(57)【要約】  陽極、イオン交換膜、ガス拡散電極を配置した陰極室を有するガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽において、前記イオン交換膜と、前記ガス拡散電極を配置した陰極室内部空間が液体保持部材によって区画され、前記液体保持部材の外周部が、ガスケットあるいは前記陰極室を構成する陰極室枠体に形成された空所において保持されているか、前記液体保持部材の外周部および外周部端面は封口処理されたものか、あるいは前記液体保持部材の外周部がガスケットと接合して一体化されたもののいずれかであるガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽。
2010137283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、イオン交換膜、ガス拡散電極を配置した陰極室を有するガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽において、前記イオン交換膜と、前記ガス拡散電極を配置した陰極室内部空間が液体保持部材によって区画され、前記液体保持部材の外周部が、ガスケットあるいは前記陰極室を構成する陰極室枠体に形成された空所において保持されているか、前記液体保持部材の外周部および外周部端面は封口処理されたものか、あるいは前記液体保持部材の外周部がガスケットと接合して一体化されたもののいずれかであることを特徴とするガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽。
【請求項２】
前記液体保持部材が内部空間に液体を保持する親水性部材であることを特徴とする請求項１に記載のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽。
【請求項３】
前記親水性部材が炭素繊維の織布または不織布であることを特徴とする請求項２に記載のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽。
【請求項４】
前記液体保持部材は周縁部を陰極室枠体との間に配置したガスケットで挟持したものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽。
【請求項５】
前記液体保持部材は周縁部をイオン交換膜との間に配置したガスケットで挟持したものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液の電気分解等に使用されるガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽に関するものであり、特に二室法ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス拡散電極を設けたガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽は、ガス拡散電極において外部から取り入れた気体と反応させることによって電気分解電圧を減少させる手段として利用されている。
ガス拡散電極を陰極に使用したアルカリ金属塩化物水溶液のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽では、陽極室には塩化アルカリ水溶液を供給し、陽極において塩素ガスを生成している。一方、陰極室には酸素含有気体を供給し、ガス拡散電極において酸素を還元すると共にアルカリ金属水酸化物水溶液を生成する。【０００３】
電解槽の運転を停止すると、塩素の発生反応および酸素の還元反応は停止するが、陽極液であるアルカリ金属塩化物水溶液中には塩素が溶存しているため、陽極及び陽極室の電位は塩素発生電位を保っている。一方、ガス拡散電極及び陰極室内は、アルカリ金属水酸化物水溶液と酸素含有気体に接触する条件にあるため、ガス拡散電極と陰極ガス室の電圧電位は酸素還元電位を保持している。【０００４】
ところが、運転を停止した場合には、陽極室には陽極液は残存しているが、陰極室ではアルカリ金属水酸化物水溶液の生成がなくなるため、陰極室側には、親水層に保持されたわずかなアルカリ金属水酸化物水溶液があるのみである。
陽極室と陰極室との間の濃度勾配にしたがって、陽極室中の陽極液がイオン交換膜中を移行して陰極室に浸入すると、陰極液は陽極液に置換されてしまう。
本来、陰極室はアルカリ性であるアルカリ金属水酸化物水溶液に対しては十分な耐食性を有する材料によって製造されているが、例えば、酸性から中性の範囲であるアルカリ金属塩化物水溶液に対しては耐食性が充分ではない。【０００５】
ガス拡散電極を備えた陰極室と陽極室とをイオン交換膜で区画したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽において、電解槽の運転の停止時に陰極室が腐食したり触媒が劣化することを防止した電解槽の保護方法として、陰極室への酸素含有気体の供給を停止するとともに、陰極室を酸素含有気体雰囲気からアルカリ金属水酸化物水溶液で置換することによってガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を保護することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３００５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術は、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転停止状態において生じる各種の問題点に対処可能な手段であるものの、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転が停止した際に、陰極室内への酸素含有気体の供給を停止する操作とそれに続いて陰極室内をアルカリ金属水酸化物水溶液で置換する操作を行うことが必要であるとともに、運転停止と共に直ちに陰極室の保護が始まるというものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、陽極、イオン交換膜、ガス拡散電極を配置した陰極室を有するガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽において、前記イオン交換膜と、前記ガス拡散電極を配置した陰極室内部空間が液体保持部材によって区画され、前記液体保持部材の外周部が、ガスケットあるいは前記陰極室を構成する陰極室枠体に形成された空所において保持されているか、前記液体保持部材の外周部および外周部端面は封口処理されたものか、あるいは前記液体保持部材の外周部がガスケットと接合して一体化されたもののいずれかであるガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽である。
前記液体保持部材が内部に液体を保持する親水性部材である前記のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽である。
また、前記親水性部材が炭素繊維の織布または不織布である前記のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽である。
前記液体保持部材は周縁部を陰極室枠体との間に配置したガスケットで挟持したものであるガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽である。
前記液体保持部材は周縁部をイオン交換膜との間に配置したガスケットで挟持したものであるガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽は、イオン交換膜とガス拡散電極を有する陰極室内部空間との間が液体保持部材によって区画されているので、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転を停止した際には、陽極室からイオン交換膜を通じて移行した陽極液が陰極室壁面等への到達を防止することができ、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の性能を長期にわたり維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する図であり、断面図である。
【図２】図２は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する断面図である。図２Ａは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の一実施態様を説明する断面図である。図２Ｂは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する断面図である。図２Ｃは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する断面図である。それぞれの断面図は、図１で説明したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の上部のみを示した部分断面図である。
【図３】図３は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する断面図である。図３Ａは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の一実施態様を説明する断面図である。図３Ｂは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する断面図である。図３Ｃは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する断面図である。それぞれの断面図は、図１で説明したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の上部のみを示した部分断面図である。
【図４】図４は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する断面図である。図４Ａは、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する断面図であり、図１で説明したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の上部のみを示した部分断面図である。また、図４Ｂは、図４ＡのＡの部分を拡大して説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽にイオン交換膜と、ガス拡散電極を配置した陰極室内部空間との間を液体保持部材によって区画することによってガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転を停止した際に、陽極室から陰極室へとイオン交換膜中を濃度勾配にしたがって移行する陽極液によって陰極室内部が損傷を受けることを防止することが可能であることを見出したものである。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する図であり、断面図である。
単一の陽極室と単一の陰極室をイオン交換膜を介して積層した食塩水の電気分解に使用するガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を例に挙げて説明する。
図１は、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を電極面に垂直な面で切断した断面図である。
ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１は、イオン交換膜１０により陽極室２０と陰極室３０に区画されたものであり、二室法ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽と称されているものである。
陽極室２０には、陽極２１１が設けられており、内部には陽極液２１３として食塩水が充填されており、陽極室２０下部には陽極液入口２１５が設けられている。
また、陽極室上部には電気分解によって濃度が低下した陽極液及び気体出口２１７が設けられており、陽極室枠体２１９は陽極室側ガスケット２２１を介してイオン交換膜１０と積層されている。
【００１３】
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０とは反対側の面には、陰極室３０が設けられており、陰極室内にはガス拡散電極３１３が設けられている。
ガス拡散電極３１３を含む陰極室内部空間３０１と、イオン交換膜１０との間には、液体保持部材３１１が配置されている。
液体保持部材３１１は、液体保持部材３１１の外周部を越えて外側へ延びる陰極室側ガスケット３２５で挟持された際に陰極室側ガスケットに形成された空所３２５ａにおいて保持され気密が保持されている。
本発明において、ガスケットに形成された空所とは、図１で説明するように、ガスケットで挟持された際にガスケットが部分的に変形して形成された凹部、あるいはあらかじめガスケットに設けた凹部を意味する。
このように、液体保持部材３１１は、陰極室枠体３２３との積層部、あるいは端面を含めたすべての部分がガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１の外側の空間に露出することはないので、液体保持部材３１１を通じた気体、あるいは液体の漏洩を防止することができる。
【００１４】
また、ガス拡散電極３１３は、液体保持部材３１１に面する側の反対面には、線材等で作製した内部に気体が通過する空間を設けた弾性部材３１５が配置されている。
弾性部材３１５は、ガス拡散電極３１３、液体保持部材３１１をイオン交換膜１０側に密着して陰極室内に陰極ガス室３１７を形成し、陰極室３０の背面板３２７に接触してガス拡散電極３１３と背面板３２７との間に通電回路を形成している。
【００１５】
本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１の陽極室２０にアルカリ金属塩化物水溶液を供給し、陰極室３０の陰極ガス室３１７に、酸素入口３１９から酸素含有気体を供給しながら陽極２１１とガス拡散電極３１３間に通電すると、ガス拡散電極３１３では液体保持部材３１１側からアルカリ金属水酸化物水溶液の水分が供給され、また反対面の陰極ガス室３１７側からは酸素含有気体が供給されてガス拡散電極３１３内においてアルカリ金属水酸化物水溶液の生成反応が進行する。
生成したアルカリ金属水酸化物水溶液は濃度勾配によって液体保持部材３１１へ移行して吸収、保持されるとともに、液体保持部材３１１内部やガス拡散電極３１３の陰極ガス室側を流下して陰極ガス室出口３２１から排出される。
【００１６】
陰極室の陰極ガス室３１７には、高濃度酸素、水蒸気、アルカリ金属水酸化物水溶液のミストが存在し、温度は９０℃前後に達するので、陰極室の構成部材には、ニッケル、ニッケル合金等が用いられている。また、弾性部材にも耐食性が優れるとともに、導電性が大きな金属材料が用いられており、ニッケル、高ニッケル合金が用いられている。
【００１７】
本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１において電気分解反応が行われている場合には、ガス拡散電極３１３の電位は、酸素還元電位から過電圧分だけ卑になっている。電気分解を停止した場合、酸素還元電位と等しくなるから、電気分解が行われているときと比較すると電位は貴になる。
このような条件下においては、ニッケル系の部材であっても、酸素が存在していると陰極室３０内壁面、および弾性部材３１５等の腐食が進むこととなる。
また陽極室２０からイオン交換膜１０を通じてアルカリ金属塩化物水溶液が移行して陰極室３０へ到達すると、陰極ガス室３１７の内部はアルカリ性から中性に変化し、更にはアルカリ金属塩化物等の存在によって陰極室３０の内壁面、背面板３２７、および弾性部材３１５の腐食が生じる。
【００１８】
本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１においては、イオン交換膜１０と、ガス拡散電極３１３を配置した陰極室内部空間３０１が液体保持部材３１１によって区画されている。
その結果、運転停止時においても、陰極室内部空間３０１とイオン交換膜１０の間には、液体保持部材３１１が存在しているので、陽極室２０に充填されている陽極液が濃度勾配にしたがって、イオン交換膜１０を移行して陰極室３０側へと到達しても、液体保持部材３１１において貯留される結果、陰極室３０の内壁面あるいは弾性部材３１５が損傷を受けることを防止することが可能となる。
【００１９】
図２は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する断面図であり、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃはそれぞれ、図１で示したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の上部のみを示した部分断面図である。
図２Ａで示したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１は、陰極室３０には、ガス拡散電極３１３を有し、イオン交換膜１０に接して配置された液体保持部材３１１の上部は、陰極室側ガスケット３２５の陰極室内部側に設けた空所３２５ａに装着されており、前記陰極室側ガスケット３２５のイオン交換膜１０とは反対側の面は、陰極室枠体３２３が配置されている。また、ガス拡散電極３１３の背面には弾性部材３１５が配置されている。
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
【００２０】
陰極室内部空間３０１とイオン交換膜１０の間には、液体保持部材３１１によって完全に区画されているとともに、液体保持部材３１１の外周部は、一面がイオン交換膜と密着し、他のすべての面が陰極室側ガスケット３２５の空所３２５ａによって保持されているので、多孔質の液体保持部材３１１から外部の空間へつながる通路はなく、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１は、気密に保持される。
以上の説明では、ガスケットに液体保持部材の厚みに相当する段差部を形成してガスケットが装着されるようにする例を挙げたが、段差部に代えて液体保持部材を装着可能な溝を形成しても良い。
このように、ガスケットに装着用の段差部あるいは溝を形成した場合には、液体保持部材として厚みが厚い部材を用いた場合にも液体保持部材との積層面あるいは液体保持部材の外周部の端面等からの液体、気体の漏洩を確実に防止することができるので、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転停止中において、陰極ガス室内部の腐食を防止することが可能であり、電解槽の性能を長期にわたり維持できる。
【００２１】
図２Ｂは、他の実施態様を説明する電解槽の上部のみを示した部分断面図である。
図１あるいは図２Ａで説明したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１では、陰極室３０には、ガス拡散電極３１３を有し、陰極室側ガスケット３２５のイオン交換膜１０と接する側は液体保持部材３１１の周囲を封止したものであるのに対して、図２Ｂで示したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１では、陰極室枠体３２３との間で封止部を設けたものである。また，ガス拡散電極３１３の背面には弾性部材３１５が配置されている。
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
この例でも、液体保持部材３１１の厚みが小さな場合には、液体保持部材３１１を陰極室側ガスケット３２５で挟持することによって液体保持部材３１１が陰極室側ガスケット３２５によって変形して空所３２５ａを形成するので、液体保持部材３１１を装着する段差部、あるいは溝を設けることなく、液体保持部材３１１の端面を含めた外周部を陰極室側ガスケット３２５によって封口することができる。
【００２２】
一方、液体保持部材３１１の厚みが厚い場合には、図２Ａで示したものと同様に、陰極室側ガスケット３２５にあらかじめ空所３２５ａを形成して液体保持部材３１１を装着することで陰極室内部空間３０１とイオン交換膜１０の間を液体保持部材３１１によって完全に区画することができるので、多孔質の液体保持部材３１１から外部の空間へつながる通路はなくガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１は、気密に保持される。
また、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転停止中において、陰極ガス室内部の腐食が防止でき、電解槽の性能を長期にわたり維持することができる。
【００２３】
図２Ｃは、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する上部のみを示した部分断面図である。
図２Ｂで説明したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１では、陰極室側ガスケット３２５の陰極室枠体３２３側に液体保持部材３１１の外周部を配置したものであるのに対して、図２Ｃで示したものは、陰極室３０にはガス拡散電極３１３を有し、陰極室側ガスケット３２５に加えて、陰極室枠体３２３側には、陰極室枠体側ガスケット３２６を設けて液体保持部材３１１の両面の外周部をガスケットで挟み込み、挟持によってガスケットに形成される空所によって気密を保持することができる。
また、ガス拡散電極３１３の背面には弾性部材３１５が配置されている。一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
また、図２Ａと同様に、陰極室枠体側ガスケット３２６には、陰極室側ガスケットに面する側に、あらかじめ空所３２６ａを形成して、空所３２６ａに液体保持部材３１１の外周部を装着して積層しても良い。
【００２４】
図２Ｃで示したものでは、液体保持部材３１１の外周部は陰極室側ガスケット３２５と陰極室枠体側ガスケット３２６の両者によって覆われており、液体保持部材３１１の気密性の保持がより確実なガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を提供することが可能となる。
【００２５】
図３は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の他の実施態様を説明する断面図であり、図３Ａ，図３Ｂ、図３Ｃは、それぞれ、図１で示したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の上部のみを示した部分断面図である。
図２Ａで示した電解槽は、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１が陰極室側ガスケット３２５の陰極室枠体３２３側に空所３２５ａを形成し、空所３２５ａに液体保持部材３１１の外周部を装着したものであるのに対して、図３Ａで示した電解槽は、陰極室３０には、ガス拡散電極３１３を有し、その背面に弾性部材３１５を配置すると共に、陰極室枠体３２３に空所３２３ａを形成し、空所３２３ａに液体保持部材３１１の外周部を装着して積層したものである。
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
【００２６】
その結果、液体保持部材３１１は、一面が陰極室側ガスケット３２５によって密封されると共に、他のすべての面は陰極室枠体３２３に形成した空所３２３ａによって覆われているので、厚みの厚い多孔質体からなる液体保持部材３１１であっても外部の空間へつながる通路を容易に塞ぐことができるので、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１は、気密に保持される。また、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転停止中において、陰極ガス室内部の腐食を防止することができ、電解槽の性能を長期にわたり維持することができる。
【００２７】
図３Ｂは、本発明の他の実施態様を説明する図である。
これまでに説明した実施態様では、すべて液体保持部材３１１の外周部がガスケットによって挟まれて、端面を含めて気密に保持されているものである。これに対して、図３Ｂで示す電解槽では、陰極室３０にガス拡散電極３１３を設けるとともに、陰極室側ガスケット３２５は、陰極室内部空間３０１へ延びるガスケット延長部３２５ｃを有している。そして、ガスケット延長部３２５ｃと液体保持部材３１１は、接合部３２５ｄにおいて結合されている。また、他の実施態様のものと同様に、ガス拡散電極３１３の背面には弾性部材３１５が配置されている。
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
【００２８】
その結果、液体保持部材３１１はすべて陰極室内部空間３０１に位置している。その結果、他の実施態様のものと同様にガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転停止中において、陰極ガス室内部の腐食の防止が可能であって、電解槽の性能を長期にわたり維持することが可能である。
【００２９】
図３Ｃは、他の実施態様を説明する図である。
これまでに説明した実施態様では、いずれもガス拡散電極３１３が、陰極室枠体３２３で形成される空間よりも小さなものであるのに対して、図３Ｃで示す電解槽は、液体保持部材３１１とガス拡散電極３１３が共に、陰極室側ガスケット３２５に形成した空所３２５ａにまで延びて空所に装着されているものである。また，ガス拡散電極３１３の背面には弾性部材３１５が配置されている。
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
【００３０】
イオン交換膜１０と陰極室内部空間３０１は、周辺部が密封されたガスケットの空所に装着された液体保持部材３１１によって区画されているので、液体保持部材３１１から外部の空間へつながる通路はなくガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１は、気密に保持される。また、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の運転停止中において、陰極ガス室内部の腐食を防止することができるので電解槽の性能を長期にわたり維持することが可能である。
【００３１】
図４は、本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の実施態様を説明する図であり、図４Ａは図１で示したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の上部のみを示した部分断面図である。図４Ｂは、図４ＡのＡの部分を拡大して説明する図である。
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃあるいは図２Ａで説明したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１では、陰極室３０には、ガス拡散電極３１３を有し、陰極室側ガスケット３２５のイオン交換膜１０の接する側において液体保持部材３１１の周囲を封止したものであるのに対して、図４Ａで示したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽１では、液体保持部材３１１の外周部のガスケットと接する面３１１ａ及び外周部の端面３１１ｂに封口部３１２が形成されたものである。また、ガス拡散電極３１３の背面には弾性部材３１５が配置されている。
一方、イオン交換膜１０の陽極室２０側には、陽極室側ガスケット２２１、陽極室枠体２１９が配置されて一体に積層されている。
【００３２】
液体保持部材３１１に対して陰極室枠体３２３のガスケットと接する部分を投影した部分は、液体を保持する空隙が封口処理された封口部３１２が形成されている。したがって、液体保持部材の外形を陰極室枠体３２３、あるいは陰極室側ガスケット３２５と同様の大きさに形成して積層した場合にも積層面の端面からの液体、気体の漏洩を防止することが可能である。
このように，液体保持部材３１１に封口部を形成すると、電解槽の組み立て時の液体保持部材３１１と陰極室側ガスケット３２５の位置合わせが容易であり、組み立てが容易なガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を提供することが可能となる。
封口部３１２は、液体保持部材の外周部に液状部材を浸透した後に硬化することによって形成することができる。液状部材としては、液状ゴム、シリコーン系シーラント材を挙げることができる。
以下に、実施例、比較例を示して本発明を説明する。
【実施例】
【００３３】
実施例１
陽極室枠体上に有効電極面積が幅６２０ｍｍ、高さ１２２０ｍｍの食塩水電気分解用陽極（ペルメレック電極製）と、イオン交換膜（旭化成ケミカルズ製アシプレックスＦ４４０３）を積層し、イオン交換膜面には、液体保持部材として、ガスケットの内寸よりも５ｍｍ大きな、幅６３０ｍｍ、高さ１２３０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの炭素繊維布（ゾルテック社製）を、イオン交換膜に積層し、更に炭素繊維布上に、有効電極面積が幅６２０ｍｍ、高さ１２２０ｍｍの食塩電解用ガス拡散電極（ペルメレック電極製）を積層し、ガス拡散電極上に弾性部材として、線径０．１７ｍｍのニッケル線を巻き幅０．４ｍｍ、巻径６ｍｍでコイル状として４個を配置した。次いで、陰極室枠体との積層面の幅が４０ｍｍのガスケットを積層して、炭素繊維布の周囲をガスケットで密封したガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を作製した。【００３４】
陽極室の濃度が１５０〜２２０ｇ／ｌになるように食塩水を供給し、陰極室には酸素含有気体を供給して８０℃において、電流密度３ｋＡ／ｍ2、水酸化ナトリウム水溶液濃度３２〜３４質量％に保持して連続運転期間３７〜８８日、運転停止期間１〜３日の運転パターンで合計運転日数３００日、合計運転停止日数５６日の運転を行った後に、電解槽を解体したところ、陰極室枠体のガスケットとの積層面には腐食は発生していなかった。【００３５】
比較例１
液体保持部材の大きさを、ガスケットの内寸よりも５ｍｍ小さなものとして、液体保持部材をイオン交換膜とガス拡散電極の間に装着した点を除き、実施例１と同様にしてガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽を作製した。
次に、運転停止期間に陰極室内の腐食が発生することに鑑み、以下のように、運転停止期間を変化させて運転を行い腐食の発生の有無を確認した。
連続運転期間３８〜１１０日、運転停止期間１〜２４日の運転パターンで合計運転日数２６５日、合計停止日数１６２日の運転を行った後に、電解槽を解体したところ、陰極室枠体の内面に孔食が発生していた。また、陰極室枠体のガスケットとの積層面の１／４の部分に腐食が発生していた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽は、イオン交換膜とガス拡散電極を含む陰極室内部空間の間を液体保持部材で区画したので、電解槽の運転停止時においても、濃度勾配にしたがってイオン交換膜を移行して陰極室に達した陽極液が陰極室内の各構成部材を腐食することがなく、ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽の性能を長期にわたり維持することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…ガス拡散電極装着イオン交換膜電解槽、１０…イオン交換膜、２０…陽極室、３０…陰極室、２１１…陽極、２１３…陽極液、２１５…陽極液入口、２１７…陽極液及び気体出口、２１９…陽極室枠体、２２１…陽極室側ガスケット、３０１…陰極室内部空間、３１１…液体保持部材、３１１ａ…外周部のガスケットと接する面、３１１ｂ…外周部の端面、３１２…封口部、３１３…ガス拡散電極、３１５…弾性部材、３１７…陰極ガス室、３１９…酸素入口、３２１…陰極ガス室出口、３２３…陰極室枠体、３２３ａ…空所、３２５…陰極室側ガスケット、３２５ａ…空所、３２５ｃ…ガスケット延長部、３２５ｄ…接合部、３２６…陰極室枠体側ガスケット、３２６ａ…空所、３２７…背面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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