20, and the lid member 532 are removed from FIG. 8A. It is sectional drawing.
  • the electrolytic element 500 includes an ion-permeable diaphragm 10, a gasket 20 that holds the peripheral edge of the diaphragm 10, a frame-shaped protective member 530 that holds the gasket 20, a first surface 540a, and a second surface 540b.
  • a conductive partition wall 540 (hereinafter, also referred to as “conductive partition wall 540”).
  • the protection member 530 includes a frame-shaped base 531 and a frame-shaped lid member 532.
  • the base 531 is provided on the inner peripheral side of the base 531, and receives a receiving portion 531 a that receives the gasket 20 and the lid member 532.
  • the base 531 projects and extends from the receiving portion 531 a toward the inner peripheral side of the base 531, and And a support portion 531b that supports the gasket 20 received in the direction in which the gasket 20 intersects the main surface of the diaphragm 10.
  • the lid member 532 has a size that can be received by the receiving portion 531 a of the base 531.
  • the gasket 20 and the lid member 532 are received in the receiving portion 531 a of the base 531, so that the gasket 20 is sandwiched and held between the support portion 531 b of the base 531 and the lid member 532.
  • the depth of the receiving portion 531a of the base 531 (that is, the depth from the end 531ae of the base 531 that defines the end of the receiving 531a to the support 531b) is the gasket that holds the peripheral edge of the diaphragm 10. 20 and the total thickness of the lid member 532.
  • the conductive partition wall 540 is disposed so that the first surface 540a faces the diaphragm 10, and the outer peripheral portion of the conductive partition wall 540 is watertight over the entire inner periphery of the support portion 531b of the base 531. And it is joined airtightly or integrated over the entire circumference.
  • the base 531 is provided with a protruding flange portion 531c that is provided so as to protrude from the conductive partition wall 540 toward the second surface 540b continuously with the support portion 531b.
  • the dimension in the circumferential direction of the outer peripheral part 531cs of the protruding flange part 531c (that is, the dimension in the direction orthogonal to the left-right direction in FIG.
  • the protruding flange portion 531c has a shape and a dimension that can be received by the receiving portion 531a.
  • the depth of the receiving portion 531a of the base 531 is larger than the total thickness of the gasket 20 that holds the peripheral edge of the diaphragm 10 and the lid member 532.
  • the receiving portion 531a of one electrolytic element 500 can further receive at least the tip portion of the protruding flange portion 531c of the other electrolytic element 500. it can. Therefore, according to the electrolytic element 500, when assembling an electrolytic cell having a stacked structure in which a plurality of electrolytic elements 500 are stacked, positioning between adjacent electrolytic elements is easy.
  • a first polar chamber (anode chamber) A for accommodating 61 is defined.
  • the first electrode (anode) 61 is held by conductive ribs 41, 41,... Provided so as to protrude from the first surface 540 a of the conductive partition wall 540.
  • the conductive rib 41 is electrically connected to the conductive partition wall 540 and the first electrode 61.
  • the base 531 includes conductive ribs 42, 42,...
  • the conductive rib 42 is electrically connected to the conductive partition 540 and the second electrode 62, and thus the second electrode 62 is electrically connected to the conductive partition 540.
  • the rigid conductive material having alkali resistance described above with respect to the conductive partition wall 40 can be used without particular limitation, and a preferable aspect thereof is the same as described above.
  • the base 531 may be made of metal or may be formed of an electrically insulating material.
  • the metal material forming the base 531 include the same metal materials as described above for the conductive partition wall 40, and the preferred embodiments thereof are the same as described above.
  • the electrical insulating material forming the base 531 the same electrical insulating material as the above-described electrical insulating material for the base 31 can be cited, and the preferred embodiment thereof is the same as described above.
  • the conductive partition wall 540 is preferably joined to the base 531 in the electrolytic element 500.
  • the base 531 formed of an electrically insulating material and the conductive partition wall 540 As a means for joining the base 531 formed of an electrically insulating material and the conductive partition wall 540, known joining means such as adhesion with an adhesive can be used. When the base 531 is made of metal, the conductive partition 540 and the base 531 in the electrolytic element 500 may be joined or may be integrally formed. As a means for joining the metal base 531 and the conductive partition wall 540, a known inter-metal joining means such as welding or brazing can be used. In addition, as means for integrally forming the metal base 531 and the conductive partition wall 540, known means such as casting, forging, and cutting can be used.
  • the lid member 532 may be made of metal or may be formed of an electrically insulating material.
  • the metal material forming the lid member 532 the same metal material as that described above in relation to the base 31 can be mentioned, and the preferred embodiment is the same as above.
  • the dimension in the circumferential direction of the inner peripheral part 531as of the receiving part 531a of the base 531 that is, the dimension in the direction orthogonal to the horizontal direction in FIG. 8.
  • the first dimension of the conductive partition wall 540 that is, the first dimension of the conductive partition wall 540.
  • the dimension in a cross section parallel to the surface 540a and in other words, the dimension in a cross section parallel to the main surface of the diaphragm 10 is preferably larger than the dimension in the circumferential direction of the outer peripheral portion 531cs of the protruding flange portion 531c (FIG. 8 ( B)). Since the dimension in the circumferential direction of the inner peripheral part 531as of the receiving part 531a is larger than the dimension in the circumferential direction of the outer peripheral part 531cs of the projecting flange part 531c, at least the projecting flange part 531c of one electrolytic element 500 will be described later.
  • the outer peripheral portion 531cs of the protruding flange portion 531c of one electrolytic element 500 and the inner peripheral portion 531as of the receiving portion 531a of the other electrolytic element 500 Since the adjacent electrolytic elements 500 and 500 can be arranged so as not to directly contact each other, it is possible to prevent a short circuit.
  • the electrolytic element 500 includes one electrolytic element 500 when at least the tip portion 531ce of the protruding flange portion 531c of one electrolytic element 500 is received by the receiving portion 531a of the other electrolytic element 500. It is preferable to further include an electrical insulating member provided so as to prevent a short circuit between the base 531 and the base 531 of the other electrolytic element.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic element 500 ′ according to such another embodiment. 9, elements already shown in FIGS. 2 to 8 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 8, and description thereof may be omitted.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view schematically illustrating the electrolytic element 500 ′
  • FIG. 9B is a view in which the diaphragm 10, the gasket 20, and the lid member 532 are removed from FIG. 9A.
  • the electrolysis element 500 ′ is different from the electrolysis element 500 in that a base 531 ′ is provided instead of the base 531.
  • the base 531 ′ includes a tip portion 531′ce of the protruding flange portion 531′c and the tip portion 531′ce.
  • the base 531 is electrically insulated from at least a part of the surface portion of the distal end portion 531′ce of the protruding flange portion 531′c and the outer peripheral portion 531′cs of the protruding flange portion 531′c connected to the distal end portion 531′ce. It is comprised by member 531'ci and the other part is metal.
  • the surface of the stepped portion 531r that connects the outer peripheral portion 531ao of the portion of the base 531 'provided with the receiving portion 531a and the outer peripheral portion 531'cs of the protruding flange portion 531'c is further an electrically insulating member 531'ci. It may be configured. Also in the electrolytic element 500 ′, the dimension of the outer peripheral part 531 ′ cs of the protruding flange part 531 ′ c including the electric insulating member 531 ′ ci is set to be equal to or smaller than the dimension of the inner peripheral part 531 as of the receiving part 531 a.
  • Examples of the material of the electrical insulating member 531′ci include acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), fluorine rubber (FKM), urethane rubber (AU), chloroprene rubber (CR), ethylene-propylene rubber (EPT), and ethylene-propylene- Elastomers such as diene rubber (EPDM); non-fluorine resins such as polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), phenol resin (PF); polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene Electrical insulating materials such as fluororesins such as perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) Without limitation it can be adopted in.
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic element 500 ′′ according to another embodiment. 10, elements already shown in FIGS. 2 to 9 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 9, and description thereof may be omitted.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view schematically illustrating the electrolytic element 500 ′′
  • FIG. 10B is a diagram in which the diaphragm 10, the gasket 20, and the lid member 532 are removed from FIG. 10A.
  • the electrolysis element 500 ′′ differs from the electrolysis element 500 in that a base 531 ′′ is provided instead of the base 531.
  • the base 531 ′′ includes an inner peripheral portion 531 ′′ as and a receiving portion of the receiving portion 531 ′′ a.
  • the substrate 531 is different from the substrate 531 in that the surface of the end 531 ′′ ae of the base 531 ′′ that defines the end of 531 ′′ a is constituted by the electrical insulating member 531 ′′ ai.
  • the surface of the end 531 ′′ ae of the base 531 ′′ that defines the inner peripheral portion 531 ′′ as of the receiving portion 531 ′′ a and the end of the receiving portion 531 ′′ a is electrically.
  • the other part is made of metal.
  • the size of the outer peripheral portion 531cs of the projecting flange portion 531c is set to be equal to or smaller than the size of the inner peripheral portion 531 ′′ as of the receiving portion 531 ′′ a including the electric insulating member 531 ′′ ai.
  • the anode is disposed as the first electrode 61 between the first surface 540 a of the conductive partition wall 540 and the diaphragm 10, and is provided so as to protrude from the second surface 540 b of the conductive partition wall 540.
  • the electrolysis element 500, 500 ′, 500 ′′ in which the cathode is held as the second electrode 62 on the conductive rib 42 is given as an example, the present invention is not limited to this form.
  • a cathode is disposed as the first electrode 61 between the first surface 540 a of the conductive partition wall and the diaphragm 10, and the conductive rib 42 provided so as to protrude from the second surface 540 b of the conductive partition wall 540. It is also possible to use an electrolytic element in which an anode is held as the second electrode 62.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic cell 4000 according to another embodiment of the present invention.
  • elements already shown in FIGS. 2 to 10 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 10, and description thereof may be omitted.
  • the electrolytic cell 4000 has a laminated structure in which a plurality of electrolytic elements 500, 500,.
  • a laminated structure in which a plurality of electrolytic elements 500, 500, at least a part of the protruding flange portion 531c of one electrolytic element 500 is received by the receiving portion 531a of the other electrolytic element 500.
  • the gasket 20 of the other electrolytic element 500 (holding the peripheral portion of the diaphragm 10) is provided between the protruding flange portion 531c of one electrolytic element 500 and the support portion 531b of the other electrolytic element 500.
  • the lid member 532 is sandwiched and held.
  • a first electrode (anode) 61 that is electrically connected to the conductive partition wall 540 is accommodated between the first surface 540a of the conductive partition wall 540 and the diaphragm 10 facing the first surface 540a.
  • First electrode chambers (anode chambers A2, A3, A4) are defined, and are formed between the second surface 540b of the conductive partition 540 and the diaphragm 10 facing the second surface 540b.
  • a second electrode chamber (cathode chambers C2 and C3) for accommodating a second electrode (cathode) 62 electrically connected to the conductive partition wall 540 is defined.
  • the seal member 50 is provided between the protruding flange portion 531c of one electrolytic element 500 and the lid member 532 of the other electrolytic element 500.
  • the O-ring is sandwiched and held.
  • the electrolytic element 500 in which the projecting flange portion 531c is arranged outward at one end of the laminated structure of the electrolytic elements 500, 500,... Is referred to as a first electrolytic element 500a.
  • the electrolysis element 500 arranged at the other end of the laminated structure of the electrolysis elements 500, 500,... With the receiving portion 531a facing outward is referred to as a second electrolysis element 500b.
  • the electrolytic cell 4000 is opposed to the first terminal element 4500 and the diaphragm 10 of the second electrolytic element 500b, which are arranged opposite to the second surface 540b of the conductive partition 540 of the first electrolytic element 500a.
  • a second terminal element 4600 which is arranged in the same manner.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating the first terminal element 4500. 12, elements already shown in FIGS. 2 to 11 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 11, and description thereof may be omitted.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view schematically illustrating the first terminal element 4500
  • FIG. 12B is a diagram in which the diaphragm 10, the gasket 20, and the lid member 532 are removed from FIG. 12A.
  • the first terminal element 4500 includes an ion-permeable diaphragm 10 (first diaphragm), a gasket 20 (first gasket) that holds a peripheral portion of the diaphragm 10 (first diaphragm), and a gasket 20 (first Frame-shaped protective member (first protective member) 4530 and a conductive partition wall 540 (first conductive partition wall) having a first surface 540a and a second surface 540b. .
  • Protective member (first protective member) 4530 includes a frame-shaped base (first base) 4531 and a frame-shaped lid member 532 (first lid member).
  • the base body (first base body) 4531 is different from the base body 531 of the electrolytic element 500 described above in that it does not include the protruding flange portion 531c, the second electrode 62, and the conductive rib 42. That is, the base body (first base body) 4531 is provided on the inner peripheral side of the base body 4531, and a receiving portion (first receiving portion) 4531 a that receives the gasket 20 and the lid member 532, and the base body 4531 from the receiving portion 4531 a.
  • the lid member 532 (first lid member) has a dimension that can be received by the receiving portion 4531 a of the base body 4531.
  • the gasket 20 (first gasket) and the lid member 532 (first lid member) are received by the receiving portion 4531a of the base body 4531, the end portion 4531ae of the base body 4531 on the receiving portion 4531a side and the lid member 532 (first member). 1 has a step. That is, the depth of the receiving portion 4531a of the base body 4531 (that is, the depth from the end portion 4531ae of the base body 4531 that defines the end portion of the receiving portion 4531a to the support portion 4531b) is that of the diaphragm 10 (first diaphragm). The thickness is larger than the total thickness of the gasket 20 (first gasket) holding the peripheral edge and the lid member 532 (first lid member).
  • the conductive partition 540 (first conductive partition) has the first surface 540a of the conductive partition 540 (first conductive partition) as the diaphragm 10 (first diaphragm). Are arranged to face each other.
  • the outer peripheral portion of the conductive partition wall 450 (first conductive partition wall) is joined to the support portion 4531b of the base body 4531 in a watertight and airtight manner over the entire periphery, or is integrated with the entire periphery.
  • the gasket 20 (the first peripheral portion of the diaphragm 10 (first diaphragm) is held) of the first terminal element 4500 (first Gasket) and lid member 532 (first lid member) are sandwiched and held (see FIG. 11).
  • the dimension of the inner peripheral part 4531as of the receiving part 4531a of the first terminal element 4500 is equal to or larger than the dimension of the outer peripheral part 531cs of the protruding flange part 531c of the first electrolytic element 500a. That is, the receiving portion 4531a of the first terminal element 4500 has a shape and a dimension that can receive the protruding flange portion 531c of the first electrolytic element 500a.
  • the depth of the receiving portion 4531a of the base body 4531 of the first terminal element 4500 is such that the gasket 20 (first gasket) holding the peripheral edge of the diaphragm 10 (first diaphragm) and the lid member 532 ( Since the total thickness of the first lid member is larger than that of the first lid member, the gasket 20 (first gasket) and the lid member 532 (first gasket) holding the peripheral edge of the diaphragm 10 (first diaphragm) are used.
  • the receiving portion 4531a can further receive at least the tip of the protruding flange portion 531c of the first electrolytic element 500. Therefore, in the electrolytic cell 4000, positioning is easy when the first electrolytic element 500a and the first terminal element 4500 are stacked.
  • the first surface 540a of the conductive partition 540 (first conductive partition) of the first terminal element 4500 and the diaphragm 10 (first diaphragm) of the first terminal element 4500 are separated.
  • the first electrolytic element is further defined between the second surface 540b of the conductive partition 540 of the first electrolytic element 500a and the diaphragm 10 (first diaphragm) of the first terminal element 4500.
  • a second electrode chamber (cathode chamber C1) that accommodates the second electrode (cathode) 62 electrically connected to the conductive partition wall 540 of 500a is further defined (see FIG. 11).
  • the first electrode (anode) 61 includes conductive ribs 41, 41 provided so as to protrude from the first surface 540a of the conductive partition wall 540 (first conductive partition wall). ,... (See FIG. 12B).
  • the conductive rib 41 is electrically connected to the conductive partition 540 (first conductive partition) and the first electrode 61.
  • the base body 4531 may be made of metal or may be formed of an electrically insulating material.
  • the metal material forming the base body 4531 the same metal material as that described above with respect to the conductive partition wall 40 can be cited, and the preferred embodiment thereof is the same as described above.
  • the electrically insulating material forming the base body 4531 the same electrically insulating material as that described above with respect to the base body 31 can be cited, and the preferred embodiment thereof is the same as described above.
  • the conductive partition wall 540 (first conductive partition wall) in the first terminal element 4500 is preferably bonded to the base body 4531.
  • known joining means such as adhesion using an adhesive can be used.
  • the base body 4531 is made of metal
  • the conductive partition wall 540 (first conductive partition wall) and the base body 4531 may be bonded or integrally formed.
  • known intermetallic joining means such as welding or brazing can be used.
  • means for integrally forming the metal base 4531 and the conductive partition 540 (first conductive partition known means such as casting, forging, and cutting can be used.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating the second terminal element 4600.
  • the second terminal element 4600 includes a conductive partition 540 (second conductive partition) having a first surface 540a and a second surface 540b, and an outer periphery of the conductive partition 540 (second conductive partition).
  • a flange that is watertight and airtightly joined to the entire periphery or integrally provided over the entire periphery, and protrudes and extends toward the second surface 540b of the conductive partition wall 540 (second conductive partition wall).
  • Part (second projecting flange part) 4631c At least at the front end of the projecting flange portion 4631c, the circumferential dimension of the outer peripheral portion 4631cs of the projecting flange portion 4631c (that is, the dimension in the direction perpendicular to the horizontal direction in FIG. 13; in other words, the conductive partition wall of the second terminal element 4600).
  • 540 (a dimension in a cross section parallel to the second surface 540b of the second conductive partition wall) is equal to or less than a dimension in the circumferential direction of the inner peripheral part 531as of the receiving part 531a of the second electrolytic element 500b.
  • the projecting flange portion 4631c of the second terminal element 4600 has a dimension that can be received by the receiving portion 531a of the second electrolytic element 500b.
  • the electrolytic cell 4000 at least a part of the protruding flange portion 4631c of the second terminal element 4600 is further received by the receiving portion 531a of the second electrolytic element 500b, whereby the protruding flange of the second terminal element 4600 is obtained.
  • the gasket 20 and the lid member 532 of the second electrolytic element 500b are held between the portion 4631c and the support portion 531b of the second electrolytic element 500b (see FIG. 11). Therefore, in the electrolytic cell 4000, positioning is easy when the second electrolytic element 500b and the second terminal element 4600 are stacked.
  • the second surface 540b of the conductive partition wall 540 (second conductive partition wall) of the second terminal element 4600 and the diaphragm 10 of the second electrolytic element 500b are connected to the second surface 540b.
  • a second electrode chamber (cathode chamber C4) for accommodating a second electrode (cathode) 62 that is electrically connected to the conductive partition wall 540 (second conductive partition wall) of the terminal element 4600 is further defined (cathode chamber C4). (See FIG. 11).
  • the second electrode 62 is formed on the conductive ribs 42, 42,... Provided so as to protrude from the second surface 540b of the conductive partition 540 (second conductive partition). It is held (see FIG. 13).
  • the conductive rib 42 is electrically connected to the conductive partition 540 (second conductive partition) and the second electrode 62.
  • the protruding flange portion 4631c may be made of metal or may be formed of an electrically insulating material.
  • the metal material that forms the protruding flange portion 4631c the same metal material as that described above for the conductive partition wall 40 can be cited, and the preferred embodiment thereof is the same as described above.
  • the electrically insulating material forming the projecting flange portion 4631c an electrically insulating material similar to the electrically insulating material described above with respect to the base 31 can be cited, and the preferred embodiment thereof is the same as described above.
  • the conductive partition wall 540 (second conductive partition wall) in the second terminal element 4600 is joined to the projecting flange portion 4631c.
  • known joining means such as bonding with an adhesive can be used.
  • the projecting flange portion 4631c is made of metal
  • the conductive partition wall 540 (second conductive partition wall) and the projecting flange portion 4631c in the second terminal element 4600 may be joined or formed integrally. Also good.
  • inter-metal joining means such as welding or brazing can be used.
  • means for integrally forming the metal protruding flange portion 4631c and the conductive partition wall 540 (second conductive partition wall) known means such as casting, forging, and cutting can be used.
  • a positive electrode terminal is connected to the conductive partition 540 (first conductive partition) of the first terminal element 4500, and the conductive partition 540 (second conductive partition) of the second terminal element 4600.
  • the negative electrode terminal is connected to the conductive partition (see FIG. 11).
  • the positive electrode terminal is connected to the positive electrode of the DC power supply, and the negative electrode terminal is connected to the negative electrode of the DC power supply.
  • the electrolytic cell 4000 includes a first electrolyte supply channel (not shown) that supplies an electrolyte to each of the first electrode chambers (anode chambers A1, A2, A3, and A4), and a first electrode chamber.
  • a first electrolyte / gas recovery channel (not shown) for recovering the electrolyte and gas from each of the first and second electrode chambers (C1, C2, C3, C4).
  • a second electrolyte / gas recovery channel (not shown) for recovering the electrolyte and gas from each of the second electrode chambers.
  • the base body 4531 of the first terminal element 4500, the protruding flange portion 4631c of the second terminal element 4600, and the base body 531 of each electrolytic element 500 are formed of an electrically insulating material. According to this form, even if the receiving portion and the projecting flange portion (531c, 4631c) received by the receiving portion contact each receiving portion (531a, 4531a), a short circuit does not occur.
  • the base body 4531 of the first terminal element 4500, the projecting flange portion 4631c of the second terminal element 4600, and the base body 531 of each electrolytic element 500 are made of metal. According to this form, it becomes possible to further increase the resistance to the pressure in the polar chamber.
  • the base body 4531 of the first terminal element 4500, the projecting flange portion 4631c of the second terminal element 4600, and the base body 531 of each electrolytic element 500 are made of metal, for example, the receiving portion of the base body 531 of each electrolytic element 500
  • the circumferential dimension of the inner circumferential part 531as of 531a is larger than the circumferential dimension of the outer circumferential part 531cs of the protruding flange part 531c of each electrolytic element 500 (see FIGS. 8B and 11), and the first terminal.
  • the dimension in the circumferential direction of the inner peripheral part 4531as of the receiving part 4531a of the element 4500 that is, the dimension in the direction orthogonal to the horizontal direction on the paper surface of FIG.
  • the conductive partition wall 540 of the first terminal element 4500 (first conductive Dimension in a cross section parallel to the first surface 540a of the partition wall.
  • the dimension in the cross section parallel to the main surface of the diaphragm 10 (first diaphragm) of the first terminal element 4500 is the dimension in the circumferential direction of the outer peripheral part 531cs of the protruding flange part 531c of the first electrolytic element 500a.
  • the circumferential dimension of the outer peripheral portion 4631cs of the projecting flange portion 4631c of the second terminal element 4600 is equal to the inner peripheral portion 531as of the receiving portion 531a of the second electrolytic element 500b.
  • the dimension is smaller than the circumferential dimension (see FIGS. 11 and 13). According to such a configuration, since the circumferential dimension of each receiving part is larger than the circumferential dimension of each protruding flange part, the receiving part (531a, 4531a) is received by the receiving part and the receiving part. Since each electrolysis element 500, the 1st terminal element 4500, and the 2nd terminal element 4600 can be arranged so that a projection flange part (531c, 4631c) may not contact directly, a short circuit can be prevented.
  • the electrolytic cell 4000 includes an electrical insulating member (first electrical insulating member) disposed so as to prevent a short circuit between the base body 4531 of the first terminal element 4500 and the base body 531 of the first electrolytic element 500a.
  • An electrically insulating member (second electrically insulating member) disposed so as to prevent a short circuit between the projecting flange portion 4631c of the second terminal element 4600 and the base 531 of the second electrolytic element 500b;
  • an electrical insulating member (third electrical insulating member) arranged to prevent a short circuit between the base 531 of one electrolytic element 500 and the base 531 of the other electrolytic element 500.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic cell 5000 according to another embodiment. 14, elements already shown in FIGS. 2 to 13 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 13, and description thereof may be omitted.
  • the electrolytic cell 5000 includes electrolytic elements 500 ′, 500 ′,... (See FIG. 9) instead of the electrolytic elements 500, 500,... And the second terminal element 4600 ′ instead of the second terminal element 4600. This is different from the electrolytic cell 4000 (FIG. 11) described above.
  • the electrolytic element 500 ′ arranged with the protruding flange portion 531′c facing outward at one end of the laminated structure of the electrolytic elements 500 ′, 500 ′,.
  • the electrolytic element 500 ′ disposed with the receiving portion 531a facing outward at the other end of the laminated structure of the electrolytic elements 500 ′, 500 ′,... Is referred to as a second electrolytic element 500′b.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically illustrating the second terminal element 4600 '. 15, elements already shown in FIGS. 2 to 14 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 14, and description thereof may be omitted.
  • the second terminal element 4600 ′ includes the protruding flange portion (second protruding flange portion) 4631c instead of the protruding flange portion (second protruding flange portion) 4631c, and thus the second terminal described above. This is different from the element 4600 (see FIG. 13).
  • the protruding flange portion 4631′c has at least a part of the front end portion 4631′ce and the outer peripheral portion 4631′cs of the protruding flange portion 4631′c connected to the distal end portion 4631′ce by an electrically insulating member 4631′ci. In the point comprised, it differs from the protrusion flange part 4631c of the 2nd terminal element 4600.
  • FIG. 1 The protruding flange portion 4631′c has at least a part of the front end portion 4631′ce and the outer peripheral portion 4631′cs of the protruding flange portion 4631′c connected to the distal end portion 4631′ce by an electrically insulating member 4631′ci. In the point comprised, it differs from the protrusion flange part 4631c of the 2nd terminal element 4600.
  • the protruding flange portion 4631′c is a surface portion of at least a part of the distal end portion 4631′ce of the protruding flange portion 4631′c and the outer peripheral portion 4631′cs of the protruding flange portion 4631′c connected to the distal end portion 4631′ce.
  • Examples of the material of the electrical insulating member 4631'ci include the same electrical insulating materials as those described above as the material of the electrical insulating member 531'ci, and preferred embodiments thereof are the same as described above.
  • the dimensions in the circumferential direction of the outer peripheral portion 4631′cs of the projecting flange portion 4631′c including the electrical insulating member 4631′ci that is, the dimensions in the direction orthogonal to the horizontal direction in FIG. 15.
  • the dimension in a cross section parallel to the second surface 540b of the conductive partition 540 (second conductive partition) of the second terminal element 4600 ′ is the receiving portion 531a of the second electrolytic element 500′b.
  • the dimension in the circumferential direction of the inner circumferential portion is less than or equal to.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically illustrating an electrolytic cell 6000 according to another embodiment. 16, elements already shown in FIGS. 2 to 15 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 15, and description thereof may be omitted.
  • the electrolytic cell 6000 includes electrolytic elements 500 ′′, 500 ′′,... (See FIG. 10) instead of the electrolytic elements 500, 500,..., And the first terminal element 4500 ′ is replaced with the first terminal element 4500. It is different from the electrolytic cell 4000 described above in that it includes a '.
  • the electrolytic element 500 ′′ arranged with the protruding flange portion 531c facing outward at one end of the laminated structure of the electrolytic elements 500 ′′, 500 ′′,.
  • the second electrolytic element is an electrolytic element 500 ′′ which is referred to as' a and is disposed with the receiving portion 531 ′′ a facing outward at the other end of the laminated structure of the electrolytic elements 500 ′′, 500 ′′,. This is referred to as 500 ′′ b.
  • FIG. 17 is a diagram schematically illustrating the first terminal element 4500 ′′. 17, elements already shown in FIGS. 2 to 16 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 2 to 16, and description thereof may be omitted.
  • FIG. 17A is a cross-sectional view schematically illustrating the first terminal element 4500 ′′
  • FIG. 17B is a diagram in which the diaphragm 10, the gasket 20, and the lid member 532 are removed from FIG. 17A.
  • the first terminal element 4500 '' is different from the first terminal element 4500 in that a base (first base) 4531 '' is provided instead of the base (first base) 4531, and the base 4531 '' is different.
  • the surfaces of the inner peripheral portion 4531''as of the receiving portion (first receiving portion) 4531''a and the end portion 4531''ae of the base body 4531 '' defining the end portion of the receiving portion 4531''a are electrically It differs from the base body 4531 in that it is constituted by an insulating member 4531 ′′ ai. That is, the surface of the base 4531 '' is defined by the inner peripheral portion 4531''as of the receiving portion 4531''a and the surface of the end 4531''ae of the base 4531 '' that defines the end of the inner peripheral portion 4531''a. It is comprised by the electrical insulation member 4531''ai, and another part is metal.
  • the same electrical insulating material as described above can be cited as the material of the electrical insulating member 531′ci, and the preferred embodiment thereof is the same as described above.
  • the circumferential dimension of the inner peripheral part 4531''as of the receiving part 4531''a including the electrical insulating member 4531''ai is the same as that of the first electrolytic element 500''a. More than the circumferential dimension of the outer peripheral portion 531cs of the protruding flange portion 531c.
  • each receiving portion (531 ′′ a, 4531 ′′ a) contacts the receiving portion and the protruding flange portion (531c, 4631c) received by the receiving portion. No short circuit occurs.
  • the electrolytic elements 500, 500 ′, and 500 ′′ having no groove for fixing the seal member (O-ring) 50, and the electrolytic cells 4000 and 5000 having the electrolytic element are provided. And 6000 were taken as examples.
  • the electrolytic cell provided with the electrolytic element of the present invention since the inner peripheral portion of the receiving portion exists on the outer peripheral side of the seal member, even if the O-ring is deformed by the pressure in the polar chamber, the O-ring is received by the receiving portion. It is possible to suppress the deformation exceeding the limit defined by the inner peripheral portion.
  • the present invention is not limited to this form.
  • a groove (O-ring fixing groove) is provided on the surface of the lid member facing the protruding flange portion so that the O-ring can be fixed between the lid member and the tip end portion of the protruding flange portion. It is also possible to provide an electrolytic element having a form and an electrolytic cell having a form including the electrolytic element. In addition, for example, in the form of having a groove (O-ring fixing groove) provided so that the O-ring can be fixed between the lid member and the front end of the projecting flange at the front end of the projecting flange. An electrolytic element and an electrolytic cell including the electrolytic element may be used.
  • the cross-sectional shape of the O-ring fixing groove may be a shape corresponding to a part of the cross-section of the O-ring (complementary to the cross-sectional shape of the O-ring). (For example, V shape etc.).
  • the electrolytic cells 4000, 5000, and 6000 having an O-ring as the seal member 50 are given as examples, but the present invention is not limited to this form.
  • an electrolytic cell including the electrolytic element of the present invention, and an electrolytic cell having a flat gasket as a sealing member may be used.
  • the electrolytic cell provided with the electrolytic element of the present invention since the inner peripheral portion of the receiving portion exists on the outer peripheral side of the seal member, even if the seal member is deformed by the pressure in the polar chamber, the seal member is the receiving portion. It is possible to suppress the deformation exceeding the limit defined by the inner peripheral portion.
  • the electrolytic cell including the electrolytic element of the present invention even when a seal member other than the O-ring, for example, a flat gasket is used, it is possible to increase resistance to pressure in the polar chamber.
  • a seal member other than the O-ring for example, a flat gasket
  • the electrolytic cells 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, and 6000, and the electrolytic elements 500 and 500 ′ in which the first electrode 61 is an anode and the second electrode 62 is a cathode are not limited to this form.
  • an electrolytic cell and an electrolytic element in which the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode can be used.
  • the gasket 20 that holds the peripheral edge of the diaphragm 10 is an integral gasket, that is, a slit is provided in the inner peripheral part of the integral gasket 20, and the peripheral edge of the diaphragm 10 is provided in the slit.
  • the membrane-gasket-protective member composites 100 and 200, the electrolytic elements 500, 500 ′, and 500 ′′, and the electrolytic cell 1000 are configured such that the peripheral portion of the diaphragm 10 is held by the gasket 20 by accommodating the portion.
  • 2000, 3000, 4000, 5000, and 6000 are given as examples, but the present invention is not limited to this form.
  • a separation type gasket is used, that is, the peripheral portion of the diaphragm 10 is held by the gasket by sandwiching the peripheral portion of the diaphragm 10 with two gasket members.
  • a diaphragm-gasket-protective member composite, an electrolytic element, and an electrolytic cell may be used.
  • the electrolytic cell of the present invention can be particularly preferably used for electrolysis of alkaline water.
  • the alkaline water electrolysis method according to one embodiment is a method for producing hydrogen by electrolyzing alkaline water, and includes (a) a step of electrolyzing alkaline water using the electrolytic cell of the present invention.
  • the electrolytic cell in step (a) any of the electrolytic cells described above can be used.
  • alkaline water well-known basic aqueous solution (for example, KOH aqueous solution, NaOH aqueous solution etc.) used for manufacture of hydrogen by an alkaline water electrolysis method can be used without a restriction
  • a polar solution (alkaline water) is supplied to each first electrode chamber and each second electrode chamber of the electrolytic cell of the present invention so that a predetermined electrolytic current flows between the anode and the cathode.
  • This can be done by applying.
  • By collecting the gas generated by electrolysis together with the polar liquid from each polar chamber and performing gas-liquid separation it is possible to collect hydrogen gas from the cathode chamber and oxygen gas from the anode chamber, respectively.
  • the polar liquid separated from the gas by gas-liquid separation can be supplied again to each polar chamber while replenishing water as necessary.
  • the first electrode chamber may be an anode chamber
  • the second electrode chamber may be a cathode chamber
  • the first electrode chamber may be a cathode chamber
  • the second electrode chamber may be an anode chamber.
  • the pressure in the cathode chamber is maintained at a high pressure of 20 kPa or more with respect to the atmospheric pressure.
  • the pressure in the cathode chamber is preferably a high pressure of 400 kPa or higher, more preferably a high pressure of 800 kPa or higher with respect to atmospheric pressure.
  • the upper limit of the pressure in the cathode chamber depends on the strength of the members constituting the electrolytic cell, but can be, for example, less than atmospheric pressure +1000 kPa.
  • the compression rate in the pressurizing step after recovering hydrogen gas from the cathode chamber can be reduced, or the pressurizing step can be omitted, thereby reducing the equipment cost, Space saving and energy saving can be achieved as a whole facility. Further, since the pressure in the cathode chamber is not less than the above lower limit value, the size of bubbles generated in the cathode chamber is reduced, so that the resistance between the anode and the cathode is reduced, and therefore the electrolytic voltage can be reduced. .
  • the pressure in the anode chamber is preferably maintained at a high pressure of 20 kPa or more with respect to the atmospheric pressure.
  • the pressure inside the anode chamber is preferably a high pressure of 400 kPa or more, more preferably a high pressure of 800 kPa or more with respect to atmospheric pressure.
  • the upper limit of the pressure in the anode chamber depends on the strength of the members constituting the electrolytic cell, but can be, for example, less than atmospheric pressure +1000 kPa. Since the pressure in the anode chamber is equal to or higher than the lower limit, the compression rate in the pressurizing step after the oxygen gas is recovered from the anode chamber can be reduced, or the pressurizing step can be omitted, further reducing the equipment cost.
  • the entire facility can be further reduced in space and energy.
  • the pressure in the anode chamber is equal to or higher than the above lower limit, the size of bubbles generated in the anode chamber is reduced, so that the resistance between the anode and the cathode is further reduced, and therefore the electrolytic voltage can be further reduced. become.
  • the difference between the pressure in the cathode chamber and the pressure in the anode chamber is preferably less than 5.0 kPa, for example, and more preferably less than 1.0 kPa.
  • the difference between the pressure in the cathode chamber and the pressure in the anode chamber is less than the above upper limit value, gas permeates through the diaphragm due to the differential pressure between the anode chamber and the cathode chamber, and flows from the anode chamber to the cathode chamber.
  • the electrolytic cell of the present invention has improved resistance to the pressure in the polar chamber and suppresses the performance degradation of the diaphragm due to the heat and mechanical pressure received by the diaphragm. Therefore, by performing alkaline water electrolysis using the electrolytic cell of the present invention, it is possible to perform electrolysis more safely and more efficiently even under conditions where the pressure in the polar chamber is increased.

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Abstract

イオン透過性の隔膜と、隔膜の周縁部を保持するガスケットと、ガスケットを保持する電気絶縁性の枠状の保護部材とを備え、保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、基体は、該基体の内周側に設けられ、ガスケット及び蓋部材を受け容れる受容部と、受容部より基体の内周側に向けて突出して延在し、受容部に受け容れられたガスケットを隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部とを備え、蓋部材は、基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、基体の受容部にガスケット及び蓋部材が受け容れられることにより、ガスケットが基体の支持部と蓋部材との間に挟まれている、隔膜-ガスケット-保護部材複合体。

Description

隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽
 本発明は、隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽に関し、より詳しくは、アルカリ水の電解、特に加圧条件下でのアルカリ水の電解に好適に用いることのできる隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽に関する。
 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。
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アルカリ水電解槽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を備える電解エレメント(極室ユニット)910、910、…と、隣接する電解エレメント910、910の間に配置されたイオン透過性の隔膜920と、隔膜920と電解エレメント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、他方の電解エレメントの隔壁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。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。
 アルカリ水の電解によって発生したガスは、通常、所定の圧力まで圧縮された状態で商業的に流通される。極室内部の圧力が略常圧である場合、該極室から回収されるガスも略常圧であるので、電解槽から回収されたガスを電解槽の外部で所定の圧力まで圧縮する外部圧縮装置が必要になる。極室内の圧力が常圧よりも高ければ、そのような外部圧縮装置の能力が低くて済むか、又はそのような外部圧縮装置が不要になり、ガスの製造コストを低減できると考えられる。また極室内の圧力を高めれば、極室内で発生したガスが極液中で形成する気泡が小さくなるので、電極間の抵抗が低減され、したがって電流密度が同一でも電解電圧を低減することができ、省エネルギー化が可能になると考えられる。
 しかしながら、図1に示す従来の電解槽900において極室内部の圧力を高めると、極室内部の圧力によってガスケット930、930が外周側に向けて押し出されるように変形し、最終的にはガスケット930、930が電解エレメントのフランジ部912、912の間から逸脱するおそれがある。
 極室内部の圧力によるガスケットの変形および逸脱等の問題を防止するための一つの解決策としては、ガスケットに対応する形状を有する剛性の芯材を隔膜と一体化させた上で、該芯材を柔軟性および電気絶縁性を有する材料で被覆することにより得られる複合体を、ガスケットと隔膜との複合体に相当する要素として用いることが考えられる。しかしながらその場合、芯材への被覆の際、及び、芯材を隔膜と一体化させる際に、機械的なプレス及び加熱を伴う加工が必要になるため、隔膜がそれらの加工に伴う機械的圧力および熱の影響を受けることにより、隔膜の特性が劣化するおそれがある。
 本発明は、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めた、隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽を提供することを課題とする。
 本発明は、次の[1]~[11]の形態を包含する。
[1] イオン透過性の隔膜と、
 前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
 前記ガスケットを保持する電気絶縁性の枠状の保護部材と
を備え、
 前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
 前記基体は、
  該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
  前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
を備え、
 前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
 前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれていることを特徴とする、隔膜-ガスケット-保護部材複合体。
[2] 第1の面と第2の面とを有する、複数の導電性の隔壁と、
 隣接する前記導電性の隔壁の間にそれぞれ配置された、複数の、請求項1に記載の隔膜-ガスケット-保護部材複合体と、
 前記導電性の隔壁と前記隔膜-ガスケット-保護部材複合体との間にそれぞれ配置された、シール部材と
を備え、
 隣接する前記導電性の隔壁は、一方の前記導電性の隔壁の第1の面が他方の前記導電性の隔壁の第2の面と対向するように配置され、
 前記第1の面と、該第1の面に対向する前記隔膜との間に、該第1の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第1の電極を収容する第1の極室が画定され、
 前記第2の面と、該第2の面に対向する前記隔膜との間に、該第2の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室が画定されていることを特徴とする、電解槽。
[3] 前記シール部材がOリングであり、
 それぞれの前記保護部材は、
  前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第1の面と向かい合う面に、前記Oリングを該枠状の基体と該第1の面との間に固定することが可能に設けられた第1の溝と、
  前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第2の面と向かい合う面に、前記Oリングを該枠状の基体と該第2の面との間に固定することが可能に設けられた第2の溝とを有する、[2]に記載の電解槽。
[4] 前記シール部材がOリングであり、
 それぞれの前記導電性の隔壁は、
  前記第1の面に、前記Oリングを該第1の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第1の溝と、
  前記第2の面に、前記Oリングを該第2の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第2の溝とを有する、[2]に記載の電解槽。
[5] イオン透過性の隔膜と、
 前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
 前記ガスケットを保持する枠状の保護部材と、
 第1の面および第2の面を有する導電性の隔壁と
を備え、
 前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
 前記基体は、
  該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
  前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
を備え、
 前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
 前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれ、
 前記導電性の隔壁は、前記第1の面が前記隔膜と対向するように配置され、
 前記導電性の隔壁の外周部は、前記基体の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
 前記枠状の基体は、前記支持部と連続して、前記導電性の隔壁よりも前記第2の面の側に向けて突出して設けられた突出フランジ部を備え、
 前記突出フランジ部の外周部の寸法は、前記受容部の内周部の寸法以下であることを特徴とする、電解エレメント。
[6] [5]に記載の電解エレメントが複数積層された、積層構造を有し、
 隣接する2つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、他方の前記電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記支持部との間に、前記他方の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
 前記導電性の隔壁の第1の面と、該第1の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第1の電極を収容する第1の極室が画定され、
 前記導電性の隔壁の第2の面と、該第2の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室が画定されていることを特徴とする、電解槽。
[7] 隣接する2つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記蓋部材との間に、シール部材としてOリングが挟まれて保持されている、[6]に記載の電解槽。
[8] 前記積層構造の一方の端部に配置された第1の電解エレメントの前記導電性隔壁の第2の面と対向して配置された、第1のターミナルエレメントと、
 前記積層構造の他方の端部に配置された第2の電解エレメントの前記隔膜と対向して配置された、第2のターミナルエレメントと
をさらに備え、
 前記第1のターミナルエレメントは、
  イオン透過性の第1の隔膜と、
  前記第1の隔膜の周縁部を保持する第1のガスケットと、
  前記第1のガスケットを保持する枠状の第1の保護部材と、
  第1の面および第2の面を有する第1の導電性の隔壁と
を備え、
  前記第1の保護部材は、枠状の第1の基体と、枠状の第1の蓋部材とを備え、
  前記第1の基体は、
   該第1の基体の内周側に設けられ、前記第1のガスケット及び前記第1の蓋部材を受け容れる第1の受容部と、
   前記第1の受容部より前記第1の基体の内周側に向けて突出して延在し、前記第1の受容部に受け容れられた前記第1のガスケットを前記第1の隔膜の主面に交差する方向に支持する第1の支持部と
を備え、
  前記第1の蓋部材は、前記第1の基体の第1の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
  前記第1の基体の第1の受容部に前記第1のガスケット及び前記第1の蓋部材が受け容れられることにより、前記第1のガスケットが前記第1の支持部と前記第1の蓋部材との間に挟まれ、
  前記第1の導電性の隔壁は、該第1の導電性の隔壁の前記第1の面が前記第1の隔膜と対向するように配置され、
  前記第1の導電性の隔壁の外周部は、前記第1の基体の第1の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
 前記第1の電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第1のターミナルエレメントの前記第1の受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第1の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記第1のターミナルエレメントの前記第1の支持部との間に、前記第1のターミナルエレメントの前記第1のガスケット及び前記第1の蓋部材が挟まれて保持されており、
 前記第2のターミナルエレメントは、
  第1の面および第2の面を有する第2の導電性の隔壁と、
  前記第2の導電性の隔壁の外周部と接合され又は一体に設けられ、前記第2の導電性の隔壁の第2の面の側に突出して延在する、第2の突出フランジ部と
を有し、
  少なくとも前記第2の突出フランジ部の先端部において、前記第2の突出フランジ部の外周部の寸法は、前記第2の電解エレメントの前記受容部の内周部の寸法以下であり、
  前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第2の電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部と、前記第2の電解エレメントの前記支持部との間に、前記第2の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
 前記第1のターミナルエレメントの前記第1の導電性の隔壁の第1の面と、前記第1の隔膜との間に、該第1の導電性の隔壁と電気的に導通した第1の電極を収容する第1の極室がさらに画定され、
 前記第1の電解エレメントの導電性の隔壁の第2の面と、前記第1のターミナルエレメントの前記第1の隔膜との間に、前記第1の電解エレメントの導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室がさらに画定され、
 前記第2のターミナルエレメントの前記第2の導電性の隔壁の第2の面と、前記第2の電解エレメントの前記隔膜との間に、該第2の導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室がさらに画定されている、[6]又は[7]に記載の電解槽。
[9] 前記第1の電解エレメントの突出フランジ部と前記第1のターミナルエレメントの前記第1の蓋部材との間、及び、前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部と前記第2の電解エレメントの蓋部材との間に、それぞれシール部材としてOリングが挟まれて保持されている、[8]に記載の電解槽。
[10] 前記第1のターミナルエレメントの枠状の第1の基体、前記第2のターミナルエレメントの第2の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が電気絶縁性である、[6]~[9]のいずれかに記載の電解槽。
[11] 前記第1のターミナルエレメントの枠状の第1の基体、前記第2のターミナルエレメントの第2の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が導電性材料を含み、
 前記第1のターミナルエレメントの前記枠状の第1の基体と、前記第1の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第1の電気絶縁部材と、
 前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部と、前記第2の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第2の電気絶縁部材と、
 隣接する2つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記枠状の基体と、他方の前記電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第3の電気絶縁部材と、
をさらに有する、[6]~[9]のいずれかに記載の電解槽。
 本発明の隔膜-ガスケット-保護部材複合体においては、枠状の基体の受容部に隔膜及びガスケット並びに蓋部材が受け容れられることにより、隔膜及びガスケットが基体の支持部と蓋部材との間に挟まれて保持されるので、隔膜と保護部材とを一体化させるにあたり機械的なプレスや熱加工は不要である。したがって、本発明の隔膜-ガスケット-保護部材複合体を備える形態の電解槽によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。
 本発明の電解エレメントにおいては、枠状の基体の受容部に隔膜及びガスケット並びに蓋部材が受け容れられることにより、隔膜及びガスケットが基体の支持部と蓋部材との間に挟まれて保持されるので、隔膜と保護部材とを一体化させるにあたり機械的なプレスや熱加工は不要である。さらに枠状の基体が、支持部と連続して、導電性の隔壁よりも第2の面の側に向けて突出して設けられた突出フランジ部を備え、突出フランジ部の外周部の寸法が受容部の内周部の寸法以下であるので、本発明の電解エレメントが複数積層された積層構造を備える形態の電解槽においては、一方の電解エレメントの突出フランジ部の少なくとも先端部が、隣接する他方の電解エレメントの受容部にさらに受け容れられる。したがって一方の電解エレメントの突出フランジ部と、他方の電解エレメントの支持部との間に、ガスケット及び蓋部材が挟まれて保持されるので、簡易な構成によって隔膜及びガスケットを電解エレメントと一体化させることが可能である。加えて、ガスケットを受け容れる受容部は枠状の基体の内周側に設けられているので、極室内部の圧力によるガスケットの変形は受容部の内周部によって規制される。したがって本発明の電解エレメントが複数積層された積層構造を備える形態の電解槽によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。
一の実施形態に係る従来のアルカリ水電解槽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隔膜-ガスケット-保護部材複合体100を模式的に説明する図である。(A)複合体100の平面図である。(B)(A)のB-B矢視断面図である。(C)(B)において蓋部材32を取り外した姿勢を示す断面図である。(D)(C)においてさらに隔膜10及びガスケット20を取り外した姿勢を示す断面図である。 本発明の一の実施形態に係る電解槽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隔膜-ガスケット-保護部材複合体200を模式的に説明する図である。(A)複合体200の平面図である。(B)(A)のB-B矢視断面図である。(C)(B)において基体231のみを取り出した図である。 本発明の他の一の実施形態に係る電解槽3000を模式的に説明する断面図である。 導電性隔壁3040を模式的に説明する図である。(A)導電性隔壁3040の平面図である。(B)導電性隔壁3040の底面図である。(C)(B)のC-C矢視断面図である。 本発明の一の実施形態に係る電解エレメント500を模式的に説明する図である。(A)電解エレメント500の断面図である。(B)(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。 本発明の他の一の実施形態に係る電解エレメント500’を模式的に説明する図である。(A)電解エレメント500’の断面図である。(B)(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。 本発明の他の一の実施形態に係る電解エレメント500''を模式的に説明する図である。(A)電解エレメント500''の断面図である。(B)(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。 本発明の一の実施形態に係る電解槽4000を模式的に説明する断面図である。 第1のターミナルエレメント4500を模式的に説明する図である。(A)第1のターミナルエレメント4500の断面図である。(B)(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。 第2のターミナルエレメント4600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電解槽5000を模式的に説明する断面図である。 第2のターミナルエレメント4600’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電解槽6000を模式的に説明する断面図である。 第1のターミナルエレメント4500''を模式的に説明する図である。(A)第1のターミナルエレメント4500''の断面図である。(B)(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。
 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。
 <1.隔膜-ガスケット-保護部材複合体>
 図2は、本発明の一の実施形態に係る隔膜-ガスケット-保護部材複合体100(以下において単に「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(A)は複合体100の平面図であり、図2(B)は図2(A)のB-B矢視断面図であり、図2(C)及び(D)は図2(B)において複合体100を分解した姿勢を示す断面図である。複合体100は、イオン透過性の隔膜10と、隔膜10の周縁部を保持するガスケット20と、ガスケット20を保持する電気絶縁性の枠状の保護部材30とを備えている。保護部材30は、枠状の基体31と、枠状の蓋部材32とを備えている。基体31は、基体31の内周側に設けられ、(隔膜10を保持した)ガスケット20、及び蓋部材32を受け容れる受容部31aと、受容部31aより基体30の内周側に向けて突出して延在し、受容部31aに受け容れられたガスケット20を隔膜10の主面に交差する方向(図2(B)~(D)の紙面左右方向。以下において「積層方向」ということがある。)に支持する支持部31bと、を備えている(図2(D))。
 図2(C)は、ガスケット20が基体31の受容部31aに受け容れられ、支持部31bに、隔膜10の主面と交差する方向から支持されている姿勢を示す断面図である。受容部31aの積層方向における深さは、隔膜10の周縁部を保持したガスケット20の積層方向における厚さよりも深いので、隔膜10を保持したガスケット20が受容部31aに受け容れられ支持部31bに積層方向から支持されているとき、受容部31aに受け容れられたガスケット20の支持部31bとは反対側の面20aと、基体31の支持部31bとは反対側の面31cとの間には段差が生じる(図2(C))。蓋部材32は、受容部31aにガスケット20を受け容れた基体31の面31cとガスケットの面20aとの間の段差に受け容れられることが可能な寸法を有している。すなわち、蓋部材32の外周部は、基体31の受容部31aの内周部と略同一の寸法を有しており、蓋部材32の内周部は、基体31の支持部31bの内周部と略同一の寸法を有しており、蓋部材32の積層方向における厚さは、隔膜10を保持したガスケット20の積層方向の厚さと蓋部材32の積層方向の厚さとの合計が基体31の受容部31aの積層方向における深さと略同一となるようにされている。図2(B)は、図2(C)における基体31の面31cとガスケット20の面20aとの間の段差に蓋部材32が受け容れられた姿勢を示す断面図である。図2(B)に示すように、ガスケット20及び蓋部材32が基体31の受容部31aに受け容れられることにより、ガスケット20が基体31の支持部31bと蓋部材32との間に挟まれて保持される。
 隔膜10としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な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、アスベストや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。
 ガスケット20としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能なガスケットを特に制限なく用いることができる。図2にはガスケット20の断面が表れている。ガスケット20は平坦な形状を有し、隔膜10の周縁部を保持する一方で、基体31の受容部10aにおいて、基体31の支持部31bと蓋部材32との間に挟まれて保持される。ガスケット20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20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)、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)、イソブチレン-イソプレンゴム(IIR)、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り設けてもよい。
 基体31は、外部からの電圧印加に対して電気絶縁性であることが好ましい。一の実施形態において、基体31は、電気絶縁性の材料により形成される。基体31を形成する電気絶縁性材料としては、耐アルカリ性を有し積層方向に印加される押圧力に耐える強度を有する樹脂材料を好ましく用いることができ、そのような樹脂材料の好ましい例としては、硬質塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。他の実施形態において、基体31は、金属材料からなる芯材と、該芯材の表面を被覆する電気絶縁性材料の被覆層とを備えてなる。基材31の芯材を形成する金属材料の例としては、例えば鉄等の単体金属やSUS304等のステンレス鋼等の、剛性の金属材料を挙げることができる。また基材31の被覆層を形成する電気絶縁性材料の好ましい例としては、上記した電気絶縁性の樹脂材料のほか、電気絶縁性および耐アルカリ性を有するエラストマーを挙げることができる。そのようなエラストマーの好ましい例としては、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)、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)、イソブチレン-イソプレンゴム(IIR)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)等を挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないエラストマーを使用する場合、該エラストマーの表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けても良い。
 蓋部材32は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されてもよい。蓋部材32を形成する金属材料の例としては、基体31に関連して上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができる。一の実施形態において、蓋部材32は電気絶縁性の材料により形成される。蓋部材32を形成する電気絶縁性材料の好ましい例としては、基体31に関連して上記説明したものと同様の樹脂材料を挙げることができる。他の実施形態において、蓋部材32は、金属材料からなる芯材と、該芯材の表面を被覆する電気絶縁性材料の被覆層とを備えてなる。蓋部材32の芯材を形成する金属材料の例としては、基体31の芯材に関連して上記説明したものと同様の剛性の金属材料を挙げることができる。また蓋部材32の被覆層を形成する電気絶縁性材料の好ましい例としては、基体31の被覆層に関連して上記説明したものと同様の樹脂材料およびエラストマーを挙げることができる。
 <2.電解槽(1)>
 図3は、本発明の一の実施形態に係る電解槽1000を模式的に説明する断面図である。電解槽1000は、アルカリ水電解用の電解槽である。図3において、図2に既に表れた要素には図2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。電解槽1000は、第1の面40aと第2の面40bとを有する、複数の導電性の隔壁40、40、…(以下において単に「導電性隔壁40」ということがある。)と、隣接する導電性隔壁40、40の間にそれぞれ配置された、複数の隔膜-ガスケット-保護部材複合体100、100、…(図2参照)と、導電性隔壁40、40、…と複合体100、100、…との間にそれぞれ配置された、シール部材50、50、…(以下において単に「シール部材50」ということがある。)とを備えている。
 電解槽1000において、隣接する導電性隔壁40、40の組はいずれも、一方の導電性隔壁40の第1の面40aが、他方の導電性隔壁40の第2の面40bと対向するように配置されている。電解槽1000において、導電性隔壁40の第1の面40aと、該第1の面40aに対向する隔膜10(図2参照)との間に、該第1の面40aを有する導電性隔壁40と電気的に導通した第1の電極(陽極)61を収容する第1の極室(陽極室A1、A2、A3)がそれぞれ画定されている。また、導電性隔壁40の第2の面40bと、該第2の面40bに対向する隔膜10(図2参照)との間に、該第2の面40bを有する導電性隔壁40と電気的に導通した第2の電極(陰極)62を収容する第2の極室(陰極室C1、C2、C3)がそれぞれ画定されている。第1の極室のみを画定する導電性隔壁40(すなわち、第2の面40bが第2の極室に面していない導電性隔壁40)には正極端子が接続されており、正極端子は直流電源の正極に接続される。第2の極室のみを画定する導電性隔壁40(すなわち、第1の面40aが第1の極室に面していない導電性隔壁40)には負極端子が接続されており、負極端子は直流電源の負極に接続される。なお、電解槽1000は、第1の極室(陽極室A1、A2、A3)のそれぞれに電解液を供給する第1の電解液供給流路(不図示)と、第1の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第1の電解液・ガス回収流路(不図示)と、第2の極室(C1、C2、C3)のそれぞれに電解液を供給する第2の電解液供給流路(不図示)と、第2の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第2の電解液・ガス回収流路(不図示)とをさらに備えている。
 第1の電極(陽極)61のそれぞれは、該第1の電極61が収容されている第1の極室(陽極室A1、A2、又はA3)を画定する導電性隔壁40の第1の面40aから突出するように設けられた導電性リブ41、41、…(以下において単に「導電性リブ41」ということがある。)に保持されている。導電性リブ41は導電性隔壁40及び第1の電極61と電気的に導通している。また、第2の電極(陰極)62のそれぞれは、該第2の電極62が収容されている第2の極室(陰極室C1、C2、C3)を画定する導電性隔壁40の第2の面40bから突出するように設けられた導電性リブ42、42、…(以下において単に「導電性リブ42」ということがある。)に保持されている。導電性リブ42は導電性隔壁40及び第2の電極62と電気的に導通している。
 導電性隔壁40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、例えばニッケル、鉄等の単体金属やSUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。
 シール部材50は、複合体100の保護部材31と、導電性隔壁40との間に挟持されており、保護部材31と導電性隔壁40との間で押圧力を受けることにより、各極室の内圧から電解液またはガスが保護部材31と導電性隔壁40との間から漏出することを防止する。シール部材50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。シール部材50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)、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)、イソブチレン-イソプレンゴム(IIR)、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、シール部材50にアルカリ耐性を有しないエラストマーを使用する場合、該エラストマーを備えた芯材の表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けても良い。シール部材50はOリングである。シール部材としてOリングを用いることにより、電解槽1000の耐圧性をさらに高めることが可能になる。
 陽極(第1の電極)61としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陽極を特に制限なく用いることができる。陽極61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61の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、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61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、若しくは希土類元素、又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61の導電性基材は剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陽極61を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陽極61を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った(又は編んだ)金網等を挙げることができる。
 陰極(第2の電極)62としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陰極を特に制限なく用いることができる。陰極62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62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62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触媒層を好ましく採用できる。陰極62を構成する導電性基材は例えば剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陰極62を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陰極62を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った(又は編んだ)金網等を挙げることができる。
 導電性リブ41及び導電性リブ42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41は導電性隔壁40の第1の面40aから立設されており、導電性リブ42は導電性隔壁40の第2の面40bから立設されている。導電性リブ41が陽極61を導電性隔壁40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41の接続方法、形状、数、及び配置は特に制限されない。また導電性リブ42が陰極62を導電性隔壁40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42の接続方法、形状、数、及び配置も特に制限されない。導電性リブ41及び導電性リブ42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、例えばニッケル、鉄等の単体金属やSUS304、SUS310、SUS310S、SUS316、SUS316L等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。
 電解槽1000は本発明の隔膜-ガスケット-保護部材複合体100を備えているので、電解槽1000によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。
 本発明に関する上記説明では、複合体100の蓋部材32を備える側が第1の極室(陽極室)に面している形態の電解槽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、複合体100の蓋部材32を備える側が第2の極室(陰極室)に面している形態の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、Oリングであるシール部材50を備える形態の電解槽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、Oリングであるシール部材50に代えて、平ガスケットであるシール部材を備える形態の電解槽とすることも可能である。ただし、電解槽1000の極室内部の圧力に対する耐性を高める観点からは、Oリングである形態のシール部材50を用いることが好ましい。
 本発明に関する上記説明では、シール部材50を固定するための溝を有しない複合体100を備える形態の電解槽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、シール部材50を固定するための溝を有する隔膜-ガスケット-保護部材複合体を備える形態の電解槽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電解槽2000を模式的に説明する断面図であり、図4において、図2~3に既に表れた要素には図2~3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。電解槽2000は、隔膜-ガスケット-保護部材複合体100に代えて隔膜-ガスケット-保護部材複合体200(以下において単に「複合体200」ということがある。)を備える点において、電解槽1000と異なっている。図5は、電解槽2000が備える複合体200を模式的に説明する図である。図5において、図2~3に既に表れた要素には図2~3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5(A)は複合体200の平面図であり、図5(B)は図5(A)のB-B矢視断面図であり、図5(C)は図5(B)において基体231のみを取り出した図である。
 複合体200は、保護部材30に代えて保護部材230を備える点において上記説明した複合体100と異なっており;保護部材230は、枠状の基体31に代えて枠状の基体231を備える点において上記説明した保護部材30と異なっており;基体231は、第1のOリング固定溝231e及び第2のOリング固定溝231fを備える点において、上記説明した基体31と異なっている。
 第1のOリング固定溝231eは、基体231の、電解槽2000において導電性隔壁40の第1の面40aと向かい合う面31cに設けられている。第1のOリング固定溝231eは、基材231の面31cと導電性隔壁40の第1の面40aとの間にシール部材(Oリング)50を固定することが可能な形状を有している。第2のOリング固定溝231fは、基体231の、電解槽2000において導電性隔壁40の第2の面40bと向かい合う面31dに設けられている。第2のOリング固定溝231fは、基材231の面31dと導電性隔壁40の第2の面40bとの間にシール部材(Oリング)50を固定することが可能な形状を有している。
 第1のOリング固定溝231e及び第2の第2のOリング固定溝231fの断面(図5(B)及び(C)参照)は、シール部材(Oリング)50の断面(図4参照)の一部を受け容れることが可能な形状を有している。複合体200の基体231が第1のOリング固定溝231eを有することにより、電解槽2000において複合体200の基体231と導電性隔壁40の第1の面40aとの間に配置されたシール部材(Oリング)50は、第1のOリング固定溝231eに嵌り込んだ姿勢で基体231と導電性隔壁40の第1の面40aとの間に挟持される。したがって第1の極室内部の圧力によるシール部材(Oリング)50の変形がさらに抑制される。また複合体200の基体231が第2のOリング固定溝231fを有することにより、電解槽2000において複合体200の基体231と導電性隔壁40の第2の面40bとの間に配置されたシール部材(Oリング)50は、第2のOリング固定溝231fに嵌り込んだ姿勢で基体231と導電性隔壁40の第2の面40bとの間に挟持される。したがって第2の極室内部の圧力によるシール部材(Oリング)50の変形がさらに抑制される。よって複合体200を備える形態の電解槽2000によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高めることが可能である。
 本発明に関する上記説明では、シール部材(Oリング)50の断面と相補的な断面形状を有する第1及び第2のOリング固定溝231e、231fを有する基体231を備える形態の複合体200、及び該複合体200を備える形態の電解槽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、V字型の断面形状を有する第1及び第2のOリング固定溝を有する基体を備える形態の隔膜-ガスケット-保護部材複合体、及び該複合体を備える形態の電解槽とすることも可能である。
 なお、シール部材50としてOリングに代えて平ガスケットを用いる態様においても、平ガスケットとして主面に凸部を備える形態の平ガスケットを用いることにより、Oリングであるシール部材50を第1及び第2のOリング固定溝231e及び231fで固定する場合と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、Oリングに代えて、基体231の面31cに対向する面、または基体231の面31dに対向する面にそれぞれ凸部を有する平ガスケットを用い、複合体200において基体231の面31cが第1のOリング固定溝231eに代えて第1の凸部固定溝を備え、基体231の面31dが第2のOリング固定溝231fに代えて第2の凸部固定溝を備える形態の隔膜-ガスケット-保護部材複合体を用いて、基体231の面31cまたは面31dに設けられた第1または第2の凸部固定溝に平ガスケットの上記凸部をそれぞれ嵌め入れることにより、極室内部の圧力による平ガスケットの変形をさらに抑制することも可能である。
 本発明に関する上記説明では、Oリング固定溝231e、231fを有する保護部材231を備える形態の隔膜-ガスケット-保護部材複合体200、及び該複合体200を備える形態の電解槽2000を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、導電性の隔壁がOリング固定溝を備える形態の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電解槽3000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。電解槽3000は、導電性の隔壁40、40、…に代えて導電性の隔壁3040、3040、…(以下において単に「導電性隔壁3040」ということがある。)を有する点において、上記説明した電解槽1000と異なっている。図7は、導電性隔壁3040を模式的に説明する図である。図7(A)は導電性隔壁3040の平面図であり、図7(B)は導電性隔壁3040の底面図であり、図7(C)は図7(B)のC-C矢視断面図である。導電性隔壁3040は、第1の面40aに第1のOリング固定溝3040cを備え、第2の面40bに第2のOリング固定溝3040dを備える点において、上記説明した導電性隔壁40と異なっている。第1のOリング固定溝3040cは、導電性隔壁3040の第1の面40aと複合体100の基体31との間にシール部材(Oリング)50を固定することが可能な形状を有しており、第2のOリング固定溝3040dは、導電性隔壁3040の第2の面40bと複合体100の基体31との間にシール部材(Oリング)50を固定することが可能な形状を有している。
 第1のOリング固定溝3040c及び第2のOリング固定溝3040dの断面(図7(C)参照)は、シール部材(Oリング)50の断面(図6参照)の一部を受け容れることが可能な形状を有している。導電性隔壁3040が第1のOリング固定溝3040cを有することにより、電解槽3000において複合体100の基体31と導電性隔壁3040の第1の面40aとの間に配置されたシール部材(Oリング)50は、第1のOリング固定溝3040cに嵌り込んだ姿勢で基体31と導電性隔壁3040の第1の面40aとの間に挟持される。したがって第1の極室内部の圧力によるシール部材(Oリング)50の変形がさらに抑制される。また導電性隔壁3040が第2のOリング固定溝3040dを有することにより、電解槽3000において複合体100の基体31と導電性隔壁3040の第2の面40bとの間に配置されたシール部材(Oリング)50は、第2のOリング固定溝3040dに嵌り込んだ姿勢で基体31と導電性隔壁3040の第2の面40bとの間に挟持される。したがって第2の極室内部の圧力によるシール部材(Oリング)50の変形がさらに抑制される。よって導電性隔壁3040を備える形態の電解槽3000によれば、隔膜が受ける熱および機械的圧力による悪影響を抑制しながら、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高めることが可能である。
 本発明に関する上記説明では、第1の極室A1のみを画定する(すなわち第2の面40bが第2の極室に面していない)導電性隔壁も第2の面40bに第2のOリング固定溝3040dを有し、第2の極室C3のみを画定する(すなわち第1の面40aが第1の極室に面していない)導電性隔壁も第1の面40aに第1のOリング固定溝3040cを有する形態の電解槽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、第1の極室のみを画定する(第2の極室に面していない)導電性隔壁には第2の面に第2のOリング固定溝が設けられておらず、第2の極室のみを画定する(第1の極室に面していない)導電性隔壁には第1の面に第1のOリング固定溝が設けられていない形態の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、シール部材(Oリング)50の断面と相補的な断面形状を有する第1及び第2のOリング固定溝3040c、3040dを有する導電性隔壁3040を備える形態の電解槽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、V字型の断面形状を有する第1及び第2のOリング固定溝を有する導電性隔壁を備える形態の電解槽とすることも可能である。
 なお、シール部材50としてOリングに代えて平ガスケットを用いる態様においても、平ガスケットとして主面に凸部を備える形態の平ガスケットを用いることにより、Oリングであるシール部材50を第1及び第2のOリング固定溝231e及び231fで固定する場合と同様の効果を得ることが可能である。すなわち、Oリングに代えて、導電性隔壁3040の第1の面40aに対向する面、または、第2の面40bに対向する面にそれぞれ凸部を有する平ガスケットを用い、導電性隔壁3040において第1の面40aが第1のOリング固定溝3040cに代えて第1の凸部固定溝を備え、第2の面40bが第2のOリング固定溝3040dに代えて第2の凸部固定溝を備える形態の導電性隔壁を用いて、導電性隔壁3040の第1の面40aまたは第2の面40bに設けられた第1または第2の凸部固定溝に平ガスケットの上記凸部をそれぞれ嵌め入れることにより、極室内部の圧力による平ガスケットの変形をさらに抑制することも可能である。
 <3.電解エレメント>
 図8は、本発明の一の実施形態に係る電解エレメント500を模式的に説明する図である。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(A)は、電解エレメント500を模式的に説明する断面図であり、図8(B)は、図8(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた姿勢を示す断面図である。
 電解エレメント500は、イオン透過性の隔膜10と、隔膜10の周縁部を保持するガスケット20と、ガスケット20を保持する枠状の保護部材530と、第1の面540aおよび第2の面540bを有する導電性の隔壁540(以下において「導電性隔壁540」ということがある。)とを備える。保護部材530は、枠状の基体531と、枠状の蓋部材532とを備える。
 基体531は、基体531の内周側に設けられ、ガスケット20及び蓋部材532を受け容れる受容部531aと、受容部531aより基体531の内周側に向けて突出して延在し、受容部531aに受け容れられたガスケット20を隔膜10の主面に交差する方向に支持する支持部531bとを備える。蓋部材532は、基体531の受容部531aに受け容れられることが可能な寸法を有する。基体531の受容部531aにガスケット20及び蓋部材532が受け容れられることにより、ガスケット20が基体531の支持部531bと蓋部材532との間に挟まれて保持される。ガスケット20及び蓋部材532が基体531の受容部531aに受け容れられたとき、基体531の受容部531a側の端部531aeと蓋部材532との間には段差が生じている。すなわち、基体531の受容部531aの深さ(すなわち、受容部531aの端部を画定する基体531の端部531aeから、支持部531bまでの深さ)は、隔膜10の周縁部を保持したガスケット20と蓋部材532との合計の厚さよりも大とされている。
 導電性の隔壁540は、第1の面540aが隔膜10と対向するように配置されており、導電性の隔壁540の外周部は、基体531の支持部531bの内周部と全周にわたって水密かつ気密に接合されているか又は全周にわたって一体とされている。基体531は、支持部531bと連続して、導電性の隔壁540よりも第2の面540bの側に向けて突出して設けられた突出フランジ部531cを備える。突出フランジ部531cの外周部531csの周方向における寸法(すなわち図8の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると導電性の隔壁540の第1の面540aに平行な断面における寸法。さらに言い換えると隔膜10の主面に平行な断面における寸法。)は、受容部531aの内周部531asの寸法以下である。すなわち、突出フランジ部531cは、受容部531aに受け容れられることが可能な形状及び寸法を有している。上記したように、基体531の受容部531aの深さは、隔膜10の周縁部を保持したガスケット20と蓋部材532との合計の厚さよりも大とされているので、隔膜10の周縁部を保持したガスケット20と蓋部材532とが一の電解エレメント500の受容部531aに受け容れられたとき、該受容部531aは他の電解エレメント500の突出フランジ部531cの少なくとも先端部をさらに受け入れることができる。したがって電解エレメント500によれば、複数の電解エレメント500が積層された積層構造を有する電解槽を組み立てる際に、隣接する電解エレメントの間の位置決めが容易である。
 基体531においては、導電性隔壁540の第1の面540aと、該第1の面540aと対向する隔膜10との間に、導電性隔壁540と電気的に導通した第1の電極(陽極)61を収容する第1の極室(陽極室)Aが画定されている。第1の電極(陽極)61は、導電性隔壁540の第1の面540aから突出するように設けられた導電性リブ41、41、…に保持されている。導電性リブ41は導電性隔壁540及び第1の電極61と電気的に導通している。また基体531は、導電性隔壁540の第2の面540bから突出するように設けられた導電性リブ42、42、…と、導電性リブ42に保持された第2の電極(陰極)62とをさらに備えている。導電性リブ42は導電性隔壁540及び第2の電極62と電気的に導通しており、したがって第2の電極62は導電性隔壁540と電気的に導通している。
 導電性隔壁540の材質としては、導電性隔壁40について上記説明した、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、その好ましい態様についても上記同様である。
 基体531は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されていてもよい。基体531を形成する金属材料の例としては、導電性隔壁40について上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体531を形成する電気絶縁性材料の例としては、基体31について上記説明した電気絶縁性材料と同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体531が電気絶縁性の材料により形成される場合、電解エレメント500において導電性隔壁540は基体531と接合されることが好ましい。電気絶縁性材料により形成された基体531と導電性隔壁540とを接合する手段としては、接着剤による接着等の公知の接合手段を用いることができる。基体531が金属製である場合、電解エレメント500において導電性隔壁540と基体531とは接合されていてもよく、一体に形成されていてもよい。金属製の基体531と導電性隔壁540とを接合する手段としては、溶接やロウ付け等の公知の金属間接合手段を用いることができる。また金属製の基体531と導電性隔壁540とを一体に形成する手段としては、鋳造、鍛造、削り出し等の公知の手段を用いることができる。
 蓋部材532は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されてもよい。蓋部材532を形成する金属材料の例としては、基体31に関連して上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。
 なお、基体531が金属製である場合、後述する電解槽において隣接する電解エレメント500、500の基体531同士の間での短絡を防止する必要がある。例えば、一の実施形態において、基体531の受容部531aの内周部531asの周方向における寸法(すなわち図8の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると導電性の隔壁540の第1の面540aに平行な断面における寸法。さらに言い換えると隔膜10の主面に平行な断面における寸法。)は、突出フランジ部531cの外周部531csの周方向における寸法よりも大きいことが好ましい(図8(B)参照)。受容部531aの内周部531asの周方向における寸法が、突出フランジ部531cの外周部531csの周方向における寸法よりも大きいことにより、後述するように一方の電解エレメント500の突出フランジ部531cの少なくとも先端部531ceが他方の電解エレメント500の受容部531aに受け容れられたときに、一方の電解エレメント500の突出フランジ部531cの外周部531csと他方の電解エレメント500の受容部531aの内周部531asとが直接接触しないように当該隣接する電解エレメント500、500を配置できるので、短絡を防止することが可能になる。
 また例えば、一の実施形態において、電解エレメント500は、一方の電解エレメント500の突出フランジ部531cの少なくとも先端部531ceが他方の電解エレメント500の受容部531aに受け容れられたときに一方の電解エレメントの基体531と他方の電解エレメントの基体531との間の短絡を防止するように設けられた電気絶縁部材をさらに備えることが好ましい。図9は、そのような他の実施形態に係る電解エレメント500’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(A)は電解エレメント500’を模式的に説明する断面図であり、図9(B)は図9(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。電解エレメント500’は、基体531に代えて基体531’を備える点において電解エレメント500と異なっており、基体531’は、突出フランジ部531’cの先端部531’ce及び該先端部531’ceに連なる突出フランジ部531’cの外周部531’csの少なくとも一部の表面が、電気絶縁部材531’ciにより構成されている点において、基体531と異なっている。すなわち、基体531’は、突出フランジ部531’cの先端部531’ce及び該先端部531’ceに連なる突出フランジ部531’cの外周部531’csの少なくとも一部の表面部分が電気絶縁部材531’ciにより構成されており、その他の部分が金属製である。なお、基体531’の受容部531aが設けられた部分の外周部531aoと、突出フランジ部531’cの外周部531’csとを接続する段差部分531rの表面がさらに電気絶縁部材531’ciで構成されていてもよい。電解エレメント500’においても、電気絶縁部材531’ciを含む突出フランジ部531’cの外周部531’csの寸法は、受容部531aの内周部531asの寸法以下とされている。このような電解エレメント500’によっても、一方の電解エレメント500’の突出フランジ部531’cが他方の電解エレメント500’の受容部531aに受け容れられたときに一方の基体531’と他方の基体531’とが短絡することを防止できる。
 電気絶縁部材531’ciの材質としては、例えばアクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、フッ素ゴム(FKM)、ウレタンゴム(AU)、クロロプレンゴム(CR)、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)等のエラストマー;ポリプロピレン(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フェノール樹脂(PF)等の非フッ素系樹脂;ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフロオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)等のフッ素系樹脂などの電気絶縁性材料を特に制限なく採用できる。突出フランジ部の表面を電気絶縁部材531’ciで構成するにあたっては、接着、ライニング、溶着等の公知の手法を特に制限なく用いることができる。
 本発明の上記説明においては、突出フランジ部の先端部を含む表面が電気絶縁部材531’ciで構成されている形態の電解エレメント500’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、基体531の受容部531aの内周部531asが電気絶縁部材で構成されている形態の電解エレメント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電解エレメント500''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(A)は電解エレメント500''を模式的に説明する断面図であり、図10(B)は図10(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。電解エレメント500''は、基体531に代えて基体531''を備える点において電解エレメント500と異なっており、基体531''は受容部531''aの内周部531''as及び受容部531''aの端部を画定する基体531''の端部531''aeの表面が電気絶縁部材531''aiによって構成されている点において、基体531と異なっている。すなわち、基体531''は、受容部531''aの内周部531''as及び受容部531''aの端部を画定する基体531''の端部531''aeの表面が電気絶縁部材531''aiによって構成されており、その他の部分は金属製である。電解エレメント500''においても突出フランジ部531cの外周部531csの寸法は、電気絶縁部材531''aiを含む受容部531''aの内周部531''asの寸法以下とされている。このような電解エレメント500''によっても、一方の電解エレメント500''の突出フランジ部531cが他方の電解エレメント500''の受容部531''aに受け容れられたときに一方の基体531''と他方の基体531''とが短絡することを防止できる。
 本発明に関する上記説明では、導電性隔壁540の第1の面540aと隔膜10との間に第1の電極61として陽極が配置され、導電性隔壁540の第2の面540bから突出して設けられた導電性リブ42に第2の電極62として陰極が保持されている形態の電解エレメント500、500’、500''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、導電性隔壁の第1の面540aと隔膜10との間に第1の電極61として陰極が配置され、導電性隔壁540の第2の面540bから突出して設けられた導電性リブ42に第2の電極62として陽極が保持されている形態の電解エレメントとすることも可能である。
 <4.電解槽(2)>
 図11は、本発明の他の一の実施形態に係る電解槽4000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。
 電解槽4000は、複数の電解エレメント500、500、…が積層された積層構造を有している。該積層構造においては、隣接する2つの電解エレメント500、500の組のそれぞれにおいて、一方の電解エレメント500の突出フランジ部531cの少なくとも一部が、他方の電解エレメント500の受容部531aに受け容れられていることにより、一方の電解エレメント500の突出フランジ部531cと、他方の電解エレメント500の支持部531bとの間に、該他方の電解エレメント500の(隔膜10の周縁部を保持した)ガスケット20及び蓋部材532が挟まれて保持されている。そして導電性隔壁540の第1の面540aと、該第1の面540aと対向する隔膜10との間に、該導電性隔壁540と電気的に導通した第1の電極(陽極)61を収容する第1の極室(陽極室A2、A3、A4)が画定されており、導電性隔壁540の第2の面540bと、該第2の面540bと対向する隔膜10との間に、該導電性隔壁540と電気的に導通した第2の電極(陰極)62を収容する第2の極室(陰極室C2、C3)が画定されている。
 電解槽4000においては、隣接する2つの電解エレメント500、500の組のそれぞれにおいて、一方の電解エレメント500の突出フランジ部531cと、他方の電解エレメント500の蓋部材532との間に、シール部材50としてOリングが挟まれて保持されている。
 電解槽4000において、電解エレメント500、500、…の積層構造の一方の端部に突出フランジ部531cを外側に向けて配置された電解エレメント500を第1の電解エレメント500aと称する。また電解エレメント500、500、…の積層構造の他方の端部に受容部531aを外側に向けて配置された電解エレメント500を第2の電解エレメント500bと称する。電解槽4000は、第1の電解エレメント500aの導電性隔壁540の第2の面540bと対向して配置された、第1のターミナルエレメント4500と、第2の電解エレメント500bの隔膜10と対向して配置された、第2のターミナルエレメント4600とさらに備えている。
 図12は、第1のターミナルエレメント4500を模式的に説明する図である。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(A)は、第1のターミナルエレメント4500を模式的に説明する断面図であり、図12(B)は、図12(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。第1のターミナルエレメント4500は、イオン透過性の隔膜10(第1の隔膜)と、隔膜10(第1の隔膜)の周縁部を保持するガスケット20(第1のガスケット)と、ガスケット20(第1のガスケット)を保持する枠状の保護部材(第1の保護部材)4530と、第1の面540a及び第2の面540bを有する導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)とを備える。
 保護部材(第1の保護部材)4530は、枠状の基体(第1の基体)4531と、枠状の蓋部材532(第1の蓋部材)とを備える。基体(第1の基体)4531は、突出フランジ部531c、第2の電極62、及び導電性リブ42を有しない点において、上記説明した電解エレメント500の基体531と異なっている。すなわち、基体(第1の基体)4531は、基体4531の内周側に設けられ、ガスケット20及び蓋部材532を受け容れる受容部(第1の受容部)4531aと、該受容部4531aより基体4531の内周側に向けて突出して延在し、受容部4531aに受け容れられたガスケット20(第1のガスケット)を隔膜10(第1の隔膜)の主面に交差する方向に支持する支持部4531b(第1の支持部)とを備えている。蓋部材532(第1の蓋部材)は、基体4531の受容部4531aに受け容れられることが可能な寸法を有している。基体4531の受容部4531aに(隔膜10の周縁部を保持した)ガスケット20(第1のガスケット)及び蓋部材532(第1の蓋部材)が受け容れられることにより、ガスケット20(第1のガスケット)が基体4531の支持部4531aと蓋部材532(第1の蓋部材)との間に挟まれて保持される。ガスケット20(第1のガスケット)及び蓋部材532(第1の蓋部材)が基体4531の受容部4531aに受け容れられたとき、基体4531の受容部4531a側の端部4531aeと蓋部材532(第1の蓋部材)との間には段差が生じている。すなわち、基体4531の受容部4531aの深さ(すなわち、受容部4531aの端部を画定する基体4531の端部4531aeから、支持部4531bまでの深さ)は、隔膜10(第1の隔膜)の周縁部を保持したガスケット20(第1のガスケット)と蓋部材532(第1の蓋部材)との合計の厚さよりも大とされている。
 第1のターミナルエレメント4500において、導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)は、該導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)の第1の面540aが隔膜10(第1の隔膜)と対向するように配置されている。導電性隔壁450(第1の導電性隔壁)の外周部は、基体4531の支持部4531bと全周にわたって水密かつ気密に接合されているか又は全周にわたって一体とされている。
 電解槽4000においては、第1の電解エレメント500aの突出フランジ部531cの少なくとも一部が、第1のターミナルエレメント4500の受容部4531aにさらに受け容れられていることにより、第1の電解エレメント500aの突出フランジ部531cと、第1のターミナルエレメント4500の支持部4531bとの間に、第1のターミナルエレメント4500の(隔膜10(第1の隔膜)の周縁部を保持した)ガスケット20(第1のガスケット)及び蓋部材532(第1の蓋部材)が挟まれて保持されている(図11参照)。
 第1のターミナルエレメント4500の受容部4531aの内周部4531asの寸法は、第1の電解エレメント500aの突出フランジ部531cの外周部531csの寸法以上である。すなわち、第1のターミナルエレメント4500の受容部4531aは、第1の電解エレメント500aの突出フランジ部531cを受け容れることが可能な形状及び寸法を有している。上記したように、第1のターミナルエレメント4500の基体4531の受容部4531aの深さは、隔膜10(第1の隔膜)の周縁部を保持したガスケット20(第1のガスケット)と蓋部材532(第1の蓋部材)との合計の厚さよりも大とされているので、隔膜10(第1の隔膜)の周縁部を保持したガスケット20(第1のガスケット)と蓋部材532(第1の蓋部材)とが第1のターミナルエレメント4500の受容部4531aに受け容れられたとき、該受容部4531aは第1の電解エレメント500の突出フランジ部531cの少なくとも先端部をさらに受け入れることができる。したがって電解槽4000においては、第1の電解エレメント500aと第1のターミナルエレメント4500とを積層する際に、位置決めが容易である。
 電解槽4000においては、第1のターミナルエレメント4500の導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)の第1の面540aと、第1のターミナルエレメント4500の隔膜10(第1の隔膜)との間に、第1のターミナルエレメント4500の導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)と電気的に導通した第1の電極(陽極)61を収容する第1の極室(陽極室A1)がさらに画定されるとともに、第1の電解エレメント500aの導電性隔壁540の第2の面540bと、第1のターミナルエレメント4500の隔膜10(第1の隔膜)との間に、第1の電解エレメント500aの導電性隔壁540と電気的に導通した第2の電極(陰極)62を収容する第2の極室(陰極室C1)がさらに画定されている(図11参照)。
 第1のターミナルエレメント4500において、第1の電極(陽極)61は、導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)の第1の面540aから突出するように設けられた導電性リブ41、41、…に保持されている(図12(B)参照)。導電性リブ41は導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)及び第1の電極61と電気的に導通している。
 第1のターミナルエレメント4500(図12参照)において、基体4531は、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されていてもよい。基体4531を形成する金属材料の例としては、導電性隔壁40について上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体4531を形成する電気絶縁性材料の例としては、基体31について上記説明した材料と同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。基体4531が電気絶縁性の材料により形成される場合、第1のターミナルエレメント4500において導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)は基体4531と接合されることが好ましい。電気絶縁性材料により形成された基体4531と導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)とを接合する手段としては、接着剤による接着等の公知の接合手段を用いることができる。基体4531が金属製である場合、第1のターミナルエレメント4500において導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)と基体4531とは接合されていてもよく、一体に形成されていてもよい。金属製の基体4531と導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)とを接合する手段としては、溶接やロウ付け等の公知の金属間接合手段を用いることができる。また金属製の基体4531と導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)とを一体に形成する手段としては、鋳造、鍛造、削り出し等の公知の手段を用いることができる。
 図13は、第2のターミナルエレメント4600を模式的に説明する断面図である。図13において、図2~12に既に表れた符号には図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。第2のターミナルエレメント4600は、第1の面540a及び第2の面540bを有する導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)と、該導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)の外周部と全周にわたって水密且つ気密に接合され又は全周にわたって一体に設けられ、該導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)の第2の面540bの側に突出して延在する、突出フランジ部(第2の突出フランジ部)4631cとを有する。少なくとも突出フランジ部4631cの先端部において、突出フランジ部4631cの外周部4631csの周方向の寸法(すなわち図13において紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると第2のターミナルエレメント4600の導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)の第2の面540bに平行な断面における寸法。)は、第2の電解エレメント500bの受容部531aの内周部531asの周方向の寸法以下である。すなわち、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cは、第2の電解エレメント500bの受容部531aに受け容れられることが可能な寸法を有している。
 電解槽4000においては、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cの少なくとも一部が、第2の電解エレメント500bの受容部531aにさらに受け容れられることにより、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cと第2の電解エレメント500bの支持部531bとの間に、第2の電解エレメント500bのガスケット20及び蓋部材532が挟まれて保持されている(図11参照)。したがって電解槽4000においては、第2の電解エレメント500bと第2のターミナルエレメント4600とを積層する際に、位置決めが容易である。
 電解槽4000においては、第2のターミナルエレメント4600の導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)の第2の面540bと、第2の電解エレメント500bの隔膜10との間に、第2のターミナルエレメント4600の導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)と電気的に導通した第2の電極(陰極)62を収容する第2の極室(陰極室C4)がさらに画定されている(図11参照)。
 第2のターミナルエレメント4600において、第2の電極62は、導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)の第2の面540bから突出するように設けられた導電性リブ42、42、…に保持されている(図13参照)。導電性リブ42は導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)及び第2の電極62と電気的に導通している。
 電解槽4000においては、第1の電解エレメント500aの突出フランジ部531cと第1のターミナルエレメント4500の蓋部材532(第1の蓋部材)との間、及び、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cと第2の電解エレメント500の蓋部材532との間に、それぞれシール部材50としてOリングが挟まれて保持されている(図11参照)。
 第2のターミナルエレメント4600(図13参照)において、突出フランジ部4631cは、金属製であってもよく、電気絶縁性の材料により形成されていてもよい。突出フランジ部4631cを形成する金属材料の例としては、導電性隔壁40について上記説明したものと同様の金属材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。突出フランジ部4631cを形成する電気絶縁性材料の例としては、基体31について上記説明した電気絶縁性材料と同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。突出フランジ部4631cが電気絶縁性の材料により形成される場合、第2のターミナルエレメント4600において導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)は突出フランジ部4631cと接合されることが好ましい。電気絶縁性材料により形成された突出フランジ部4631cと導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)とを接合する手段としては、接着剤による接着等の公知の接合手段を用いることができる。突出フランジ部4631cが金属製である場合、第2のターミナルエレメント4600において導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)と突出フランジ部4631cとは接合されていてもよく、一体に形成されていてもよい。金属製の突出フランジ部4631cと導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)とを接合する手段としては、溶接やロウ付け等の公知の金属間接合手段を用いることができる。また金属製の突出フランジ部4631cと導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)とを一体に形成する手段としては、鋳造、鍛造、削り出し等の公知の手段を用いることができる。
 電解槽4000において、第1のターミナルエレメント4500の導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)には正極端子が接続されており、第2のターミナルエレメント4600の導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)には負極端子が接続されている(図11参照)。正極端子は直流電源の正極に接続され、負極端子は直流電源の負極に接続される。なお、電解槽4000は、第1の極室(陽極室A1、A2、A3、A4)のそれぞれに電解液を供給する第1の電解液供給流路(不図示)と、第1の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第1の電解液・ガス回収流路(不図示)と、第2の極室(C1、C2、C3、C4)のそれぞれに電解液を供給する第2の電解液供給流路(不図示)と、第2の極室のそれぞれから電解液およびガスを回収する第2の電解液・ガス回収流路(不図示)とをさらに備えている。
 一の好ましい実施形態において、第1のターミナルエレメント4500の基体4531、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631c、及び、各電解エレメント500の基体531は電気絶縁性材料により形成される。かかる形態によれば、各受容部(531a、4531a)において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部(531c、4631c)とが接触しても、短絡が生じることがない。
 他の好ましい実施形態において、第1のターミナルエレメント4500の基体4531、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631c、及び、各電解エレメント500の基体531は金属製である。かかる形態によれば、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高めることが可能になる。
 第1のターミナルエレメント4500の基体4531、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631c、及び、各電解エレメント500の基体531が金属製である場合、例えば、各電解エレメント500の基体531の受容部531aの内周部531asの周方向の寸法が、各電解エレメント500の突出フランジ部531cの外周部531csの周方向の寸法よりも大きく(図8(B)及び図11参照)、第1のターミナルエレメント4500の受容部4531aの内周部4531asの周方向の寸法(すなわち図12の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると第1のターミナルエレメント4500の導電性隔壁540(第1の導電性隔壁)の第1の面540aに平行な断面における寸法。さらに言い換えると第1のターミナルエレメント4500の隔膜10(第1の隔膜)の主面に平行な断面における寸法。)が、第1の電解エレメント500aの突出フランジ部531cの外周部531csの周方向の寸法よりも大きく(図11及び図12参照)、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cの外周部4631csの周方向の寸法が、第2の電解エレメント500bの受容部531aの内周部531asの周方向の寸法よりも小さい(図11及び図13参照)ことが好ましい。かかる形態によれば、各受容部の周方向の寸法が各突出フランジ部の周方向の寸法よりも大きいことにより、各受容部(531a、4531a)において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部(531c、4631c)とが直接接触しないように各電解エレメント500、第1のターミナルエレメント4500、及び第2のターミナルエレメント4600を配置できるので、短絡を防止できる。また例えば、電解槽4000が、第1のターミナルエレメント4500の基体4531と、第1の電解エレメント500aの基体531との短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材(第1の電気絶縁部材)と;第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cと、第2の電解エレメント500bの基体531との短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材(第2の電気絶縁部材)と;隣接する2つの電解エレメント500、500の組のそれぞれにおいて、一方の電解エレメント500の基体531と、他方の電解エレメント500の基体531との短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材(第3の電気絶縁部材)と、をさらに有することが好ましい。かかる形態によれば、各受容部(531a、4531a)において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部(531c、4631c)とが接触しても、短絡が生じることがない。図14は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽5000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。
 電解槽5000は、電解エレメント500、500、…に代えて電解エレメント500’、500’、…(図9参照)を備え、第2のターミナルエレメント4600に代えて第2のターミナルエレメント4600’を備える点において、上記説明した電解槽4000(図11)と異なっている。電解槽5000において、電解エレメント500’、500’、…の積層構造の一方の端部に突出フランジ部531’cを外側に向けて配置された電解エレメント500’を第1の電解エレメント500’aと称し、電解エレメント500’、500’、…の積層構造の他方の端部に受容部531aを外側に向けて配置された電解エレメント500’を第2の電解エレメント500’bと称する。
 図15は、第2のターミナルエレメント4600’を模式的に説明する断面図である。図15において、図2~14に既に表れた要素には図2~14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。第2のターミナルエレメント4600’は、突出フランジ部(第2の突出フランジ部)4631cに代えて突出フランジ部(第2の突出フランジ部)4631’cを有する点において、上記説明した第2のターミナルエレメント4600(図13参照)と異なっている。突出フランジ部4631’cは、その先端部4631’ce及び該先端部4631’ceに連なる突出フランジ部4631’cの外周部4631’csの少なくとも一部の表面が、電気絶縁部材4631’ciにより構成されている点において、第2のターミナルエレメント4600の突出フランジ部4631cと異なっている。すなわち、突出フランジ部4631’cは、突出フランジ部4631’cの先端部4631’ce及び該先端部4631’ceに連なる突出フランジ部4631’cの外周部4631’csの少なくとも一部の表面部分が電気絶縁部材4631’ciにより構成されており、その他の部分が金属製である。電気絶縁部材4631’ciの材質の例としては、電気絶縁部材531’ciの材質として上記説明したものと同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。第2のターミナルエレメント4600’においても、電気絶縁部材4631’ciを含む突出フランジ部4631’cの外周部4631’csの周方向の寸法(すなわち図15の紙面左右方向に直交する方向における寸法。言い換えると第2のターミナルエレメント4600’の導電性隔壁540(第2の導電性隔壁)の第2の面540bに平行な断面における寸法。)は、第2の電解エレメント500’bの受容部531aの内周部の周方向の寸法以下とされている。
 このような電解槽5000によれば、各受容部(531a、4531a)において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部(531’c、4631’c)とが接触しても、短絡が生じることがない。
 本発明の上記説明においては、受容部と突出フランジ部との短絡を防止するために各突出フランジ部が表面に電気絶縁部材を備える形態の電解槽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、各受容部の表面が電気絶縁部材を備えることにより受容部と突出フランジ部との短絡を防止する形態の電解槽とすることも可能である。図16は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽6000を模式的に説明する断面図である。図16において、図2~15に既に表れた要素には図2~15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。電解槽6000は、電解エレメント500、500、…に代えて電解エレメント500''、500''、…(図10参照)を備え、第1のターミナルエレメント4500に代えて第1のターミナルエレメント4500''を備える点において、上記説明した電解槽4000と異なっている。電解槽6000において、電解エレメント500''、500''、…の積層構造の一方の端部に突出フランジ部531cを外側に向けて配置された電解エレメント500''を第1の電解エレメント500''aと称し、電解エレメント500''、500''、…の積層構造の他方の端部に受容部531''aを外側に向けて配置された電解エレメント500''を第2の電解エレメント500''bと称する。
 図17は、第1のターミナルエレメント4500''を模式的に説明する図である。図17において、図2~16に既に表れた要素には図2~16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17(A)は第1のターミナルエレメント4500''を模式的に説明する断面図であり、図17(B)は図17(A)から隔膜10、ガスケット20、及び蓋部材532を取り除いた図である。第1のターミナルエレメント4500''は、基体(第1の基体)4531に代えて基体(第1の基体)4531''を備える点において第1のターミナルエレメント4500と異なっており、基体4531''は受容部(第1の受容部)4531''aの内周部4531''as及び受容部4531''aの端部を画定する基体4531''の端部4531''aeの表面が電気絶縁部材4531''aiによって構成されている点において、基体4531と異なっている。すなわち、基体4531''は、受容部4531''aの内周部4531''as及び内周部4531''aの端部を画定する基体4531''の端部4531''aeの表面が電気絶縁部材4531''aiによって構成されており、その他の部分は金属製である。電気絶縁部材4531''aiの材質の例としては、電気絶縁部材531’ciの材質として上記説明したものと同様の電気絶縁性材料を挙げることができ、その好ましい態様についても上記同様である。第1のターミナルエレメント4500''においても、電気絶縁部材4531''aiを含む受容部4531''aの内周部4531''asの周方向の寸法は、第1の電解エレメント500''aの突出フランジ部531cの外周部531csの周方向の寸法以上とされている。
 このような電解槽6000によれば、各受容部(531''a、4531''a)において受容部と該受容部に受け容れられた突出フランジ部(531c、4631c)とが接触しても、短絡が生じることがない。
 本発明に関する上記説明では、シール部材(Oリング)50を固定するための溝を有しない形態の電解エレメント500、500’、及び500''、並びに該電解エレメントを備える形態の電解槽4000、5000、及び6000を例に挙げた。本発明の電解エレメントを備える電解槽によれば、受容部の内周部がシール部材の外周側に存在するので、仮にOリングが極室内部の圧力により変形したとしても、Oリングが受容部の内周部によって規定される限度を超えて変形することが抑制される。しかしながら本発明は当該形態に限定されるものではない。例えば、蓋部材の突出フランジ部と向かい合う面に、Oリングを蓋部材と突出フランジ部の先端部との間に固定することが可能であるように設けられた溝(Oリング固定溝)を有する形態の電解エレメント、及び該電解エレメントを備える形態の電解槽とすることも可能である。また例えば、突出フランジ部の先端部に、Oリングを蓋部材と突出フランジ部の先端部との間に固定することが可能であるように設けられた溝(Oリング固定溝)を有する形態の電解エレメント、及び該電解エレメントを備える形態の電解槽とすることも可能である。電解槽2000及び3000について上記説明したように、Oリング固定溝の断面形状は、Oリングの断面の一部に対応する(Oリングの断面形状と相補的な)形状であってもよく、他の形状(例えばV字形状等。)であってもよい。
 本発明に関する上記説明では、シール部材50としてOリングを備える形態の電解槽4000、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、本発明の電解エレメントを備える電解槽であって、シール部材として平ガスケットを備える形態の電解槽とすることも可能である。本発明の電解エレメントを備える電解槽によれば、受容部の内周部がシール部材の外周側に存在するので、仮にシール部材が極室内部の圧力により変形したとしても、シール部材が受容部の内周部によって規定される限度を超えて変形することが抑制される。したがって本発明の電解エレメントを備える形態の電解槽によれば、Oリング以外のシール部材、例えば平ガスケットを用いた場合であっても、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが可能である。ただし、極室内部の圧力に対する耐性をさらに高める観点からは、シール部材としてOリングを用いることが好ましい。
 本発明に関する上記説明では、第1の電極61が陽極であり、第2の電極62が陰極である形態の電解槽1000、2000、3000、4000、5000、及び6000、並びに電解エレメント500、500'、及び500''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、第1の電極が陰極であり、第2の電極が陽極である形態の電解槽及び電解エレメントとすることも可能である。
 本発明に関する上記説明では、隔膜10の周縁部を保持するガスケット20が一体型のガスケットである、すなわち、一体のガスケット20の内周部にスリットが設けられており、該スリットに隔膜10の周縁部が収容されることにより、隔膜10の周縁部がガスケット20に保持される形態の隔膜-ガスケット-保護部材複合体100及び200、電解エレメント500、500’、及び500''、並びに電解槽1000、2000、3000、4000、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、一体型のガスケット20に代えて、分離型のガスケットを用いる形態、すなわち、2枚のガスケット部材で隔膜10の周縁部を挟むことにより、隔膜10の周縁部がガスケットに保持される形態の隔膜-ガスケット-保護部材複合体、電解エレメント、及び電解槽とすることも可能である。
 <5.アルカリ水電解方法>
 本発明の電解槽は、アルカリ水の電解に特に好ましく用いることができる。一の実施形態に係るアルカリ水電解方法は、アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、(a)本発明の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程を含む。工程(a)における電解槽としては、上記説明したいずれの形態の電解槽も用いることができる。アルカリ水としては、アルカリ水電解法による水素の製造に用いられる公知の塩基性水溶液(例えばKOH水溶液、NaOH水溶液等。)を特に制限なく用いることができる。
 工程(a)は、本発明の電解槽の各第1の極室および各第2の極室に極液(アルカリ水)を供給し、陽極-陰極間に所定の電解電流が流れるように電圧を印加することにより、行うことができる。電解により発生したガスを各極室から極液とともに回収し、気液分離を行うことにより、陰極室から水素ガスを、及び陽極室から酸素ガスを、それぞれ回収することができる。気液分離によりガスから分離された極液は、必要に応じて水を補充しつつ、各極室へ再度供給することができる。
 工程(a)において、第1の極室が陽極室、第2の極室が陰極室であってもよく、第1の極室が陰極室、第2の極室が陽極室であってもよい。いずれの場合においても、陰極室内部の圧力は大気圧に対して20kPa以上高圧に維持される。陰極室内部の圧力は大気圧に対して400kPa以上高圧であることが好ましく、800kPa以上高圧であることがより好ましい。陰極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧+1000kPa未満とすることができる。陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室から水素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストを削減し、設備全体として省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極-陰極間の抵抗が減少し、したがって電解電圧を低減することが可能になる。
 工程(a)において、陽極室内部の圧力も、大気圧に対して20kPa以上高圧に維持されることが好ましい。陽極室内部の圧力は大気圧に対して400kPa以上高圧であることが好ましく、800kPa以上高圧であることがより好ましい。陽極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧+1000kPa未満とすることができる。陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室から酸素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストをさらに削減し、設備全体としてさらなる省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極-陰極間の抵抗がさらに減少し、したがって電解電圧をさらに低減することが可能になる。
 工程(a)において、陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差は、例えば5.0kPa未満であることが好ましく、1.0kPa未満であることがより好ましい。陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差が上記上限値未満であることにより、陽極室-陰極室間の差圧に起因してガスが隔膜を透過して陽極室から陰極室へ又は陰極室から陽極室へ移動することを抑制すること、及び、陽極室-陰極室間の差圧に起因して隔膜が損傷する事態を抑制することが容易になる。
 本発明の電解槽は、極室内部の圧力に対する耐性が向上しているとともに、隔膜が受ける熱および機械的圧力による隔膜の性能低下が抑制されている。したがって本発明の電解槽を用いてアルカリ水の電解を行うことにより、極室内部の圧力を高めた条件でも、より安全に且つより効率的に電解を行うことが可能である。
10 (イオン透過性の)隔膜
20 ガスケット
30、230、530、4530 (枠状の)保護部材
31、231、531、531’、531''、4531、4531'' (枠状の)基体
31a、531a、531''a、4531a、4531''a 受容部
31b、531b、4531b 支持部
231e、3040c 第1のOリング固定溝
231f、3040d 第2のOリング固定溝
32、532 (枠状の)蓋部材
40、540、3040 導電性隔壁
40a、540a 第1の面
40b、540b 第2の面
41、42 導電性リブ
50 シール部材
61 第1の電極
62 第2の電極
531c、531’c、4631c、4631’c 突出フランジ部
531’ci、531''ai、4631’ci、4531''ai 電気絶縁部材
100、200 隔膜-ガスケット-保護部材複合体
500、500’、500'' 電解エレメント
500a 第1の電解エレメント
500b 第2の電解エレメント
4500、4500'' 第1のターミナルエレメント
4600、4600’ 第2のターミナルエレメント
1000、2000、3000、4000、5000、6000 電解槽
A1、A2、A3、A4 陽極室
C1、C2、C3、C4 陰極室

Claims (11)

  1.  イオン透過性の隔膜と、
     前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
     前記ガスケットを保持する電気絶縁性の枠状の保護部材と
    を備え、
     前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
     前記基体は、
      該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
      前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
    を備え、
     前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
     前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれている
    ことを特徴とする、隔膜-ガスケット-保護部材複合体。
  2.  第1の面と第2の面とを有する、複数の導電性の隔壁と、
     隣接する前記導電性の隔壁の間にそれぞれ配置された、複数の、請求項1に記載の隔膜-ガスケット-保護部材複合体と、
     前記導電性の隔壁と前記隔膜-ガスケット-保護部材複合体との間にそれぞれ配置された、シール部材と
    を備え、
     隣接する前記導電性の隔壁は、一方の前記導電性の隔壁の第1の面が他方の前記導電性の隔壁の第2の面と対向するように配置され、
     前記第1の面と、該第1の面に対向する前記隔膜との間に、該第1の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第1の電極を収容する第1の極室が画定され、
     前記第2の面と、該第2の面に対向する前記隔膜との間に、該第2の面を有する前記導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室が画定されている
    ことを特徴とする、電解槽。
  3.  前記シール部材がOリングであり、
     それぞれの前記保護部材は、
      前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第1の面と向かい合う面に、前記Oリングを該枠状の基体と該第1の面との間に固定することが可能に設けられた第1の溝と、
      前記枠状の基体の、前記導電性の隔壁の第2の面と向かい合う面に、前記Oリングを該枠状の基体と該第2の面との間に固定することが可能に設けられた第2の溝と
    を有する、
    請求項2に記載の電解槽。
  4.  前記シール部材がOリングであり、
     それぞれの前記導電性の隔壁は、
      前記第1の面に、前記Oリングを該第1の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第1の溝と、
      前記第2の面に、前記Oリングを該第2の面と前記枠状の基体との間に固定することが可能に設けられた第2の溝と
    を有する、
    請求項2に記載の電解槽。
  5.  イオン透過性の隔膜と、
     前記隔膜の周縁部を保持するガスケットと、
     前記ガスケットを保持する枠状の保護部材と、
     第1の面および第2の面を有する導電性の隔壁と
    を備え、
     前記保護部材は、枠状の基体と、枠状の蓋部材とを備え、
     前記基体は、
      該基体の内周側に設けられ、前記ガスケット及び前記蓋部材を受け容れる受容部と、
      前記受容部より前記基体の内周側に向けて突出して延在し、前記受容部に受け容れられた前記ガスケットを前記隔膜の主面に交差する方向に支持する支持部と
    を備え、
     前記蓋部材は、前記基体の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
     前記基体の受容部に前記ガスケット及び前記蓋部材が受け容れられることにより、前記ガスケットが前記基体の支持部と前記蓋部材との間に挟まれ、
     前記導電性の隔壁は、前記第1の面が前記隔膜と対向するように配置され、
     前記導電性の隔壁の外周部は、前記基体の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
     前記枠状の基体は、前記支持部と連続して、前記導電性の隔壁よりも前記第2の面の側に向けて突出して設けられた突出フランジ部を備え、
     前記突出フランジ部の外周部の寸法は、前記受容部の内周部の寸法以下である
    ことを特徴とする、電解エレメント。
  6.  請求項5に記載の電解エレメントが複数積層された、積層構造を有し、
     隣接する2つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、他方の前記電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記支持部との間に、前記他方の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
     前記導電性の隔壁の第1の面と、該第1の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第1の電極を収容する第1の極室が画定され、
     前記導電性の隔壁の第2の面と、該第2の面と対向する前記隔膜との間に、該導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室が画定されている
    ことを特徴とする、電解槽。
  7.  隣接する2つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、前記一方の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記他方の電解エレメントの前記蓋部材との間に、シール部材としてOリングが挟まれて保持されている、
    請求項6に記載の電解槽。
  8.  前記積層構造の一方の端部に配置された第1の電解エレメントの前記導電性隔壁の第2の面と対向して配置された、第1のターミナルエレメントと、
     前記積層構造の他方の端部に配置された第2の電解エレメントの前記隔膜と対向して配置された、第2のターミナルエレメントと
    をさらに備え、
     前記第1のターミナルエレメントは、
      イオン透過性の第1の隔膜と、
      前記第1の隔膜の周縁部を保持する第1のガスケットと、
      前記第1のガスケットを保持する枠状の第1の保護部材と、
      第1の面および第2の面を有する第1の導電性の隔壁と
    を備え、
      前記第1の保護部材は、枠状の第1の基体と、枠状の第1の蓋部材とを備え、
      前記第1の基体は、
       該第1の基体の内周側に設けられ、前記第1のガスケット及び前記第1の蓋部材を受け容れる第1の受容部と、
       前記第1の受容部より前記第1の基体の内周側に向けて突出して延在し、前記第1の受容部に受け容れられた前記第1のガスケットを前記第1の隔膜の主面に交差する方向に支持する第1の支持部と
    を備え、
      前記第1の蓋部材は、前記第1の基体の第1の受容部に受け容れられることが可能な寸法を有し、
      前記第1の基体の第1の受容部に前記第1のガスケット及び前記第1の蓋部材が受け容れられることにより、前記第1のガスケットが前記第1の支持部と前記第1の蓋部材との間に挟まれ、
      前記第1の導電性の隔壁は、該第1の導電性の隔壁の前記第1の面が前記第1の隔膜と対向するように配置され、
      前記第1の導電性の隔壁の外周部は、前記第1の基体の第1の支持部の内周部と接合されているか又は一体とされており、
     前記第1の電解エレメントの前記突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第1のターミナルエレメントの前記第1の受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第1の電解エレメントの前記突出フランジ部と、前記第1のターミナルエレメントの前記第1の支持部との間に、前記第1のターミナルエレメントの前記第1のガスケット及び前記第1の蓋部材が挟まれて保持されており、
     前記第2のターミナルエレメントは、
      第1の面および第2の面を有する第2の導電性の隔壁と、
      前記第2の導電性の隔壁の外周部と接合され又は一体に設けられ、前記第2の導電性の隔壁の第2の面の側に突出して延在する、第2の突出フランジ部と
    を有し、
      少なくとも前記第2の突出フランジ部の先端部において、前記第2の突出フランジ部の外周部の寸法は、前記第2の電解エレメントの前記受容部の内周部の寸法以下であり、
      前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部の少なくとも一部が、前記第2の電解エレメントの前記受容部にさらに受け容れられていることにより、前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部と、前記第2の電解エレメントの前記支持部との間に、前記第2の電解エレメントの前記ガスケット及び前記蓋部材が挟まれて保持されており、
     前記第1のターミナルエレメントの前記第1の導電性の隔壁の第1の面と、前記第1の隔膜との間に、該第1の導電性の隔壁と電気的に導通した第1の電極を収容する第1の極室がさらに画定され、
     前記第1の電解エレメントの導電性の隔壁の第2の面と、前記第1のターミナルエレメントの前記第1の隔膜との間に、前記第1の電解エレメントの導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室がさらに画定され、
     前記第2のターミナルエレメントの前記第2の導電性の隔壁の第2の面と、前記第2の電解エレメントの前記隔膜との間に、該第2の導電性の隔壁と電気的に導通した第2の電極を収容する第2の極室がさらに画定されている、
    請求項6又は7に記載の電解槽。
  9.  前記第1の電解エレメントの突出フランジ部と前記第1のターミナルエレメントの前記第1の蓋部材との間、及び、前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部と前記第2の電解エレメントの蓋部材との間に、それぞれシール部材としてOリングが挟まれて保持されている、
    請求項8に記載の電解槽。
  10.  前記第1のターミナルエレメントの枠状の第1の基体、前記第2のターミナルエレメントの第2の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が電気絶縁性である、
    請求項6~9のいずれかに記載の電解槽。
  11.  前記第1のターミナルエレメントの枠状の第1の基体、前記第2のターミナルエレメントの第2の突出フランジ部、及び、それぞれの前記電解エレメントの枠状の基体が導電性材料を含み、
     前記第1のターミナルエレメントの前記枠状の第1の基体と、前記第1の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第1の電気絶縁部材と、
     前記第2のターミナルエレメントの前記第2の突出フランジ部と、前記第2の電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第2の電気絶縁部材と、
     隣接する2つの前記電解エレメントの組のそれぞれにおいて、一方の前記電解エレメントの前記枠状の基体と、他方の前記電解エレメントの前記枠状の基体との短絡を防ぐように配置された第3の電気絶縁部材と、
    をさらに有する、
    請求項6~9のいずれかに記載の電解槽。
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