(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極室及び陰極室を区画するイオン交換膜に接触して設置されるガス拡散陰極において、重力方向に降下している陰極液を接触させることにより前記陰極液の移動方向を変更させるための案内片を該ガス拡散陰極内に設置したことを特徴とするガス拡散陰極。
【請求項２】
ガス拡散陰極本体に凹部を形成し、該凹部に案内片を収容するようにした請求項１に記載のガス拡散陰極。
【請求項３】
案内片をガス拡散陰極の陰極室側に露出させた請求項１に記載のガス拡散陰極。
【請求項４】
イオン交換膜により陽極室及び陰極室に区画され、該陽極室に金属又は金属酸化物被覆陽極が、前記陰極室にガス拡散陰極がそれぞれ設置され、前記陽極室及び陰極室にそれぞれ塩化物イオンを含む塩水及び酸素含有ガスを供給して電解し陰極室で苛性アルカリを生成する塩水電解槽において、前記ガス拡散陰極として該ガス拡散陰極内に、重力方向に降下している陰極液を接触させることにより前記陰極液の移動方向を変更させるための案内片を設置したガス拡散陰極を使用することを特徴とする２室型塩水電解槽。
【請求項５】
イオン交換膜により陽極室、中間室及び陰極室に区画され、該陽極室に金属又は金属酸化物被覆陽極が、前記陰極室にガス拡散陰極がそれぞれ設置され、前記陽極室及び陰極室にそれぞれ塩化物イオンを含む塩水及び酸素含有ガスを供給して電解し陰極室で苛性アルカリを生成する塩水電解槽において、前記ガス拡散陰極として該ガス拡散陰極内に、重力方向に降下している陰極液を接触させることにより前記陰極液の移動方向を変更させるための案内片を設置したガス拡散陰極を使用することを特徴とする３室型塩水電解槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、効率良く電解生成物を陰極室側に取り出すことのできるガス拡散陰極及び該ガス拡散陰極を使用する２室型又は３室型塩水電解槽に関し、より詳細には目的生成物である苛性アルカリを効率良く前記ガス拡散陰極の陰極室側に案内するための案内片を設置したガス拡散陰極及び該ガス拡散陰極を使用する２室型又は３室型塩水電解槽に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
クロルアルカリ電解を代表とする電解工業は素材産業として重要な役割を果たしている。このような重要な役割を持つもののクロルアルカリ電解に要する消費エネルギーが大きく、日本のようにエネルギーコストが高い国ではその省エネルギー化が大きな問題となる。例えばクロルアルカリ電解では環境問題の解決とともに省エネルギー化を達成するために、水銀法から隔膜法を経てイオン交換膜法へと転換され、約25年で約40％の省エネルギー化を達成してきた。しかしこの省エネルギー化でも不充分で、エネルギーである電力コストが全製造費の50％を占めているが、現行の方法を使用する限りこれ以上の電力節約は不可能なところまで来ている。より以上の省エネルギー化を達成するためには電極反応を修正する等の抜本的な変化を行なわなければならない。
【０００３】
ガス拡散電極は、反応物質としてのガスを電極表面に供給しやすい性質を有することを特徴とし、燃料電池等の用途を踏まえて開発され（H.Wendt 、Electrochemical Hydrogen Technologies, p373 〜、1990及びE.A.Ticianelliら、Journal of Electroanalytical Chemistry 251, p275〜、1988) 、最近になってガス拡散電極を工業電解に使用することが検討され始めている。例えば過酸化水素のオンサイト製造装置では酸素還元反応を行なうための疎水性陰極が利用されている（D.Pletcher、Industrial Electrochemistry  (第２版）p279〜、1991) 。又アルカリ製造やアルカリ回収プロセスでは対極反応としての陽極の酸素発生あるいは陰極の水素発生の代替として陽極での水素酸化（J.Jorissenら、Journal of Electrochemistry 21、 p869 〜、1991) あるいは陰極での酸素還元反応（三浦ら、日本化学会誌  1982、p732〜) をガス拡散電極を用いて行ない消費電力の低減が図られている。又亜鉛採取等の金属回収や亜鉛メッキの対極としても水素陽極による減極が可能であることが報告されている（古屋ら、電気化学及び工業物理化学 56 、p653〜、1988) 。
【０００４】
しかしこれらの工業電解では、溶液、ガスの組成あるいは運転条件等が燃料電池の場合と比較して遙かに複雑であり、電極の寿命や性能が充分に得られないという問題点がある。
クロルアルカリ電解では前述の通り、省エネルギー化が進行し、苛性アルカリ１トン当たりの製造の電力原単位は2000ｋＷｈまで減少したが、陰極反応として従来の水素発生反応に代えて酸素還元反応を利用できれば、理論電解電圧は0.96Ｖと従来法の2.19Ｖから1.23Ｖ低減させることができ、これに伴う大幅な省エネルギー化が期待できる。
この新規プロセスを実現するためには高性能かつ上記電解系で充分な安定性を有する酸素陰極の開発が不可欠である（藤田ら、第８回ソーダ工業技術討論会要旨集、1984；古屋ら、第11回ソーダ工業技術討論会要旨集、1987；相川、ソーダと塩素45、ｐ45、1994）。
【０００５】
従来のガス拡散陰極を使用する塩水電解では、例えばイオン交換膜により陽極室と陰極室に区画した電解槽の陰極室を前記ガス拡散陰極により２分し、イオン交換膜側に溶液室を反対側にガス室をそれぞれ形成し、ガス室に酸素含有ガスを供給し、溶液室で苛性アルカリを製造するようにしている。
この電解に使用されるガス拡散陰極は酸素のみを充分に透過し、なおかつ苛性アルカリが溶液室からガス室へ漏洩しないいわゆる気液分離型のガス拡散陰極でなければならない。
このような要求を満たす塩水電解用電極として、現在提案されているガス拡散陰極（酸素陰極）は、カーボン粉末とＰＴＦＥを混合しシート状に成形した電極基体に、銀や白金等の触媒を担持して製造されている。
【０００６】
従来の電解法における陽極反応及び陰極反応はそれぞれ、
２Ｃｌ-   →  Ｃｌ2 ＋  ２ｅ  （1.36Ｖ）
２Ｈ2 ０  ＋  ２ｅ  →  ２ＯＨ-   ＋  Ｈ2   （−0.83Ｖ）
であり、理論分解電圧は2.19Ｖになる。
一方陰極に酸素含有ガスを供給しながら電解すると、
２Ｈ2 ０  ＋  Ｏ2 ＋  ４ｅ  →  ４ＯＨ-   （0.40Ｖ）
となり、理論的には1.23Ｖ、実用的電流密度範囲でも0.8 Ｖ程度に相当する電力消費を低減でき、苛性アルカリ１トン当たりの700 ｋＷｈの節減になる。
【０００７】
しかしながらこのタイプのガス拡散陰極はこのような電力節減が達成できる一方、下記する幾つかの課題を有している。
▲１▼  電極材料として使用するカーボンは苛性アルカリ及び酸素の共存下、高温で容易に劣化し、電極性能を著しく低下させる。
▲２▼  液圧の上昇及び電極の劣化に伴い発生する苛性アルカリのガス室側への漏洩は、現状の電極を使用する限り防止することが困難である。
▲３▼  実用レベルで必要な大きさ（１ｍ2 ）の電極の作製が困難である。
▲４▼  槽内の圧力は高さにより変化し、それに対応する供給酸素ガス圧分布を与えることが困難である。
▲５▼  陰極液の溶液抵抗損失があり、また陰極液の攪拌の動力を必要とする。
▲６▼  実用化に際し、既存の電解設備の大幅な改良が必要になる。
▲７▼  酸素ガスとして空気を利用すると、空気中の炭酸ガスが苛性アルカリと反応して炭酸ナトリウムとしてガス拡散陰極の細孔に析出するためガス拡散能力が低下する。
【０００８】
ガス拡散陰極を使用する前述の電解法の各問題点を解消するために、図１に示したいわゆるゼロギャップタイプの電解法が提案されている（島宗ら、第18回ソーダ工業技術討論会要旨集、1994）。
図１の電解槽本体１は、イオン交換膜２により陽極室３と陰極室（ガス室）４に区画され、前記イオン交換膜２の陽極室３側にはメッシュ状の不溶性陽極５が密着し、該イオン交換膜２の陰極室４側にはガス拡散陰極６が密着している。該ガス拡散陰極６の表面にはメッシュ状の集電体７が接触し、該集電体７を介して給電されるようになっている。
なお８は陽極室底板に形成された陽極液導入口、９は陽極室天板に形成された陽極液及びガス取出口、10は陰極室天板に形成された酸素含有ガス導入口、11は陰極室底板に形成された苛性ソーダ取出口である。
【０００９】
この電解槽本体１の陽極室３に陽極液例えば食塩水を供給しかつ陰極室４に酸素含有ガスを供給しながら両電極５、６間に通電すると、イオン交換膜２の陰極室４側表面で苛性ソーダが生成し、この苛性ソーダは水溶液としてガス拡散陰極６を透過してその陰極室側表面に達し製品として回収される。
この電解法に使用したガス拡散陰極（酸素陰極）に要求される性能は、従来型のものと大きく異なり、充分なガス透過性に加え、苛性アルカリによる湿潤を避けるための充分な疎水性及び苛性アルカリが電極内を容易に透過できるための液透過性等を満足させる必要がある。この目的のためにニッケルや銀等の耐久性金属により電極基体を構成し、前述の問題点▲１▼が解決され長時間の電解が期待できる。
又前記電解法では、電極背面に透過した苛性アルカリを回収する構造であるため、前記ガス拡散陰極による溶液室とガス室との区画が不要である。従って電極は一体構造である必要がなくなり、大型化も比較的容易になると考えられ、前記問題点▲３▼も解決される。
【００１０】
更に当然高さ方向の液圧変化を受けないため、前記問題点▲４▼は生じない。又生成した苛性アルカリが必然的に電極内部を通って背面に達するため、問題点▲７▼も起こりにくい。
このように塩水電解法は、例えば図１に示した通り工業電解系に適したものになるよう種々の改良が施されてきたが、高さが１ｍにも達する既存の電解槽を利用する場合には、この改良された電解法でも依然として不充分で本来の電解性能が得られない傾向がある。これは背面に向かって移動する苛性アルカリ溶液以外に高さ方向に重力により移動する分の溶液があり、ガス拡散陰極自身が有するこの高さ方向に移動する溶液を除去する能力よりも生成する苛性アルカリの量が過剰であると溶液が電極内部に滞留して酸素ガスの供給及び生成ガスの排出が阻害されてガス性能が低下すると推定される。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は、前述の従来技術の問題点、つまり種々の改良が施されたゼロギャップタイプのガス拡散陰極を使用する塩水電解における電極性能の低下を防止し、特に実用的に依然として解決できないガス拡散陰極を使用する電解槽の満足できるレベルへの大型化を達成できるガス拡散陰極及び該ガス拡散陰極を使用する塩水電解槽を提供することを目的とする。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】
本発明に係わるガス拡散電極は、陽極室及び陰極室を区画するイオン交換膜に接触して設置されるガス拡散陰極において、重力方向に降下している陰極液を接触させることにより前記陰極液の移動方向を変更させるための案内片を該ガス拡散陰極内に設置したことを特徴とするガス拡散陰極であり、該ガス拡散陰極を使用して塩水用電解槽特に大型の塩水電解槽を構成することができる。
【００１３】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明では、ガス拡散陰極を使用する食塩電解や芒硝電解等の工業電解においてガス拡散陰極内を陰極室側に向けて透過せず実質的に重力方向に降下している苛性アルカリ溶液を前記陰極室方向に誘導するために、前記ガス拡散陰極内に案内片を設置し、前記重力方向に降下している苛性アルカリ溶液を前記案内片に接触させることにより移動方向を変更して円滑に陰極室から取り出し、前記苛性アルカリ溶液がガス拡散陰極に滞留することから生ずるガスの円滑な供給及び排出を阻害する要因を除去することを意図している。
【００１４】
前述した通りガス拡散陰極を使用する例えばソーダ電解では、電解の進行に伴って生成する苛性アルカリ溶液の多くはガス拡散陰極の背面に透過しその表面から除去される。しかし少量ではあるがガス拡散陰極の背面側に向かって移動せず重力方向に降下している苛性アルカリ溶液も存在する。この苛性アルカリ溶液が存在するとガス拡散陰極の貫通孔が閉塞してガス供給が阻害されて、安定な電解操作が継続できなくなる。
ガス拡散陰極表面からの苛性アルカリ溶液の除去は、該表面を撥水化すること、該電極自体を複数の分割して高さ方向の幅を小さくすること等により解決できるが、前述の電極内を降下する苛性アルカリ溶液は電極表面には存在しないため、これらの手段では解決できない。
【００１５】
従って本発明では、ガス拡散陰極内部に案内片を埋設状態で設置しあるいは一部が陰極室側に露出するように設置して、ガス拡散陰極内を降下している苛性アルカリ溶液を前記案内片に接触させてその移動方向をガス拡散陰極の背面方向に変更して円滑にガス拡散陰極背面に透過するようにし、これにより生成する苛性アルカリ溶液のガス拡散陰極内の滞留量をゼロ又は最小限にすることにより、ガス拡散陰極へのガスの供給及び該ガス拡散陰極からの生成ガスの排出を容易にして電極性能の低下を抑制するものである。
この案内片は重力方向に降下する苛性アルカリと接触してその移動方向を変更できるようにガス拡散陰極に設置するものであり、好ましくは板状のガス拡散陰極内に設置できるよう該ガス拡散陰極の厚さより薄い任意の径の棒状、シート状に成形する。その材質は液体つまり苛性アルカリ溶液に対して不透過性でありガス拡散陰極やイオン交換膜に悪影響を与えるものでなければ特に限定されないが、耐久性を有する金属や樹脂であることが好ましく、該金属としてはニッケルやステンレス等があり、前記樹脂としてはＰＴＦＥ等がある。
【００１６】
前記案内片の径又は厚さは前述した通りガス拡散陰極の厚さより小さい任意の値であり従って棒状の案内片の断面積も前記径に応じて変化するが一般に0.1 〜100 mm2 であり、又シート状の案内片を設置する場合は一般にその厚さは0.05〜５mm程度である。該案内片はガス拡散陰極内に重力方向に降下する苛性アルカリ溶液に対して直角〜45°の傾斜になるように設置することが望ましく、複数の案内片を間隔を空けて又方向を変えて設置しても良い。これにより苛性アルカリ溶液のガス拡散陰極背面への誘導効果が促進され、これに適した案内片としてエクスパンドメッシュや網がある。複数の案内片間の好ましい間隔はガス拡散陰極の高さ等により変化するが、通常は１〜100 mmである。
この案内片はガス拡散陰極内に完全に埋設するのではなく一部が陰極室側に露出するようにガス拡散陰極内に設置すると、該案内片に接触した苛性アルカリ溶液が確実に陰極室に達するため、特に望ましい。
又この案内片は前述した通り複数個設置しても良いが、過度に設置するとガス拡散陰極の有効体積が減少し逆にガス供給及び排出を阻害するため、径を小さくしたり設置個数を減少させたり等の配慮が必要になることがある。
【００１７】
案内片以外の本発明に係わるガス拡散陰極は、従来のガス拡散陰極と同様に構成すれば良く、例えば電極支持体上に触媒及びバインダーから成る触媒層を形成することにより調製される。
前記支持体は、電流、ガス及び液の供給及び除去を行なうため、適度の多孔性と電導性を維持できる材料から構成することが望ましく、例えばチタン、ニオブ、タンタル、ステンレス、ニッケル、ジルコニウム、カーボン、銀等の耐食性を有する金網、それらの粉末から成る焼結体、金属繊維焼結体、発泡体等の多孔性材料を用い、それぞれ適切な前処理により洗浄しておく。
少量の貴金属を使用して耐食性を向上させるために、前記支持体に銀めっきを行なうことが好ましい。疎水性銀めっき浴としては、塩化銀10〜50ｇ／リットル、チオシアン化アンモニウム200 〜400 ｇ／リットル及び硼酸10〜30ｇ／リットルの混合液中に、ＰＴＦＥ粒子10〜200 ｇ／リットル及び界面活性剤（例えば大日本インキ株式会社製メガファックＦ150 ）10〜200 ｇ／（ｇ−ＰＴＦＥ）を添加し、ホモジナイザーで分散させ構成したものを使用できる。適度に攪拌しながら前記支持体を浸漬し、室温にて電流密度0.2 〜２A/dm2 で通電すると、該支持体表面に銀がめっきされる。１〜100 ミクロンのめっき厚で良好な疎水性及び耐食性が発現する。めっき後は充分に洗浄することが好ましい。
【００１８】
この支持体上に触媒層を形成する。触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、銅、銀、コバルト、鉛等の金属あるいはそれらの酸化物が好ましい。これらの触媒は、粉末として、フッ素樹脂等のバインダー及びナフサ等の溶剤と混合しペーストとして固着するか、触媒金属の塩溶液を支持体表面に塗布し焼成するか、あるいは塩溶液を電気めっきするか、還元剤を用いて無電解めっきすることにより担持する。フッ素樹脂粉末の好ましい粒径は0.01から100 ミクロンである。
反応生成ガスや液の物質移動を速やかに行なうために、疎水性又は親水性の材料を触媒あるいは触媒を有する集電体に分散担持して疎水性又は親水性の領域を形成しても良い。疎水性材料としては、フッ化ピッチ、フッ化黒鉛、フッ化樹脂が好ましく、特にフッ素樹脂は均一かつ良好な性能を得るために、200 から400 ℃で焼成しても良い。疎水性又は親水性の領域は電極断面方向に沿ってそれぞれ連続していることが好ましい。
【００１９】
このようなガス拡散陰極内部に前記案内片を設置するためには、前記支持体上に該案内片を重ね、0.1 から30kgf/cm2 の圧力で一体化加工することが望ましい。接合強度が不充分な場合には適切な樹脂を用いて補強しても良い。成形後の厚さはなるべく一様にすることが好ましく、案内片の少なくとも一部がガス拡散陰極背面の集電体と直接接触する構造とすることが望ましい。
又一体加工するのではなく、ガス拡散陰極の背面側に案内片に相当する凹部を成形しておき、該凹部に案内片をセットすることも作業効率上、好ましい製造法である。この凹部の幅や長さは案内片に応じて設定れば良い。
前記支持体と触媒層から成る電極厚さは0.1 〜0.5 mm、空隙率は30〜90％が望ましい。
又集電体の機械的強度及び電導性向上のために、電極背後に30〜80％の開孔部を有する電導性の給電部を設けることが望ましい。
【００２０】
このような構成から成るガス拡散陰極及び他の構成部材を、陽極−イオン交換膜−ガス拡散陰極−陰極集電体の順で積層して両側から圧着して電極構造体を作製する。イオン交換膜はフッ素樹脂系のスルホン酸型イオン交換膜を、陽極はＤＳＡと称されるチタン製の不溶性電極をそれぞれ好ましく使用できる。陽極はイオン交換膜との密着性を向上させるために多孔性であることが望ましい。
前記ガス拡散陰極とイオン交換膜を密着させる必要がある場合には、前もってそれらを機械的に結合させておくか、あるいは電解時に圧力を掛ければ充分である。この圧力は0.1 〜30kgf/cm2 程度が好ましい。
【００２１】
このようにして作製された電極構造体を塩水電解槽内、例えば２室型食塩電解槽や３室型芒硝電解槽（イオン交換膜２枚により陽極室、中間室及び陰極室に区画して電解槽で、この場合には中間室と陰極室を区画するイオン交換膜にガス拡散陰極を密着させる）に組み込んだ状態で陽極室に塩水を陰極室に酸素含有ガスを（中間室には例えば純水を供給する）それぞれ供給しながら両極間に通電すると、ガス拡散陰極で陰極生成物である苛性アルカリが生成し、この苛性アルカリ溶液が前記ガス拡散陰極を透過してガス拡散陰極表面、つまり実質的に電解液に被覆されない電極に相当する電極部材表面に達し、各電極部材から容易に離脱して除去される。ガス拡散陰極内を重力方向に降下している苛性アルカリ溶液も前記案内片に接触することによりガス拡散陰極の背面側に誘導されて円滑にガス拡散陰極内から回収され、各電極部材が生成する苛性アルカリ溶液に被覆されることがなく、従って原料ガスの供給及び生成ガスの排出を円滑に行なうことができるようになり、低電圧で安定した電解を継続できる。なお前記ガス拡散陰極を使用する好ましい塩水電解条件は、温度が10〜90℃、電流密度が１〜100 A/dm2 である。
【００２２】
添付した図２〜５は、それぞれ図１の電解槽で使用可能なガス拡散陰極を例示する分解斜視図であり、図１の電解槽と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
図２は、案内片を埋設したガス拡散陰極を示すもので、ガス拡散陰極６内に該陰極６の横方向の全長に亘って３本の案内片12を、ほぼ等間隔で横方向に埋設している。
図３も、案内片を埋設したガス拡散陰極を示すもので、この例ではガス拡散陰極６内に３本の案内片12ａを、ほぼ等間隔でかつ傾斜した状態で埋設している。
図４も、案内片を埋設したガス拡散陰極を示すもので、この例では案内片として複数のワイヤを交差させ菱形の開口を形成したメッシュ状の案内片12ｂを埋設している。
図５では、ガス拡散陰極６ａの陰極室側表面に２個の横方向に延びる凹部13を形成し、該凹部13のそれぞれに案内片12ｃを嵌合した状態を示している。
【００２３】
【実施例】
次に本発明に係わるガス拡散陰極及び該陰極を使用する電解の実施例を記載するが、該実施例は本発明を限定するものではない。
【００２４】
【実施例１】
厚さ１mmの銀製の発泡体を支持体（投影電解面積として1.25dm2 、幅５cm、高さ25cm）とし、この支持体上に直径0.5 mmの銀製の丸棒を５cmごとに配置し10kgf/cm2 の圧力で一体加工を施し、厚さ0.5 mmの案内片埋設支持体とした。銀の超微粉末（真空冶金株式会社製、50〜100 Å）とＰＴＦＥ水懸濁液（三井フロロケミカル株式会社製の30Ｊ）を体積比１：１で混合し、500 ｇ／ｍ2 の量を前記支持体に塗布した後、350 ℃で50分間電気炉で焼成した。
塩化銀30ｇ／リットル、チオシアン化アンモニウム300 ｇ／リットル及び硼酸30ｇ／リットルを含むめっき浴を使用して、銀めっきしたニッケル製集電体メッシュ（厚さ２mm、開口率40％、孔径５mm）を前記支持体に接続してガス拡散陰極とした。
【００２５】
陽極として、チタン製のＤＳＡ多孔性陽極を、又イオン交換膜としてナフィオン961 （デュポン社製）をそれぞれ使用し、該イオン交換膜の両面に前記ガス拡散陰極及び陽極を密着して電解槽を構成し、前記イオン交換膜を鉛直方向になるように固定した。
陽極液として飽和食塩水を毎分４ミリリットルで供給し、前記ガス拡散陰極には毎分200 ミリリットルの湿潤酸素ガスを必要量の1.5 倍供給した。
温度を90℃とし、37.5Ａの電流を流したところ槽電圧は2.25Ｖであり、陰極室出口から32％の苛性ソーダが電流効率96％で得られた。
100 日間電解を継続したところ、槽電圧は10ｍＶ上昇したが、電流効率は95％を維持した。
【００２６】
【実施例２】
厚さ0.8 mmの銀製の長繊維焼結多孔体（サーマル株式会社製）を支持体とし、この支持体表面に2.5 cm間隔で水平に対して45°になるように２mm幅の凹部を形成し、この凹部に直径１mmの銀線を接触させ、10kgf/cm2 の圧力で一体加工を施し、厚さ0.5 mmの案内片埋設支持体としたこと以外は、実施例１と同一条件で電解槽を運転したところ、槽電圧は2.15Ｖで、陰極室出口から33％の苛性ソーダが電流効率96％で得られた。
100 日間電解を継続したところ、槽電圧は20ｍＶ上昇したが、電流効率は94〜96％を維持した。
【００２７】
【実施例３】
厚さ１mmの銀製の発泡体を支持体（投影電解面積として35dm2 、幅30cm、高さ117 cm）とし、この支持体上に長径５cm、短径３cm、刻み幅１mmの菱形の開口を有する（元板厚さ１mm）銀メッシュを載せ、10kgf/cm2 の圧力で一体加工を施し、厚さ0.5 mmの案内片埋設支持体とし、実施例１と同じ銀めっき体を集電体とし、前記支持体に接続してガス拡散陰極とした。
実施例１と同一条件で電解槽を組み立て、陽極液として飽和食塩水を毎分120 ミリリットル供給し、陰極には毎分６リットルの湿潤酸素ガスを必要量の1.5 倍供給した。温度を90℃とし電流を1050Ａ流したところ、槽電圧は2.35Ｖで陰極室出口から32％の苛性ソーダが電流効率96％で得られた。
【００２８】
【比較例１】
銀の丸棒を使用しなかったこと以外は実施例１と同一条件で電解を行なったところ、槽電圧は2.55Ｖであり、陰極室出口から33％の苛性ソーダが電流効率96％で得られたが、10日間電解を継続したところ、槽電圧は約200 ｍＶ上昇し、電流効率は96％から90％に減少した。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のガス拡散陰極は、陽極室及び陰極室を区画するイオン交換膜に接触して設置したガス拡散陰極において、重力方向に降下している陰極液を接触させることにより前記陰極液の移動方向を変更させるための案内片を該ガス拡散陰極内に設置したことを特徴とするガス拡散陰極である。
このガス拡散陰極内部に案内片が設置され、該案内片は、大型の電解槽に比較的多量に存在する傾向にある、前記ガス拡散陰極内を重力方向に降下し該陰極内に滞留しやすい苛性アルカリ溶液に接触してその移動方向を変化させガス拡散陰極背面方向に誘導する。従って、電解槽が大型化しても、ガス拡散陰極内に滞留し原料ガスの供給及び生成ガスの排出を阻害しやすい生成苛性アルカリ溶液量がゼロ又は最小限になり、つまり電極性能の低下を招くことなく電解槽の大型化を容易に実現できる。
【００３０】
前記案内片は、ガス拡散陰極を構成する支持体や触媒層とともに加圧下で一体加工しても良いが、ガス拡散陰極本体に凹部を形成し、該凹部に案内片を収容するようにすると、高作業性で本発明のガス拡散陰極を製造できる。又前記案内片はガス拡散陰極の陰極室側に露出させるように該ガス拡散陰極内部に設置することが望ましく、これにより前記案内片に接触した重力方向に移動している苛性アルカリ溶液を確実に陰極室側に誘導できる。
更に本発明の塩水電解槽は、イオン交換膜により陽極室、（中間室）及び陰極室に区画され、該陽極室に金属又は金属酸化物被覆陽極が、又前記陰極室にガス拡散陰極が設置され、前記陽極室及び陰極室にそれぞれ塩化物イオンを含む塩水及び酸素含有ガスを供給して電解し陰極室で苛性アルカリを生成する塩水電解槽において、前記ガス拡散陰極として該ガス拡散陰極内に重力方向に降下している陰極液を接触させることにより前記陰極液の移動方向を変更させるための案内片を設置したガス拡散陰極を使用することを特徴とする２室型又は３室型塩水電解槽である。この電解槽は前述のガス拡散陰極を組み込んでいるため、電極性能の低下を招くことなく電解槽の大型化を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス拡散陰極を組み込んだ従来の電解槽を例示する概略縦断面図。
【図２】本発明に係わるガス拡散陰極の第１の例を示す分解斜視図。
【図３】同じく第２の例を示す分解斜視図。
【図４】同じく第３の例を示す分解斜視図。
【図５】同じく第４の例を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１・・・電解槽本体  ２・・・イオン交換膜  ３・・・陽極室  ４・・・陰極室（ガス室）  ５・・・不溶性陽極  ６・・・ガス拡散陰極  ７・・・集電体
８・・・陽極液導入口  ９・・・陽極液及びガス取出口  10・・・酸素含有ガス導入口  11・・・苛性ソーダ取出口  12、12ａ、12ｂ、12ｃ・・・案内片  13・・・凹部
【図１】
0003655975.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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