JPS5867880A - 単極性膜電解槽 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な模型電解槽に関し且つ％に単極性フィル
タープレス電解槽に関する。

塩素およびアルカリ金属水酸化物を展進するための商業
用セルは少くとも１９８２年に遡及する期間にわたって
連続して開発され且つ改良されてきた。一般に、塩素−
アルカリセルは付着アスベストダイアフラム型であるが
またはｉｓ水欽カソード型である。過去数年の間、隔膜
セルまたは水銀セルに利点をもたらすイオン交換膜を使
用するセル（以下「膜セル」と呼ぶ）の開発がなされて
きた。％にダイア７ラムセルに関する既存の技術を利用
することが望ましいが、また膜の必要条件を満たしたセ
ルを設計することが必要である。デュポン社により「す
フイオン町なる商標名で市販され且つ旭硝子株式会社１
ｃより［７レミオ７町なる商標名で市販されているよう
な好適な層材料が土としてシートの形独で人生されるの
で、蛙も一般的ンコ使用されている膜セルは「フィルタ
プレス」型である。フィルタープレス型セルにおいては
、膜がフィルタープレスフレームの７ランジの間に挟握
されている。フィルタープレスセルは通常双極性の型式
である。双極性フィルタープレスセルは（ＩＬ）分離板
を通してのアノードからカソードへの接続部の間の腐食
および（１））導入口および導出口の流れヲ通シての１
個のセルから別のセルへの電気の漏洩のようないくつか
の不利点をもっている。

そのうえ、約４００ボルトの許容安全電圧に対して設計
された双極性セル回路は製造能力が小さく且つ大型の商
業用プラントに対しては経済的ではない、双極性フィル
タープレスセルのバンクの中の１個のセルが故障すると
、通常、フィルタープレスバンク全体を休止させること
が必要になる。

単極設計のフィルタープレスセルは、おそらくはフィル
タープレス中の各ユニットフレームを電気的に接続し且
つ１個のセルと次のセルとを電気的に接続する実質的な
実用上の問題のためによく知られていない、すべてのア
ノードをともに単一の電気母線で連結し且つすべてのカ
ソードをともに単一の電気母線で連結すると、フレーム
をともに引張ってフレームと膜との間にシールを形成す
る際に支障を生ずる。他方、セルの間に可撓性ケーブル
を使用すると、回路全体の電流を遮断しないで回路から
一時に１個のセルを取り外すことができなくなる。

単極性膜フイルタ−プレス電解槽の一例は木国鉤許第４
．０５へ４５８号明細書に記載されている。

この木国叫許は双極性フィルタープレスセルと同様にセ
ルを通しての電流の通路全体に垂直に配向された電極お
よび端末板を有するセルを開示している。鉤に、前記木
国咎許では２個の端末電極集成体の間に挿置された中央
電極集成体であってそれらの間に膜が配置されて閉ざさ
れたセルを形成するような集成体を開示している。

複数個の中央電極集成体を同様に挿置できることは明ら
かである。ポート氏その他は両極性を有する電極棒がセ
ルの頂部から延びる装置におけるセルの母線への連結を
開示している。

電極がセルを通しての電流の水平通路を形成するように
配向された単極性フィルタープレスセルはセルを通して
電流の垂直通路を形成するフィルタープレスセルに優る
有意な利点を持っている。これらの「サイドスタック」
セルにおイテハ、電極エレメントおよび膜が端末フレー
ムの間にボルトで留められたｒ′ｖｔ極パック」のスタ
ックに形成されている。電極パックはダイアフラム、す
なわち膜により隔離された反対の極性の１対の電極を備
えている。端末フレームがこのパックを支持して能力、
床スペースおよび携帯性に関して便利なユニットを形成
している。スタック中のユニットの数は通常的５０より
も少くなるように制限されているので、漏洩に関する問
題が大幅に減少せしめられる。また、慣用のフィルター
プレスセルにとって重大な温度変化による連結母線の変
形に係わる問題も殆どなくなる。単極性フィルタープレ
スセルの別の利点は膜が故障した場合に約５０よりも少
ない膜を含む単一のセルのみを取り外して分解し、修理
し且つ再び組み立てればよいことである。

これは一方においてフィルタープレス集成体全体を取り
出したりまたは他方個々の膜を取り替えるための入側な
装置を設けるよりも経済的である。単極性フィルタゾレ
スセルのさらに別の利点は水平方向に向は九゛導体を有
する電極構造により著しく高さの高いセルを構成するこ
とが可能になるとともにセルを通して短い直流通路を維
持することができそれによりセルのために必要な導体材
料の蛍を最小にとどめ且つそれによりセルの導体を通し
ての電圧損失を最小にとどめることができることである
。サイドスタックセルの別の利点は使用中のセルを比較
的早く且つ簡単に取り出すことを可能ならしめるセル間
の電極接続を使用していることである。

電力コストがかなり増大している理由から、例えば塩素
ガスおよびアルカリ金属水酸化物溶液を製造する丸めの
アルカリ金属塩化物プラインの電解においてセルを操作
する丸めに必要なセル電圧を減少させるように単極性フ
ィルタープレスセルをさらに改良することが望ましい。

いくつかの要因が笑施場れている特定の電解方法のため
の理論的セル電位よりも高い操作セル電圧ｒ（を与して
いるが、電極の過電圧がセル電圧の増大に寄与する重要
な要因である０例えばアルカリ金輪塩化物プラインの電
解においては、塩素過電圧がアノードで起り且つ水素過
電圧がカソードで起る。これらの電極の過電圧の減少ｆ
Ｌよりセルの電力ｍ費が減少し且つエネルギーのコスト
が低下する。

それ故に、本発明の一つの目的はセル電圧を低下させ声
単極性膜電解楢を提供することである。

本発明の別の目的は電極の過電圧を減少させた単極性腺
電解槽を提供することである。

本発明のこれらの目的およびその他の目的は（ａ）各々
のアノードが平行に配置され且つ隔置された第１の有孔
性の面および第２の有孔性の面と、前記第１および第２
の有孔性の面を囲繞するフレームでるって、前記第１お
よび第２の有孔性の面に取りつけられた２個の側部部材
、１個の頂部部材および１個の底部部材を有するフレー
ムと、前記第１の有孔性の面と前記第２の有孔性の面と
の間に形成され且つ前記フレームにより限定された室と
、前記フレームの前記側部部材の一方を通して前記室の
中に通され且つ前記第１および第２の有孔性の面から隔
置され良導体枠と、前記室の中に配置され且つ前記導体
枠および前記第１および第２の有孔性の面に取りつけら
れた有孔性の導電コネクタとからなる複数個のアノード
と、（ｂ）各々のカソードが少くとも一つの有孔性の面
と、前記有孔性の面を囲繞するフレームとからなり且つ
前記アノードに対して交互帆挿置された複数個のカソー
ドと、（Ｃ）各々のシートが前記アノードおよび前記カ
ソードの各々の対向した組の間にプレスされた陽イオン
交換膜材料の複数個のシートであって、前記陽イオン交
換膜材料が次の反覆単位〔ただし式中、Ｈｌは６〜１５
であり、ｎは１〜１゜であり、ｐは０．１または２であ
り、複数個のＸが一緒で４個の弗素またＦｉ３個の弗素
と１個の塩素であり、ＹはＦまたはＣＦ５であり、Ｒｆ
ｊ″ｉ’ＩＩ、Ｃ４またはｃｌ−ｏｌ　０　／’ｅ　−
フルオロアルキル基であり、そしてＭはＨ１７１ｃはア
ルカリ金属である〕を有する弗素化された第１重合体１
０〜９０重量−と、次の反覆単位 〔ただし式中、ｑＶｉ６〜１５であり、ｒは１〜１０で
おり、−は０．１または２であり、ｔは２でＴｏす、複
数個のＸが一緒で４個の弗素または３個の弗素と１個の
塩素であり、Ｙは１またＶｉａｙ。

でめり、ｚＦｉｙまたはＯＦ５であり、そしてＭはＨま
たはアルカリ金属である〕を有する弗素化された第２重
合体９０ル１０ からなる陽イオン交換膜材料の複数個のシートと、（ｄ
）前記７ノードおよび前記カソードの各々の内部と連絡
する原料供給導管および製品取出し導管と、（ｅ）前記
アノードに電流を供給し且つ前記カソードから電流を除
去するための装置と、（ｆ）前記アノードおよび前記カ
ソードを共にプレスして実質的に流体密のセルを形成す
るためのプレス装置とを備えた単極性膜電解槽において
達成される。

本発明は例示のために準備し九添付図面を皺照すること
によりさらに充分に理解されよう。

この開示に記載したフィルタプレス膜セルが複数個の電
極を備えていることを理解すべきである。電極は以下極
めて詳細に記載するように交互の順序で配列されたアノ
ードおよびカソードである。「アノード」または「−カ
ソード」なる用語は適当な電極の周囲を包面し且つ対向
した側に適宜アノード面またはカソード面が取りつけら
れたフレームからなる電極ユニット全体を指すようＫｆ
ｆｉ図されている。電極面の間の個個の電極の内部のス
ペースは電解工程中に陰極液またＦｉ陰極液流体が適宜
通過する区画室の主要部分を含んでいる。も定の電極区
画室は対向した電極面に隣接ししかもその外側に配置さ
れそれにより各々の区画室の内部に対向した電極面を含
む１組の膜により規制されている．「７ノード」を九は
「カソード」なる用語はさらに適当な電極に電流を通す
′ｆｔｆＩｊｔ．導体桿ならびに電極ユニット全体を含
むいかなるその他の要素をも包含するように意図されて
いる。

第１図について説明すると、全体を符号１０で示し九フ
ィルタプレス膜セルの側面斜視図を示しである。カソー
ド１１およびアノード１２が交互に配置され且つ全体と
して垂直方向に向けられていることが理解されよう。カ
ン一ド１１およびアノード１２は垂直側部フレーム部材
１屯水平側部フレーム部材１５および中間の垂直側部フ
レーム部材１６（その１個のみを示した）により支持さ
れている。陽イオン交換Ｍ２０が共にプレスされ且つ垂
直側部フレーム部材１４および水平側部フレーム部材１
５に固定され九適当な装着装置を介して挿入された一連
の控えボルト１８により固定され九カソード１１とアノ
ード１２０間に配置されている。電解工糧中の電極間の
短絡を阻止するために、控えボルト１ｓＦｉ控えボルト
絶縁材１７を有している。控えボルト１８は絶縁材１７
を通してカソード１１およびアノード１２の領域中に通
されている。

７ノード１２およびカソード１１の頂部から一連の流体
流れ導管が突出している。各々のアノードフレーム１２
の頂部からアノード上昇管２６およびアノード下降管、
すなわち陽極液戻り管２８が突出している。同様に、各
々のカソード１１の頂部からカソード上昇管２９および
カソード下降管、すなわち陰極液戻り管３０が突出する
ように示されている。上昇管２６　、２９は一般的には
適当な電解液流体を随伴するガスすなわち塩素ガスとと
もに陽極液または水素ガスとともに陰極液をフィルタプ
レス膜セル１０の頂部に装着された適当な離脱装置に送
るために使用される。陽極液離脱装置は全体を符号３１
で示し、一方陣極液離脱装置は全体を符号６２で示しで
ある。各々の離脱装置３１．３２は離脱装置用サポート
３３によりセル１０の頂部上に支持されている。これら
の離脱装置の中で飛沫同伴したガスが陽極液または陰極
液の流体から適宜分離され、そして関連する陰極液離脱
装置カバ３６または陽極液離脱装置カノシ３７に固定さ
れたカソードガス放出管６４またはアノードガス放出管
３５のいずれかを介して関連する離脱装置から放出せし
められる。

また、第１図には脱イオン水を陰極液導出管［３２の中
に送る陰極液補給導管３８の一部分を示しである。脱イ
オン水は陰極液離脱装置３２を通してセル１０の中の各
々のカソード１１に適宜供給される。第１図には、陰極
液導出管６９の一部分が示してあり且つ苛性ソーダを適
当な処理装置により除去することにより陰極液離脱装置
６２の中の陰極液流体の液位を調節する役目をする。

陽極液補給導管４０が新鮮なプラインを陽極液離脱装置
３１の中に送り、そしてそれは第１図Ｋｉ＆も明瞭に示
しである０次いで、新鮮なプラインは各々のアノード１
２の中に適宜供給され、そしてアノード１２においてプ
ラインは下降管２８を経て陽極液離脱装置から各々のア
ノード１２の中に再循環せしめられる既存の陽極液流体
と混合される。第１図には陽極液導出管４１もま九示し
てあり且つ陽極液離脱装置３１から使用済みのプライン
を再生するために除去することにより陽極液離脱装置３
１の内部の陽極液流体の液位を調節する役目をする。

また、第１図には適当な電極から流体を排出するために
使用されるカソード底部マニホルド４２およびアノード
底部マニホルド４４を示しである。

以上、フィルタプレス膜セル１０を全般的にのみ説明し
たが、その理由はセル１０の中央構成部分の構造および
機能が当業者によく知られているからである。

第２図および第６図の電極５０は平行に配置され且つ隔
置された有孔性の垂直面５１および５２からなつ゛（い
る、フレーム５３は側部部材５４および５５、頂部部材
５６および底部部材５７からなっている。有孔性の面５
１および５２がフレーム５３に取りつけられて有孔性の
面５１および５２の間にフレーム５３により規制された
室５８を形成している。導体枠６０が室５８の中に配置
され且つ有孔性の面５１および５２から隔置されている
。有孔性の導電コネクタ６２が導体枠６０および有孔性
の面５１および５２に取りつけられ且つ電流を導体枠６
０から有孔性の面５１および５２に供給する。側部部材
５４は導体枠６０のための開口部を有している。導体枠
６０は端子６５を取りつけである電極コレクタ６６に電
気的に接続されている。フレーム５３には隣接した電極
フレームに適正に整列させるためのガイド６８を設けで
ある。フレーム５６のまわりにはガスケットまたはその
他の７−ラント材料が好適に配置されて一連の挿置され
九アノードフレームおよびカソードコレクタを密封圧縮
して単極性フィルタプレスセルフ０を形成することを可
能１らしめている。導出管６６＃ｉ発生し九ガスを含む
電解液を離脱装置３１１九は３２に送り、そしてガスを
含まない電解液が導入管６９を経て戻される。導入管６
９は液体を電極５０の中に送入する。

第３図は第２図を３−３線に沿って裁つ九電極の拡大部
分端面略図でｉす、有孔性の導電コネクタ６２が有孔性
の面５１および５２ならびに導体枠６０に取りつけられ
ている。電解工程中に発生し九気泡が導電コネクタ６２
の開口部を通過し、そして導体枠６０のまわりを流れる
。

電極５０が７ノードである第１ｖＡおよび第２図につい
て説明すると、セル１０を通る総体的な電流の通路が水
平に延び、外部の電源から７ノード端子６５を経てカン
ード端子２５に至つている。導体枠６０はアノード導体
棒であり且つアノード端子６５からアノードコレクタ６
３を経て電流が供給される。導体枠６０は有孔性の導電
コネクタ６２を介してアノード面５１および５２に供給
し、その後陽極液、膜２０および陰極液を介してカンー
ド面に電流を供給する。

電流はカンード面からカノード導体桿２２に通され、次
いでカソードコレクタ２５を経てカノード端子２５に通
される。従って、電流が非常に真直ぐな直接の通路中を
流れ、−一の横方向の電流の流れが実際の電極間の間隙
を通して起ることは理解されよう。一連のセル１０にお
いて、もしもセル１０のうちの任意の１個のセルの電極
フレームまたは膜が損傷されるとすれば、損傷したフレ
ームまたは膜を含むセル１０のまわりに電流をバイパス
させるとともに電流はその他のセル１０に通すことは簡
単なことである。

このようにして、製造中の回路のｍ＠を最小限にとどめ
ることができる。事実、予備のセルを利用可能にするこ
とがｆＦＦましく、そしてこの予備のセルを修理のため
に除去された取り外したセルのかわりに使用することが
できよう。

本発明の単極性膜セルに使用される電極は複数個の導体
枠を備えている。導体枠は、電極フレームの一方の側を
通して電極面の間の室の中に延びている。この室の内部
において、導体枠が有孔性の面から隔置されている。導
体枠ね実質的に水平にまたは斜めに配置することができ
る。

導体枠の一方の端部は電極コレクタに取りつけられてい
る。別の実施動様においては、導体枠は電極コレクタに
取りつけるために実質的に水平な第１部分と、室の内部
ＫＮめに配置されるかまたはわん曲した１ｇ２部分とを
有している。

この第２部分の形状または曲率は電極コレクタに城りつ
けるための水平部分を基準とした場合に約１″ないし約
６０°、そして好ましくは約２″ないし約１０°とする
ことができる。導体棒なる用語を使用したが、導体はロ
ンド、パーまたはストリップのような任意の便利な物理
的な形状に形成”ｒることができる。円形＠断固を有す
る導体棒が好ましいが、扁平にしだ円形、楕円形等のよ
うなその他の形状も使用することができる。

本発明のｖ１極が例えばアルカリ金属塩化物プラインの
電解ｔこおいてアノードとして使用される場合、導体棒
はチタンまたはメンタルのような耐塩素金属により被覆
された絹、銀、鋼、マグネシウムまたはアルミニウムの
ような導電性の金属から好適に製造される。電極がカソ
ードの役目をする場合、導体棒は例えば鋼、ニッケル、
銅またはニッケルで被覆された銅のような被覆された導
電性材料から好適に構成される。

有孔性の導電コネクタが導体棒に例えば溶接、ろうづけ
等により取りつけられる。導電コネクタはまた２個の電
極ｍｌに取りつけられている。

電極面の間には、導体棒とともに有孔性の導電コネクタ
が隣接し良度対の極に帯電した電極に面していない電極
面の側に沿って取りつけられている。これらの有孔性の
導電コネクタの端部は反対の電極面または同じ電極面に
取りつけることができる。有孔性の導電コネクタは電流
を導体棒から電極面に通し、従って良好な導電性を与え
るように選択される。有孔性の導電コネクタは樵々の形
態、例えば、ワイヤ、メツシュ、平たく形成されている
かまたは平たく形成されていないエキスバンドメタルメ
ツシュ、穿孔され九シートならびにスリットまたはよろ
い張りした開口部を有するシートに形成することができ
るが、エキスバンドメタルメツシュの形態が好ましい。

さらに、有孔性の導体サポートには、電極に充分な流体
の流れを通すことを可能ならしめるために充分な自由な
スは−スを設けることが必要である。例えば、有孔性の
導電コネクタのメツシュの開放領域は例えば第２図およ
び第３図の内面１４および１６に直角な平面において電
極の内側水平横断面積の約α２倍ないし約２倍とすべき
である。

有孔性の導電コネクタの形状を選択する場合に当該コネ
クタの形態が好適な接続を行うことができるように電極
面の形態に相容性を有していることが望ましい。

有孔性の導電コネクタのために好適な形状は通常の位置
すなわち直立した位置にあるかまたは逆の位置にするこ
とができるｒＵＪ字形またはｒＶＪ字形の曲線形を含ん
でいる。有孔性の導体サポートのための好適な形状は第
３図に告示した型式の逆ｒＵＪ字形である。この形状は
上昇する気泡を集め且つ集めたガスが開口部を通して上
方により大きい気泡として流れることを可能にする。そ
の形状のために、発生したガスはチャンネルの中央部に
向かい且つ膜から離れる方向に向けられる０例えば、［
極がアルカリ金属塩化物ブラインの電解においてアノー
ドとして使用される場合、膜に当る塩素ガスが膜の寿命
に有害である。それに加えて、導体棒と電極面との間の
制限された横断面領域において導体棒の下側のわん曲面
に沿って上昇するガスが低圧領域を形成することにより
ペンチエリ−作用を生ずる。この低圧領域を規制する電
極面を通しての電解液の内方への流れは導体棒の下方お
よび導体棒に沿った位置の両方における膜へのガスの衝
突を阻止する。第３図の実施態様が逆Ｕ字形の半円形の
形状を示しているが、放物線、半瑣円形、牛へ角形およ
び半長方形を含むその他の形状を有孔性の導電コネクタ
６２に使用することができる。軸に電極室の上側部分に
おける乱流を最小限にとどめつつ電極室を通して上方へ
の好適な流体の流れを促進するために、導体枠および有
孔性の導体サポートの開口部のサイズｔ」毎秒的［ＬＯ
５ｆｆｉないし約ｔ、ｏｏｍ、そして好ましくは毎秒的
ＣＬＩ　ａｍないし約（１５０ｔＦＳの範囲の見掛けの
速度のガスの流れを導体枠と電極面との間のスペース中
に与えるように選択される。

このｔ＆面は電極室と通して上方への流体の流れを所望
された比率に維持可能にするのみでなく且つ流体中に存
在する液体とガスとの比率をセル中の気泡の形成を最小
限にとどめるかまたはなくすことができるようＫｖ４節
することを可能にしている。例えば、塩化ナトリウムの
ようなアルカリ金属塩化物プライ／の電解において、本
発明のセルの電極をアノードとして使用することにより
、例えば’！極の上側騒の部分におけるその他の成分と
して塩素ガスを含む流体の液体部分を流体の７０容積チ
よりも大きくし、好ましくは８０容積チよりも大きくし
、そしてさらに好ましくは約８５容積チないし約９５容
積％にすることが可能になる。

さらに、陽極液が下降管を通してアノードの底部に送ら
れる電解槽においては、アノードの底部には通常より高
い流体圧力が発生している。

しかしながら、上記の電極を使用すると、例えば約半分
の電極の高さにより高い圧力が発生する。これは気泡が
各々の導電コネクタの下方に圧縮されるときに起るポン
プ作用の結果であると考えられ、気泡が凝集し且つ導電
コネクタを通してより高い速度で放出さル、その速度は
各段階で増大する。

電極のための電気化学的に活性の電極面は例えばアルカ
リ金属塩化物ブラインの電解による塩素およびアルカリ
金属水酸化物を生成する丸めに商業用セルに好適に使用
しうるものである。

代表的には、電極面がアノードの役目をする場合、チタ
ンまたはタンタルのような弁金属が使用される。この弁
金欄は白金族金属、白金族金属酸化物、白金族金属の合
金またはその混合物で構成されたその表面の少くとも一
部分にわ・たって薄いコーティングを有している。この
明細書に使用した「白金族金員」という用語はルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムお
よびプラチナからなる群の元素を意味している。

アノード面は種々の形状、例えばスクリーン、メツシュ
、穿孔板または平たく形成されているかまたは平たく形
成されていない工Φスパント喬直メツシュであって且つ
水平方向、垂直方向に延びるかまたは所定角度をなして
延びるスリットを有する形状に形成することができる。

その他の好適な形状は平たく形成されているかまえは千
九く形成されていない織ったワイヤクロス、パー、ワイ
ヤまたは例えば垂直方向に配列され九ストリップおよび
穴、スリットまたはよろい張りされた開口部を有するシ
ートを含んでいる。

好ましいアノード面は核アノード面に沿って垂直方向に
良好な導電性を有する有孔性の金属メツシュである。

カンードとしての電極面は好適には金属が例えば鉄、鋼
、ニッケルまたはタンタルであり、そしてニッケルが好
ましい金属スクリーンまたはメツシュである。所望され
れば、カソード面の少くとも一部分にラネーニッケルま
たは白金族全域、酸化物またはそれらの合金のような触
媒作用コーディングで被覆することがで在る。

好ましい実施態様として、カソードは木ｒｉ１％許＠４
．２４Ｑ８９５号明細書に記載されているような金属コ
アの接着性のベータ相（ｌＪｉムＩｓ）の結晶状前駆物
質外側部分から主として誘導された２ネイ型ニッケル触
媒作用面を有している。この前駆物質外側部分６式ＩＪ
ｉｘＭＯ１−エム！、（式中、Ｘは約［Ｌ７５ないし約
α９９重量−１そして好ましくは約０．８０ないし約α
９９重量優の範囲である）を有する前駆物合金を構成す
るためにモリプデ／を添加することが好ましい。

ベータ相ラネーニッケル触媒作用コーティングを有する
カソードがアルカリ金属塩化物プライ／の電解のための
本発明の単極性膜電解槽に使用されるときに非常に低い
カンード分極値（水素過電圧）を示すことが判明してい
る。従って、２４〜２６重量％のＭａｉｌを含む水溶液
がカンード面の１ｉめたり２００ミリアンペアのカソー
ド電流密度で電解され七−関セル温度を８５℃に細持し
且つ陰極液の濃度を１１重量−のＮａＯＨおよび１５重
ｉ−のＮａｃｊＫＭ持する単極性誤電解檜において、４
５日の期間にわたる１５重量−のモリブデンを含有する
ベータ相ラネーニッケル合金の水素過電圧Ｖｉ６０ミリ
ボルトに一定に維持された。同一の条件下で、軟鋼は５
４０ミリボルトの水素過電圧を有していた。

主としてベータ相２ネーニッケルである触媒作用コーデ
ィングを有するカソードは相互に拡散されるニッケルー
アルミニウム合金層が形成され、該合金層から次いでア
ルミニウムが選択滲出されるプロセスにより製造される
。このプロセスＦｉ（ａ）　ニッケルを担持する外側層
を有する金員コアを製造し、（ｂ）前記コアの表面をア
ルミニウムで被覆し、（Ｃ）アルミニウムとニッケルと
を相互に拡散させ、（ｄＪ相互に拡散された物質ｋ・ら
アル＜＝クムを泗択的に滲出させ、（・）場合により潜
在的な発火性を防止するために化学的に処理し、且つ（
ｆ）場合により最終的な面の機械的特性を改曳するｔめ
にニッケルでコーディングする諸工程を含んでいる。

電極のための出発物質を宮む金属コアはニッケルのａ度
が少くとも１５重量％であり、そして少くとも１８重ｉ
％であることが好ましいニッケルを担持する外側層をＭ
するように製造される。金属コアが実質的に純粋のニッ
ケルで必るかまたはインコネル（工ｎｅｏｎθ１）　６
００、ハステロイ（Ｈａｓｔ・１１ｏｙ）　Ｃ！　！た
は６１０ステンレススチールのような適当なニッケルを
担持する合金である場合に、そのコアは本来望ましいニ
ッケル担持外側層を有している。

その他の金員または合金については、金属浸漬、電気メ
ッキ、１を気を開用しないメッキ停のような既知の技術
によりロツケルコーティングを金員コアの上に沈着させ
ることができる。金員コアのニッケルを担持する外側層
はコア金属自体によね製造されるかまたは沈着したコー
ディングにより製造されるいずれの場合でも少くとも１
００ミクロンの厚さを有していると便利でａす、そして
少くとも１５０ミクロンの厚さ圧することが好ましい。

ニッケル担持外側層の最大の厚さは便利さおよび経済上
の選択の問題で必る。スクリー／またはプンート、殊ｅ
ζスクリーンの形態のコアが好ましいけれども、箔、ワ
イヤ、チューブまたは工午スノ々ンドメタルから製造さ
れたコアもまた好適である。

第２図に示したように、フレーム５′５が電極面を包囲
し且つ凹線している。例えば電極フレ−ムが４個の周囲
部材とフレームの前部および抜部ｅ（承りつりられ７ｃ
２個の平行な平面状のメツシュ面とを有する！縁の型式
で示されていることに気付刀・れよう。これらの部材は
長方形のバー、円形チューブ、楕円形ナユーブならびに
工形またはＨ形に形成することができよう、頂部部材に
ついては、頂部部材をガス収集装νとしての役目をさせ
るために逆さにしたチャンネルの形の構造とすることが
好ましい、この頂部の逆さにしたチャンネルの開放した
底部は曲げ、座元（または圧壊を阻止するために補強さ
れている。残りの部材はフレームを共（ζガスケットＱ
こ対してプレスして流体密セルを形成することを可能な
らしめる任意の好適な形状に形成することかできよう。

これらの部材のために平担な前面または後面が示しであ
るが、円形チャンネルまたは突出部を有するチャンネル
のようなその他の多くの形状を有することも可能であろ
う。

電極面は第２図においてはフレームの周囲部材の内側Ｋ
１１接されるように示しであるが、電極面が内側よりも
外側にある場合にもしもこのような外面の形状がガスケ
ットのシールを妨害しさえしなければ前側および後側の
外面Ｋｌ接することができよう。

構成材料の選択の例外として、フレーム５３は本発明の
電極においてアノードフレームま九はカソードフレーム
として使用することができる。

本発明の電解槽に使用可能な膜はイオン交換性を有し且
つ電解液の流体動力学的な流れおよび電解槽の中に生成
されるガス生成物の流れを通さない不活性の可撓性の膜
である。複数の懸喬スルホン酸基またはカルボン酸基ま
たはスルホ／酸基およびカルボン酸基の混合物を有する
フルオロカーボン重合体からなるような陽イオン交換膜
が好適に使用される。「スルホ／酸基」および「カルボ
ン酸基」という用語は加水分解のようなプロセスにより
かかる酸基からまたはかかる酸基に好適に変換されるス
ルホン酸の塩類またはカルボン酸の塩類を含むことを意
味している。

陽イオン交換膜としては、スルホニル官能基を有する弗
素化された重合体とカルボキシル官能基を有する重合体
とのブレンドからなるものが好ましい。この型式の膜は
木国脣許第４．１７（ＳＪ１５号明細′ＪｉｉＫ記載さ
れており、その開示内容全体を参考としてこの明細書に
記載した。これらの農は溶融加工可能な形態のスルホニ
ル官能基を含む弗素化された第１重合体と、溶融加工可
能な形態のカルボキシル官能基を含む弗素化された第２
重合体とをブレンドすることにより製造される。

スルホニル官能基を有する溶融加工可能な第１重合体は
代表的には官能基ま九は官能基担持８ｒｉＮ鎖が結合さ
れた弗素化され九炭化水素基幹（バックボーン）鎖を有
する重合体である。

懸ｆｌ＠鎖は例えば −ａｙ−ａｙ２−ｓｏ２ｙ Ｒｆ 基（式中、Ｒｆは１、ＣＩまたはＣ１から０１０までの
パーフルオロアルキル基である）を含むことができる０
通常、この重合体の側鎖の官能基は末端基 −ｏ−ａｙ−ｃｙ２ｓｏ２Ｆ Ｒｆ 中に存在している。

この種類の弗素化された重合体の例は米国特許に５．２
８２，８７５号、同第５．５６ｆ１５６８号オヨび同第
５．７１ａ６２７号各明細書に開示されている。さらに
→定的に述べると、重合体は弗素化された単量体または
弗素！換されたビニル化合物から製造することができる
。重合体は少くとも２？ｌｌ［の単産休炉らＨＲＬされ
、２櫨の単量体の少くとも一方は下記の二つのグループ
の各々かう由来している。

第１グループはビニルフルオライド、ヘキテフルオロプ
ロピレン、ビニリデンフルオライド、トリフルオロエチ
レン、クロロトリフルオロエチレン、）ぞ−フルオロ（
アルキルビニルエーテル）、テトラフルオロエチレンお
よびそれらの混合物のような弗素化されたビニル化合物
である。ブラインの電解に使用される共重合体の場合に
は、前駆物ビニル単量体が水素を含んでいないことが望
ましい。

スルホニルを含有する単量体の第２グループは前駆物基 一０ＩＦ−０１Ｆ２８０２Ｆ Ｒｆ （式中、Ｒｆは前述したとおりでめる）を含んでいる。

追加的な例は一般式 ％式％ （式中、Ｔは１〜８個の炭素原子を有する二官能性の弗
素化され九基、そしてｋはＯｌたは１である）によって
表わすことができる。ＴＫおける置換分原子は弗素、塩
素ま九は水素を含んでいるが塩素−アルカリセルにおい
てイオン交換のために共重合体を使用する場合には一般
的には水素は除外される。最も好ましい重合体は炭素に
結合した水素および塩素の両方共含んでおらず、すなわ
ち重合体は苛酷な環境の下で最大の安定性を得るために
過弗累化されている。

上式のＴｆｉｄ分枝されているかまたは未分枝すなわち
直鎖状でるり、そして１個またはそれよりも多数のエー
テル結合を有することができる。

スルホニル７０オライドを含有する共単量体のこの基中
のビニル基はエーテル結合を通じてＴ基に結合されてお
り、すなわち共単量体が式０式％ を有することが好ましい。かρ為るスルホニルフロオラ
イドを含有する共単量体の例は ｃｙ２＝ｏｙｏａＦ２ｃｐ２ｓｏ２″Ｆ０７２”’ｉｃ
？０ｃＦ２（！１ｒＯＯＦ２Ｃ！？２８０２ＦＦ３ ０１Ｆ５　　ｃｐ５ ０Ｆ２＝ＣＦ（１７Ｆ２Ｃ！７２Ｓ０２Ｆ、およびＯＦ
２”：０ＦＯＣＦ２０ＦＯｃＦ２０７２Ｓ０２ＦろＰ２ ＯＦ５ で必る。

最も好ましいスルホニル７０オライドヲ含有する共単量
体は／ぞ−フルオＯ（５，６−Ｑオー？？−４−１＋ル
ー７−オクテンスルホニルフルオライド） Ｃ７２＜’ＰＯＯＦ２ＣｊｌｒＯＯＦ２０１！２Ｂ０２
ＦＰＩ５ である。

スルホニルを含有する単量体は米国物許第５．２８２，
８７５号、同第５，０４１，３１７号、同第３．７１ａ
６２７号および同第３，５６０，５６８号各明細書のよ
うな引例に開示されている このような重合体の好ましい種類は反覆単位（式中、ｍ
は６〜１５でめり、ｎは１〜１０であり、ｐは０．１ま
たは２でめり、複数個のＸが一緒で４鑓の弗素またＦｉ
５個の弗素と１個の塩素でるり、ＹはＦまたはＣ’１３
でるり、そしてＲｆはＦ２Ｏ３またはＣＩ”’１０パー
フルオロアルキル基である）を有する重合体により表わ
される。

最も好ましい共重合体はテトラフルオロエチＬ／　：ｙ
　オヨＣ）’パーフルオロ（６，６−ジオキサ−４−メ
チル−７−オクテンスルホニルフルオライド）の共重合
体であり、２０〜６５重量％、好ましく１ｊ２５〜５０
重量％の後者を含んでいる。

カルボキシル官能基を有する溶融加工可能な第２重合体
は代表的には官能基または官能基担持懸垂側鎖が結合さ
れた弗素化炭化水素基幹鎖を有する重合体である。懸垂
側鎖は例えば基（式中、２は？またはＯＦ５であり、ｔ
は１〜１２であり、そしてＷは−ＣＯＯＲま九は−ＣＭ
でろり、Ｒは低級アルキル基でめる）を含むことができ
る。通常、重合体の側鎖の官能基は末端基の中に存在し
ている。この種類の弗素化された重合体の例は英国特許
第１，１４５，４４５号および米国特許第４５０６，６
３５号各明細書に開示されている。さらに％定的に述べ
ると、重合体は弗素化された単量体または弗素置換され
たビニル化合物から製造することができる。重合体は通
常少くとも２種の単量体から製造される。少くとも１種
の重合体は８０２Ｆ基を含む重合体について前述した第
１グループからの弗素化されたビニル化合物である。そ
れに加えて、少くとも１ｍの単量体は前述した側鎖の中
でカルボン酸基、例えはカルボアルコキシルまたはニト
リル基に加水分解しうる基を含む弗素化された単量体で
ゎる。この場合にもまた、単量体は一００ＯＲのＲ基を
除外して殊ｒこもしも１杖合体のブレンドがプラインの
電解に使用されるとすれば水素を含まないことが好まし
く、また苛酷な環境下で最大の安定性を得るために水素
および塩素の両方を含まず、すなわち過弗素化されるこ
とがさらに好ましい。Ｒ基は官能基がイオン交撲基に変
換されるときに加水分解中に失われるので弗素化する必
要はない。

カルボキシルを含有する単量体の好適な型式の一例は式 ０Ｆ２＝ｃ粁ｏｃｙ２ｃｐ九ＱＣ！Ｆ’２−Ｃ０ＯＲ（
式中、Ｒは低級アルキルであり、ＹはｒまたはｃＦ５で
あり、そして８は０．１または２である）Ｋよって表わ
される。ｅが１である単量体は嵐好な収率でその製造お
よび単離がＳが０または２である単量体よりも容易に達
成されるので好ましい１式 ％式％ を有する化合物は殊に有用な単量体である。このような
単量体は例えば式 ％式％ （式中、−およびＹは前述したとおりである）を有する
化合物から（１）末端ビニル基を塩素で飽和して該ビニ
ル基を引続く工程でｃｙ２ａトｃｙｃｒ・基に変換する
ことにより保護し、（２）二酸化窒素で酸化して−ｏｏ
ｙ２ｏｙ２ｓｏ２ｙ基を一００Ｆ’２００Ｆ基に変換し
、（３）メタノールのようなアルコールでエステル化し
て−ｏｏｙ２ａｏｏｃｎ３基を形成し、そして（４）亜
鉛末で脱塩素して末端のＯＦ２判Ｆ−基を再生すること
により製造することができる。また、この順序の工８（
２）および（３）を（ａ）−ｏｃＦ２０ｍＦ２８０２Ｆ
ｊｌ　ｋ　亜’ｆｍ　ｋ塩またはヒトリジンで処理して
スルフィン酸（−００７２０１１２８０２Ｈ）またはそ
のアルカリ金１１＆はアルカリ土類金属塩に還元し、（
ｂ）スルフィン酸またはその塙を酸素またはクロム酸で
酸化してそれにより一００Ｆ２ＣＯＯＨＪｌｉＢまたは
その金員塩類を形＆Ｌ、且つ（Ｑ）　既知Ｏ方法チー０
０？２１００００Ｈｊ　Ｋエステル化する工程に置換す
ることも可能である。

カルボキシルを含有する重合体の好ましい種類は反覆単
位 （式中、ｑは６〜１５であり、ｒは１〜１ｏでめり、ｅ
Ｉ／ｉ０，１また＃’ｊ２で６１１）、ｔ　ｉｊ　２　
テ４ｆｉ　リ、複数個のＸが一緒で４個の弗素または６
個の弗素と１個の塩素であり、Ｙ＃′ｉνまたは０１ｒ
５であり、２は１ま九はＯＦ、であり、そしてｙはＨま
たはアルカリ金員である）を有する重合体により表わさ
れる。

第１重合体および第２重合体はこの技術分野によく知ら
れている技術で配合される。個々の重合体の粉末、顆粒
またはベレットを先づ一緒に混合することができる。こ
のような混合物は次いでプレス処理、スクリュー押出し
またはロールミルまたはゴムミル上での処理のような種
種の方法により熱および圧力に付される。充分に均質な
ブレードの形成を保証するために前記工程を２回ま九は
それ以上反復することができる６例えばプレスされたフ
ィルムは７レーク化ｒるかまたは小片に切断して再びフ
ィルムの中にプレスすることができる。押し出された重
合体は押し出されているときＫはレットに切断し、その
後再び押し出すことができる。配合のための粉末はミル
の中で粉砕することにより製造することができる。フリ
ーザイルの中での冷間粉砕は有用な技術でおる。

好適な重合体のブレンドは少くとも１重量％、好ましく
は１０重量％、そして最も好ましくは２５重量−のスル
ホニル基を含む少くとも１禎の弗素化された！１！合体
と、相補的に９９重量％好ましくは９０亘量チそして最
も好ましくは７５重ｉ％のカルボキシル官能基を含む少
くとも１種の弗素化された第２重合体とを有する重合体
を含んでいる。各々の成分の約５０重量−のブレンドが
非常に有用である。

溶融加工可能な形態の第１重合体および第２重合体のブ
レンドは溶融プレスおよび押出しのようなこの技術によ
く知られている技術によりフィルム〉よび膜に加工され
る。温度および圧力は１′Ｔｉ合体の組成の如何により
変化する。温度および圧力は穴のない合着された強靭な
フィルムを形成するために充分に高くなければならず。

しかも重合体の分解を起す程高くてはならない。

約１５０℃ないし約３５０℃の加工温度が一般に必要で
あり、ま九多くの重合体のためにＪ′１１８０℃ないし
２９０℃が好ましい。圧力は数却から数千中ログ２ムま
での範囲に保つことができる。

重合体がフィルムの形態である場合、通常ＣＬ０２５ｓ
ｍないしα５ｍ（［１００１インチないし［１０２イ／
チ）の程度の望ましい厚さが使用される。

フィルムの厚さが過大であると、より高い強度が得られ
る助けにはなるが、電気抵抗が増大する欠陥が生ずる。

「膜」という用語は例えばフィルムの表面変性ま九は積
層により形成された異なる材料の層を有する電解槽の区
画室を分離するための非多孔性の構造ならびに埋めζま
れ九布のようなサポートを一つの層として有する構造を
いう。

膜の内部にカプセル状に包むための補強布は織布または
不織布のいずれでもよいが、織布が好ましい、布の個々
の繊維は約２４０℃ないし約３２０℃の温ｆＫ耐えうる
べきである。その理由はこれらの温度が積層１穆に使用
されるからである。この条件つきで、個々の補強布の主
な目的は膜を強化することであるので、補強布を慣用の
材料から製造することができる。過弗素化された重合体
から製造された補強材料がその化学的不活性のために好
ましいことが判明した。

重合体はテトラフルオロエチレンから製造された重合体
およびヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチ
レンまたは、（−フルオロ（フロビルビニルエーテル）
のような炭素原子１〜１０個のアルキルをもつ／署−フ
ルオロ（アルキルビニルエーテル）との共重合体を含ん
でいる。

最も好ましい補強材料の一例はポリテトラフルオロエチ
レンである。クロロトリフルオロエチレン重合体から製
造された支持繊維もまた有用である。その他の好適な補
強材料は石英およびガラスを含んでいる。このよう々補
強繊維およびこれらの繊維を膜の重合体を強化するため
に使用することは従来技術においてよく知られている。

例えばシートの形態の陽イオン交換膜が各々のアノード
およびカソードの間に配置されて別個のアノード区画室
およびカンード区画室を形成する。膜はガスケット等の
ような適尚なシール装置を使用して隣接したアノードフ
レームおよびカンードフレームの間の所定位置に保持さ
れる。例えばアルカリ金員塩化物プライ／の電解におい
てセルの操作中のセル電圧を減少させるために、膜は一
方の電極面に直接に接触せしめられ且つ反対の極性の電
極面から隔置される。

電極面との陽イオン交換膜の接触を保証するために、液
圧またはガス圧のような抑圧装＃またはスに一す等のよ
うな機械的装置を含む任意の好適な装置を使用すること
ができる。好ましい一実施態様においては、膜は一方の
電極区画室の中の電解液を反対の極性の電極区画室の中
の電解液よりも高いレベルに維持することによって得ら
れた液圧差により電極面に接触した状態に保たれる。例
えば膜がアノード面に接触している場合は、カンード室
中の溶液が約α０１〜α０５の比重を有するガスを含ま
ない溶液に相当し且つアノード室中の溶液がｔｏ８〜ｔ
２０の比重を有するガスを含まない溶液に相当する場合
に、陰極液の静液圧に陰極液上のガス圧力を加え、陽極
液の静液圧を一差引き且つ陽極液上のガス圧力を差引い
た圧力が（１２５＋ｍ（（１０１インチ）〜６五５ｃ！
ｆ１（２５インチ）となるように好適な差圧が規制され
る。好ましい差圧は１２．７ｃｍ　（５インチ）〜６３
．５ｃＩＲ（２５インチ）であり、またさらに好ましい
差圧は約２５．４ｃＨ＆（１０インチ）〜約６′！ｈ、
５ｃｍ（２５インチ）である。

この実施態様においては、膜とカソードとの間のスペー
スは約ａ１１Ｉｌｌｌ〜約１５＋＋＋ｏ＋、そして好ま
しくは約［１５−〜約６−に維持されている。

好ましい一実施態様においては、膜はアノード面と直接
に接触せしめられ且つカソード面から隔置されている。

本発明の新規な単極性膜電解槽は塩素ガスおよびアルカ
リ金員水酸化物の製造におけるアルカリ金橘塩化物の水
溶液の′−解に好適１−７１−使用されｏ０アルカリ金
横水酸化物としては塩化ナトリウムおよび塩化カリウム
が好ましく、また塩化ナトリウムが勾に好ましい。この
新規な単極性膜電解槽を使用して、１１めたり約１００
２ないし約３２５９１好ましくは１１りたり約２００ノ
ないし約６０５９の範囲の重量−反の１ＪａＯ４と有す
る塩化ナトリウムプラインがアノードに込らＩしる。水
または水酸化ナトリウムの水溶液がカソード区画室から
アノード区画室（Ｃ所要の差圧を作用′ざぜて膜とアノ
ード面との接触を維持するために光分な量でカソードに
供給される。？！解中、陰極液および陰極液は二つの区
画室の間ｒｃ圧力差を与えるために所望されたレベルに
維持される。とのν［親な単極性膜電解槽は水酸化ナト
リウムの＠匿が１１，９）たり約３００９ないし約８０
０２でろ峠、また好ましくＦｉ１７あたり約４００ｔな
いし約７００ｐである場合に例えば塩素および水酸化ナ
トリウムを高い電流密度で製造する九めに、ＩＩＩ異的
に低いセル電圧で作用する。

本発明の１ＩｒＮＡな単極性膜電解槽をさらに例示する
ために、以下に例を記載するが、本発明はこれらの？Ｉ
ＩＫ限定されるものではない、すべての部分および−は
叫記しない限り重量をベースとしている。

例　１ 温度が６０℃でめり且つｐＨが１０である塩化ナトリウ
ムブライン（１４６たり５ｏａｐ　）がアノード区画室
を隣接したカソード区画室から分離する陽イオン変換膜
を有する単極性膜電解槽の７ノ一ド区画寅に供給され九
。この膜はポリテトラフルオロエチレン布をカプセル状
に包む２個の過弗素化されたポリオレフィンフィルムを
含む溶融加工可能な構造からなっていえ、一方の過弗素
化−（３７１−たポリオレフィンフィルムは主要別汗の
スルホニル′ば能基τよんでおり且つアノ・−ド（ｔζ
対向し′Ｃいた。第２の過弗素化さｊＩしたボリオレフ
インフ・ｒルムは主要開会のカルボキシル官吐基を言ん
で分り且つカソードｒＣ対向し−Ｃいた。このアノード
は非ｆｌｌ、学−一の日金曜金属−訂化。ｉ！ｉ勿（グ
レＩレコン・イノコーホレーデラド）Ｃ破」さルたチク
／メソシュ構造でわった。カソードは１Ｓ＞、＊−１俤
のモリブデンを含・ｎ゛する主としてベータ相のラネー
ニノゲルーモリブデン合金の触媒作用コーティングを有
ｒるニッケルメツシュから１伝っていｊｃ、　、ろ２．
７９１ｍ１％のＬＪａＯｋｌｉ含む水溶液がカソード区
画室に供給さ′ｎｆｃ、陰極液は陽極液のレベルよりも
高いレベル１ｃｍ　ｒＪ　２！れ６１　ｃｍ　（２４イ
ンチ）の差圧を与えた。この差圧により膜がアノード面
に押しつけら！して膜とアノードとの間の隙間が実質的
になくなった。カソードと膜との間の隙間は約ｔ６■で
めつ九、セルｉｊ　ｊ　ｍ２あ九り五〇キロアンはアの
電流密度で１３２日の期間操作され、その間セルの温度
は８５〜９０℃の範囲に保たれた。

五１５〜五２４ボルトの範囲のセル電圧および９２．８
〜９４８−の範囲のカソード電流効率において１１８日
の期濶中に３１〜５５重４１　Ｓ　ｏＮ＆ＯＲを含む苛
性ソーダが製造された。電力消費はＮａＯＨ１メートル
トンあたり２２０９〜２３８０１ＣＷＨの範囲で６つ７
’ｔ、　０５〜五４３ボルトのセル電圧、８ρ５〜９（
Ｌ７５％の電流効率ならびｔｉｃ　ＮａＯＨ１メートル
トンあ友り２４９７〜２５４９ＫＷＨの電力消費範囲に
おいて、１４日の期間中に４０〜４１重量−〇ＮａＯＨ
を含む苛性ソーダが製造された。

例　　２ 使用した単極性膜電解槽は使用し九アノードが酸化チタ
ンと酸化ルテニウムとの混晶（ダイヤモ／ド・ジャムロ
ック社製品）で被覆されたチタンメツシュ構造であるこ
とを除いて例１の電解槽と同一でめった。この電解槽は
五〇にム／＄１１２の電流密度および８５〜８９℃のセ
ル温度で９８日の期間操作された。膜をアノード面に対
して維持したカソード区画室とアノード区画室との間の
差圧Ｆｉ６１ｃｓｍ　（２４インチ）であった、操作期
間中、生成された陰極液は３．１７〜５．２４ボルトの
範囲のセル電圧および９ｔ３〜９６８１の電流効率にお
いて３１〜３３重量−の）ＪａＯＨを含んでいた。電力
消費はＮａＯＨ１メートルトンあたり２２３４〜２３６
５ＫＷ）Ｉの範囲であった。

例１および例２ｔｉ低いセル電圧を高い電流効率と組み
合わせた本発明の新規な電解槽の操作を例示したもので
ある。これらは高純度の濃縮された水酸化ナトリウムの
溶液を生成する丸めに必要な電力消費が驚異的に低いこ
とを示している。

商業用隔膜セルは３１〜３５重量％のＮａＯＨを含む陰
極液の氷解液１メートルト／メたりに必要なエネルギー
が２４００ＫＷＨよりも小さいのと対比してわずか約１
２重量％のＮａＯＨを含む陰極液の水溶液１メートルト
ンを製造するために約２６００ＫＷＨを必要とする。

【図面の簡単な説明】

第１図はアノード、カソード、陽極液離脱装置、陰極液
離脱装置を例示するために適当な部分を破断して示し且
つ電極フレームの各組の間のイオン選択透過膜の配置を
部分的に図解的に示した単極性フィルタプレス膜電解槽
の側面斜視図、Ｍ２図は所定部分を切り除いた本発明の
電解槽に使用される電極の正面を例示した図、且つ第３
図は有孔性の接続導体分通る流体の流れのパターンを示
し九Ｍ２図を６−６線に沿つて裁った電極の部分断面の
拡大部分端面略図である。 １０・・・フィルタプレス膜電解槽、１１・・・カソー
ド、１２・・・７ノード、１７・・・絶縁材、−８・・
・控えボルト、２０・・・陽イオン交換膜、２６・・・
７ノード上昇管、２８・・・アノード下降管、２９・・
・カンード上昇管、３０・・・カソード下降管、５゜・
・・電極、５１．５２・・・垂直の有孔性の面、５３・
・・フレーム、５４　、５５・・・側部部材、５６・・
・頂部部材、５７・・・底部部材、５８・・・室、６０
・・・導体桿、６２・・・導電コネクタ、６３・・・電
極コレクタ、６５・・・端子。 特許出願人　オリン・コーホレイション１ＦｉＧ−１ ＪＦｉＧ−２ 第１頁の続き ［相］発　明　者　ケネス・ニージン・ウツダード・ジ
ュニア アメリカ合衆国テネシー州（３７ ３１１）フレブランド・ハミング バードドライブ・ルート２ ０発　明　者　チャールズ・ヘンリー・ハリジン アメリカ合衆国テネシー州（３７ ３１１）フレブランド・ウィンウ ッドトレイル１３６４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）各々の７ノードが平行に配置され且つ隔置さ
   れ九第１の有孔性の面および第２０有孔性の面と、前記
   第１および第２の有孔性の面を囲繞するフレームであっ
   て、前記第１および第２の有孔性の面ＫＭＲりつけられ
   た２個の側部部材、１個の頂部部材および１鯛の底部部
   材を有する７レームと、前記第１の有孔性の面と前記第
   ２の有孔性の面との関に形成され且つ前記フレームによ
   り限定された童と。 前記フレームの前記側部部材の一方を通して前記室の中
   に通され且つ前記第１および第２の有孔性の面から隔置
   され九導体桿と、前記室の中に配置され且つ前記導体桿
   および前記第１および第２の有孔性０面に取りっけられ
   九有孔性の導電コネクタとからなる複数個のアノードと
   、（ｂ）各々のカソードが少くとも一つの有孔性の面と
   、前記有孔性の面を囲繞する７レームとからなり且つ前
   記アノードに対して交互に挿置された複数個のカソード
   と、（Ｃ）各々のシートが前記アノードおよび前記カソ
   ードの各々の対向した組の間にプレスされ九陽イオン交
   換膜材料の複数個のシートであって、前記陽イオン交換
   膜材料が次の度覆単位 〔ただし式中、ｍは６〜１５であり、ｎは１〜１０であ
   り、ｐは０．１または２であり、複数個のＸが一緒で４
   個の弗素または３個の弗素と１個の塩素であり、ＹはＩ
   Ｐま九はｃｙ５であり、Ｒ１＃−ｉＦ　、０１または０
   １−Ｃ１（３パーフルオロアルキル基であり、そしてＭ
   はＨま九はアルカリ金属である〕を有する弗素化され良
   薬１重合体１０〜９０重量％と、次の反覆単位〔ただし
   式中、ｑは３〜１５であり、ｒは１〜１０であり、ｅは
   ０．１ｔたＦｉ２であり、ｔは２であり、複数個のＸが
   ４個の弗素または３個の弗素と１個の塩素であり、Ｙは
   νまたＦｉＯＦ３であり、２は？または○Ｆ３であり、
   そしてＭＦｉＨまたはアルカリ金橋である〕を有する弗
   素化され良薬２重合体９０〜１０重量％とのブレンドか
   らなる陽イオン交換膜材料の複数個のシー）、（ｄ）前
   記アノードおよび前記カソードの各々の内部と連絡する
   原料供給導管および製品取出し導管と、（ｅ）前記アノ
   ードＫｔｆｉを供給し且つ前記カソードから電流を除去
   する丸めの装置と、（ｆ）前記アノードおよび前記カソ
   ードを共にプレスして実質的に流体密セルを形成するだ
   めのプレス装置とを備えていることを叫微とする単極性
   膜電解槽。 ２）前記導体枠が実質的に水平に配置されてい＼ ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の単極
   性膜電解槽。 ５ノ　前記有孔性の導電コネクタがワイヤメツシュ、エ
   キスバンドメタルメツシュ、穿孔シート、スリットシー
   トまたはよろい張りされ九シートからなるグループから
   選択された金稿製成形部材からなることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の単極性膜電解槽。 リ　各々の重合体が２，０００よりも大きくない当量重
   量を有していることを特徴とする特許請求の範−囲第３
   項に記載の単極性膜電解槽。 ５）前記有孔性の導電コネクタの形状がｒＵＪ字形、ｒ
   ＶＪ字形、牛円形、放物線形、半楕円形、半へ角形また
   は半長方形からなるグループから選択された逆面線形で
   あることを％９とする特許請求の範囲第２項に記載の単
   極性膜電解槽。 ６）前記有孔性の導電コネクタがエキス・センドメタル
   メツシュからなることを特徴とする特許請求の範囲！５
   項に記載の単極性膜電解槽。 ７）前記有孔性の導電コネクタの開放面積が電極の内側
   水平横断面積の約ａ２倍ないし約２倍であることを特徴
   とする特＃４Ｆ請求の範囲第６項に記載の単極性膜電解
   槽。 ８）前記カソードが前記有孔性の面に適用され良電気化
   学的に活性のコーティングを有し、前記電気化学的に活
   性のコーティングがラネーニッケル金属表面層からなっ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   単極性膜電解槽。 ９）前記アノードが前記陽イオン交換膜のシートに直接
   に接触していることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   に記載の単極性膜電解槽。 １０）前記２ネ一ニツケル金属表面層が主として弐Ｎｉ
   ｚＭＯ１−１Ａｊ５　（Ｘは約α７５ないし約ＣＬ９９
   である）を有する接着性の結晶質前駆物表面層構造から
   由来していることを特徴とする特許梢求の範囲第９項に
   記載の単極性膜電解槽。 １１）前記カソードが前記膜から約ａ１−ないし約１５
   園の距離に隔置されていることを特徴とする請求 性膜電解槽。 １２）各々の７ノードが平行に配置され且つ隔置された
   第１の有孔性の面および第２の有孔性の面と、前記第１
   および第２の有孔性の面を囲繞するフレームであって、
   前記第１および第２の有孔性の面に取りつけられ九２個
   の側部部材、１個の頂部部材および１個の底部部材を有
   するフレームと、前記第１の有孔性の面と前記第２の有
   孔性の面との間に形成され且つ前記フレームにより限定
   された室と，前記フレームの前記側部部材の一方を通し
   て前記室の中に通され且つ前記第１および第１の有孔性
   の面から隔置された導体枠と、前記室の中に配置され且
   つ前記導体枠および前記第１および第２の有孔性の面に
   取りつけられた有孔性の導電コネクタとからなる複数個
   のアノ−じと、（ｂ）各々のカソードが少くとも一つの
   有孔性の面と、前記有孔性の面を囲繞するフレームとか
   らなり且つ前記アノードに対して交互に挿置され九被数
   個のカソードと、（０）各々のシートが前記アノードお
   よび前記カソードの各々の対向し丸紐の間にプレスされ
   九陽イオン交換績材科の複数個のシートであって，前記
   陽イオン交換膜材料が次の反核単位〔ただし式中、ｍは
   ３〜１５であり、ｎは１〜１０であり、ｐは０，１また
   は２であり、複数個のＸが一緒で４個の弗素または３個
   の秀虞と１個の塩素であり、！はＰ″１たはＯＦｇであ
   り、Ｒｆは？、ＣＩまたは０１−０１（１パー７ルオロ
   アルキル基であり、そしてＭはＨまたはアルカリ金属で
   ある〕を有する弗素化されたａｇ１重合重合体１ワ〜９
   ０ 〔ただし式中，ｑは３〜１５であり、ｒは１〜１０であ
   り、ｅは０．１また＃′ｉ２であり，ｔは２であり、複
   数個のＸ力１ー緒で４個の弗素または５１園の弗素と１
   個の塩素である〕を有する弗素化された第２道合体９０
   〜１０１に量チとのプレノドからなる陽イオン交換膜材
   料の複数個のシートとを備えた単極性膜電解槽の中でア
   ルカリ金属塩化物の水溶液を電解する方法であって、前
   記陽イオン交換膜材料のシートを前記アノードの前記有
   孔性の面に接触させて前記有孔性の面と前記シートとの
   間のスペースを実質的になくすことを％徴とする単極性
   膜電解槽の中でアルカリ金属塩化物の水溶液を電解する
   方法。 １６）前記アノードの前記有孔性の面と前記陽イオン交
   換膜シートとの間の前記接触が前記カソードと前記アノ
   ードとの間に約０２５■（００１インチ）ないし７約６
   ’５．５ａｘ　（　２　５インチ）の正の差圧を維持す
   ることによってなされることを特徴とする特許請求の範
   囲第１２項に記載の方法。