JPS62182294A - 電解槽の逆電流低減装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、各種電解橿に配された薄膜型酸化物陽極が、
陰極から電解液を介して陽極へ流れる逆電流により損傷
を受けるのを防ぐ電解槽の逆電流低減装置に関する。

［従来の技術］ 従来、各種溶液の電解（例えば海水電解、塩水電解、ソ
ーダ電解等）は第５図（ａ）、〜（ｄ）に示すような方
法で行っている。同図（ａ　）は、ｌｌｉ極と陰惨が別
個の基板から成つＣいるもので、電解液は電解液供給管
１を通り、電解槽２へ入り、陽極３と陰極４で電解され
、電解液排出管５からの次の箇所へ送られる。このとき
の電流は整流器６からの通電線７を通り陽極３から電解
液を介して陰極４へ流れ通電線８を介して整流器６へ戻
る。

第５図（ｂ）は陽極３の拡大図で基板９（主、としてチ
タン板を使用）と、その片面に貴金属等をコーティング
した部分であるコーティング部１０から成っている。

第５図（Ｃ）は、第５図（ｂ）で示した陽極３の基板９
の電解液と接した面を陰極部として、貴金属（酸化物）
等をコーティングしたコーティング部１０を陽極部とし
て使用したもので、電解槽２内に数枚並列的に配置して
あり、陽極板３から矢印の方向へ電流が流れ陰極板４に
達する仕組みとなっている。

第５図（（１）においては、電流は基板の両面に貴金属
をコーティングした通電陽極１１から、電解液を介して
ｌｌｉの一部（主として上半分又は下半分）に貴金属を
コーティングした電極１２゜１３の陰（船部から陽極部
を通り再び電解液を介して、上極１４の陰極部へ流れる
。このようにして矢印で示すように、電ｆｆ１１５．１
６を介し通電陰惨１７に達する。

ところで、航記゛眉解装置の性能を判断する上で基礎と
なる性能項目として設置された陰・陽極の消費電力や、
陽極については、電流効率、電位。

寿命等が挙げられるが、特に陽極の性能は電解装置の性
能を大きく左右する。

過去、これらの電解に使用されている陽極の主ルＡ・・ 流はＴｉ　　−Ｐｔであったが、現在では省エビ省コス
ト型重極として薄膜型酸化物電極が主流となりつつある
。この薄膜型酸化物電極は主としてＴｉを基材として、
その上にＰｔ、ｌｒ、Ｒｕ。

Ｐｄ等の貴金属に少量の卑金属を混入し、塗布焼成した
ものであり、Ｔｉ　　−Ｐｔ電極と比較すると、電気的
特性（電流効率、電極電位等）が優れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、薄膜型酸化物電極の研究が進むにつれて
、通電をしないままの状態で、陰・陽極を電解液中に浸
漬しておくと、陰極・陽極の電位差によって生じる逆電
流のためにｎ２化物の還元が起こり、薄膜型酸化物電極
の消耗量を僧加させる等の問題が生じることが明らかと
なった。以下、これらについて図を参照して説明する。

（Ａ）陰・陽極が整流器を通して接続されている場合 第５図（ａ　）に示したように陽極３と陰極４に整流器
が接続された場合を考える。電解時の陽極３の電位をＥ
工、陰１１ｉ４の電位をＥ２とすると、整流器の電源を
切った時の陰・陽極間には、Ｅ＝２１−Ｅ２　　（Ｅ２
　＜Ｏ）　　　・・・・・・（１）の電圧負荷があり、
陰極４から電解液を介して陽＃１３へ逆電流が流れ、陽
極３の還元が生じる。この逆電流の大きさと総電流量は
電極と電解液との界面に形成される電気二重層に蓄えら
れた電荷と整流器抵抗、電解液抵抗及び電極の分極抵抗
に左右され、第６図に示したような曲線となる。

このようにして生じる逆電流によって陽極３はｊ！元消
耗し、その消耗量は整流器の出力電源を切ってから電解
液に浸しておく時間に比例して多くなる。

（Ｂ）陰・陽極が１枚の基材上に存在する場合第５図−
（ｃ）、（ｄ）に示したように１枚の基材上に陰・陽極
が存在する電極を設置した、電解装置を考え、電解をス
トップする前後の電流の流れを第７図に示す。第７図（
ａ）は１枚の基材の表と裏が各々陽極、陰極となってい
る電極の電解時の電流の流れを矢印で示したもので、第
７図（ｂ）は電解中断後の電流の流れを示したものであ
る。第７図（Ｃ）は１枚の基材の片面の上と下、及び両
面の上と下が陰極、陽極となっているときの電解時の電
流方向を示し、第７図（ｄ　）は電解中断後の電流方向
を示したものである。なお、電解中断後の電流は、第７
図（１））、（ｄ）で示したような矢印の方向に流れる
だけでなく、迷走電流等も考慮しなければならず、より
複雑となる。

さらに１枚の基材上に陰・陽極の存在する電極は、電解
液を排出した優の、濡れた状態の電極でも、十分逆電流
は流れ得るため、前記（Ａ）の場合より条件は厳しく、
従って消耗量も大きくなる。

次に前記（Ａ＞、（Ｂ）（第５図（ａ）、〜（ｄ　）参
照）の各状態で電極の電気的特性及び消耗量がどのよう
に変化するかを、以下に示す試験条件及び方法で試験を
行い調査した。

陽極面積：３０ｓＸ４０Ｉｎｍ （Ｐｔ　、Ｉｒ　、Ｒｕ主成分） 陰・陽極間距離：３ｍ、　　陰極：チタン電解液：海　
水 電解液温度：２５℃前後 電源を切る頻度　：（ａ）の場合・・・１回／日（ｃ）
、（ｂ）の場合・・・１回／２日電解液流速二〇、１ｍ
／ｓｅａ 試験方法：〈ａ）・・・１５Ａ／ｄｍ２で通電を行い１
回／日Ｘ１Ｈだけ電源を 切る。（６２回） （Ｃ）、（（１）・・・１５Ａ、／ｄｍ２で通電を行い
１回／２日Ｘ２Ｈだけ゛電源 を切る。（９回） この時の、試験前後の電流効率、陽）１１．消耗量の変
化を表、１に示す。

この結果からもわかるように、電気的特性は劣化し、電
極の消耗量も５〜１５％となっている。

このように陽極の性能低下が生じると、ａ）電流効率の
低下及び電位の上昇に伴いランニングコストが増大する
。

ｂ）消耗量の増加により電極寿命が短かくなる。

などの問題が生じて来る。

なお、各種電解槽において電解液を入れたままの状態で
、電解を中断する頻度は多く、上記問題に対する解決は
急務である。

そこで、この発明は逆電流の発生に起因するランニング
コストの増加及び電極消耗量の増加を抑制し得る解歩春
伊巷装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は陽極と陰（框、又は
同一板上に陽極と陰（Φを配し、これらに整流器電源を
接続し電解を（テう装置において、上記整流器と陰極及
び陽極とを接続する電気回路に整流手段を設けて構成す
る。

［作　用］ このような構成の本装置は陽極と陰極の間、又は陽極と
陰極の電気的接続線路に整流手段を設けであるので、こ
れら電極には片方向だけに電流が流れることになる。従
って、整流器電源を切った後に発生する逆電流は整流手
段により抑制されることになり、該逆電流の陽極への流
入は抑えることができる。これによって上記問題点を解
決することができるようになる。又、本発明装置は、整
流手段として例えば、半導体ダイオード（整流素子等）
を用いることにより電解の中止と同時に発生する逆電流
に対して大きな抵抗が得られ、逆電流の大幅な低減が可
能になる。

［実施例］ 次に第１図を参照して、本発明の第１の実施例を説明す
る。２２丁３加り・１ヒ１４−駒ＩＪ　ｌ”ｌ−雪玉を
討（１イハク１４１ｊＪ心７３本実施例は、整流器６と
陽極３の電気的接続線路である通電線７にダイオード等
の整流素子による整流回路１８を新たに直列に順方向接
続したちのである。ここで整流回路１８は通［１８に取
り付けても良い。

以上の構成において、Ｚ角氷を電解液として作動させ、
一定時間電解した後、電源を切った瞬間から６０分間に
流れた逆電流を計測した結果を第３図に示す。曲線（イ
）は従来法での逆電流の経時変化、曲線（ロ）は本実施
１ソ１での逆電流の経時変例では市販の整流素子を組み
込み実施したが、回路の組み方や、又は素子（板）の種
類を変えると、さらに低減でき得る。このように逆電流
の低減により、次の効果を得た。

（１）消耗量の低減 （２電気的特性の劣化進行の抑制 （３）　　ランニングコスト上昇の抑制次に、第２図を
参照して、本発明の第２の実施例を説明する。第２図（
ａ　＞は陽極３の基板９に整流板１つを取り付けたもの
で第２図（ｂ）は陰所４に整流板２０を取り付けたもの
である。さらに第２図（Ｃ）は１枚の基板９の表と裏が
各々陽（歌、陰（モとなった電極の陰極部１０と陰極部
９との間に整流板２１を取り付けたもので第２図（ｄ　
）は第５図（ｄ　）で説明した部分的に陽極と陰帰にな
っているｔｌ造の電極の陽極部と陰（Φ部の間に整流板
（又は整流部）２２を取り付けて、この整流板２２で陽
極部と陰極部間の逆流電流を抑えるようにしたものであ
る。

以上の構成において、電極での通電路中に整流板が介在
することにより、その逆電流抑止作用によって、電解を
中断した後、陰極部から海水を介して陽極部へ流れる逆
電流の低減が可能となり、その結果第１の実施例と同様
の効果を得ることができる。又、その効果は、１枚の基
板上に陽極と陰極が存在する電極において特に多大であ
る。

次に、第４図を参照して、本発明の第３の実施例を説明
する。本実施例は整流板又は整流回路に関する発明で、
整流板の代わりに陰極部９と陽極部１０の間に整流素子
２３を取り付け、隙間にプラスチック２４を流し込んで
固定した図を示したものである。

このようにしても上述と同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は整流器からの通電線や電極
に整流作用を有する回路又は、整流板を取り付けるか一
体化することによって電解を中断すると同時に発生する
陰極から陽極への逆電流の低減を図るようにしたもので
あり、これによって、１１）消耗量の低減、（２）電気
的特性の劣化進行の抑制、（３）ランニジグコメ１−上
冒の抑制等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図１ｉ　４５よび第２図（ａ　）〜（ｄ、）は本発
明Ｈ’Ｒの第１の実施例および第２の実施例を示す概略
構成図、第３図（Ｊ本発明第１の実施例を実施した時の
逆電流の経時変化を示す線図、第４図は整流板等の役割
をする電極の概略図、第５図（ａ）。 （ｃ）、（ｄ）は従来の電解槽の１例を示す概略構成図
、第５図（ｂ　）は陽極を示す説明図、第６図は海水を
介して、陰極から陽極へ流れる逆電流の経時変化を示す
線図、第７図＜ａ　＞〜（ｄ　）は電解をストップする
前後の電流の流れを説明する概略図である。 １・・・電解液供給管、２・・・電解槽、３・・・陽極
、４・・・陰極、５・・・電解液排出管、６・・・整流
器、７．８・・・電気線路（通電線）、９・・・基板、
１０・・・貴金属等をコーティングした部分、１１・・
・通電陽極、１２．１３．１４．１５．１６・・・電極
、１７・・・通電陰極、１８・・・整流回路、１９，２
０，２１゜２２・・・整流板、２３・・・整流子、２４
・・・プラスチック等。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 （ａ）　　　　（ｂ）　　　（ｃ）　　　（ｄ）第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 陽極と陰極、又は同一板上に陽極と陰極を配し、これら
   に整流器電源を接続し、電解を行う装置において、上記
   整流器と、陰極及び陽極とを接続する電気回路に整流手
   段を設けてなることを特徴とする電解槽の逆電流の低減
   装置。