JPS63134685A - 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、電解槽に関するものであり、そして特に多数
の陽極と陰極とを有し、電解槽を多数の陽極隔室と陰極
隔室とに分けるセパレータにより各陽極をそれに隣接し
た陰極から分離した形式の電解槽に関する。

電解槽は、隔膜型またはイオン交換膜型のものであるこ
とができる。隔膜型電解槽においては、隣接した陽極と
陰極との間に位置したセパレータは微孔性で、流体圧的
に透過性であり、そして使用時電解液は隔膜を通って電
解槽の陽極隔室から陰極隔室へ移動する。膜型電解槽に
おいては、セパレータは本質的には流体圧的に不透過性
であるが、電離的には選択透過性であり、そして使用時
にはイオン種は膜を通って電解槽の陽極隔室と陰極隔室
との間で移動する。

本発明の電解槽は特に、電解によってガス状生成物の生
成される電解液を電解するのに適している０例えば、隔
膜型電解槽でアルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場
合には、溶液は電解槽の陽極隔室に供給され、電解で生
成されるガス状塩素は電解槽の陽極隔室から取り出され
、アルカリ金属塩化物溶液は隔膜を通り、そして電解で
生成されたガス状水素およびアルカリ金属水酸化物は陰
極隔室から取り出され、アルカリ金属水酸化物はアルカ
リ金属塩化物とアルカリ金属水酸化物との水溶液の形態
で取り出される。陽イオン交換膜を備えた脱型の電解槽
でアルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場合には、溶
液は電解槽の陽極隔室に供給され、電解で生成されたガ
ス状塩素および涸渇したアルカリ金属塩化物溶液は陽極
隔室から取り出され、アルカリ金属イオンは膜を通って
電解槽の陰極隔室（この陰極隔室には水またはアルカリ
金属水酸化物の希薄温液が供給され得る）に運ばれ、そ
して水とアルカリ金属イオンとの反応で生成されたガス
状水素およびアルカリ金属水酸化物溶液は電解槽の陰極
隔室から取り出される。

本発明の電解槽は、非常に多数の陽極と陰極、例えば５
０個の陽極と５０個の陰極とを交互に配置したフィルタ
プレス型のものから成り得るが、電解槽はそれ以上の数
の陽極および陰極例えば１５０個までの交互に配列され
た陽極と陰極とを備えることもできる。電解槽は単極型
のものであっても二極型のものであってもよい。しかし
たがら、本発明は特にフィルタプレス型の電解槽に伴う
問題点を解決しようとするものではあるが、本発明の電
解槽はこの型の電解槽に限定されるものではない。

また、本発明は流体圧的に透過性の隔膜をセパレータと
して備えた電解槽に適用できるが、本発明は特に、セパ
レータがイオン交換膜である電解槽に伴う問題点を解決
するようにされる。

上記の問題点はアルカリ金属塩化物の水溶液を電解する
イオン交換膜型の電解槽に関して最μよく説明され得る
。電解槽は当然的の電解液を電解する場合にも使用され
得る。

このような電解槽は非常に多数の交互に配列された陽極
および陰極を有し、単極電解槽の場合には陽イオン交換
膜は各陽極とそれに隣接した陰極との間に位置決めされ
、また二極電解槽の場合には陽イオン交換膜は二極電極
の陽極とそれに隣接した二極電極の陰極との間に位置決
めされ、それにより電解槽を多数の別個の陽極隔室と陰
極隔室とに分けている。陽極、陰極および膜は一般には
実質的に垂直に配置される。電解槽には、アルカリ金属
塩化物の水溶液を陽極隔室へ供給するヘッダおよび水ま
たはアルカリ金属水酸化物の希釈水溶液を陰極隔室へ供
給するヘッダが設けられ得る。

これらのヘッダは通常、溶液を陽極および陰極隔室の下
方部分例えば陽極および陰極隔室の底部近くに供給する
ように位置決めされる。電解槽は、電解生成物、すなわ
ち塩素ガスおよび涸渇したアルカリ金属塩化物溶液を陽
極隔室から取り出し得るヘッダおよび電解生成物、すな
わち水素ガスおよびアルカリ金属水酸化物の水溶液を陰
極隔室から取り出し得るヘッダを備え得る。ガス状電解
生成物、すなわち塩素および水素はそれぞれ陽極隔室お
よび陰極隔室の頂部まで上昇するので、これらの取り出
し用ヘッダは一般には、電解生成物を隔室の上方部分例
えば隔室の頂部の位置またはその近くの位置から収り出
すように位置決めされる。

実際、ヘッダは、電解生成物が上方へ向かい、隔室から
出てヘッダ内へ移動するように陽極および陰極隔室の上
に位置決めされ得、上方への移動はガス状塩素および水
素によりもならされるガス持ち上げ作用によって助けら
れる。

電解生成物を取り出すヘッダは陽極および陰極隔室の上
に位置決めされ得るが、ガス状電解生成物が陰極隔室ま
たは陰極隔室の上方部分に集まるのを防ぐようにガス状
電解生成物を十分に早く取り出すことのできない場合が
しばしばある。これは、特に、ガス状生成物が急速に発
生される場合であり、すなわち電解槽が高電流密度で作
動される場合である。例えば、アルカリ金属塩化物の水
溶液を電解する場合、例えばガス状塩素とアルカリ金属
塩化物溶液の泡状の塩素ガスが電解槽の陽極隔室の上方
部分に集まる場合がしばしばある。

これは、特に、陽極隔室および陰極隔室が相対的に狭い
フィルタプレス型の電解槽の場合である。

このガス状塩素は避けることの困難な問題を生じる。塩
素は、特に上述のような泡状である際に腐蝕性であり、
また陽極隔室の上方部分に集まったカス状塩素のポケッ
トが陽イオン交換膜と接触する場合、膜において化学的
攻撃が生じ、膜は、安定であることが期待され得る型で
あるベルフルオル重合体型のものであっても急速に使用
できなくなる。従って、他の場合に必要とされるより一
層頻繁に膜を交換することが必要となる。

本発明は、上記の問題点の影響を実質的に軽減または除
去するように構成される電解槽に関する。

従来、陽イオン交換膜を備えたフィルタプレス型の電解
槽は種々提案されている。

英国特許第１５０３７９９号明細書にはフィルタプレス
型の二極電解槽が開示されており、この二極電解槽は、
電解槽を多数の陽極隔室と陰極隔室とに分ける爆圧接合
したチタン板と鉄板の多数の垂直に配置した隔壁と、各
チタン板に電気的に接続したチタン陽極と、各鉄板に電
気的に接続した鉄陰極と、各陽極とそれに隣接した陰極
との間に位置決めされた陽イオン交換膜と、電解槽の陽
極隔室および陰極隔室に電解液を供給するため電解槽の
底部に設けられた供給ノズルと、陽極隔室および陰極隔
室から電解生成物を取り出すため電解槽の頂部に設けら
れた取り出しノズルとから成っている。

欧州特許第４５１４８号明細書にはフィルタプレス型の
単極電解槽が開示されており、この単極電解槽は、電気
絶縁性材料のガスケットを備えた多数の垂直に配置した
陽極および陰極と、各陽極とそれに隣接した陰極との間
に位置決めされ各陽極をそれに隣接した陰極から電気的
に絶縁ししかも電解槽を多数の陽極隔室と陰極隔室とに
分ける陽イオン交換膜とから成っている。陽極および陰
極は各々、支持部材から変位されしかも支持部材に平行
である多数の離間した条片から成る活性面を備え、また
電解液を陽極隔室および陰極隔室へ供給し陽極隔室およ
び陰極隔室から電解生成物を取り出すヘッダは、電解槽
内において互いに共動してヘッダを形成する陽極、陰極
およびガスケットにおける開口で構成される。

本発明は、ほぼ垂直に配置した多数の電極と、隣接した
電極対間に位置し、電解槽を多数の別個の電極隔室に分
けるセパレータとを有し、電極とそれに隣接したセパレ
ータとの間で電極隔室の上方部分にバリヤー部材を設け
、このバリヤー部材が、電解槽の運転中′ｒ４極隔室の
上方部分に集まり得るガス状の電解生成物との接触から
セパレータを遮蔽することを特徴とする電解槽を提供す
る。

本発明の電解槽は、ほぼ垂直に配置した多数の陽極およ
び１ｆｊｉ極と、各陰極とそれに隣接した陰極との間に
位置し、電解槽を多数の陽極隔室および陰極隔室に分け
るセパレータとを有し、陽極とそれに隣接したセパレー
タとの間で陽極隔室の上方部分にまたは陰極とそれに隣
接したセパレータとの間で陰極隔室の上方部分にバリヤ
ー部材を設け、このバリヤー部材が、電解槽の運転中陽
極隔室の上方部分または陰極隔室の上方部分に集まり得
るガス状の電解生成物との接触からセパレータを遮蔽す
るようにした電解槽であることができる。

本発明の電解槽は、交互に配置した多数の陽極および陰
極を有し、各陽極とそれに隣接した陰極との間にセパレ
ータを配置した単極電解槽であってもあるいは多数の二
８ｉｉ電極を有し、これらの電極の一つの面が陽極とし
て機能し、また反対の面が陰極として機能し、一つの二
極電極の陽極とそれに隣接した二極Ｔ４＠の陰極との間
にセパレータを配置した二極電解槽であってもよい。

電解槽において陽極および陰極は実質的に垂直に位置決
めされる。陽極および陰極は正確に垂直に位置決めする
必要はない、必要なことは、電解槽の運転中にガス状の
電解生成物が陽極隔室の頂部または陰極隔室の頂部まで
上昇するように陽極と陰極を位置決めすることであり、
従って陽極および陰極は垂直位置に対して実質的に傾斜
して位置決めすることもできる。陽極および陰極は水平
に位置決めしてはならない。

電解槽の運転中、ガス状電解生成物は陽極隔室または陰
極隔室であり得る電解槽の電極隔室の上方部分に集まり
得る。電極隔室ないのガス状生成物からセパレータを遮
蔽するために、バリヤー部材は好ましくは隔室のほぼ全
幅に渡って伸びている。

バリヤー部材の深さは電極隔室内におけるガス状生成物
の量と電極隔室内における液体のレベルとに関係する。

電極隔室内の液体のレベルは、ガス状生成物が電極隔室
内において液体と一部泡状の形態で存在するため正確に
は決定できないが、バリヤー部材は好ましくは、電極隔
室の上方部分に集まり得るガス状電解生成物の実質的に
全部からセパレータを遮蔽するように十分な深さをもっ
ている。電極隔室内に集まるガス状電解生成物の量は電
解槽の種々の構造上の特徴を含む多数のファクタおよび
ガス状生成物の生成される割合に異存するので、バリヤ
ー部材のこの好ましい深さの正確な値を設定することは
不可能である。

電極とそれに隣接したセパレータとの間に位置決めされ
たバリヤー部材について上述したバリヤー部材の好まし
い特徴は、陽極とそれに隣接したセパレータとの間に位
置決めされたバリヤー部材および陰極とそれに隣接した
セパレータとの間に位置決めされたバリヤー部材の両方
に適用できる。

実際、電解槽は、陽極とそれに隣接したセパレータとの
間に位置決めされたバリヤー部材および陰極とそれに隣
接したセパレータとの間に位置決めされたバリヤー部材
を備えることができる。バリヤー部材のこのような配置
が望ましいかまたは必要であるか否かは、ガス状電解生
成物の性質に依存している０例えば、アルカリ金属塩化
物の水溶液を電解する電解槽においては腐蝕性のガス状
塩素は電解槽の陽極隔室内に生成され、そしてこの場合
腐蝕性のガス状塩素との接触からセパレータを遮蔽する
ために電解槽の陽極隔室の上方部分において陽極とそれ
に隣接したセパレータとの間にバリヤー部材を位置決め
するのが望ましくまたは必要でさえある。他方、このよ
うな電解において腐蝕性でないガス状水素は電解槽の陰
極隔室内に生成され、この場合仲は電解槽の陰極隔室の
上方部分において陰極とそれに隣接したセパレータとの
間にバリヤー部材を配置することは必要ではない、しか
したがら、陰ｉｍ室はそのようなバリャ一部材を備えて
もよい。

バリヤー部材の存在によりセパレータは腐蝕性のガス状
電解生成物との接触から遮蔽され、その結果セパレータ
の有効寿命はそうでない場合より長くなることが認めら
れる。

本発明は特にフィルタプレス型の電解槽に適用される。

この型の電解槽は、例えば、多数の陽極、陰極および電
気絶縁性材料のフレーム状ガスケットを有することがで
き、陽極および陰極はフレーム状ガスケットにおける凹
部内に位置決めされ、あるいは代わりにフレーム状ガス
ケットを各陽極と隣接した陰極との間に配置して各陽極
を隣接した陰極から電気的に絶縁するようにしてもよい
。

フレーム状ガスケットは中央開口を備えることができ、
そしてバリヤー部材をこの中央開口を横切って位置決め
して電解槽内でバリヤー部材が電極と隣接したセパレー
タとの間で電解槽の上方部分にするされるようにするこ
とができる。

バリヤー部材はガスケットと一体にでき、すなわちバリ
ヤー部材はガスケットと一体に形成され得る０代わりに
、バリヤー部材は例えば接着剤を用いてガスケットに取
り付けられ得る。

電解槽においてガスケットは電気絶縁性材料から成る。

望ましくは、電解槽内における漏れ密封シールを行なう
ためにガスケットは可撓性で、また好ましくは弾性であ
る。

ガスケットは適当には有機重合体材料から成り、この材
料としては例えば、ポリオレフィン例えばポリエチレン
またはポリプロピレン；炭化水素エラストマー例えばエ
チレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−
ジエン共重合体、天然ゴムまたはスチレン−ブタジェン
ゴムを基材とするエラストマー；まなは塩素化炭化水素
例えばポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデンを挙げ
ることができる。ガスケットの材質は電解槽中の液体に
対して化学的に耐性であるのが特に望ましく、電解槽を
アルカリ金属塩化物の水溶液の電解に用いようとする場
合には、ガスケットの材質は、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリ７ヅ化ビニリデン
、フッ素化エチレン−プロピレン共重合体のようなフッ
素化重合体材料から成り得、またはガスケットはこのよ
うなフッ素化重合体材料を外層に備えた基材から成り得
る。

特にガスケットとバリヤー材料が一体構造のものである
場合には、バリヤー部材はガスケットと同じ材料から成
ることができる０代わりに、バリヤー部材はガスケット
と異なる材料から成ってもよく、あるいは少なくともバ
リヤー部材は異なる材料の被覆を備えてもよい、この構
造は特に、バリヤー部材が特に腐蝕性のガス状生成物例
えば塩素と接触することになる場合に適している。この
場合、バリヤー部材はフルオロ重合体材料から成るかま
たはスルオ０重合体材料で被覆され得る。

電解槽内の電極は一般に金属または合金から成り、そし
て金属または合金の種類は、電極が陽極として用いられ
ることになるのか陰極として用いられることになるのか
に、そしてまた電解槽で電解されることになる電解液の
種類に応じて決まる。

例えば、アルカリ金属塩化物の水溶液を電解しようとす
る場合には、陽極は適当にはフィルム形成金属またはそ
の合金、例えばジルコニウム、ニオブ、タングステンま
たはタンタルから成るが、好ましくはチタンから成り、
また陽極の表面は適当には電導性で電気的触媒作用をも
つ材料から成る被覆を備えている。この被覆は一つまた
はそれ以上の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、お
よび（または）これら金属の一つまたはそれ以上の酸化
物から成り得る。白金族金属および（または）酸化物の
被覆は一つまたはそれ以上の非貴金属酸化物例えば二酸
化チタンと組み合わせて特に酸化物の固溶体の形態で存
在し得る。

アルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場合に電解槽中
の陽極被覆として用いられる電導性で電気的触媒作用を
もつ材料、およびこのような被覆の節用方法は周知であ
る。

アルカリ金属塩化物の水溶液を電解しようとする場合に
は、＃Ｒ極は適当には鉄、鋼、または他の適当な金属例
えばニッケルから成る。陰極は電解の際の水素過電圧を
降下させるようにされた材料で被覆され得る。

電極は少なくとも一部分に有孔表面を備えることができ
、例えば電極は有孔板であっても、または電極は一つま
たはそれ以上の網目表面例えば織成網目を備えても、或
いは電極は多数の離間した細長い部材例えば一般に互い
に平行でしかも電解槽中に垂直に配置される多数の条片
から成ってもよい。実際、多数の細長い部材から成る有
孔表面は、電解槽におけるセパレータがイオン交換膜で
ある場合にある効果がもたらされる。すなわち、イオン
交換膜は、電解槽中の電解液と接触した時に膨張し、ま
た細長い部材間の隙間は、膜が損傷することなしに膨張
し得る隙間を形成する。

電解槽は、各陽極とそれに隣接した陰極との間にまたは
二極電極の各陽極と二極電極の隣接した陰極との間にセ
パレータを備え、それにより電解槽を多数の別個の陽極
隔室と陰極隔室とに分けている。セパレータは微孔性で
流体圧的に透過性の隔膜であるかまたは実質的に流体圧
的に不透過性のイオン交換膜であることができる。組立
てられた電解槽においてはセパレータは隣接ガスケット
間に位置され、そして電解槽の組立ての最終段階で作用
された押圧力で適当な位置に保持され得る。

電解槽の組立てにおいて、セパレータは任意の適当な手
段例えば接着剤を用いてガスケットに装着され得る。

電解槽が微孔性隔膜であるセパレータを備えている場合
には、この隔膜の種類は電解槽で電解されることになる
電解液の種類によって決まる。隔膜は電解液および電解
生成物による劣化に対して耐性であるべきであり、アル
カリ金属塩化物の水溶液を電解する場合には、隔膜は適
当にはフッ素含有重合体材料から成る。何故ならばかか
る材料は電解で生成された塩素およびアルカリ金属水酸
化物による劣化に対して一般に耐性であるからである。

好ましくは、微孔性隔膜はポリテトラフルオロエチレン
から成るが、用いることができる他の材料としては例え
ばテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン
共重合体およびフッ素化エチレン−プロピレン共重合体
が含まれる。

適当な微孔性隔膜としては、例えば英国特許第１５０３
９１５号明細書および同第１０８１０４６号明細書に記
載されたものを挙げることができ、英国特許第１５０３
９１５号明細書には、フィブリルで相互に連結されたノ
ード微細構造をもつポリテトラフルオロエチレンの微孔
性隔膜について開示されており、また英国特許第１０８
１０４６号明細書には、ポリテトラフルオロエチレンの
シートから粒状充填剤を抽出することによって製造され
た微孔性隔膜について開示されている。その他の適当な
微孔性隔膜については文献に記載されている。

電解槽に用いられるセパレータが陽イオン交換膜である
場合には、この膜の種類もまた電解槽で電解されること
になる電解液の種類に応じて決められる。膜は電解液お
よび電解生成物による劣化に耐性であるべきであり、ア
ルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場合には、膜は適
当には、陽イオン交換基、例えばスルホン酸基、カルボ
ン酸基またはホスホン酸基、またはこれらの誘導体、い
はかかる基の二つまたはそれ以上を組み合わせたものを
含有するフッ素含有重合体材料から成る。

適当な陽イオン交換膜としては例えば英国特許第１１８
４３２１号明細書、同第１４０２９２０号明細書、同第
１４０６６６７３号明細書、同第１４５５０７０号明細
書、同第１４９７７４８号明細書、同第１４９７７４９
号明細書、同第１５１８３８７号明細書および同第１５
３１０６８号明細書に開示されているものを挙げること
ができる。

電解槽において、陽極隔室には、適当には共通ヘッダか
ら電解液を供給する装置および隔室から電解生成物を取
り出す装置が設けられる。同様に、電解槽の陰極隔室に
はこれらの陰極隔室から電解生成物を取り出す装置およ
び必要に応じて適当には共通ヘッダからこれらの陰極隔
室へ水またはその他の液体を供給する装置が設けられる
。

例えば、電解槽がアルカリ金属塩化物の水溶液を電解す
るのに用いられることになる場合には、電、解槽には陽
極隔室へアルカリ金属塩化物の水溶液を供給する装置と
、これらの陽極隔室から塩素および涸渇したアルカリ金
属塩化物の水溶液を取り出す装置とが設けられ、また電
解槽には陰極隔室から水素およびアルカリ金属水酸化物
を含む槽液を取り出す装置が設けられ、場合によってか
つまた必要に応じてこれららの陰極隔室へ水またはアル
カリ金属水酸化物の希薄溶液を供給する装置が設けられ
る。

電解槽において、電解槽の個々の陽極隔室には、適当に
は共通ヘッダからこれらの隔室へ電解液を供給する装置
およびこれらの隔室から電解生成物を収り出す装置が設
けられる。同様に、電解槽の個々の陰極隔室には、これ
らの隔室から電解生成物を取り出す装置および必要に応
じて適当には共通ヘッダからこれらの隔室へ水または他
の液体を供給する装置が設けられる。

電解液を供給する装置および電解生成物を取り出す装置
は電解槽中のそれぞれの陽極隔室および陰極隔室の各々
へまたはそれぞれの陽極隔室および陰極隔室の各々から
通じる別個のパイプによって形成することができるが、
そのような構成は、特に非常に多数の隔室を備え得るフ
ィルタプレス型の電解槽においては不必要に複雑かつ扱
い難くくなり得る。好ましい形式の電解槽では、ガスケ
ットおよび場合に応じて電極は、電解槽中にヘッダとし
て機能する電解槽の長手方向の別個の隔室を画定する多
数の開口を備え、これらの開口を通して電解液が電解槽
例えば電解槽の陽極隔室へ供給され、また電解生成物が
電解槽例えば電解槽の陽極隔室および陰極隔室から取り
出され得る。ヘッダとして機能する電解槽の長手方向の
隔室は電極内例えば電極の面内の通路またはガスケット
内例えばガスケットの面内またはガスケットの壁内の通
路を介して電解槽の陽極隔室および陰極隔室と連通し得
る。

電解槽が流体圧的に透過性の隔膜を備えている場合には
、ヘッダとして機能する電解槽の長平方向の二つまたは
三つの隔室を画定する二つまたは三つの開口が設けられ
得、これらの開口から電解液が電解槽の陽極隔室へ供給
され得、またこれらの開口を通して電解生成物が電解槽
の陽極隔室および陰［！隔室から取り出され得る。

電解槽が陽イオン選択透過性の膜を備えている場合には
、ヘッダとして機能する電解槽の長手方向に四つの隔室
を画定する四つの開口が設けられ得、これらの開口から
電解液および水または他の液体が電解槽の陽極隔室およ
び陰極隔室へそれぞれ供給され得、またこれらの開口を
介して電解生成物が電解槽の陽極隔室および陰極隔室か
ら収り出され得る。

電解槽は、例えば電解槽の構成要素すなわち陽極、Ｉｆ
ｊＨｆｉおよびガスケットをタイバー上に位置決めし、
そしてこれらの構成要素を端板間で締め付けることによ
り組立てられ得る。構成要素はタイバーを受けるように
設計された適当な孔を備えることができる１代わりに、
構成要素はジョーの対を備えることができ、そして電解
槽はこれらのジョーを支持ロッド上に位置決めし、構成
要素を端板間で締め付けることにより組立てられ得る。

電解槽は広範囲の種々の電解液を電解するのに使用され
得るが、この電解槽は特にアルカリ金属塩化物の水溶液
を電解して塩素とアルカリ金属水酸化物の水溶液、特に
塩素と水酸化ナトリウム溶液を精製するのに適している
。このような溶液を層膜型の電解槽で電解する場合には
、溶液は電解槽の陽極隔室に供給され、電解で生成され
る塩素は電解槽の陽極隔室から取り出され、アルカリ金
属塩化物溶液は隔膜を通り、そして電解で生成された水
素およびアルカリ金属水酸化物は陰極隔室から取り出さ
れ、アルカリ金属水酸化物はアルカリ金属塩化物とアル
カリ金属水酸化物との水溶液の形態で取り出される。

陽イオン選択透過性膜を備えた模型の電解槽でアルカリ
金属塩化物の水溶液を電解する場合には、溶液は電解槽
の陽極隔室に供給され、電解で生成された塩素および個
渇したアルカリ金属塩化物溶液は陽極隔室から取り出さ
れ、アルカリ金属イオンは膜を通って電解槽の陰極隔室
（この陰極隔室には水またはアルカリ金属水酸化物の希
薄水溶液が供給される）に運ばれ、そして水とアルカリ
金属イオンとの反応で生成された水素およびアルカリ金
属水酸化物溶液は電解槽の陰極隔室から収り出される。

本発明を以下の実施例で例示する。

第１図を参照すると、チタンから成る陽極１はフレーム
状部分２．１４を有し、これらのフレーム状部分２．１
４は中央開口３を画定し、この中央開口３は多数の離間
した条片４によって橋絡されており、これらの条片４は
互いに平行であり、フレーム状部分２．１４の平面から
この平面と平行に変位され、そしてフレーム状部分２．
１４の平面の両側に変位されている。陽＆１は四つの開
口５．６．７．８を備え、これらの開口５．６．７．８
は電解槽内においてヘッダの一部を構成し、これらのヘ
ッダを通ってそれぞれ電解液が電解槽の陽極隔室に供給
され、電解生成物が電解槽の陽極隔室から収り出され、
水または他の液体が電解槽の陰極隔室に供給され、そし
てまた電解生成物が電解槽の陰極隔室から取り出される
。中央開口３は通路装置９を介して開口５および電解槽
の陽極隔室に電解液を供給するヘッダに連通され、また
中央開口３は通路装置１０を介して開口６および電解槽
の陽極隔室から電解生成物を取り出すヘッダに連通され
ている。陽８ｉ！１は二つの別の開口１１．１２を備え
、これらの開口１１．１２は電解槽内において平衡ヘッ
ダの一部を構成し、これらの平衡ヘッダはそれぞれ電解
槽の陽極隔室および陰極隔室に連通している。開口１１
および従ってこの間口１１が一部を成す平衡ヘッダは通
路装置１３を介して中央開口３および電解槽の陽極隔室
に連通される。陽極１はまた凸部１５を備え、この凸部
１５には銅部材１９がボルトで締め付けられており、こ
の銅部材１６を介して運転中陽極１に電力が供給される
。

第２図を参照すると、電気絶縁性エラストマー材料から
成るガスケット２０はフレーム状部分２１．３２を有し
、これらのフレーム状部分２１．３２は中央開口２２お
よび四つの開口２３．２４．２５．２６を画定し、これ
ら四つの開口２３．２４．２５．２６は電解槽内におい
てヘッダの一部を構成し、これらのヘッダを通してそれ
ぞれ電解液が電解槽の陽極隔室に供給され、電解生成物
が電解槽の陽極隔室から取り出され、水または他の液体
が電解槽の陰極隔室に供給され、そしてまた電解生成物
が電解槽の陰極隔室から取り出される。中央開口２２は
凹部２７を介して開口２３および電解槽の陽極隔室に電
解液を供給するヘッダに連通され、また中央開口２２は
凹部２８を介して開口２４および電解槽の陽極隔室から
電解生成物を取り出すヘッダに連通されている。ガスケ
ット２０は二つの別の開口２９．３０を備え、これらの
開口２９．３０は電解槽内において平衡ヘッダの一部を
梢成し、これらの平衡ヘッダはそれぞれ電解槽の陽極隔
室および陰極隔室に連通している。開口２９および従っ
てこの間口２９が一部を成す平衡ヘッダは四部３１を介
して中央開口２２および電解槽の陽極隔室に連通される
。ガスケット２０はまたバリヤー部材３３を備え、この
バリヤー部材３３はガスケット２０のフレーム状部分２
１における凹部３４（第４図参照）内に係合され、そし
て適当な接着剤によって凹部３４に接合されている。ア
ルカリ金属塩化物の水溶液を電解する電解槽では、バリ
ヤー部材３３は適当には、電解槽の運転中電解槽の陽、
能隔室の上方部分３５（第４図参照）に集まる塩素によ
る腐蝕に耐えるフルオロ重合体、例えばフッ素化エチレ
ン−プロピレン共重合体から成る。

第３図を参照すると、電気絶縁性材料から成るガスケッ
ト４０はフレーム状部分４１．４つを有し、これらのフ
レーム状部分４１．４９は中央開口４２および四つの開
口４３．４４．４５．４６を画定し、これら四つの開口
４３．４４．４５・、４６は電解槽内においてヘッダの
一部を構成し、これらのヘッダを通してそれぞれ電解液
が電解槽の陽極隔室に供給され、電解生成物が電解槽の
陽極隔室から収り出され、水または他の液体が電解槽の
陰極隔室に供給され、そしてまた電解生成物が電解槽の
陰極隔室から取り出される。ガスケット４０は二つの別
の開口４７．４８を備え、これらの開口４７．４８は電
解槽内において平衡ヘッダの一部を構成し、これらの平
衡ヘッダはそれぞれ電解槽の陽極隔室および陰極隔室に
連通している。ガスケット４０はまたそれぞれ開口４５
．４６．４３．４４．４７．４８の周囲に直立したリッ
プ５０．５１．５２．５３．５４．５５を備え、これら
リップのガスケット４０の平面からの高さは陽極１の厚
さより血かに高い。ガスケット４０はバリヤー部材３３
と同じ材料のバリヤー部材５６で完成され、このバリヤ
ー部材５６はガスケット４０におけるフレーム状部分４
１の凹部５７（第４図参照）内に係合され、そして適当
な接着剤によって凹部５７に接合されている。

陽極１、ガスケット２０およびガスケット４０は、陽子
１の一方の面をガスケット２０に接触させて位置決めし
、通路装置９．１０．１３をガスケット２０のそれぞれ
凹部２７．２８．３１内に位置決めすることによって組
立てられる。その後、ガスケット４０は陽極１の他方の
面に接触させて位置決めされ、直立したリップ５０．５
１．５２．５３．５４．５５はそれぞれ開ロア、８．５
．６．１１．１２内に位置決めされ、これらのリップは
ガスケット２０の面に接触し、こうして開ロア、８．５
．６．１１．１２の周囲に電気絶縁性材料の層が形成さ
れる。

カスゲット２０．４０を陽極１に対して適当な位置に配
置しかつ保持するために、これら両ガスケットおよび陽
極はそれらの面上および面内に互いに係合する多数の凸
部および凹部を備えることができる。簡明にするなめこ
れらの凸部および凹部は図示されてない。

第４図を参照すると、組立てられた電解槽内における二
つの陽イオン交換膜５８．５９の位置が示されている。

また図面に見られるようにバリヤー部材３３．５６は電
解槽の陽極隔室の上方部分３５に集まり得るガス状生成
物から陽イオン交換膜を遮蔽している。

第５図を参照すると、ニッケルから成る陰極６０はフレ
ーム状部分６１．７３を有し、これらのフレーム状部分
６１．７３は中央開口６２を画定し、この中央開口６２
は多数の離間した条片６３によって橋絡されており、こ
れらの条片６３は互いに平行であり、フレーム状部分６
１．７３の平面からこの平面と平行に変位され、そして
フレーム状部分６１．７３の平面の両側に変位されてい
る。陰極６０は四つの開口６４．６５．６６．６７を備
え、これらの開口６４．６５．６６．６７は電解槽内に
おいてヘッダの一部を構成し、これらのヘッダを通って
それぞれ電解液が電解槽の陽極隔室に供給され、電解生
成物が電解槽の陽極隔室から取り出され、水または他の
液体が電解槽の陰極隔室に供給され、そしてまた電解生
成物が電解槽の陰極隔室から取り出される。中央開口６
２は通路装置６８を介して開口６６および電解槽の陰極
隔室に水または他の液体を供給するヘッダに連通され、
また中央開口６２は通路装置６９を介して開口６７およ
び電解槽の陰極隔室から電解生成物を取り出すヘッダに
連通されている。陰極６０は二つの別の開ロア０を備え
、これらの開ロア０．７１は電解槽内において平衡ヘッ
ダの一部を構成し、これらの平衡ヘッダはそれぞれ電解
槽の陰極隔室および陽極隔室に連通している。開ロア０
および従ってこの開ロア０か一部を成す平衡ヘッダは通
路装置７２を介して中央開口６２および電解槽の陰極隔
室に連通される。

陰極６０はまた凸部７４を備え、この凸部７４には銅部
材７５がボルトで取り付けられており、この銅部材７５
を介して運転中陰極６０に電力が給電される。

第６図を参照すると、電気絶縁性のエラストマー材料か
ら成るガスケット８０はフレーム状部分８１．９２を有
し、これらのフレーム状部分８１．９２は中央開口８２
および四つの開口８３．８４．８５．８６を画定し、こ
れら四つの開口８３．８４．８５．８６は電解槽内にお
いてヘッダの一部を構成し、これらのヘッダを通してそ
れぞれ電解液が電解槽の陽極隔室に供給され、電解生成
物が電解槽の陽極隔室から取り出され、水または他の液
体が電解槽の陰極隔室に供給され、そしてまた電解生成
物が電解槽の陰極隔室から取り出される。中央開口８２
は凹部８７を介して開口８５および電解槽の陰極隔室に
液体を供給するヘッダに連通され、また中央開口８２は
四部８８を介して開口８６および電解槽の陰極隔室から
電解生成物を取り出すヘッダに連通されている。ガスケ
ット８０は二つの別の開口８９．９０を備え、これらの
開口８９．９０は電解槽内において平衡ヘッダの一部を
構成し、これらの平衡ヘッダはそれぞれ電解槽の陰極隔
室および陽極隔室に連通している。開口８９および従っ
てこの開口８９が一部を成す平衡ヘッダは四部９１を介
して中央開口８２および電解槽の陰極隔室に連通される
。ガスケット８０はまたガスケット８０のフレーム状部
分９２と一体のバリヤー部材９３を備え、従って同じエ
ラストマー材料で構成される。電解槽の運転において、
バリヤー部材９３は陰＃！隔室の上方部分１１７（第８
図参照ンに集まるガスから膜を遮蔽する。

第７図を参照すると、電気絶縁性エラストマー材Ｉ゛１
から成るガスケット１００は、フレーム状部分１０１．
１０９を有し、これらのフレーム状部分１０１．１０９
は中央開口１０２および四つの開口１０３．１０４．１
０５．１０６を画定し、これらの四つの開口１０３．１
０４．７０５．１０Ｇは電解構内においてヘッダの一部
を構成し、これらのヘッダを通してそれぞれ電解液が電
解槽の陽極隔室に供給され、電解生成物が電解槽の陽極
隔室から取り出され、水または他の液体が電解槽の陰極
隔室に供給され、そして電解生成物が電解槽の陰極隔室
から取り出される。

カスゲット１００は二つの別の開口１０７．１０８を備
え、これらの開口１０７．１０８は電解槽内において平
衡ヘッダの一部を構成し、これらの平衡ヘッダはそれぞ
れ電解槽の陰極隔室および陽極隔室に連通し、また、そ
れぞれ開口１０３．１０４．１０５．１０６．１０７　
、１０８の周囲に直立したリップ１１１．１１２．１１
３．１１４．１１５．１１６が設けられ、これらリップ
のガスケットの平面からの高さは陰極６０の厚さより僅
かに高い。

ガスケット１００はまたガスケット１００のフレーム状
部分１０９と一体のバリヤー部材１１０１！−備え、従
って同じエラストマー材料で構成される。

陰極６０、ガスケット８０およびガスケット１００は、
陰極６０の一方の面をガスケット８０に接触させて位置
決めし、通路装置６８．６９．７２をガスケット８０の
それぞれ凹部８７．８８．９１内に位置決めすることに
よって組立てられる。その後、ガスケット１００は陰極
６０の他方の面に接触して位置決めされ、直立したリッ
プ１１１．１１２．１１３．１１４．１１５．１１Ｇは
それぞれ開口６４．６５．６６．６７．７０．７１内に
位置決めされ、これらのリップはガスケツｌへ８０の面
に接触し、こうして開口６４．６５．６６．６７．７０
．７１の周囲に電気絶縁性材料の層が形成される。

ガスケット８０．１００を陰極６０に対して適当な位置
に配置しかつ保持するために、これら両ガスケットおよ
びｍｌはそれらの面上および面内に互いに係合する多数
の凸部および凹部を備えることができる。簡明にするた
めこれらの凸部および凹部は図示されてない。

第８図を参照すると、組立てられた電解槽内における二
つの陽イオン交換ｖ、１１８．１１９の位置が示されて
いる。また図面に見られるようにバリヤー部材９３．１
１０は、電解槽の陰極隔室の上方部分１１７に集まり得
るガス状生成物から陽イオン交換膜を遮蔽している。

第９図を参照すると、電解槽は多数の陰極構成要素１２
（１，１２１を有し、これらの各構成要素は、第５図〜
第８図に説明したように陰極と陰極の各側に一位置決め
した一対のガスケットとから成っている。電解槽はまた
、多数の陽極構成要素１２２（そのうちの一つだけを図
示する）を有し、これらの各陽極構成要素は第１図〜第
４図に関して説明したように陽極とそれの各側に位置決
めした一対のガスケットとから成っている。電解槽にお
いて、陽極構成要素１２２および陰極構成要素１２０．
１２１は交互に配置され、そして陰極構成要素１２０．
１２１の各々のガスケットの一方のフレーム状部分およ
び各陽極構成要素１２２のガスケットの一方には例えば
接着剤によって陽イオン交換膜が取り付けられ、組立て
られた電解槽において陽イオン交換膜は各陽極と隣接し
た陰極との間に位置決めされる。陽イオン交換膜の位置
は陰ｔｆ！構成要素１２０．１２１および陽極構成要素
１２２上に点線で示されている。電解槽は、組立体に所
望の数の陽極構成要素１２２および陰極構成要素１２０
．１２１を設け、組立体の端部に端板を位置決めし、そ
して端板の間で例えばタイバー上で陰極構成要素および
陰極構成要素の組立体を押圧することにより組立てられ
る。簡明にするなめ、これらの端板およびタイバーは第
９図には示してない、電解槽の組立体は、陰極構成要素
１２０における開口１２３．１２４．１２５．１２６が
一部を成しているヘッダをそれぞれ電解槽の陽極隔室に
供給すべき電解液の供給部、電解槽の陽極隔室から電解
生成物を受ける装置、電解槽の陰極隔室に供給すべき水
または他の液体の供給部および電解槽の陰極隔室から電
解生成物を受ける装置に連結し、そして銅部材１２７．
１２８．１２９を電源に接続することによって完成され
る。

電解槽において、陰極隔室は陽極構成要素１２２の各側
に位置された陽イオン交換膜の間の空間で構成され、ま
た陰極隔室は陰極構成要素１２０または１２１の各側に
位置された陽イオン交換膜の間の空間で構成される。

電解槽の動作を、塩化ナトリウムの水溶液の電解につい
て説明する。塩化ナトリウムの水溶液は、陰極構成要素
１２０における開口１２３が一部を成すヘッダに供給さ
れ、そこから電解槽の陽極隔室内に供給され、そこで電
解が行われる。電解で涸渇した塩化ナトリウム溶液およ
び塩素は陽極隔室ら陰極構成要素１２０における開口１
２４が一部を成すヘッダ内に移動し、そこから電解槽の
外へ取り出される。

水は、陰極構成要素１２０における開口１２５が一部を
成すヘッダに供給され、そこから電解槽の陰極隔室内に
供給される。陰極隔室内において陽極隔室から陽イオン
交換膜を通って移動してきたナトリウムイオンは水の電
解によって生成されたヒドロキシイオンと反応し、そし
て生成された水酸化ナトリウム溶液および水素は陰極隔
室から陰極構成要素１２０における開口１２６が一部を
成すヘッダを通って電解槽の外へ取り出される。

各陽極隔室間および各陰極隔室間の液体の分配は、第１
図〜第３図および第５図〜第７図に関して説明してきた
、それぞれ各陽極隔室および各陰極隔室と連通した平衡
ヘッダのによって補助される。

電解槽において、第４図を参照すると、陽イオン交換膜
５８はガスケット２０のフレーム状部分２１．３２およ
びバリヤー部材３３に接触させて位置決めされ、また陽
イオン交換膜５９はガスケット４０のフレーム状部分４
１．４９およびバリヤー部材５６に接触させて位置決め
され、そして電解槽の運転においてガス状塩素は第４図
に符号３５で示す位置において陽極隔室の上方部分に集
まる。ガスケット２０．４０に取り付けられたバリヤー
部材３３．５６はそれぞれ陽イオン交換膜５８．５９を
ガス状塩素との接触から遮蔽する。

電解槽において、第８図を参照すると、陽イオン交換膜
１１８はガスケット８０のフレーム状部分８１．９２お
よびバリヤー部材９３に接触させて位置決めされ、イオ
ン交換ＩＪＡ１１９はガスケット１００のフレーム状部
分１０１．１０９およびバリヤー部材１１０に接触させ
て位置決めされ、そして電解槽の運転においてガス状水
素は第８図に符号１１７で示す位置において［隔室の上
方部分に集まる。ガスケット８０．１００と一体のバリ
ヤー部材９３．１１０はそれぞれ陽イオン交換［１１８
，１１９をガス状水素との接触から遮蔽する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電解槽用の陽極の正面図、第２図は第１図の陽
極に取り付けられる第１のガスケットの正面図、第３図
は第１図の陽極に取り付けられる第２のガスケットの正
面図、第４図は第１図の陽極に取り付けられた第２図お
よび第３図のガスケットを示す第１図のＡ−Ａ線に沿っ
た断面図、第５図は電解槽用の陰極の正面図、第６図は
第５図の陰極に取り付けられる第１のガスケットの正面
図、第７図は第５図の陰極に取り付けられる第２のガス
ケットの正面図、第８図は第５図の陰極に取りトｔけら
れた第６図および第７図のガスケットを示す第５図のＢ
−Ｂ線に沿った断面図、第９図は電解槽の一部分の概略
解斜視図である。 図　　　中 １：陽極、２０：ガスケット、３３：バリヤー部材、４
０：ガスケット、５６：バリヤー部材、５８．５９：陽
イオン交換膜、６０：陰極、８０：ガスケット、９３：
バリヤー部材、１００　：ガスケット、１１０：バリヤ
ー部材。 手続補正書（方式） 昭和６２年１２月　９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ほぼ垂直に配置した多数の電極と、隣接した電極対
   間に位置し、電解槽を多数の別個の電極隔室に分けるセ
   パレータとを有し、電極とそれに隣接したセパレータと
   の間で電極隔室の上方部分にバリヤー部材を設け、この
   バリヤー部材が、電解槽の運転中電極隔室の上方部分に
   集まり得るガス状の電解生成物との接触からセパレータ
   を遮蔽することを特徴とする電解槽。 ２、ほぼ垂直に配置した多数の陽極および陰極と、各陰
   極とそれに隣接した陰極との間に位置し、電解槽を多数
   の陽極隔室および陰極隔室に分けるセパレータとを有し
   、陽極とそれに隣接したセパレータとの間で陽極隔室の
   上方部分にまたは陰極とそれに隣接したセパレータとの
   間で陰極隔室の上方部分にバリヤー部材を設け、このバ
   リヤー部材が、電解槽の運転中陽極隔室の上方部分また
   は陰極隔室の上方部分に集まり得るガス状の電解生成物
   との接触からセパレータを遮蔽するようにした特許請求
   の範囲第１項に記載の電解槽。 ３、バリヤー部材が電極隔室のほぼ全幅に渡って伸びて
   いる特許請求の範囲第１項または第２項に記載の電解槽
   。 ４、バリヤー部材が、運転中電極隔室の上方部分に集ま
   り得るガス状の電解生成物のほぼ全部からセパレータを
   遮蔽するように充分な深さを備えている特許請求の範囲
   第１項〜第３項のいずれか一項に記載の電解槽。 ５、バリヤー部材が、陽極とそれに隣接したセパレータ
   との間および陰極とそれに隣接したセパレータとの間に
   位置決めされる特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれ
   か一項に記載の電解槽。 ６、多数の陽極と陰極とを交互に配置し、各陽極とそれ
   に隣接した陰極との間にセパレータを配置した単極電解
   槽である特許請求の範囲第１項〜第５項に記載のいずれ
   か一項に記載の電解槽。 ７、多数の二極電極を有し、これらの電極の一つの面が
   陽極として機能し、また反対の面が陰極として機能し、
   一つの二極電極の陽極とそれに隣接した二極電極の陰極
   との間にセパレータを配置した特許請求の範囲第１項〜
   第５項に記載のいずれか一項に記載の電解槽。 ８、フィルタプレス型である特許請求の範囲第１項〜第
   ７項のいずれか一項に記載の電解槽。 ９、多数の陽極と、陰極と、電気絶縁性材料のフレーム
   状ガスケットとを有し、フレーム状ガスケットを各陽極
   とそれに隣接した陰極との間に配置した特許請求の範囲
   第８項に記載の電解槽。 １０、陽極および陰極がフレーム状ガスケットの凹部内
   に配置されている特許請求の範囲第９項に記載の電解槽
   。 １１、フレーム状ガスケットが中央開口を備え、バリヤ
   ー部材がこの中央開口を横切って位置決めされている特
   許請求の範囲第９項または第１０項に記載の電解槽。 １２、フレーム状ガスケットが弾性である特許請求の範
   囲第９項〜第１１項のいずれか一項に記載の電解槽。