JPH0112837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電解槽用電極に関するものである。

多数の陽極と陰極とから成り、各陽極が電解槽
を多数の陽極隔室および陰極隔室に分解するセパ
レータによつて隣接陰極から分離されている電解
槽は公知である。この種の電解槽の陽極隔室に
は、適当には共通ベツダから電解槽に電解液を供
給する装置および電解槽から電解生成物を除去す
る装置が設けられる。同様に、電解槽の陰極隔室
には電解槽から電解生成物を除去する装置および
必要に応じて電解槽に水または他の流体を供給す
る装置が設けられる。

フイルタプレス型の電解槽は非常に多数の交互
に配置した陽極と陰極とを有し、例えば50個の陽
極と50個の陰極とを交互に配置して構成すること
ができるが、しかしそれ以上の数例えば150個ま
での陽極と陰極とを交互に配置して構成してもよ
い。

電解槽は隔膜型でも膜型のものでもよい。隔膜
型電解槽では、隣接した陽極と陰極との間に配置
されたセパレータは微孔性であり、使用中電解液
は隔膜を通つて電解槽の陽極隔室から陰極隔室へ
動く。膜型電解槽ではセパレータは本質的には水
力学的に不浸透性であり、使用中イオン種は電解
槽の陽極隔室と陰極隔室との間を、膜を横切つて
運ばれる。

上記型式の電解槽はアルカリ金属塩化物の水溶
液の電解に用いられ得る。このような溶液を隔膜
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
槽の陽極隔室から除去され、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除去
され、この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
で除去される。アルカリ金属塩化物の水溶液を膜
型の電解槽で電解する場合には、水溶液は電解槽
の陽極隔室に供給され、電解で生成した塩素およ
び涸渇したアルカリ金属塩化物溶液は陽極隔室か
ら除去され、アルカリ金属イオン膜を横切つて水
またはアルカリ金属水酸化物の希薄溶液の供給さ
れ得る陰極隔室に運ばれ、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除去
される。

この型の電解槽は特に塩化ナトリウムの水溶液
の電解による塩素と水酸化ナトリウムの製造に用
いられ得る。

上記の型式の電解槽および特にフイルタプレス
型の電解槽は電極すなわち陽極および（または）
陰極を有し、これらの電極は支持部材および支持
部材上に一般には垂直にかつ互いに平行に配置し
た多数の直立した細長い部材から成つている。例
えば、電極は例えば金属板に多数のほぼ平行なス
リツトを形成し、金属のセグメントを金属の平面
から離れる方向に折り曲げて多数の直立したほぼ
平行な細長い部材すなわちいわゆるよろい板を形
成することによつて作られ得るいわゆるよろい板
型の電極であつてもよい。よろい板は金属板の平
面に対して直角にまたは90゜以下の角度例えばほ
ぼ60゜の角度を成して配置され得る。よろい板型
電極を備えた電解槽は例えばベルギー国特許第
864363号および同第864364号明細書に開示されて
いる。

電解槽例えばフイルタプレス型の電解槽は望ま
しくは、電解槽内の電気抵抗および従つて電解槽
の動作電圧ができるだけ低くなり得るようにする
ため陽極と陰極との間隔をできるだけ狭くして運
転される。陽極と陰極との間隔を狭くするため、
セパレータは陽極と陰極とに近接して位置決めさ
れ、そして陽極およびこの陽極に隣接した陰極と
に接触してもよく、その場合には陽極と陰極との
間隔は有効にはセパレータの厚さと同じである。

陽極およびこれに隣接した陰極と接触してセパ
レータを位置決めすることはまた、陽極と陰極と
がセパレータの支持体を成すという利点をもつて
いる。しかしながら、特に電極が多数の直立した
細長い部材特に直立したよろい板から成るフイル
タプレス型の電解槽の場合には欠点がある。すな
わち、電極が多数の直立した細長い部材から成る
場合および特にセパレータが直立した部材と接触
する場合には、電解槽の隔室内における液体の循
環が十分ではなく、そして特に電解槽を横切つて
の液体の循環は特に電解槽を横切つて直立した部
材によつて妨げられる。この不十分な循環は特
に、液体を電解槽に供給する装置および電解槽か
ら電解生成物を取り出す装置が電解槽の側部に設
けられる場合に生じる。電解槽の隔室内における
液体の不十分な循環は電解槽内における液体から
の電解のガス状生成物の分離が不十分となりまた
液体の濃度勾配が生じ、その結果所与電流密度に
おける動作電圧が予期した値より高くなる。

この発明は特にフイルタプレス型の電解槽に適
ししかも循環を非常に改善した電極を提供するこ
とにある。

この発明は、実質的に平面状の支持枠体と、こ
の支持枠体の少なくとも一面に互いにほぼ平行に
設けられかつ各々端部を支持枠体に取付けた多数
の細長い部材とを有し、細長い部材の実質的な部
分が支持枠体の平面から変位しかつこの平面にほ
ぼ平行な平面内に位置し、また細長い部材の面が
支持枠体の平面にほぼ平行な平面内に位置し、細
長い部材の位置している平面と支持枠体の平面と
の間に液体循環用の通路を画定していることを特
徴とするフイルタプレス型の電解槽用電極を提供
する。

細長い部材は好ましくは条片の形を成し得、ま
たこの発明の別の実施例では実質的に平面状の支
持枠体と、この支持枠体の少なくとも一面に互い
にほぼ平行に設けられかつ各々端部を支持枠体に
取付けた多数の条片とを有し、条片の実質的な部
分が支持部材の平面から変位しかつこの平面にほ
ぼ平行な平面内に位置し、また条片の面が支持枠
体の平面にほぼ平行な平面内に位置している電極
が提供される。

電極は陽極および（または）陰極として用いる
ことができ、そしてまたこの発明は、セパレータ
が隣接した陽極と陰極との間に位置決めされ、そ
して陽極または陰極或いはそれらの両方が上述の
電極から成る多数の陽極および陰極を有する電解
槽を提供する。

特に記述しない限りは以下この発明は、細長い
部材が条片の形を成している電極について説明す
る。

電極および特に電極の支持枠体部分は望ましく
は可撓性、好ましくは弾性であり、この可撓性お
よび弾性は、電極が電解槽特にフイルタプレス型
の電解槽に組立てられる場合に液密密封を達成す
るのに役立つ。

電解槽においてセパレータが電極上の条片の面
と接触する場合には、電解槽内特に電解槽を横切
つての液体の循環は、条片が支持枠体の平面から
変位され、従つて電解槽を横切つて支持枠体と条
片との間に通路が形成され、この通路を通つて液
体が循環し得るので、条片によつて妨げられな
い。

電極における条片は、特に電極を電解槽におけ
る端子電極として使用する場合には支持枠体の一
面だけに位置決めされ得る。代りに、条片は、特
に電極を電解槽特にフイルタプレス型の電解槽に
おける内部電極として用いる場合には支持枠体の
両面に配置され得る。

電極を電解槽に組込む場合、電極は一般には、
条片が実質的に垂直になるように位置決めされ
る。しかしながら、条片を垂直に位置決めするこ
とは本質的なことではなく、必要ならば、互いに
ほぼ平行である条片は垂直方向に対してある角度
を成して設けてもよい。陽極として用いられるこ
とになる電極における条片は、陰極として用いら
れることになる電極における条片の傾斜の方向と
反対の方向に垂直方向に対してある角度を成して
傾斜させることができる。このようにしてセパレ
ータに対する付加的な支持体が形成される。

電極が支持枠体の両面に設けた条片を有する場
合には、一面における条片は支持体の他面におけ
る条片と相対して位置決めされ得る。代りに、条
片は、支持枠体の一面における条片が支持部材の
他面における二つの隣接条片間の空間に対応して
位置決めされるように互い違いにされ得る。

条片が支持枠体に対する相対位置を保持するの
を保証し、従つて電解槽内において条片と接触し
得るセパレータの支持体を形成するため、条片の
両端は支持枠体に取付けられる。

支持枠体は形が矩形であることができ、そして
例えば方形または長方形でもよい。支持枠体は実
質的に平面状の板であることができ、各条片の端
部はこの板の両縁部近くで板に取付けられる。

支持枠体は、形が矩形例えば方形または長方形
であり得るほぼ平面状の枠体の形状のものでもよ
い。各条片の一端は枠体の一縁部近くに取付けら
れ、また各条片の他端は枠体の他縁部近くで枠体
に取付けられ得る。支持枠体が枠体の形を成して
いるこの実施例は、電極の設けられる電解槽の隔
室における液体の循環がこの特殊な形式の電極を
使用することによつてさらに助けられるので、好
ましい実施例である。

この発明の電極はよろい板型の電極に勝る別の
利点をもつている。よろい板型の電極では、電解
槽内においてセパレータと接触し得るよろい板の
縁部はしばしば平滑ではなく、製造方法によつて
鋭つた縁部となることがあり、その結果セパレー
タを損傷させたりセパレータに穴をあけたりし得
る。一方、この発明の電極では、細長い部材、例
えば条片の面は支持枠体の平面にほぼ平行な平面
内に位置し、そして電解槽内においてセパレータ
と接触するのは細長い部材例えば条片の面であ
り、それらの条片の縁部ではない。面がセパレー
タと接触するので、細長い部材がセパレータを損
傷する可能性は非常に減少される。

細長い部材の面は平面状であつてもよいが、し
かし好ましくはセパレータに対する損傷の危険を
さらに減少するため細長い部材の横方向面は僅か
に曲げられる。従つて、細長い部材が条片である
場合には、支持枠体から離れた側における条片の
横方向面は好ましくは僅かに凸面状を成し、それ
で電解槽内において条片の凸状面はセパレータに
対して与えられかつセパレータと接触し得る。

この発明の電極においては、各条片の実質的な
部分は支持枠体の平面に対してほぼ平行に変位し
た平面内に位置している。各条片のできるだけ多
くの部分が支持枠体の平面にほぼ平行な平面内に
位置するのが望ましいが、しかし明らかに条片の
端部は支持枠体に取付けられるので条片の全長が
そのような平面内に位置することはできない。条
片の長さの少なくとも50％、一層特に条片の長さ
の少なくとも80％が支持枠体の平面に対してほぼ
平行に変位した平面内に位置するのが好ましい、
条片の長さの95％程度はそのような平面内に位置
することができる。

電極の電流の流れ方向の寸法は好ましくは、精
巧な電流搬送装置を用いずに電極を電解槽に組立
てたときの電極における電圧降下が低いことは保
証するように電極に短かい電流路を形成するため
15〜60cmの範囲内である。

条片の平面と支持枠体の平面との間の間隔は支
持枠体の平面と条片の平面との通路の寸法を決定
し、この通路を通つて液体が電解槽内を循環し得
る。この間隔は特に電極における所望の全体寸法
特に電極の所望の幅および電解槽における所望の
全体寸法に関係するが、一般には少なくとも１mm
であり、そして好ましくは少なくとも２mmであ
る。この間隔は10mm程度またはそれ以上例えば20
mmまででもよい。条片の平面と支持枠体の平面と
の間隔が小さい場合には電解で生成されたガスの
放出は十分には速くはなく、そして電解の電圧に
不利に作用し得る。また電解を高い電流効率で行
なうようにするのが望ましく、上述の間隔は望ま
しくは電流効率および電圧を最適にするように設
定される。

この発明の電極を陽極および陰極の両方として
電解槽に組立てる場合、条片の平面と支持枠体の
平面との間隔は陽極の場合と陰極の場合とで同じ
であつても異なつてもよい。

条片の面は望ましくは少なくとも１mmの幅をも
ち、好ましくは少なくとも２mmの幅をもち、それ
で電極を電解槽に組立てたとき面の相当な幅がセ
パレータに与えられる。一般に、条片の幅は10mm
より大きくはないが、10mm以上の幅の条片を用い
ることも可能である。

電極の面における隣接条片間の間隔は望ましく
は少なくとも１mmそして好ましくは少なくとも２
mmである。一般に、この間隔は10mm以上ではない
が、必要ならばそれ以上でもよい。

電極の面における条片は互いに分離され、そし
て隣接条片間の間隔は空間を形成し、これらの空
間内に隔膜または膜が挿置され得、この隔膜また
は膜は電解槽内に用いたとき膨張する。陽イオン
交換膜は特に膨張し易く、そしてこの発明の電極
は制御された仕方でこの膨張を受け入れる装置を
提供する。

この発明の電極は一般には金属または合金から
成り、そして使用時に陽極または陰極として作用
し得る。金属の性質は、電極を陽極として用いる
かまた陰極として用いるかどうかおよび電解槽で
電解されることになる電解液の性質に関係する。
アルカリ金属塩化物水溶液を電解しそして電極を
陽極として用いる場合には、電極は適当には膜形
成金属または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、しかし
好ましくはチタンから成り、また陽極の表面は適
当には導電性で電気触媒的に活性の材料の被覆を
備えている。この被覆は一つまたはそれ以上の白
金属金属すなわち白金、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。白金属金属および（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
化物特に一つまたはそれ以上の膜形成金属酸化物
例えば二酸化チタンとの混合物の形で形成され得
る。アルカリ金属塩化物の水溶液を電解する場合
電解槽内の陽極被覆として用いられる導電性で電
気触媒的に活性の材料並びにそのような被覆を施
す方法は当該技術分野において公知である。この
被覆は適当には陽極における少なくとも条片に、
特に条片の面に施される。被覆はまた条片の逆側
すなわち支持枠体に面した側および条片の縁部に
施すこともできる。

アルカリ金属塩化物の水溶液を電解しそして電
極を陰極として用いる場合には、電極は適当には
鉄または鋼或いは他の適当な金属例えばニツケル
で作られる。陰極特にその条片は電解の水素過電
位を減少するようにされた金属で被覆され得る。

この発明の電極は二極電極であり得る。すなわ
ち、電極は第１金属板およびそれに導電的に接続
した第２金属板を有し、これら板の少なくとも一
方および好ましくは両方には上述のような多数の
細長い部材例えば条片が取付けられている。例え
ば、二極電極を、アルカリ金属塩化物の水溶液を
電解する電解槽に用いる場合には、第１金属板お
よびそれに取付けられた条片は膜形成金属または
合金から成り、そして陽極として作用し、また第
２金属板およびそれに取付けられた条片は鉄また
は鋼或いは他の適当な金属例えばニツケルから成
り、そして陰極として作用し得る。

この発明の電極の変更例では、電極の細長い部
材の面にはその一方側または両側において有孔性
金属板材料が取付けられる。例えば溶着によつて
細長い部材と電気的に接触する上記金属板材料は
例えば織物板、有孔性板または海綿状金属の板で
あり得る。

この発明の電極は細長い部材例えば条片を支持
枠体に取付けること、例えば条片を支持枠体に溶
接またはろう付けすることまたは条片と支持枠体
との導電性結合をもたらす任意の技術を用いるこ
とにより作られ得る。電極の好ましい製造方法は
その動作の簡単性を考慮して、適当なスリツト形
成工具を用いて平面状の支持枠体に多数のほぼ平
行なスリツトを形成し、そしてスリツトによつて
支持枠体に画定された条片の実質的な部分を支持
枠体の平面にほぼ平行に変位した平面へ変位させ
ることにある。スリツトは支持枠体の一縁部近く
の位置から支持枠体の他縁部近くの位置まで支持
枠体を横断し、また条片の実質的な部分を支持枠
体の平面から変位した平面へ変位させる工程では
当然条片が支持枠体から分離されることになるよ
うにしてはならない。支持枠体の両側に条片を取
付ける場合には、支持枠体におけるスリツトで画
定された条片の幾つかは支持枠体の一側に変位さ
れ、また条片の幾つかは支持枠体の他側に変位さ
れ得る。例えば、支持枠体におけるスリツトで画
定された条片は支持枠体の一側および他側に交互
に変位され、その場合電極の一側における条片は
支持枠体の他側における二つの隣接した条片間の
空間に相対して位置決めされる。

この発明の電極を装備する電解槽は隔膜型でも
膜型でもよい。隔膜型電解槽では、陽極隔室と陰
極隔室とを分離するため隣接した陽極と陰極との
間に配置したセパレータは微孔性であり、そして
使用中電解液は隔膜を通つて陽極隔室から陰極隔
室へ流れる。従つて、アルカリ金属塩化物水溶液
を電解する場合、生成される電解槽液はアルカリ
金属塩化物とアルカリ金属水酸化物との水溶液か
ら成つている。膜型電解槽では、セパレータは本
質的に流体力学的に不浸透性であり、そして使用
においては膜を横切つて電解槽の隔室間でイオン
種が運ばれる。従つて膜が陽イオン変換膜である
場合、陽イオンは膜を横切つて運ばれ、またアル
カリ金属塩化物の水溶液を電解する場合には電解
槽液はアルカリ金属水酸化物の水溶液から成る。

電解槽に使用されることになるセパレータが微
孔性隔膜である場合には、隔膜の性質は電解槽で
電解されることにる電解液の性質に関係する。隔
膜は電解液および電解生成物による退化に耐える
必要があり、そして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、塩素やアル
カリ金属水酸化物のような電解生成物による退化
に一般に耐えるフツ素含有重合材料から成る。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、その他の材料例えばテトラフラ
ルオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、フツ化ビニリデン重合体および共重合体並
びにフツ化エチレン―プロピレン共重合体を用い
ることもでき。

適当な微孔性隔膜は例えば英国特許第1503915
号明細書に記載された繊維で相互結合したミクロ
組織の節をもつポリテトラフルオロエチレン製の
微孔性隔膜や英国特許第1081046号明細書に記載
されたポリテトラフルオロエチレンの板から粒子
状充填剤を抽出して作つた微孔性隔膜である。そ
の他の適当な微孔性隔膜は当該技術分野において
提案されているものである。

電解槽に使用するセパレータが陽イオン交換膜
である場合には、膜の性質は電解槽で電解される
ことになる電解液の性質に関係する。膜は電解液
および電解生成物による退化に耐える必要があ
り、そして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属例えばス
ルホン酸、カルボン酸またはリン酸基、またはそ
れらの誘導体、もしくは二つまたはそれ以上の基
の混合物を含んだフツ素含有重合材から成る。

適当な陽イオン交換膜は例えば英国特許第
1184321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号に開示されて
いる。

この発明の電極を備えている電解槽では電解槽
の個々の陽極隔室には、適当には共通ヘツダから
隔室へ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
解槽の個々の陰極隔室には隔室から電解生成物を
取り出す装置および必要ならば適当には共通ヘツ
ダから隔室へ水または他の流体を供給する装置が
設けられる。

例えば、電解槽をアルカリ金属塩化物水溶液の
電解に用いる場合には、電解槽の陽極隔室には陽
極隔室にアルカリ金属塩化物の水溶液を供給する
装置および塩素を取り出す装置並びに必要ならば
陽極隔室から涸渇したアルカリ金属塩化物の水溶
液を取り出す装置が設けられ、また電解槽の陰極
隔室には陰極隔室から水素およびアルカリ金属水
酸化物を含んだ電解槽液を取り出す装置、並びに
必要ならば陰極隔室に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
出す装置は電解槽のそれぞれの陽極隔室および陰
極隔室の各々へまたは各々から連通する別個の管
で構成することができるが、そのような構造は特
に非常に多数のそのような隔室を有し得るフイル
タプレス型の電解槽では不必要に複雑かつ厄介と
なる。好ましい型式の電解槽は、活性金属陽極部
分を備えた陽極の形のこの発明の電極、活性金属
陰極部分を備えた陰極の形のこの発明の電極、電
気絶縁性材料の板に任意に取付けられたセパレー
タ、および任意に陽極と隣接セパレータとの間お
よび陰極と隣接セパレータとの間の電気絶縁性材
料の間隔板またはガスケツトから成り、陽極、陰
極、板および間隔板またはガスケツトはもしあれ
ば多数の開口を備え、電解槽内にそれらの長手方
向に別個の隔室を画定し、電解液は電解槽例えば
電解槽の陽極隔室に供給されそして電解生成物は
電解槽例えば電解槽の陽極および陰極隔室から取
り出され得る。

電解槽の長手方向の隔室は、電極例えばその面
における通路を介して、または板または間隔板す
なわちガスケツト例えば間隔板すなわちガスケツ
トの面における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。

電解槽が流体力学的に不浸透性の隔膜から成る
場合には、電解槽の長手方向に二つまたは三つの
隔室を画定する二つまたは三つの開口が設けら
れ、これらの開口から電解槽の陽極隔室へ電解液
が供給されそしてこれらの開口を介して電解槽の
陽極および陰極隔室から電解生成物が取り出され
得る。

電解槽が陽イオン選択性膜から成る場合には、
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、これらの開口からそれぞれ電解
槽の陽極および陰極隔室へ電解液および水または
他の流体が供給され、そしてこれらの開口を介し
て電解槽の陽極および陰極隔室から電解生成物が
取り出され得る。

電解槽においてそれの陽極隔室と連通した電解
槽の長手方向の隔室は電解槽の陰極隔室と連通し
た電解槽の隔室と電気的に絶縁する必要がある。

この電気的絶縁は種々の方法で行なうことがで
きる。例えば、電解槽の陽極および陰極は各々電
気絶縁材料の枠体枠体内に位置決めされかつそれ
によつて支持され、電解槽内でそれの長手方向の
隔室の一部を成す開口は枠体枠体における開口に
よつて画成される。

必要ならば、間隔板すなわちガスケツトの機能
および陽極または陰極の支持は適当な形状の単一
枠体枠体によつて達成され得る。

代りに、電解槽の陽極および陰極は一部電気絶
縁性材料から成り、また一部金属から成り得る。
電解槽においてその長手方向の隔室の一部を成す
電極における開口は陽極または陰極の金属部分お
よび電気絶縁性材料から成る陽極または陰極の一
部分に形成され、こうして長手方向隔室の所望の
電気絶縁が達成され得る。

間隔板すなわちガスケツトは電気絶縁性材料か
ら成る必要がある。電気絶縁性材料は望ましくは
電解槽内の液体に耐え、そして適当にはフツ素含
有量合材例えばポリテトラフルオロエチレン、フ
ツ化ポリビニリデンまたはフツ化エチレン―プロ
ピレン共重合体である。別の適当な材料はEPDA
ゴムである。

この発明はアルカリ金属ハロゲン化物溶液の電
解用の電解槽に用いるのに適した電極について説
明してきたが、しかしこの電極は他の溶液を電解
し得る電解槽または他の型式の電解槽例えば燃料
電池にも使用され得ることが理解されるべきであ
る。

以下この発明を添附図面を参照して説明する。

第１，２図を参照すると、電極は中央空間２を
包囲した枠体の形の平面状支持枠体１および枠体
の側部においてその両縁部の近くに対３，４およ
び５，６を成して配置された多数の開口３，４，
５，６を有している。これらの開口３，４，５，
６は電極を電解槽内に組立てたとき電解槽の長手
方向の隔室を形成し、これらの隔室を通つて後で
詳細に説明するように電解液およびその他の流体
例えば水を電解槽内へ充填したり、また電解槽か
ら電解生成物を除去することができる。支持枠体
１は大部分金属で構成されるが、開口３を開口４
から電気的に絶縁するため支持枠体１の部分７は
電気絶縁性材料例えばポリテトラフルオロエチレ
ンから成り、また開口５を開口６から電気的に絶
縁するため支持枠体１の部分８は電気的絶縁性材
料例えばポリテトラフルオロエチレンから成る。

中央開口すなわち中央空間２は枠体の一側の多
数の条片９および枠体の他側の多数の条片１０に
よつて橋絡されている。支持枠体１の各側におけ
るこれらの条片は垂直に等間隔にしかも互いに平
行に配置されている。これらの条片はまた互い違
いに配列され、すなわち、支持枠体１の一側にお
ける条片１０は支持枠体１の他側における二つの
隣接条片９間の空所に相対して位置決めされてい
る。条片９の面は支持枠体１の平面に平行でしか
もその平面から横方向に変位した平面内にあり、
また同様に、条片１０の面は支持枠体１の平面に
平行でしかもこの平面から横方向に変位した平面
内にある。

これらの条片の端部は任意の適当な手段例えば
溶着またはろう付けによつて支持枠体１に取付け
られ得る。代りに、これらの条片は、平面状の支
持枠体１に多数の実質的に平行なスリツトを形成
しそしてこうして支持枠体に形成した各条片の実
質的部分をまず支持枠体の一側にそして次にその
他側に交互に変位させることによつて形成しても
よい。

電極の金属部分の金属は電極の使用目的、すな
わち電極を陽極として用いるのか陰極として用い
るのかに応じて選択される。電極を、例えばアル
カリ金属ハロゲン化物水溶液を電解する電解槽に
おける陽極として用いる場合には、電極の金属部
分は適当にはチタンから成る。また電極を、アル
カリ金属ハロゲン化物水溶液を電解する電解槽に
おける陰極として用いる場合には、電極の金属部
分は鉄例えば軟鋼から成るのが適当である。

第３，４図を参照すると、図示電解槽の部分は
第１，２図について説明してきた陽極１１および
陰極１２から成つている。陰極１２は陽極１１と
同様な構造のものであり、一側に垂直に配置した
条片１３と他側に垂直に配置した条片１４とを備
え、陽極１１における中央空間２と同じ寸法の中
央空間を橋絡している。陰極はまたその両縁部近
くに対を成して配置され、陽極１１における開口
３，４，５，６と同じ寸法で対応した位置に四つ
の開口（そのうちの二つ１５，１６だけが示され
ている）を備えている。部分１７およびこの部分
１７に対角線上に相対した図示してない部分が電
気絶縁性材料例えばポリテトラフルオロエチレン
から成る点において陰極１２は陽極１１と異なつ
ている。

電解槽はまた例えばEPDMゴムのような電気
絶縁性材料から成るガスケツト１８，１９および
ガスケツト１８，１９間に位置した陽イオン交換
膜２０を備えている。陽イオン交換膜２０は陽極
１１における開口３，４，５，６に相応した位置
にこれら開口と同じ寸法の四つの開口（そのうち
二つ２１，２２だけが示されている）を備えてい
る。

第５図を参照すると、ガスケツト１８は陽極１
１における開口３，４，５，６および中央空間２
にそれぞれ対応した位置にそれらと同じ寸法の四
つの開口２３，２４，２５，２６および中央空間
２７を備えている。ガスケツト１８はまだガスケ
ツトの壁に開口２６と中央空間２７とを連通する
通路２８および中央空間２７と開口２３とを連通
する通路２９を備えている。

第６図を参照すると、ガスケツト１９は陽極１
１における開口３，４，５，６および中央空間２
にそれぞれ相応した位置にそれらと同じ寸法の四
つの開口３０，３１，３２，３３および中央空間
３４を備えている。またガスケツト１９はガスケ
ツトの壁に中央空間３４と開口３２とを連通する
通路３５および開口３１と中応空間３４とを連通
する通路３６を備えている。

電解槽を組立てるため、第３，４図に示す多数
の陽極、陰極、膜およびガスケツトは適当な端板
と共に組立てられ、そして電解槽から流体の漏れ
るのを防ぐため互いに例えばボルト締めによつて
密に緊締され、また陽極および陰極は例えば銅の
ような適当な導体によつてそれぞれ陽極および陰
極の母線に別々に接続される。電解槽を組立てた
状態では、陽極および陰極は交互に位置決めさ
れ、ガスケツト・膜・ガスケツト組立体は各隣接
した陽極と陰極との間に位置決めされる。

陽極１１における開口３，４，５，６および陰
極１２とガスケツト１８，１９と陽イオン交換膜
２０とにおける対応した開口によつて形成された
電解槽の長手方向における通路は、電解液および
その他の流体を電解槽へ充填する装置（図示して
ない）および電解槽から電解生成物を除去する装
置に接続される。例えば塩化ナトリウムの水溶液
を電解する場合には、陽極１１の開口６，４が一
部分を形成している電解槽の長手方向の通路はそ
れぞれ塩化ナトリウム溶液および水を電解液に供
給する装置に連結され、また開口５，３が一部を
成している電解槽の長手方向の通路はそれぞれ電
解槽から水酸化ナトリウム水溶液と水素および涸
渇した塩化ナトリウム溶液と塩素を除去する装置
に連結される。

次に電解槽の動作を塩化ナトリウム水溶液の電
解について説明する。

動作において、塩化ナトリウム水溶液は陽極１
１における開口６が一部を成す電解槽の長手方向
の通路に充填され、そしてこの水溶液はガスケツ
ト１８における通路２８を通つて電解槽の陽極隔
室内へ送られる。（陽極隔室は陽極の両側に設け
た隣接膜間の空間によつて形成される。）涸渇し
た塩化ナトリウム溶液および電解で生成した塩素
は陽極隔室からガスケツト１８における通路２９
を通つて陽極１１における開口３が一部を成す電
解槽の長手方向の通路へ送られ、そして電解槽か
ら送出される。

水は、陽極１１における開口４が一部を成す電
解槽の長手方向の通路に充填され、そしてガスケ
ツト１９の通路３６を通つて電解槽の陰極隔室に
供給される。（陰極隔室は陰極の両側に設けた隣
接膜間の空間によつて形成される。）陰極隔室に
おいて陽極隔室から陽イオン交換膜２０を横切つ
て送られてきたナトリウムイオンは水の電解によ
つて生成された水酸イオンと反応し、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
室からガスケツト１９の通路３５を通つて陽極１
１における開口５が一部を成す電解槽の長手方向
の通路内へ送られそして電解槽から送出される。

この発明の実施例を以下説明する。

実施例 １ 上述の電解槽は多数の陽極と陰極とを交互に配
置して組立てた。各陽極はチタンで作り、また陽
極の条片は長さ22.5cm、幅0.5cmであり、隣接条
片間に0.5cmの間隔を取り、そして陽極の両面に
おける条片は間隔0.8cm離して構成した。条片は
RuO₂とTiO₂との混合物（RuO₂：TiO₂は重量比
で35：65）の導電性の電気触媒上活性の被覆で被
覆した。各陰極は軟鋼で作り、陰極の面における
条片の寸法および条片間の間隔の寸法は陽極の場
合と同じにした。各陽極と陰極との間には、カル
ボン酸基を含んだペルフルオロビニルエーテルお
よびテトラフルオロエチレンの共重合体から成る
陽イオン交換膜を配置した。この膜のイオン交換
容量は1.32ミリ当量／グラムであつた。

電解槽内において塩化ナトリウム水溶液を電解
し、濃度305ｇ／、PH9.0の塩化ナトリウムを電
解槽の陽極隔室に充填し、水を電解槽の陰極隔室
に充填し、そして濃度200ｇ／の塩化ナトリウ
ム溶液および塩素を電解槽の陽極隔室から取り出
し、また水酸化ナトリウム水溶液および水素を電
解槽の陰極隔室から取り出した。

電解は電流密度2KAm^-2、電圧3.5Vで行なつ
た。

電流効率94％で濃度35重量％の水酸化ナトリウ
ム水溶液が生成された。

実施例 ２ ステンレス鋼から成る陰極を使用し、そして
3KAm^-2の電流密度で電解を行なつた点を除いて
実施例１の工程を繰返した。

16日間の運転の後、電圧は3.64Vであり、電流
効率は93％であり、そして生成された水酸化ナト
リウム水溶液は濃度が34.7重量％であり、８部／
ミリオンの塩素イオンを含んでいた。

実施例 ３ ステンレス鋼製の陰極を使用し、陽極に対向し
た側にスルホン酸基を含み陰極に対向した側にカ
ルボン酸基を含んだペルフツ化重合体膜を使用
し、3KAm^-2の電流密度で電解を行なつた点を除
いて実施例１の工程を繰返した。

26日間の運転の後、電圧は3.70Vであり、電流
効率は92％であり、また生成された水酸化ナトリ
ウム水溶液は濃度32.3重量％であり、28部／ミリ
オンの塩素イオンを含んでいた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電極の端面図、第２図は第
１の電極を部分的に省略して示す斜視図、第３図
はこの発明の電極を組込んだ電解槽の一部を部分
的に省略して示す展開斜視図、第４図は第３図の
電解槽の一部を展開しない状態で示す上面図、第
５，６図は第３，４図に示す電解槽の部分に組込
まれた部分的に省略して示すガスケツトの正面図
である。 図中、１…支持枠体、２…中央空間、３，４，
５，６…開口、９，１０…条片、１１…陽極、１
２…陰極、１３，１４…条片、１５，１６…開
口、１８，１９…ガスケツト、２０…膜、２１〜
２６…開口、２７…中央空間、２８，２９…通
路、３０〜３３…開口、３４…中央空間、３５，
３６…通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的に平面状の支持枠体と、この支持枠体
   の少なくとも一面に互いにほぼ平行に設けられか
   つ各々端部を支持枠体に取付けた多数の細長い部
   材とを有し、細長い部材の実質的な部分が支持枠
   体の平面から変位しかつこの平面にほぼ平行な平
   面内に位置し、また細長い部材の面が支持枠体の
   平面にほぼ平行な平面内に位置し、細長い部材の
   位置している平面と支持枠体の平面との間に液体
   循環用の通路を画定していることを特徴とするフ
   イルタプレス型の電解槽用電極。 ２ 電極が可燒性である特許請求の範囲第１項記
   載の電極。 ３ 細長い部材が支持枠体の両面に位置決めされ
   る特許請求の範囲第１項および第２項のいずれか
   に記載の電極。 ４ 細長い部材が垂直に配置される特許請求の範
   囲第１項〜第３項のいずれかに記載の電極。 ５ 細長い部材が条片の形を成し、また支持枠体
   の一面における条片が支持枠体の他面における二
   つの隣接条片間の空間に相対して配置される特許
   請求の範囲第３項および第４項のいずれかに記載
   の電極。 ６ 支持枠体が実質的に平面状の枠体を成し、ま
   た各細長い部材の一端が枠体の一縁部近くで枠体
   に取付けられ、そして各細長い部材の他端が枠体
   の反対側の縁近くで枠体に取付けられる特許請求
   の範囲第１項〜第５項のずれかに記載の電極。 ７ 細長い部材の横方向面が曲げられている特許
   請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の電
   極。 ８ 細長い部材が条片の形を成し、また支持枠体
   から離れた側の条片の横方向面が凸面状である特
   許請求の範囲第７項に記載の電極。 ９ 細長い部材の長さの少なくとも80％が支持枠
   体の平面にほぼ平行でかつこの平面から変位した
   平面内にある特許請求の範囲第１項〜第８項のい
   ずれかに記載の電極。 １０ 細長い部材の平面が１〜20mmの範囲の間隔
   だけ支持枠体の平面から変位している特許請求の
   範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の電極。 １１ 電流の流れ方向における電極の寸法が15〜
   60cmの範囲にある特許請求の範囲第１項〜第１０
   項のいずれかに記載の電極。 １２ 条片の面の幅が２〜10mmの範囲にある特許
   請求の範囲第１項〜第１１項のいずれかに記載の
   電極。 １３ 電極の一面における隣接した細長い部材間
   の間隔が２〜10mmの範囲にある特許請求の範囲第
   １項〜第１２項のいずれかに記載の電極。 １４ 電極が陽極として用いるのに適し、そし
   て、膜形形成金属またはその合金から成り、また
   細長い部材が導電性の電気触媒上活性の材料の被
   覆を備えている特許請求の範囲第１項〜第１３項
   のいずれかに記載の電極。 １５ 有孔性金属板材料が細長い部材の面と電気
   的に接触しえ取付けられる特許請求の範囲第１項
   〜第１４項のいずれかに記載の電極。 １６ 電極を電解槽内に組立てたとき電解槽の長
   手方向の隔室を画定する多数の開口を電極の面に
   備え、上記隔室を通して電解液が電解槽に充填さ
   れ、そして電解生成物が電解槽から取り出される
   特許請求の範囲第１項〜第１５項のいずれかに記
   載の電極。 １７ 電極が一部電気絶縁性材料で形成され、電
   解槽内に電解槽の陽極隔室と連通する電解槽の長
   手方向の隔室を形成する開口が電解槽内に電解槽
   の陰極隔室と連通する電解槽の長手方向の隔室を
   形成する開口と電気的に絶縁される特許請求の範
   囲第１６項記載の電極。 １８ 電極が電気絶縁性材料の枠体部材に位置決
   めされ、この枠体部材がその面に多数の開口を備
   え、電極を電解槽内に組立てたとき上記開口が電
   解槽の長手方向の隔室を画定し、これらの隔室を
   通して電解液が電解槽内に充填されそして電解生
   成物が電解槽から取り出される特許請求の範囲第
   １項〜第１５項のいずれかに記載の電極。