JPH0633495B2 - 電解槽 - Google Patents
電解槽Info
- Publication number
- JPH0633495B2 JPH0633495B2 JP60290909A JP29090985A JPH0633495B2 JP H0633495 B2 JPH0633495 B2 JP H0633495B2 JP 60290909 A JP60290909 A JP 60290909A JP 29090985 A JP29090985 A JP 29090985A JP H0633495 B2 JPH0633495 B2 JP H0633495B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolytic cell
- anode
- cathode
- electrolytic
- pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/06—Detection or inhibition of short circuits in the cell
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は電解槽における電流漏洩の防止、特に、かかる
電流漏洩により生ずる電解槽の腐蝕を最少限にするため
の電流の漏洩の防止に関する。
電流漏洩により生ずる電解槽の腐蝕を最少限にするため
の電流の漏洩の防止に関する。
イオン化し得る化合物の溶液（以下においては、これを
電解液と称する）の電解による化合物の製造は工業的に
広く行われている。
電解液と称する）の電解による化合物の製造は工業的に
広く行われている。
例えば、ハロゲンおよびアルカリ金属水酸化物水溶液ま
たはアルカリ金属ハロゲン酸塩（halate）水溶液を製造
するためのアルカリ金属ハロゲン化物水溶液の電解、例
えば塩化ナトリウム水溶液の電解は工業的に大規模に行
われている。
たはアルカリ金属ハロゲン酸塩（halate）水溶液を製造
するためのアルカリ金属ハロゲン化物水溶液の電解、例
えば塩化ナトリウム水溶液の電解は工業的に大規模に行
われている。
塩化ナトリウム水溶液の電解により塩素と水酸化ナトリ
ウム水溶液を製造するための電解槽には、通常、３種の
基本的な形式のもの、すなわち、水銀電解槽、隔膜電解
槽（diaphragm cell）および膜型電解槽（membrane cel
l）がある。水銀電解槽においては流動水銀陰極とグラ
フアイト製陽極（最近使用されているものは、通常、被
膜形成性金属例えばチタンから製造されたかつその表面
に導電性でかつ電気触媒的に活性な被覆を有する陽極で
あり得る）とからなる電解槽に塩化ナトリウム水溶液を
装入し、電解槽内でナトリウムイオンと塩素イオンを遊
離させそして塩素とナトリウムアマルガムを電解槽から
取出す。ナトリウムアマルガムをいわゆる解汞槽（denu
der）内で水と反応させることにより水酸化ナトリウム
水溶液を生成させそして解汞された（depleted）アマル
ガムを電解槽に還送する。隔膜電解槽においては陽極と
陰極を水透過性隔膜、例えばアスベスト隔膜で分離する
ことにより陽極室と陰極室を形成させ、塩化ナトリウム
水溶液を電解槽の陽極室に装入しここで上記水溶液を電
解し、塩素を陽極室から取出しそして塩化ナトリウムを
含有する水酸化ナトリウム水溶液を電解槽の陰極室から
取出す。膜極電解槽においては陽極と陰極を水不透過性
でイオン透過性の膜により分離することによつて陽極室
と陰極室を形成させ、塩化ナトリウム水溶液を電解槽の
陽極室に装入しここで上記水溶液を電解し、塩素を陽極
室から取出しそして水酸化ナトリウム水溶液を電解槽の
陰極室から取出す。塩素酸ナトリウム水溶液を製造する
ための電解槽は隔膜（diaphragm）または膜（membran
e）を有しておらず、電解により生成した水酸化ナトリ
ウムと塩素とを電解槽中で反応させる。
ウム水溶液を製造するための電解槽には、通常、３種の
基本的な形式のもの、すなわち、水銀電解槽、隔膜電解
槽（diaphragm cell）および膜型電解槽（membrane cel
l）がある。水銀電解槽においては流動水銀陰極とグラ
フアイト製陽極（最近使用されているものは、通常、被
膜形成性金属例えばチタンから製造されたかつその表面
に導電性でかつ電気触媒的に活性な被覆を有する陽極で
あり得る）とからなる電解槽に塩化ナトリウム水溶液を
装入し、電解槽内でナトリウムイオンと塩素イオンを遊
離させそして塩素とナトリウムアマルガムを電解槽から
取出す。ナトリウムアマルガムをいわゆる解汞槽（denu
der）内で水と反応させることにより水酸化ナトリウム
水溶液を生成させそして解汞された（depleted）アマル
ガムを電解槽に還送する。隔膜電解槽においては陽極と
陰極を水透過性隔膜、例えばアスベスト隔膜で分離する
ことにより陽極室と陰極室を形成させ、塩化ナトリウム
水溶液を電解槽の陽極室に装入しここで上記水溶液を電
解し、塩素を陽極室から取出しそして塩化ナトリウムを
含有する水酸化ナトリウム水溶液を電解槽の陰極室から
取出す。膜極電解槽においては陽極と陰極を水不透過性
でイオン透過性の膜により分離することによつて陽極室
と陰極室を形成させ、塩化ナトリウム水溶液を電解槽の
陽極室に装入しここで上記水溶液を電解し、塩素を陽極
室から取出しそして水酸化ナトリウム水溶液を電解槽の
陰極室から取出す。塩素酸ナトリウム水溶液を製造する
ための電解槽は隔膜（diaphragm）または膜（membran
e）を有しておらず、電解により生成した水酸化ナトリ
ウムと塩素とを電解槽中で反応させる。
電解槽の使用中、電解液、例えば塩化ナトリウム水溶液
は地電位（earth potential）を有する電解液の貯槽か
ら、異つた電位を有する電解槽に供給される。液状電解
生成物、例えば水酸化ナトリウムを含有する水溶液また
は塩素酸ナトリウムを含有する水溶液は電解槽から、液
状電解生成物を収容するための、地電位を有する貯槽に
排出され、従つて電解槽と生成物貯槽との間に電位差が
生ずる。この電位差のために、電解槽と、電解槽に供給
する電解液を収容している貯槽との間および電解槽と、
電解槽から排出される液状電解生成物を収容するための
貯槽との間で電流の漏洩が生じ得る。電流の漏洩は、特
に、電解液の連続流を電解槽に供給する場合および（ま
たは）液状電解生成物の連続流を電解槽から排出させる
場合に生じ、これらの連続流により電流が漏洩するため
の通路が提供される。電流の漏洩それ自体は、電解を行
うのに必要な全電気エネルギーと比較して、特に大きな
電気エネルギーの損失を招来するものではないが、電流
の漏洩によつて電解槽の腐蝕という重大な問題を生ず
る。特に、電流の漏洩により、電解液を電解槽に供給す
るための電解槽の部品および液状電解生成物を電解槽か
ら排出させるための電解槽の部品、例えば電解液を電解
槽の電極室に供給するための金属製導入口または液状電
解生成物を排出させるための金属製排出口またはこれら
の部品に隣接する電極の部品に腐蝕が生じ得る。更に、
電流の漏洩は一連の電解槽内の電解槽の間での地面に対
する電圧の差によつても生じ、、その結果、例えばかか
る電解槽を連結している配管および液体が流れる配管内
で腐蝕が生じ得る。
は地電位（earth potential）を有する電解液の貯槽か
ら、異つた電位を有する電解槽に供給される。液状電解
生成物、例えば水酸化ナトリウムを含有する水溶液また
は塩素酸ナトリウムを含有する水溶液は電解槽から、液
状電解生成物を収容するための、地電位を有する貯槽に
排出され、従つて電解槽と生成物貯槽との間に電位差が
生ずる。この電位差のために、電解槽と、電解槽に供給
する電解液を収容している貯槽との間および電解槽と、
電解槽から排出される液状電解生成物を収容するための
貯槽との間で電流の漏洩が生じ得る。電流の漏洩は、特
に、電解液の連続流を電解槽に供給する場合および（ま
たは）液状電解生成物の連続流を電解槽から排出させる
場合に生じ、これらの連続流により電流が漏洩するため
の通路が提供される。電流の漏洩それ自体は、電解を行
うのに必要な全電気エネルギーと比較して、特に大きな
電気エネルギーの損失を招来するものではないが、電流
の漏洩によつて電解槽の腐蝕という重大な問題を生ず
る。特に、電流の漏洩により、電解液を電解槽に供給す
るための電解槽の部品および液状電解生成物を電解槽か
ら排出させるための電解槽の部品、例えば電解液を電解
槽の電極室に供給するための金属製導入口または液状電
解生成物を排出させるための金属製排出口またはこれら
の部品に隣接する電極の部品に腐蝕が生じ得る。更に、
電流の漏洩は一連の電解槽内の電解槽の間での地面に対
する電圧の差によつても生じ、、その結果、例えばかか
る電解槽を連結している配管および液体が流れる配管内
で腐蝕が生じ得る。
電流（この電流は陽極電流であるかまたは陰極電流であ
り得る）の漏洩およびこれに伴う腐蝕の問題は、多数の
個々の電解槽からなりかつこれらの電解槽に電流を直列
に流す装置系、例えば直列に設置された多数の膜型また
は隔膜電解槽からなる装置系において特に顕著である。
かかる装置系においては電解槽のあるもの、特に、電解
槽の系列中の端部にあるかまたはこれに近い電解槽は地
面に対して高い電位、すなわち、電解槽の系列中の特定
の電解槽の位置に応じて高い正の電位または負の電位を
有するのであろう。例えば直列に配列された１００個の
個々の電解槽からなる塩化ナトリウム水溶液電解用の隔
膜電解槽装置においては、電解槽の系列中の端部にある
かまたはこれに近い電解槽と地面との間に２００Ｖとい
う大きな電位差が存在する。従つて、電流の漏洩および
これに伴う腐蝕の問題はかかる電解槽の系列中の端部に
あるかまたはこれに近い電解槽において特に顕著であ
る。
り得る）の漏洩およびこれに伴う腐蝕の問題は、多数の
個々の電解槽からなりかつこれらの電解槽に電流を直列
に流す装置系、例えば直列に設置された多数の膜型また
は隔膜電解槽からなる装置系において特に顕著である。
かかる装置系においては電解槽のあるもの、特に、電解
槽の系列中の端部にあるかまたはこれに近い電解槽は地
面に対して高い電位、すなわち、電解槽の系列中の特定
の電解槽の位置に応じて高い正の電位または負の電位を
有するのであろう。例えば直列に配列された１００個の
個々の電解槽からなる塩化ナトリウム水溶液電解用の隔
膜電解槽装置においては、電解槽の系列中の端部にある
かまたはこれに近い電解槽と地面との間に２００Ｖとい
う大きな電位差が存在する。従つて、電流の漏洩および
これに伴う腐蝕の問題はかかる電解槽の系列中の端部に
あるかまたはこれに近い電解槽において特に顕著であ
る。
この電流の漏洩の程度を減少させかつこれに伴う腐蝕の
問題を減少させるために、従来から種々の方法が提案さ
れている。
問題を減少させるために、従来から種々の方法が提案さ
れている。
例えば特公昭５３−６１５９１号公報にはアルカリ金属
塩化物水溶液電解用の電解槽が記載されておりそして同
公報においては電解槽からの液体を多数の直径の小さい
チューブまたはロツドからなる装置内で小滴にすること
により、上記液体を不連続的に排出させることが提案さ
れている。特公昭５３−６１５９２号公報においては液
体排出パイプ内に電極を設けることによつて流体流出口
での電圧の差を１０ボルト以下に低下させて腐蝕を防止
することが提案されている。英国特許第1523045号明細
書においては電解槽１個あたりの電流の漏洩量が電解槽
１個あたりの電解電流の４％以下になるように、電解液
供給管と電解液排出管の長さと直径を選択することが提
案されている。
塩化物水溶液電解用の電解槽が記載されておりそして同
公報においては電解槽からの液体を多数の直径の小さい
チューブまたはロツドからなる装置内で小滴にすること
により、上記液体を不連続的に排出させることが提案さ
れている。特公昭５３−６１５９２号公報においては液
体排出パイプ内に電極を設けることによつて流体流出口
での電圧の差を１０ボルト以下に低下させて腐蝕を防止
することが提案されている。英国特許第1523045号明細
書においては電解槽１個あたりの電流の漏洩量が電解槽
１個あたりの電解電流の４％以下になるように、電解液
供給管と電解液排出管の長さと直径を選択することが提
案されている。
米国特許第４０４８０４５号明細書には陽極から陽極液
排出マニホールドへの電流への漏洩を選択的に制御する
と云われているターゲツト陽極が記載されている。上記
米国特許明細書に記載される電解槽は陽極室と陽極液排
出マニホールドとを連結する通路を有しておりそしてこ
の通路内に陽極と陽極液排出マニホールド内の陽極液と
連結させる導電体が設けられている。前記通路内に設け
られた導電体はターゲツト陽極として働き、ターゲツト
陽極と電気的に接続している陽極の腐蝕により損傷を防
止する。
排出マニホールドへの電流への漏洩を選択的に制御する
と云われているターゲツト陽極が記載されている。上記
米国特許明細書に記載される電解槽は陽極室と陽極液排
出マニホールドとを連結する通路を有しておりそしてこ
の通路内に陽極と陽極液排出マニホールド内の陽極液と
連結させる導電体が設けられている。前記通路内に設け
られた導電体はターゲツト陽極として働き、ターゲツト
陽極と電気的に接続している陽極の腐蝕により損傷を防
止する。
本発明によれば、少なくとも１個の陽極と、少なくとも
１個の陰極と、電解槽の陽極室及び陰極室に液体を供給
するための配管と、電解槽の陽極室及び陰極室から液体
を排出させるための配管とからなる電解槽であって、上
記配管の少なくとも一つはその一部分が非導電性材料か
らなり更にまた該配管中に設けられた導電性電極材料か
らもなるものである前記電解槽において、前記電極材料
が導電性材料からなる配管の部分（セクション）の形で
あり、電解槽の外部での電気的接続により前記陽極また
は陰極それぞれに電気的に接続されていることを特徴と
する、電解槽が提供される 電解槽は多数の陽極と陰極とからなることができかつ電
解槽は隣接する陽極と陰極との間に設けられた従つて電
解槽内に多数の陽極室と陰極室を形成するセパレーター
を有することができる。セパレーターは水透過性隔膜で
あるかまたは実質的に尚不透過性でイオン選択透過性
膜、例えばカチオン交換膜であり得る。
１個の陰極と、電解槽の陽極室及び陰極室に液体を供給
するための配管と、電解槽の陽極室及び陰極室から液体
を排出させるための配管とからなる電解槽であって、上
記配管の少なくとも一つはその一部分が非導電性材料か
らなり更にまた該配管中に設けられた導電性電極材料か
らもなるものである前記電解槽において、前記電極材料
が導電性材料からなる配管の部分（セクション）の形で
あり、電解槽の外部での電気的接続により前記陽極また
は陰極それぞれに電気的に接続されていることを特徴と
する、電解槽が提供される 電解槽は多数の陽極と陰極とからなることができかつ電
解槽は隣接する陽極と陰極との間に設けられた従つて電
解槽内に多数の陽極室と陰極室を形成するセパレーター
を有することができる。セパレーターは水透過性隔膜で
あるかまたは実質的に尚不透過性でイオン選択透過性
膜、例えばカチオン交換膜であり得る。
電解槽は単極式または複極式電解槽であり得る。
電解槽が多数の陽極室と陰極室とを有する場合には、電
解槽は電解槽の陽極室に導かれているかまたは陽極室か
ら導かれている多数の分岐管を供えたマニホールドまた
はヘツダー、および、電解槽の陰極室に導かれているか
または陰極室から導かれている多数の分岐管を備えたマ
ニホールドまたはヘツダーを有し得る。
解槽は電解槽の陽極室に導かれているかまたは陽極室か
ら導かれている多数の分岐管を供えたマニホールドまた
はヘツダー、および、電解槽の陰極室に導かれているか
または陰極室から導かれている多数の分岐管を備えたマ
ニホールドまたはヘツダーを有し得る。
マニホールドまたはヘツダーに導かれているかまたはこ
れから導かれている配管、あるいはマニホールドまたは
ヘツダーの一部を形成している配管は、少なくとも一
部、非導電性材料からなりそして上記配管中に設けられ
た電極材料（electrode-material）を有する。例えば電
極材料は導電性材料、例えば金属から製造された配管の
部分（section）の形であり得る。非導電性材料からな
る配管の部分は電解槽と、導電性材料からなる配管の部
分との間に設け得る。導電性材料からなる配管の部分は
非導電性材料からなる配管の２個の部分の間に設け得
る。
れから導かれている配管、あるいはマニホールドまたは
ヘツダーの一部を形成している配管は、少なくとも一
部、非導電性材料からなりそして上記配管中に設けられ
た電極材料（electrode-material）を有する。例えば電
極材料は導電性材料、例えば金属から製造された配管の
部分（section）の形であり得る。非導電性材料からな
る配管の部分は電解槽と、導電性材料からなる配管の部
分との間に設け得る。導電性材料からなる配管の部分は
非導電性材料からなる配管の２個の部分の間に設け得
る。
電極材料は電解槽の外部の電気接続体により（１個また
はそれ以上の）陽極または（１個またはそれ以上の）陰
極に電気的に接続され得る。例えば電気的接続は配管内
の電極材料に結合させた導電性リードによりおよび単極
式電解槽の場合には、陽極または陰極自体が接接されて
いる母線（bus-bdr）に結合させた導電性リードにより
行い得る。複極式電解槽の場合には導電性リードを配管
内の電極材料に結合させかつ電解槽の末端陽極または末
端陰極に直接的に結合させ得る。
はそれ以上の）陽極または（１個またはそれ以上の）陰
極に電気的に接続され得る。例えば電気的接続は配管内
の電極材料に結合させた導電性リードによりおよび単極
式電解槽の場合には、陽極または陰極自体が接接されて
いる母線（bus-bdr）に結合させた導電性リードにより
行い得る。複極式電解槽の場合には導電性リードを配管
内の電極材料に結合させかつ電解槽の末端陽極または末
端陰極に直接的に結合させ得る。
前記したごとき電気的接続は電解槽の外部で行われそし
て例えば電解槽の配管の内部では行われないので、これ
によつて多くの重要な技術的な利点が得られる。すなわ
ち、電気的接続が容易でかつ確実であり；接続不良を容
易に検知しかつ修理することができ；漏洩電流の方向と
大きさを測定するための計器を容易に電気的に接続させ
ることができ；そして配管内の導電性部分の設置とこれ
に付随する電気的接続を、最少限の電解槽の設計変更を
行うことによつて行い得る。漏洩電流の方向を監視する
ことができるため、構成材料、例えば電極材料の選択を
容易に行い得る。例えば、陰極電流が漏洩している場合
には、かかる漏洩電流はチタンの脆化を生じせしめるの
で、電極材料としてチタンは不適当であろう。
て例えば電解槽の配管の内部では行われないので、これ
によつて多くの重要な技術的な利点が得られる。すなわ
ち、電気的接続が容易でかつ確実であり；接続不良を容
易に検知しかつ修理することができ；漏洩電流の方向と
大きさを測定するための計器を容易に電気的に接続させ
ることができ；そして配管内の導電性部分の設置とこれ
に付随する電気的接続を、最少限の電解槽の設計変更を
行うことによつて行い得る。漏洩電流の方向を監視する
ことができるため、構成材料、例えば電極材料の選択を
容易に行い得る。例えば、陰極電流が漏洩している場合
には、かかる漏洩電流はチタンの脆化を生じせしめるの
で、電極材料としてチタンは不適当であろう。
操作の際、漏洩電流は、電解槽の陽極室または陰極室に
導かれる部分または陽極室または陰極室から導かれる部
分、またはこれに隣接する陽極または陰極の部分ではな
しに、電極材料、例えば配管の導電性部分において放電
される。本発明によれば漏洩電流の放電が制御されその
結果、かかる漏洩電流によつて生ずる腐蝕を減少させる
か、場合によつては排除し得る。
導かれる部分または陽極室または陰極室から導かれる部
分、またはこれに隣接する陽極または陰極の部分ではな
しに、電極材料、例えば配管の導電性部分において放電
される。本発明によれば漏洩電流の放電が制御されその
結果、かかる漏洩電流によつて生ずる腐蝕を減少させる
か、場合によつては排除し得る。
電極材料の種類は電解液の種類によつて変動するであろ
う。電極材料は、これを電気的に接続させる、電解槽の
陽極または陰極の構成材料と同一であることが適当であ
り得る。
う。電極材料は、これを電気的に接続させる、電解槽の
陽極または陰極の構成材料と同一であることが適当であ
り得る。
アルカリ金属塩化物水溶液を電解する場合には、陽極は
被膜形成性金属、例えばジルコニウム、ニオブ、タング
ステンまたはタンタルまたはこれらの金属の合金、好ま
しくはチタンからなることが適当であり、そして陽極の
作動表面は導電性の、電気触媒的に活性な材料からなる
被覆を有することが適当である。この被覆は白金族金
属、すなわち、白金、ロジウム、イリジウム、、ルテニ
ウム、オスミウムまたはパラジウムの１種またはそれ以
上および（または）これらの金属の１種またはそれ以上
の酸化物からなり得る。白金族金属および（または）酸
化物の被覆は、１種またはそれ以上の非貴金属金属（no
n-noble metal）の酸化物、特に、１種またはそれ以上
の被膜形成性金属酸化物例えば二酸化チタンとの混合物
として、あるいはこれらの金属酸化物との固溶体の形で
存在させ得る。アルカリ金属塩化物水溶液電解用電解槽
で陽極被覆剤として使用する導電性で電気触媒的に活性
な材料およびかかる被覆の適用方法は当業者に周知であ
る。被覆は少なくとも、電解槽内で陰極と向い合う陽極
の表面に施すことが適当である。
被膜形成性金属、例えばジルコニウム、ニオブ、タング
ステンまたはタンタルまたはこれらの金属の合金、好ま
しくはチタンからなることが適当であり、そして陽極の
作動表面は導電性の、電気触媒的に活性な材料からなる
被覆を有することが適当である。この被覆は白金族金
属、すなわち、白金、ロジウム、イリジウム、、ルテニ
ウム、オスミウムまたはパラジウムの１種またはそれ以
上および（または）これらの金属の１種またはそれ以上
の酸化物からなり得る。白金族金属および（または）酸
化物の被覆は、１種またはそれ以上の非貴金属金属（no
n-noble metal）の酸化物、特に、１種またはそれ以上
の被膜形成性金属酸化物例えば二酸化チタンとの混合物
として、あるいはこれらの金属酸化物との固溶体の形で
存在させ得る。アルカリ金属塩化物水溶液電解用電解槽
で陽極被覆剤として使用する導電性で電気触媒的に活性
な材料およびかかる被覆の適用方法は当業者に周知であ
る。被覆は少なくとも、電解槽内で陰極と向い合う陽極
の表面に施すことが適当である。
電極材料、例えば配管の導電性部分は被膜形成性金属ま
たはその合金からなる基体と前記したごとき導電性かつ
電気触媒的活性材料からなる被覆とからなることが好ま
しい。
たはその合金からなる基体と前記したごとき導電性かつ
電気触媒的活性材料からなる被覆とからなることが好ま
しい。
アルカリ金属塩化物水溶液を電解する場合には、陰極は
鉄または鋼からなるか、、または、特に陰極を膜型電解
槽槽中に設置する場合には、他の適当な金属、例えばニ
ツケルまたはニツケル合金からなることが適当である。
陰極の作動表面は、陰極における水素過電圧を低下させ
るために、例えば、表面を粗面化することによりおよび
（または）表面を適当な材料、例えば白金族金属および
（または）その酸化物で被覆することにより処理し得
る。
鉄または鋼からなるか、、または、特に陰極を膜型電解
槽槽中に設置する場合には、他の適当な金属、例えばニ
ツケルまたはニツケル合金からなることが適当である。
陰極の作動表面は、陰極における水素過電圧を低下させ
るために、例えば、表面を粗面化することによりおよび
（または）表面を適当な材料、例えば白金族金属および
（または）その酸化物で被覆することにより処理し得
る。
電極材料、例えば配管の導電性部分は陰極それ自体と同
一の組成のものであることが適当である。例えば電極材
料はニツケルまたはニツケル合金からなるものであり得
る。
一の組成のものであることが適当である。例えば電極材
料はニツケルまたはニツケル合金からなるものであり得
る。
電解槽内で使用されるべきセパレーター（もし、存在す
る場合）が水透過性隔膜である場合には、隔膜の種類は
電解槽中で電解する電解液の種類に応じて変動するであ
ろう。隔膜は電解液による分解および電解生成物による
分解に対して耐久性でなければならず、従つて、アルカ
リ金属塩化物水溶液を電解する場合には、隔膜はアスベ
ストからなるかまたは分解に対して堅牢な有機高分子材
料、例えば弗素含有高分子材料からなることが適当であ
る；かかる高分子材料は電解中に生成する塩素およびア
ルカリ金属水酸化物による分解に対して堅牢であるとい
う理由で適当なものである。隔膜はポリテトラフルオロ
エチレンからなることが好ましいが、他の材料、例えば
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重
合体、弗化ビニリデン重合体および共重合体および弗素
化エチレン−プロピレン共重合体も使用し得る。
る場合）が水透過性隔膜である場合には、隔膜の種類は
電解槽中で電解する電解液の種類に応じて変動するであ
ろう。隔膜は電解液による分解および電解生成物による
分解に対して耐久性でなければならず、従つて、アルカ
リ金属塩化物水溶液を電解する場合には、隔膜はアスベ
ストからなるかまたは分解に対して堅牢な有機高分子材
料、例えば弗素含有高分子材料からなることが適当であ
る；かかる高分子材料は電解中に生成する塩素およびア
ルカリ金属水酸化物による分解に対して堅牢であるとい
う理由で適当なものである。隔膜はポリテトラフルオロ
エチレンからなることが好ましいが、他の材料、例えば
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重
合体、弗化ビニリデン重合体および共重合体および弗素
化エチレン−プロピレン共重合体も使用し得る。
適当な微孔質隔膜としては例えば英国特許第1503915号
明細書に記載されている。フイブリルによつて連結され
たノード（node）によつて形成された微細構造を有する
ポリテトラフルオロエチレンからなる微孔質隔膜および
英国特許第1081046号明細書に記載されている、ポリテ
トラフルオロエチレンシートから微粒充填剤を抽出する
ことによつて製造された微孔質隔膜を挙げることができ
る。他の適当な微孔質隔膜は文献に記載されている。
明細書に記載されている。フイブリルによつて連結され
たノード（node）によつて形成された微細構造を有する
ポリテトラフルオロエチレンからなる微孔質隔膜および
英国特許第1081046号明細書に記載されている、ポリテ
トラフルオロエチレンシートから微粒充填剤を抽出する
ことによつて製造された微孔質隔膜を挙げることができ
る。他の適当な微孔質隔膜は文献に記載されている。
電解槽中で使用されるセパレーター（もし、存在する場
合には）がイオン交換膜である場合には、イオン交換膜
の種類も電解槽中で電解する電解液の種類により変動す
るであろう。イオン交換膜は電解液による分解および電
解生成物による分解に対して耐久性でなければならず、
アルカリ金属塩化物を電解する場合には、イオン交換膜
はカチオン交換基、例えばスルホン酸基、カルボキシル
基またはホスホン酸基またはこれらの基の２種またはそ
れ以上を含有する弗素含有高分子材料からなることが適
当である。
合には）がイオン交換膜である場合には、イオン交換膜
の種類も電解槽中で電解する電解液の種類により変動す
るであろう。イオン交換膜は電解液による分解および電
解生成物による分解に対して耐久性でなければならず、
アルカリ金属塩化物を電解する場合には、イオン交換膜
はカチオン交換基、例えばスルホン酸基、カルボキシル
基またはホスホン酸基またはこれらの基の２種またはそ
れ以上を含有する弗素含有高分子材料からなることが適
当である。
適当なカチオン交換膜としては例えば英国特許第118432
1号、同第1402920号、同第1406673号、同第1455070号、
同第1497748号、同第1497749号同第1518387号および同
第1531068号明細書に記載のものを挙げることができ
る。
1号、同第1402920号、同第1406673号、同第1455070号、
同第1497748号、同第1497749号同第1518387号および同
第1531068号明細書に記載のものを挙げることができ
る。
電解槽においては、電解槽の個々の陽極室は、好ましく
は共通ヘツダーから陽極室へ電解液を供給するための装
置と電解生成物を陽極室から取出す装置とを備えてい
る。同様に、電解槽の個々の陰極室は陰極室から電解生
成物を取出すための装置と、場合により、好ましくは共
通ヘツダーから陰極室に水または他の液体を供給するた
めの装置とを備えている。
は共通ヘツダーから陽極室へ電解液を供給するための装
置と電解生成物を陽極室から取出す装置とを備えてい
る。同様に、電解槽の個々の陰極室は陰極室から電解生
成物を取出すための装置と、場合により、好ましくは共
通ヘツダーから陰極室に水または他の液体を供給するた
めの装置とを備えている。
共通ヘツダーはガスケツト中および場合により電解槽の
陽極および陰極中の開口により形成される；この開口は
ヘツダーとして働く縦方向のチヤンネルを形成する。電
解槽の陽極室と陰極室に電解液を供給する装置および上
記陽極室と陰極室から電解生成物を取出す装置はガスケ
ツトの壁または陽極および陰極室の壁中の、前記縦方向
のチヤンネルから陽極室および陰極室に通じるチヤンネ
ルであり得る。
陽極および陰極中の開口により形成される；この開口は
ヘツダーとして働く縦方向のチヤンネルを形成する。電
解槽の陽極室と陰極室に電解液を供給する装置および上
記陽極室と陰極室から電解生成物を取出す装置はガスケ
ツトの壁または陽極および陰極室の壁中の、前記縦方向
のチヤンネルから陽極室および陰極室に通じるチヤンネ
ルであり得る。
本発明の特定の具体例を図面を参照して説明する。
電解槽は多数の陽極１および陰極２からなり、各々の陽
極１はカチオン透過イオン交換膜３により隣接する陰極
２から分離されている。隣接する陽極と陰極はガスケツ
ト（図示せず）により相互に電気的に絶縁されている。
極１はカチオン透過イオン交換膜３により隣接する陰極
２から分離されている。隣接する陽極と陰極はガスケツ
ト（図示せず）により相互に電気的に絶縁されている。
陽極１、陰極２およびガスケツトは、各々、開口を有し
ており、この開口は一体となつて電解槽内を縦方向に伸
びるチヤンネル４を形成しておりそしてこのチヤンネル
は電解液廃液を電解槽の陽極室から排出させるヘツダー
としての働きをする。陽極１、陰極２およびガスケツト
は、各々、３個の別の開口を更に有しており（これらは
図示されていない）、これらの開口は電解槽内で電解液
を電解槽の陽極室に供給するためのヘツダーおよび流体
を電解槽の陰極室に供給するためのヘツダーおよび電解
生成物を陰極室から取出すためのヘツダーを形成してい
る。
ており、この開口は一体となつて電解槽内を縦方向に伸
びるチヤンネル４を形成しておりそしてこのチヤンネル
は電解液廃液を電解槽の陽極室から排出させるヘツダー
としての働きをする。陽極１、陰極２およびガスケツト
は、各々、３個の別の開口を更に有しており（これらは
図示されていない）、これらの開口は電解槽内で電解液
を電解槽の陽極室に供給するためのヘツダーおよび流体
を電解槽の陰極室に供給するためのヘツダーおよび電解
生成物を陰極室から取出すためのヘツダーを形成してい
る。
電解槽は、また、電解槽の陽極１に結合された銅部材５
を有しており、この銅部材は母線（bus-bar）６に電気
的に接合されている。陰極２と母線とに結合されている
銅部材は図示されていない。
を有しており、この銅部材は母線（bus-bar）６に電気
的に接合されている。陰極２と母線とに結合されている
銅部材は図示されていない。
チヤンネル４は非金属材料、例えばガラス繊維強化ポリ
エステル樹脂からなるフランジ付排出管７に連結されて
いる。排出管７は陽極１と同一の材料からなるフランジ
付パイプインサート（pipe-insert）８に連結され、つ
いで電解液廃液用の貯槽（図示せず）に連結している。
非金属材料からなる排出管９に連結されている。
エステル樹脂からなるフランジ付排出管７に連結されて
いる。排出管７は陽極１と同一の材料からなるフランジ
付パイプインサート（pipe-insert）８に連結され、つ
いで電解液廃液用の貯槽（図示せず）に連結している。
非金属材料からなる排出管９に連結されている。
フランジ付パイプインサート８は電解槽の外部に設けら
れた電気接続体１０によつて母線６に電気的に接続され
ている。フランジ付パイプインサート８と陽極１とチタ
ンからなることができ、そして、特に電解槽中で塩化ナ
トリウム水溶液を電解する場合には、導電性でかつ電気
触媒的に活性な材料、例えばRuO2とTiO2との混合物また
は固溶体の被覆を有し得る。陰極２はニツケルまたはニ
ツケル合金からなるものであり得る。
れた電気接続体１０によつて母線６に電気的に接続され
ている。フランジ付パイプインサート８と陽極１とチタ
ンからなることができ、そして、特に電解槽中で塩化ナ
トリウム水溶液を電解する場合には、導電性でかつ電気
触媒的に活性な材料、例えばRuO2とTiO2との混合物また
は固溶体の被覆を有し得る。陰極２はニツケルまたはニ
ツケル合金からなるものであり得る。
操作時には、母線６および係合する陽極１は正の電位に
あるのに対し、電解液廃液を通送する貯槽は地電位にあ
る。管７を通る電解液中の漏洩電流は、電気接続体１０
が存在するために母線６と同一電位にあるフランジ付パ
イプインサート８上で放電される。フランジ付パイプイ
ンサート８が漏洩電流により腐蝕された場合にはこれは
容易に交換し得る。電気接続体１０は漏洩電流の方向と
大きさを測定するための計器を有し得る。
あるのに対し、電解液廃液を通送する貯槽は地電位にあ
る。管７を通る電解液中の漏洩電流は、電気接続体１０
が存在するために母線６と同一電位にあるフランジ付パ
イプインサート８上で放電される。フランジ付パイプイ
ンサート８が漏洩電流により腐蝕された場合にはこれは
容易に交換し得る。電気接続体１０は漏洩電流の方向と
大きさを測定するための計器を有し得る。
各々６０個の陽極と６０個の陰極とこれらの電極を分離
しているパーフルオロポリマーカチオン交換膜とからな
る前記した形式の単極式膜型電解槽を、４系列の電解槽
からなる電解槽室（cell-room）に設置した。
しているパーフルオロポリマーカチオン交換膜とからな
る前記した形式の単極式膜型電解槽を、４系列の電解槽
からなる電解槽室（cell-room）に設置した。
系列Ａ 電解槽１〜５−隔膜電解槽 電解槽６〜８−膜型電解槽 電解槽９ −隔膜電解槽 系列Ｂ 電解槽１〜11−隔膜電解槽 系列Ｃ 電解槽１〜７−隔膜電解槽 系列Ｄ 電解槽１〜３−隔膜電解槽 電解槽４〜６−膜型電解槽 電解槽７ −隔膜電解槽 電気接続体を一系列の最後の電解槽と隣接する系列の最
初の電解槽との間に設置することにより電解槽を直列に
電気的に接続させた。
初の電解槽との間に設置することにより電解槽を直列に
電気的に接続させた。
実験の目的のために、隔膜電解槽への電解液の供給およ
び隔膜電解槽からの生成物の排出は、膜型電解槽への電
解液の供給および膜型電解槽からの生成物の排出と分離
した。
び隔膜電解槽からの生成物の排出は、膜型電解槽への電
解液の供給および膜型電解槽からの生成物の排出と分離
した。
塩化ナトリウム飽和水溶液を共通の配管から系列Ａの３
個の陽極室に供給し、水を共通の配管から系列Ａの３個
の膜型電解槽の陰極室に供給した。電解槽の陽極室およ
び陰極室からの電解生成物、すなわち、それぞれ、塩素
と減損（depleted）塩化ナトリウム水溶液および水素と
水酸化ナトリウム水溶液は、同様に共通配管に排出させ
た。系列Ｄの３個の膜型電解槽は系列Ａの電解槽の配管
と別個の配管系を有していた。減損塩化ナトリウムを陽
極室から排出させる配管および水酸化ナトリウム水溶液
を陰極室から排出させる配管の各々は、その場合に応じ
て、陽極または陰極と同一の材料からなる金属部分を有
しかつ膜型電解槽の各々と係合させた陽極または陰極母
線とアンメーターを介して電気的に接続させた。
個の陽極室に供給し、水を共通の配管から系列Ａの３個
の膜型電解槽の陰極室に供給した。電解槽の陽極室およ
び陰極室からの電解生成物、すなわち、それぞれ、塩素
と減損（depleted）塩化ナトリウム水溶液および水素と
水酸化ナトリウム水溶液は、同様に共通配管に排出させ
た。系列Ｄの３個の膜型電解槽は系列Ａの電解槽の配管
と別個の配管系を有していた。減損塩化ナトリウムを陽
極室から排出させる配管および水酸化ナトリウム水溶液
を陰極室から排出させる配管の各々は、その場合に応じ
て、陽極または陰極と同一の材料からなる金属部分を有
しかつ膜型電解槽の各々と係合させた陽極または陰極母
線とアンメーターを介して電気的に接続させた。
塩化ナトリウム水溶液を膜型電解槽中で前記した方法で
電解し、電解槽室への電圧は＋６３ボルト程度であつ
た。
電解し、電解槽室への電圧は＋６３ボルト程度であつ
た。
膜型電解槽の電圧はつぎの通りであつた： 漏洩電流の測定値はつぎの通りであつた： 減損塩化ナトリウム 水溶液 水酸化ナトリウム 水溶液 膜型電解槽を３ケ月作動させついで電解槽の蓋を取外し
た。
た。
電解槽の出口の位置に設置されていない電解槽の陽極と
陰極上で腐蝕の徴候は認められなかつた。
陰極上で腐蝕の徴候は認められなかつた。
図面は単極式電解槽の一部とこれに附随する配管の略図
である。 １……陽極、２……陰極、３……カチオン交換膜、４…
…チヤンネル、５……銅部材、６……母線、７……フラ
ンジ付排出管、８……フランジ付パイプインサート、９
……排出管、１０……電気接続体。
である。 １……陽極、２……陰極、３……カチオン交換膜、４…
…チヤンネル、５……銅部材、６……母線、７……フラ
ンジ付排出管、８……フランジ付パイプインサート、９
……排出管、１０……電気接続体。
Claims (9)
- 【請求項１】少なくとも１個の陽極と、少なくとも１個
の陰極と、電解槽の陽極室及び陰極室に液体を供給する
ための配管と、電解槽の陽極室及び陰極室から液体を排
出させるための配管とからなる電解槽であって、上記配
管の少なくとも一つはその一部分が非導電性材料からな
り更にまた該配管中に設けられた導電性電極材料からも
なるものである前記電解槽において、前記電極材料が導
電性材料からなる配管の部分（セクション）の形であ
り、電解槽の外部での電気的接続により前記陽極または
陰極それぞれに電気的に接続されていることを特徴とす
る、電解槽。 - 【請求項２】非導電性材料からなる配管の部分は電解槽
と導電性材料からなる配管の部分との間に設けられてい
る、特許請求の範囲第１項記載の電解槽。 - 【請求項３】導電性材料からなる配管の部分は非導電性
材料からなる配管の２つの部分の間に設けられている、
特許請求の範囲第２項記載の電解槽。 - 【請求項４】電解槽は単極式であり、電極材料は電解槽
の陽極または陰極が連結されている母線に電気的に接続
されている、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか
に記載の電解槽。 - 【請求項５】電解槽は複極式であり、電極材料は電解槽
の末端陽極または末端陰極に電気的に接続されている、
特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の電解
槽。 - 【請求項６】電極材料は電解槽の陽極または陰極の材料
と同一である、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれ
かに記載の電解槽。 - 【請求項７】電極材料は被膜形成性金属または合金の導
体と、導電性でかつ電気触媒的に活性な材料からなる被
覆とからなる、特許請求の範囲第６項記載の電解槽。 - 【請求項８】電極材料はニッケルまたはニッケル合金の
基体からなる、特許請求の範囲第６項記載の電解槽。 - 【請求項９】電気接続体は漏洩電流の大きさと方向を測
定するための計器を有する、特許請求の範囲第１項〜第
８項のいずれかに記載の電解槽。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8432704 | 1984-12-28 | ||
| GB848432704A GB8432704D0 (en) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | Current leakage in electrolytic cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61157690A JPS61157690A (ja) | 1986-07-17 |
| JPH0633495B2 true JPH0633495B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=10571762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60290909A Expired - Lifetime JPH0633495B2 (ja) | 1984-12-28 | 1985-12-25 | 電解槽 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4713160A (ja) |
| EP (1) | EP0187001B2 (ja) |
| JP (1) | JPH0633495B2 (ja) |
| AU (1) | AU568235B2 (ja) |
| CA (1) | CA1281680C (ja) |
| DE (1) | DE3566417D1 (ja) |
| GB (2) | GB8432704D0 (ja) |
| IN (1) | IN166003B (ja) |
| ZA (1) | ZA859719B (ja) |
Families Citing this family (6)
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| US5296121A (en) * | 1992-08-24 | 1994-03-22 | The Dow Chemical Company | Target electrode for preventing corrosion in electrochemical cells |
| DE19607235C1 (de) * | 1996-02-27 | 1997-07-17 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Elektrolyseur mit verminderten parasitär fließenden Strömen |
| DE10057707B4 (de) * | 2000-11-21 | 2009-12-31 | Outokumpu Oyj | Verfahren zum Verhindern von Streuströmen in peripheren Anlagenteilen in einer Elektrolyse |
| DE102016210349A1 (de) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh | Elektrolyseur sowie Verfahren zum Betrieb eines Elektrolyseurs |
| DE102018206396A1 (de) * | 2018-04-25 | 2019-10-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrolysesystem für die CO2-Elektrolyse |
| EP4074862A1 (de) * | 2021-04-14 | 2022-10-19 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Elektrolyseeinrichtung |
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| US4377445A (en) * | 1980-11-07 | 1983-03-22 | Exxon Research And Engineering Co. | Shunt current elimination for series connected cells |
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| JPS57174479A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-27 | Tokuyama Soda Co Ltd | Unit electrolytic cell |
| CA1190594A (en) * | 1982-11-22 | 1985-07-16 | Patrick G. Grimes | Electrochemical device |
-
1984
- 1984-12-28 GB GB848432704A patent/GB8432704D0/en active Pending
-
1985
- 1985-12-10 GB GB858530427A patent/GB8530427D0/en active Pending
- 1985-12-13 EP EP85309087A patent/EP0187001B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-13 DE DE8585309087T patent/DE3566417D1/de not_active Expired
- 1985-12-13 US US06/808,561 patent/US4713160A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-16 IN IN1061/DEL/85A patent/IN166003B/en unknown
- 1985-12-18 AU AU51393/85A patent/AU568235B2/en not_active Ceased
- 1985-12-19 ZA ZA859719A patent/ZA859719B/xx unknown
- 1985-12-20 CA CA000498353A patent/CA1281680C/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-25 JP JP60290909A patent/JPH0633495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4285794A (en) | 1980-02-19 | 1981-08-25 | Exxon Research & Engineering Co. | Annular electrodes for shunt current elimination |
Also Published As
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|---|---|
| GB8530427D0 (en) | 1986-01-22 |
| EP0187001B1 (en) | 1988-11-23 |
| IN166003B (ja) | 1990-02-24 |
| EP0187001B2 (en) | 1992-04-15 |
| EP0187001A1 (en) | 1986-07-09 |
| DE3566417D1 (en) | 1988-12-29 |
| GB8432704D0 (en) | 1985-02-06 |
| JPS61157690A (ja) | 1986-07-17 |
| AU5139385A (en) | 1986-07-03 |
| US4713160A (en) | 1987-12-15 |
| AU568235B2 (en) | 1987-12-17 |
| CA1281680C (en) | 1991-03-19 |
| ZA859719B (en) | 1986-10-29 |
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