JPH071069U - 電解室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解中における多孔性電極の撓みを防止し得
る構造を取り入れたアルカリ金属塩水溶液の電解に使用
する電解質を提供する。 【構成】 室枠の一方の開口面が隔壁で遮蔽され、他方
の開口面には多孔性電極が設けられており、電解液の流
通孔を有し且つ多孔性電極に上下方向で接する電導リブ
が上記隔壁に適当な間隔で複数枚設けられた構造の電解
室において、隣接する電導リブ間を水平に繋ぎ且つ多孔
性電極との間に間隙を有する横方向補助リブを上記隣接
する電導リブ間に設け、多孔性電極と上下方向で接し且
つ隔壁との間に間隙を有する縦方向補助リブを該横方向
補助リブに垂設したことを特徴とする電解室。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電解室に関するものであって、より詳しくは、電解室内の電解液の 水平方向或いは上下方向での流動が阻害されることがなく、そのため、電解中に おける多孔性電極の撓みを防止し得るアルカリ金属塩水溶液の電解に使用される 電解室に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電解室の基本構造は、通常、その斜視図である図３に示す如く、室枠１の一方 の開口面が隔壁２で遮蔽され、他方の開口面には多孔性電極（陽極または陰極） ３が設けられており、該隔壁には、電解液の流通孔４を有し且つ多孔性電極３に 上下方向で接する電導リブ５が適当な間隔で複数枚設けられた構造にある。そう して、電解槽では、こうした電解室のうち陽極と陰極の異なる電荷の電極が設け られたものが、該電極が設けられた開口面で陽イオン交換膜等の隔膜を介して相 対し、１つの電解ユニットが形成される。そして、上記多孔性電極は、前記電導 リブにより支持されて出来るだけ平滑な状態で隔膜に密着され、電解液の溶液抵 抗を可及的に小さくしてその電解電圧が低下するようにされている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、こうした電解槽において、多孔性電極は、密着する隔膜の膜面に電 解液が流通し易いように、孔の開口率を大きくし、また、厚みを薄くしてあり、 極めて柔軟な性状にある。その結果、かかる多孔性電極は、電解の運転を加圧下 で行う場合等においては、前記電導リブの支えのみでは平滑性を保てず部分的に 撓みを生じ、電解電圧を上昇させたり電流効率を悪化させてしまう虞がある。こ うしたことを防止するためには、上記電導リブを短い間隔で多数設けることも考 えられるが、電解室において前記隔壁に固定され、リブの左右での電解液の流動 が該リブに穿たれた流通孔でしか行われない電導リブをこのように多数設けるこ とは、電解液の濃度分布を悪下させてしまうという欠点につながることになる。

【０００４】

【考案の目的】

そこで、本考案の目的は、簡単な構造で多孔性電極の撓みが防止され、且つ室 内の電解液の流動も良好な電解室の構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、上記課題に鑑み鋭意研究を続けてきた。その結果、上記構造の 電解室において、隣接する電導リブ間を水平に繋ぎ且つ多孔性電極との間に間隙 を有する横方向補助リブを上記隣接する電導リブ間に設け、多孔性電極と上下方 向で接し且つ隔壁との間に間隙を有する縦方向補助リブを該横方向補助リブに垂 設することにより、上記課題が解決できることを見いだし本考案を提案するに至 った。

【０００６】 即ち、本考案は、室枠の一方の開口面が隔壁で遮蔽され、他方の開口面には多 孔性電極が設けられており、電解液の流通孔を有し且つ多孔性電極に上下方向で 接する電導リブが上記隔壁に適当な間隔で複数枚設けられた構造の電解室におい て、隣接する電導リブ間を水平に繋ぎ且つ多孔性電極との間に間隙を有する横方 向補助リブを上記隣接する電導リブ間に設け、多孔性電極と上下方向で接し且つ 隔壁との間に間隙を有する縦方向補助リブを該横方向補助リブに垂設したことを 特徴とする電解室である。

【０００７】 以下、本考案を、その代表的態様を示す図１および図２に基づいて説明する。 即ち、図１は、本考案の電解室を採用した電解槽の陽極室側からの斜視図であ り、図２は図１の電解槽のａ−ａ´線の部分断面図である。図１および図２にお いて、室枠１の一方の開口面は隔壁２で遮蔽され、他方の開口面には多孔性電極 ３（陽極３ａ、陰極３ｂ）が設けられており、該隔壁には電解液の流通孔４を有 し且つ多孔性電極３に上下方向で接する電導リブ５が適当な間隔で複数枚設けら れている。ここで、本考案において、上記多孔性電極は、網状物、エキスパンド メタル、有孔平板等の公知のものが何等制限されることなく使用される。なお、 ６は、アルカリ金属塩水溶液の供給口であり、かかる供給口から供給されたアル カリ金属塩水溶液は、電解に供された後、アルカリ金属塩水溶液の排出口７より 排出される。

【０００８】 本考案の最大の特徴は、かかる構造の電解室において、隣接する電導リブ５間 を水平に繋ぎ且つ多孔性電極３との間に間隙８を有する横方向補助リブ９を上記 隣接する電導リブ間に設け、多孔性電極３と上下方向で接し且つ隔壁２との間に 間隙１０を有する縦方向補助リブ１１を該横方向補助リブ９に垂設したことにあ る。このようにすることにより、本考案の電解室では、多孔性電極３は、電導リ ブ５による支持力が弱い該リブ同士の中間部付近も、上記縦方向補助リブ１１に より支えられるため、部分的な撓み等を生じることなく平滑な状態で近設される 隔膜に密着することが可能になる。なお、その場合、縦方向補助リブ１１は、該 リブにより電解液の水平方向での流動を阻害することがないように、隔壁２との 間に間隙１０を有することが必要である。この間隙は、特に制限されるものでは なく、所望する電解液の流動量や縦方向補助リブの強度等を勘案して適宜決定す れば良いが、通常は、１ないし５ｃｍ、好ましくは２ないし４ｃｍとするのが好 適である。

【０００９】 また、縦方向補助リブの上下方向の長さは、特に制限されるものではないが、 通常は、接する多孔性電極の上端付近から下端付近にまで到達する長さとするの が好ましい。さらに、この縦方向補助リブは、必ずしも電解室に複数設けられる 電導リブの全ての間部に設ける必要はなく、該電導リブ間の距離が大きくて電極 が撓み易い箇所にのみ設けても良い。なお、こうした電極が撓み易い電導リブの 間部には、縦方向補助リブは、図１に示されるようにこの電導リブ間の中間部付 近に１枚設けるだけでなく、該間部に適当な間隔をあけて複数枚設けても良い。 通常、縦方向補助リブと電導リブ或いは他の縦方向補助リブとの間隔は、５ない し１０ｃｍとするのが好適である。

【００１０】 本考案において、上記の縦方向補助リブ１１は、隣接する電導リブ間を水平に 繋ぐ横方向補助リブ９より垂設されている。その場合、かかる横方向補助リブ９ は、電解に供されて塩素ガスを含有し上昇する電解液の流動を阻害しないために 、多孔性電極３との間に間隙１０を有することが必要である。この間隙は、特に 制限されるものではなく、所望する電解液の流動量や該横方向補助リブの強度等 を勘案して適宜決定すれば良いが、通常は、０．２ないし３ｃｍ、とくに０．５ ないし２ｃｍとするのが好適である。また、横方向補助リブは、隔壁２との間に も、通常、１ないし５ｃｍ程度の間隙１２を有することが好ましい。

【００１１】 また、横方向補助リブは、電解室内の電導リブの全てに連架されるように設け るのが一般的であるが、縦方向補助リブを電導リブの一部の間部にしか設けない 場合には、該縦方向補助リブを設ける間部にのみ設けても良い。さらに、この横 方向補助リブは、一対の隣接する電導リブ間において上下方向で適当な間隔をあ けて複数箇所に架設し、縦方向補助リブを強固に固定するのが好ましい。この場 合、一対の電導リブ間に設けられる横方向補助リブの間隔は、特に制限されるも のではないが、通常は、２０ないし６０ｃｍとするのが好ましい。

【００１２】 本考案において、上記縦方向補助リブの横方向補助リブへの固定は、特に制限 されるものではなく、例えば両者を一体成形すること等により行っても良いが、 好適には、縦方向補助リブか横方向補助リブの少なくとも一方に凹部を形成し、 ここを係合部として両者を嵌合するのが好ましい。同様に、横方向補助リブの電 導リブへの架設も、該電導リブに形成させた凹部或いは孔に、上記横方向補助リ ブを嵌合或いは貫通させることにより行うのが好ましい。また、こうした縦方向 補助リブおよび横方向補助リブの材質は、特に制限されるものではないが、塩素 、アルカリ金属塩水溶液に耐食性を有すチタン、チタン合金等を用いるのが好ま しい。

【００１３】 本考案の電解室は、その構造が前記したような室枠の一方の開口面が隔壁で遮 蔽され、他方の開口面には多孔性電極が設けられており、該隔壁には、電解液の 流通孔を有し且つその至端部が上記多孔性電極に上下方向で接する電導リブが適 当な間隔で複数枚設けられた構造にあれば、陽極室および陰極室のいずれにおい ても何等制限されることなく採用できる。好適には、フィルタープレス型の電解 槽の電解室として用いるのが好ましい。また、かかる陽極室と陰極室の間に介在 させる隔膜としては、特に制限されるものではなく、アスベスト膜等であっても 良いが、通常は、陽イオン交換膜を用いるのが好ましい。この場合、陽イオン交 換膜としては、例えばパーフルオロカーボン系のものが用いられる。本考案にお いて、電解に供されるアルカリ金属塩水溶液は、特に制限されるものではないが 、塩化ナトリウム或いは塩化カリウムが好適に使用される。

【００１４】

【考案の効果】

本考案の電解室は、上記した如くの隣接する電導リブ間に、多孔性電極と上下 方向で接する縦方向補助リブを、該電導リブ間を水平に繋ぐ横方向補助リブに垂 設する簡単な構造により、電解中における多孔性電極の撓みを防止することがで きる。その際、上記縦方向補助リブは、隔壁との間に間隙を有し、また、横方向 補助リブは、多孔性電極との間に間隙を有するように設けられているため、かか る縦方向補助リブおよび横方向補助リブの設置により、電解室内の電解液の水平 方向或いは上下方向での流動が阻害されることがない。従って、本考案の電解室 によれば、上記多孔性電極の部分的な撓みによる電解電圧の上昇や電流効率の低 下等を引き起こすことなく安定な状態で電解を実施することができる。

【００１５】

【実施例】

以下、実施例および比較例を挙げて本考案を説明するが、本考案は、これらの 実施例に限定されるものではない。

【００１６】 ＜実施例１＞ 電極室が図１および図２に示す構造にある電解槽を用いて、塩化ナトリウム水 溶液の電解を行った。通電部となる室枠の中空部は、縦１１６ｃｍ、横２３８ｃ ｍの大きさで、多孔性電極と隔壁の間に形成される電極室の厚みは、４．４ｃｍ であった。また、使用する陽極としては、チタン製のメッシュに活性物質を被覆 したものを、さらに、陰極としては、ニッケル製のメッシュに活性物質を被覆し たものを用いた。なお、陽極室と陰極室の間に介在される隔膜としては、パーフ ルオロカーボン系の陽イオン交換膜であるナフィオンＮ−９５４（商品名 デュ ポン社製）を用いた。

【００１７】 また、かかる電解槽の陽極室および陰極室において、電導リブは、１５ｃｍの 間隔で１８枚設置した。そして、横方向補助リブは、上記電導リブの全てを連架 するものを、該電導リブ上下方向において２９ｃｍの間隔をあけて４枚設置した 。この横方向補助リブと電極との間に形成される間隙は０．５ｃｍであった。ま た、横方向補助リブと隔壁との間に形成される間隙は３ｃｍであった。一方、縦 方向補助リブは、隣接する電導リブのそれぞれの中間部に１枚づつ設けた。ここ で、該縦方向補助リブと隔壁との間に形成される間隙は３．５ｃｍであった。な お、上記縦方向補助リブ、横方向補助リブおよび電導リブは、いずれも３ｍｍ厚 のチタン製板で作成した。 以上の構造の電解槽による電解は、電解温度８５℃、電流密度４０Ａ／ｄｍ² 、陽極室内圧０．０６ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、陰極室内圧０．１ｋｇ／ｃｍ² Ｇで、７ ２０日間実施した。かかる７２０日間電解時の電解電圧は、３．１５ｍＶであっ た。また、この電解における電流効率は、９６％であった。

【００１８】 ＜比較例１＞ 実施例１において、電解室に横方向補助リブおよび縦方向補助リブを設けない 以外は、実施例１と同様にして７２０日間電解を実施した。かかる７２０日間電 解時の電解電圧は、３．２５ｍＶであった。また、この電解における電流効率は 、９３％であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の電解室を採用した電解槽の陽極室側か
らの斜視図である。

【図２】図１の電解槽のａ−ａ´線の部分断面図であ
る。

【図３】電解室の基本構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 電解室室枠 ２ 隔壁 ３ 多孔性電極 ３ａ 陽極 ３ｂ 陰極 ４ 電解液の流通孔 ５ 電導リブ ６ アルカリ金属塩水溶液供給口 ７ アルカリ金属塩水溶液排出口 ８ 電導リブと多孔性電極との間隙 ９ 横方向補助リブ 10 隔壁と縦方向補助リブとの間隙 11 縦方向補助リブ 12 隔壁と横方向補助リブとの間隙

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 室枠の一方の開口面が隔壁で遮蔽され、
   他方の開口面には多孔性電極が設けられており、電解液
   の流通孔を有し且つ多孔性電極に上下方向で接する電導
   リブが上記隔壁に適当な間隔で複数枚設けられた構造の
   電解室において、隣接する電導リブ間を水平に繋ぎ且つ
   多孔性電極との間に間隙を有する横方向補助リブを上記
   隣接する電導リブ間に設け、多孔性電極と上下方向で接
   し且つ隔壁との間に間隙を有する縦方向補助リブを該横
   方向補助リブに垂設したことを特徴とする電解室。