JPH01316482A - 電解装置 - Google Patents
電解装置Info
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- JPH01316482A JPH01316482A JP1111881A JP11188189A JPH01316482A JP H01316482 A JPH01316482 A JP H01316482A JP 1111881 A JP1111881 A JP 1111881A JP 11188189 A JP11188189 A JP 11188189A JP H01316482 A JPH01316482 A JP H01316482A
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- JP
- Japan
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- electrodes
- diaphragm
- electrode
- nickel
- spacer
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/75—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having bipolar electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、個々の電解槽が幾何学的に直列に連結され、
各電解槽は隣の電解槽との間に、両側にスペーサー形状
部分を有する2枚の金属隔壁を有し、これらの隔壁の間
にダイヤフラムが配置され、開口部を有する電極がダイ
ヤフラムの両側にこれと間隔を置いて設けられ、これら
の電極は各隔壁のダイヤフラムに面したスペーサー形状
部分に密着結合されるようにしてなる電極装置に関する
。
各電解槽は隣の電解槽との間に、両側にスペーサー形状
部分を有する2枚の金属隔壁を有し、これらの隔壁の間
にダイヤフラムが配置され、開口部を有する電極がダイ
ヤフラムの両側にこれと間隔を置いて設けられ、これら
の電極は各隔壁のダイヤフラムに面したスペーサー形状
部分に密着結合されるようにしてなる電極装置に関する
。
商業的に提供されている電解装置の場合、多数の電解槽
の各々は金属製の、好ましくはひだ付きに形成されかつ
全体がニッケルメッキされた薄板隔壁によって隣の電解
槽と結合された電極対からなり、この電極対は平板状ダ
イヤプラムによって分離され、電気的にまた幾何学的に
直列に連結されている。隔壁は環状の金属枠に挿入され
ている。
の各々は金属製の、好ましくはひだ付きに形成されかつ
全体がニッケルメッキされた薄板隔壁によって隣の電解
槽と結合された電極対からなり、この電極対は平板状ダ
イヤプラムによって分離され、電気的にまた幾何学的に
直列に連結されている。隔壁は環状の金属枠に挿入され
ている。
各金属隔壁の陽極側と陰極側にはニッケルメッキされか
つ活性化された鋼製の網又は全体がニッケルからなる網
が電極として置かれ、対向電極により隔壁のひび状外郭
の先端部に押し付けられている。電極間に形成された間
隙にはダイヤプラムとしてアスベスト板が挿入されてい
る。各隔壁は双極として作用する。即ち、各隔壁は一方
の側に陰極を有し、他方の側に陽極を有する。各電極上
で発生したガスは電極と隔壁との間の間隙を上昇し、そ
こから排出される(Lurgi−5chnellinf
ormationD 1073 November 1
981 Wasserstoff aus Wass
er”。
つ活性化された鋼製の網又は全体がニッケルからなる網
が電極として置かれ、対向電極により隔壁のひび状外郭
の先端部に押し付けられている。電極間に形成された間
隙にはダイヤプラムとしてアスベスト板が挿入されてい
る。各隔壁は双極として作用する。即ち、各隔壁は一方
の側に陰極を有し、他方の側に陽極を有する。各電極上
で発生したガスは電極と隔壁との間の間隙を上昇し、そ
こから排出される(Lurgi−5chnellinf
ormationD 1073 November 1
981 Wasserstoff aus Wass
er”。
Eigenverlag Frankfurt 198
1)。
1)。
電解槽のこの排出様式から、外方に円錐状に拡かった多
数の開口部を有する電極をダイヤフラムの両側に押し付
けることが提案された。というのは、電極間隔を小さく
すれば電解装置の内部抵抗が小さ(なり、したがって電
極間の電流輸送のだめのエネルギー損失が最少限になる
と思われたからである(Winter Z、J、und
J、N1tsh: Wasserstoffals
Energtetrager、 Springer−V
erlag Berlin−Heidelberg−N
ei4York−Tokio 1986.s、1807
181)−ガスはその大部分がダイヤフラムから遠い側
でのみ発生する。
数の開口部を有する電極をダイヤフラムの両側に押し付
けることが提案された。というのは、電極間隔を小さく
すれば電解装置の内部抵抗が小さ(なり、したがって電
極間の電流輸送のだめのエネルギー損失が最少限になる
と思われたからである(Winter Z、J、und
J、N1tsh: Wasserstoffals
Energtetrager、 Springer−V
erlag Berlin−Heidelberg−N
ei4York−Tokio 1986.s、1807
181)−ガスはその大部分がダイヤフラムから遠い側
でのみ発生する。
何故なら、ダイヤフラムに面した側は薄いガス膜によっ
てダイヤフラムと電極との間が電気的に実質的に絶縁さ
れ、ガスの発生に寄与しないからである。したがって、
流線は電極の開口部を通って電極の裏側まで延びる。こ
れに必要な開口部数のために有効電極面積が20〜30
%減少し、流線が必要以上に長く、電解液例えば25%
苛性カリ溶液のダイヤフラムにおける平衡が制限される
。
てダイヤフラムと電極との間が電気的に実質的に絶縁さ
れ、ガスの発生に寄与しないからである。したがって、
流線は電極の開口部を通って電極の裏側まで延びる。こ
れに必要な開口部数のために有効電極面積が20〜30
%減少し、流線が必要以上に長く、電解液例えば25%
苛性カリ溶液のダイヤフラムにおける平衡が制限される
。
というのは電解液の交換が抑制されるからである。
エネルギー損失が非常に大きくなるので、電極が間隔を
設けずに配置されているために得られるエネルギー利得
は完全に相殺される。その上、間隙のない電極配置のた
めにダイヤフラムの厚さは通常0.2〜0.5fiが必
要であり、局部的な腐食及び/又は過熱の危険性が大き
くなり、そのためにダイヤフラムが破壊される危険が生
じ、その結果、電極が短絡する場合があり、これが原因
で電解槽の金属部品が溶融して遂には全系列の電解槽が
崩壊することがあり得る。
設けずに配置されているために得られるエネルギー利得
は完全に相殺される。その上、間隙のない電極配置のた
めにダイヤフラムの厚さは通常0.2〜0.5fiが必
要であり、局部的な腐食及び/又は過熱の危険性が大き
くなり、そのためにダイヤフラムが破壊される危険が生
じ、その結果、電極が短絡する場合があり、これが原因
で電解槽の金属部品が溶融して遂には全系列の電解槽が
崩壊することがあり得る。
このような短絡は電解槽の組立の間に小さな金属粒子が
電極とダイヤフラムとの間に誤って閉じ込められ、ダイ
ヤフラムに押し付けられることによって特に引き起こさ
れる。ダイヤフラム及び/又は電極の製造時の小さなミ
スも局部的腐食、ダイヤフラムの破損及び電極間の短絡
の原因となり得る。
電極とダイヤフラムとの間に誤って閉じ込められ、ダイ
ヤフラムに押し付けられることによって特に引き起こさ
れる。ダイヤフラム及び/又は電極の製造時の小さなミ
スも局部的腐食、ダイヤフラムの破損及び電極間の短絡
の原因となり得る。
また、仏国特許第2460341号には目的に則って電
気絶縁を行うために電極と金属ダイヤフラムとの間に配
置される絶縁材料からなる網が開示されている。このよ
うな網は電解槽−ガス泡混合物の流れ及び電解液交換を
妨げるので望ましくない。
気絶縁を行うために電極と金属ダイヤフラムとの間に配
置される絶縁材料からなる網が開示されている。このよ
うな網は電解槽−ガス泡混合物の流れ及び電解液交換を
妨げるので望ましくない。
前記の諸問題は電極がいわゆる「ミクロスペーサー」に
よってダイヤフラムから0.1〜0.2酊という極めて
小さな距離に離隔維持されている電解槽においても生じ
る(International Journal o
fHydrogen Energy、 Vol、13.
I’h3. Pergamon Press。
よってダイヤフラムから0.1〜0.2酊という極めて
小さな距離に離隔維持されている電解槽においても生じ
る(International Journal o
fHydrogen Energy、 Vol、13.
I’h3. Pergamon Press。
0xford 1988.S、148/149)。
したがって、本発明の課題は冒頭に述べた電解装置であ
って、短絡及び腐食に対して高い安全性が保証されかつ
エネルギー損失が間隙のない電極配置の場合に比べて同
等か小さい電解装置を提供することである。
って、短絡及び腐食に対して高い安全性が保証されかつ
エネルギー損失が間隙のない電極配置の場合に比べて同
等か小さい電解装置を提供することである。
前記課題は電極とダイヤフラムとにより形成された間隙
に、電極と固定された高融点の非金属硬質材料からなる
スペーサーを挿入することにより解決される。
に、電極と固定された高融点の非金属硬質材料からなる
スペーサーを挿入することにより解決される。
本発明の好ましい態様によれば、電極とダイヤフラムと
により形成される間隙の幅は少なくとも0.3〜3.0
鶴である。
により形成される間隙の幅は少なくとも0.3〜3.0
鶴である。
特に酸化物セラミック材料、例えば酸化アルミニウム、
酸化ニッケル又は酸化ジルコニウムからなるスペーサー
は、短絡の際に電極の融解温度にもなり得る極めて高い
温度においてさえ形状を維持し、電極及び/又は金属隔
壁が変形した場合にもスペーサーとしての機能を果たす
ので、短絡は拡がることができない。
酸化ニッケル又は酸化ジルコニウムからなるスペーサー
は、短絡の際に電極の融解温度にもなり得る極めて高い
温度においてさえ形状を維持し、電極及び/又は金属隔
壁が変形した場合にもスペーサーとしての機能を果たす
ので、短絡は拡がることができない。
短絡の危険性を確実に回避するために、一方の電極に固
定されたスペーサーが対向電極を支持しているスペーサ
ー形状部分の最高部に向い合って配置されていることは
本発明のいまひとつの重要な特徴である。
定されたスペーサーが対向電極を支持しているスペーサ
ー形状部分の最高部に向い合って配置されていることは
本発明のいまひとつの重要な特徴である。
電極の厚さが0.15〜0.40mmであり、ダイヤフ
ラムの厚さが0.15〜1.0mmであることは特に有
利であった。
ラムの厚さが0.15〜1.0mmであることは特に有
利であった。
前記とは無関係に、スペーサーはスプリング弾性の電極
と共同してダイヤフラムを正しい位置に保つので、長期
運転の際にダイヤフラムの破損の原因となる不安定な運
動を阻止し、これによってダイヤフラムの寿命を長くす
る。
と共同してダイヤフラムを正しい位置に保つので、長期
運転の際にダイヤフラムの破損の原因となる不安定な運
動を阻止し、これによってダイヤフラムの寿命を長くす
る。
望ましい結果と長期使用を可能とするために、例えば酸
化ニッケルといった酸化物セラミック材料の多孔性焼結
層を有する、支持構造体としての薄いニッケル網状体か
らなるダイヤフラムが適切であることがわかった。ダイ
ヤフラムとしてはプラスチックシートを用いることでも
できる。
化ニッケルといった酸化物セラミック材料の多孔性焼結
層を有する、支持構造体としての薄いニッケル網状体か
らなるダイヤフラムが適切であることがわかった。ダイ
ヤフラムとしてはプラスチックシートを用いることでも
できる。
電極として、ニッケルの支持層と、ダイヤフラム側にあ
ってラニー合金の不溶性成分からなる触媒材料を含有し
たニッケル製骨組構造体とからなり、この骨組構造体が
ニッケルカルボニル粉体とラニー合金粉体との粉体混合
物を冷間圧延被覆し、焼成し、次いで触媒活性化を行っ
てつくられている電極を用いることが特に目的に合って
いることがわかった。
ってラニー合金の不溶性成分からなる触媒材料を含有し
たニッケル製骨組構造体とからなり、この骨組構造体が
ニッケルカルボニル粉体とラニー合金粉体との粉体混合
物を冷間圧延被覆し、焼成し、次いで触媒活性化を行っ
てつくられている電極を用いることが特に目的に合って
いることがわかった。
各電解槽の個々の要素の最適な組合せは、金属隔壁がひ
だ付きプレートから構成され、このプレートの電極に溶
接された頂部が互いに整合するように配置され、一方の
電極のスペーサーが対向電極に結合された前記頂部に対
向して挿入されている場合に達成される。こうして、電
極は互いに異なった電位でダイヤフラムから離れて保た
れる。
だ付きプレートから構成され、このプレートの電極に溶
接された頂部が互いに整合するように配置され、一方の
電極のスペーサーが対向電極に結合された前記頂部に対
向して挿入されている場合に達成される。こうして、電
極は互いに異なった電位でダイヤフラムから離れて保た
れる。
電極と隔壁との接触点が多数であることにより、比較的
薄くかつ弾性のある電極を用いることが可能となり、電
極は電極表面積11当り1〜IOKへの通常操作電流の
場合にわずか数ミリボルトという小さな電圧降下しか生
じないので、電極と隔壁との接触点からの電流分布のた
めのエネルギー損失を減少させるようになる。
薄くかつ弾性のある電極を用いることが可能となり、電
極は電極表面積11当り1〜IOKへの通常操作電流の
場合にわずか数ミリボルトという小さな電圧降下しか生
じないので、電極と隔壁との接触点からの電流分布のた
めのエネルギー損失を減少させるようになる。
本発明の電極配置により電極とダイヤフラムとの間に発
生したガスの乱流上昇流が生じ、これによって、電解摺
電圧とダイヤフラムの耐久性とにとって同様に重要な電
解液の濃度と温度の平衡化が行われる。
生したガスの乱流上昇流が生じ、これによって、電解摺
電圧とダイヤフラムの耐久性とにとって同様に重要な電
解液の濃度と温度の平衡化が行われる。
好ましくはスペーサーは、望ましい強さの上昇乱流を妨
げないために、電解液−ガス泡混合物及び後続の電解液
の上昇流に対して小さな流れ抵抗を与えるように構成さ
れる。
げないために、電解液−ガス泡混合物及び後続の電解液
の上昇流に対して小さな流れ抵抗を与えるように構成さ
れる。
本発明を以下に詳しく説明するために、第1図に示す双
極単一電解槽の部分横断面図によって例示的に説明する
。
極単一電解槽の部分横断面図によって例示的に説明する
。
電解槽1は、ひだ付所面形状を有し、全体がニッケルメ
ッキされ、環状枠(図示せず)に挿入された隔壁2.3
によって両側が閉じられている。
ッキされ、環状枠(図示せず)に挿入された隔壁2.3
によって両側が閉じられている。
隔壁2.3の頂部4.5には発生したガスを通過させる
ための開口部6.7を有する電極8.9が載置され、溶
接されている。電極8.9は板状のダイヤフラム10に
よって互に離隔されている。
ための開口部6.7を有する電極8.9が載置され、溶
接されている。電極8.9は板状のダイヤフラム10に
よって互に離隔されている。
電極8又は電極9を支持している隔壁2又は隔壁3の頂
部4又は頂部5に対して対向電極9又は電極8はそれぞ
れ開口部11又は開口部12を有し、この開口部に酸化
アルミニウムからなるスペーサー13又はスペーサー1
4が押し込まれているので、ダイヤフラム10と各電極
8.9との間に一定の間隙が存在する。隔壁2.3と結
合された電極15.16は隣接する電解槽の一部を形成
する。
部4又は頂部5に対して対向電極9又は電極8はそれぞ
れ開口部11又は開口部12を有し、この開口部に酸化
アルミニウムからなるスペーサー13又はスペーサー1
4が押し込まれているので、ダイヤフラム10と各電極
8.9との間に一定の間隙が存在する。隔壁2.3と結
合された電極15.16は隣接する電解槽の一部を形成
する。
第1図は本発明の電解装置における双極単一電解槽の横
断面図である。 なお図面に用いた符号において、 1 −−−−−−−−・−−−−−−・−一−−−・−
・−電解槽2.3−・−−−−−一−−−−−−−−−
−−−−・隔壁8.9〜・・−・−−一−−・−・−・
−電極10−−−−−−−−−−−・−・−・−・−・
ダイヤフラム1112・・−・−・−・−・−・開口部
13.14−・−・・・−・−・・スペーサーである。
断面図である。 なお図面に用いた符号において、 1 −−−−−−−−・−−−−−−・−一−−−・−
・−電解槽2.3−・−−−−−一−−−−−−−−−
−−−−・隔壁8.9〜・・−・−−一−−・−・−・
−電極10−−−−−−−−−−−・−・−・−・−・
ダイヤフラム1112・・−・−・−・−・−・開口部
13.14−・−・・・−・−・・スペーサーである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、個々の電解槽が幾何学的に直列に連結され、各電解
槽は隣の電解槽との間に、両側にスペーサー形状部分を
有する2枚の金属隔壁を有し、これらの隔壁の間にダイ
ヤフラムが配置され、開口部を有する電極がダイヤフラ
ムの両側にこれと間隔を置いて設けられ、これらの電極
は各隔壁のダイヤフラムに面したスペーサー形状部分に
密着結合されるようにしてなる電解装置において、 電極8、9とダイヤフラム10とにより形成された間隙
に、電極に固定された高融点の非金属硬質材料からなる
スペーサー13、14が挿入されていることを特徴とす
る電解装置。 2、電極8、9とダイヤフラム10とにより形成される
間隙の幅が少なくとも0.3〜3.0mmであることを
特徴とする請求項1記載の電解装置。 3、スペーサー13、14が酸化アルミニウム、酸化ニ
ッケル及び酸化ジルコニウムからなる群から選ばれた酸
化物セラミック材料であることを特徴とする請求項1又
は2記載の電解装置。 4、一方の電極8又は9にそれぞれ固定されたスペーサ
ー14、13が、対向電極9又は8を支持しているスペ
ーサー形状部分の最高部に向い合って配置されているこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電解装
置。 5、電極8、9の厚さが0.15〜0.40mmであり
、ダイヤフラム10の厚さが0.15〜1.0mmであ
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電
解装置。 6、ダイヤフラム10が、例えば酸化ニッケルといった
酸化物セラミック材料の多孔性焼結層を表面に有する、
支持構造体としての薄いニッケル網状物からなることを
特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電解装置。 7、ダイヤフラム10がプラスチックシートからなるこ
とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電解装
置。 8、電極8、9がニッケルの支持層と、ダイヤフラム側
にあってラニー合金の不溶性成分からなる触媒材料を含
有したニッケル性骨組構造体とからなり、この骨組構造
体がニッケルカルボニル粉体とラニー合金粉体との粉体
混合物を冷間圧延被覆し、焼成し、次いで触媒活性化を
行ってつくられていることを特徴とする請求項1〜7の
いずれかに記載の電解装置。 9、金属隔壁がひだ付きプレートから構成され、このプ
レートの電極に溶接された頂部が互いに整合するように
配置され、一方の電極のスペーサーが対向電極に結合さ
れた前記頂部に対向して挿入されていることを特徴とす
る請求項1〜8のいずれかに記載の電解装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3815266.5 | 1988-05-05 | ||
| DE3815266A DE3815266A1 (de) | 1988-05-05 | 1988-05-05 | Elektrolyseur |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316482A true JPH01316482A (ja) | 1989-12-21 |
Family
ID=6353668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1111881A Pending JPH01316482A (ja) | 1988-05-05 | 1989-04-28 | 電解装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5013418A (ja) |
| EP (1) | EP0340820A1 (ja) |
| JP (1) | JPH01316482A (ja) |
| BR (1) | BR8902098A (ja) |
| DE (1) | DE3815266A1 (ja) |
| NO (1) | NO171645C (ja) |
| ZA (1) | ZA893332B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000039365A1 (fr) * | 1998-12-25 | 2000-07-06 | Asahi Glass Company, Limited | Bain electrolytique a membrane d'echange ionique a poles multiples |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4014778A1 (de) * | 1990-05-09 | 1991-11-14 | Metallgesellschaft Ag | Elektrolyseur |
| CN1019590B (zh) * | 1990-09-03 | 1992-12-23 | 张学明 | 高效水电解制氢氧装置 |
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