(57)【要約】各々プレスフレーム、絶縁板及びエンドセルを備える陽極エンドユニット及び陰極エンドユニットの間に、陽極室セルと陰極室セルとが、周縁部が保護部材により保持された隔膜を介して交互に複数配置された構造を含み、各極室セルには各極液供給用流通部及び各極液回収用流通部が設けられ、それぞれ少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管である、各極液供給管及び回収管が、プレスフレーム及び絶縁板に設けられた貫通孔を通じて、各極液供給用／回収用流通部にそれぞれ接続され、各極液は、各極液供給管／回収管と各極液供給用／回収用流通部との接続部において、各極液供給管／回収管及びプレスフレームの金属部材、並びにこれらと導通した金属部材のいずれにも接触しない、アルカリ水電解用電解槽。
2019188260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ水からなる電解液を電解して酸素及び水素を得るための電解槽であって、
当該電解槽は、陽極エンドユニット及び陰極エンドユニットの間に、酸素発生用陽極を収容する陽極室セルと、水素発生用陰極を収容する陰極室セルとが、周縁部が保護部材により保持されたイオン透過性隔膜を介して交互に複数配置された構造を含んでなり、
前記電解槽は、
陽極エンドユニットと、
陰極エンドユニットと、
それぞれ第１の導電性の背面隔壁を備え且つ酸素発生用陽極を収容する、複数の陽極室セルと、
それぞれ第２の導電性の背面隔壁を備え且つ水素発生用陰極を収容する、複数の陰極室セルと、
それぞれ周縁部が保護部材により保持された、複数のイオン透過性隔膜と、
を備え、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間には、前記第１の背面隔壁を前記陽極エンドユニット側に向けた一の陽極室セルと、前記第２の背面隔壁を前記陰極エンドユニット側に向けた一の陰極室セルとの組が、該第１の背面隔壁と該第２の背面隔壁とが隣接するように配置され、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間において、前記第１の背面隔壁と前記第２の背面隔壁とは、一体に形成されていてもいなくてもよく、
前記陽極エンドユニットは、電解槽の陽極側端部側から順に配置された、陽極側プレスフレーム、陽極側絶縁板、及び陽極エンドセルを備えてなり、
前記陰極エンドユニットは、電解槽の陰極側端部側から順に配置された、陰極側プレスフレーム、陰極側絶縁板、及び陰極エンドセルを備えてなり、
前記陽極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陽極液供給用流通部が設けられており、該陽極液供給用流通部から前記各陽極室に陽極液が供給され、
前記陽極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陽極液・ガス回収用流通部に前記各陽極室から陽極液および陽極での発生ガスが回収され、
前記陰極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陰極液供給用流通部が設けられており、該陰極液供給用流通部から前記各陰極室に陰極液が供給され、
前記陰極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陰極液・ガス回収用流通部に前記各陰極室から陰極液および陰極での発生ガスが回収され、
前記陽極液供給用流通部に陽極液を供給する陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液供給管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第１の貫通孔を通じて前記陽極液供給用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの下部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陰極液供給用流通部に陰極液を供給する陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第２の貫通孔を通じて前記陰極液供給用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの下部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極液・ガス回収用流通部から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第３の貫通孔を通じて前記陽極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの上部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陰極液・ガス回収用流通部から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第４の貫通孔を通じて前記陰極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの上部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管、陰極液供給管、陽極液・ガス回収管、及び陰極液・ガス回収管のそれぞれは、少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管であり、
陽極液は、前記陽極液供給管と前記陽極液供給用流通部との接続部および前記陽極液・ガス回収管と前記陽極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陽極液供給管の金属部材、前記陽極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
陰極液は、前記陰極液供給管と前記陰極液供給用流通部との接続部および前記陰極液・ガス回収管と前記陰極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陰極液供給管の金属部材、前記陰極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
最小電流で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量が、最大電流で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量の１０％未満であることを特徴とする、アルカリ水電解用電解槽。
【請求項２】
それぞれの前記陽極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陽極液・ガス回収用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液・ガス回収用流通部が、相互に連通している、
請求項１に記載のアルカリ水電解用電解槽。
【請求項３】
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、
請求項１又は２に記載のアルカリ水電解用電解槽。
【請求項４】
前記陽極エンドユニット、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドユニット、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、
請求項１又は２に記載のアルカリ水電解用電解槽。
【請求項５】
アルカリ水を電解して少なくとも水素ガスを製造する方法であって、
（ａ）請求項１〜４のいずれかに記載のアルカリ水電解用電解槽に、変動する直流電流を通電することにより、前記陰極液・ガス回収管から水素ガスを回収する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記電解槽が前記変動する直流電流の最小値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量が、前記電解槽が前記変動する直流電流の最大値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量の１０％未満であることを特徴とする、ガス製造方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）が、前記陽極液・ガス回収管から酸素ガスを回収することをさらに含む、
請求項５に記載のガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ水電解用の電解槽に関し、より詳しくは、再生可能エネルギー等の不安定電源を用いたアルカリ水の電解に好適に用いることのできる電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスおよび酸素ガスの製造方法として、アルカリ水電解法が知られている。アルカリ水電解法においては、アルカリ金属水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ等。）が溶解した塩基性の水溶液（アルカリ水）を電解液として用いて水を電気分解することにより、陰極から水素ガスが発生し、陽極から酸素ガスが発生する。アルカリ水電解用の電解槽としては、イオン透過性の隔膜によって区画された陽極室および陰極室を備え、陽極室に陽極が、陰極室に陰極がそれぞれ配置された電解セルが、複数直列に積層された電解槽が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１３／１９１１４０号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３３２５８６号公報
【特許文献３】特許第４４５３９７３号公報
【特許文献４】国際公開２０１４／１７８３１７号パンフレット
【特許文献５】特許第６０９３３５１号公報
【特許文献６】特開２０１５−１１７４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、一の実施形態に係る従来のアルカリ水電解槽９００を模式的に説明する断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。図１及び２において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。電解槽９００は、陽極エンドユニット９０１ｅ及び陰極エンドユニット９０２ｅとの間に、陽極９１４を収容する陽極室セル９１０と、陰極９２４を収容する陰極室セル９２０とが、イオン透過性の隔膜９３０を介して交互に複数配置された構造を含んでなる。電解槽９００は、陽極エンドユニット９０１ｅと、陰極エンドユニット９０２ｅと、それぞれ導電性の背面隔壁９１１を備え陽極９１４を収容する、複数の陽極室セル９１０と、それぞれ導電性の背面隔壁９２１を備え且つ陰極９２４を収容する、複数の陰極室セル９２０と、それぞれ周縁部がガスケット９４０によって挟持された、複数のイオン透過性隔膜９３０とを備える。それぞれの隣接する一組の隔膜９３０、９３０の間には、陽極室セル９１０と陰極室セル９２０との組が、背面隔壁９１１と背面隔壁９２１とが隣接するように配置されている。
陽極エンドユニット９０１ｅは、電解槽の陽極側端部側（図１の紙面右側）から順に配置された、陽極側プレスフレーム９６１、陽極側絶縁板９５１、及び陽極エンドセル９１０ｅを備えてなる。陰極エンドユニット９０２ｅは、電解槽の陰極側端部側（図１の紙面左側）から順に配置された、陰極側プレスフレーム９６２、陰極側絶縁板９５２、及び陰極エンドセル９２０ｅを備えてなる。【０００５】
陽極エンドセル９１０ｅ、各陽極室セル９１０、各陰極室セル９２０、陰極エンドセル９２０ｅ、及び各ガスケット９４０のそれぞれ下部には陽極液供給用流通部９７１が、それぞれ上部には陽極液・ガス回収用流通部９７３が設けられており、該陽極液供給用流通部９７１から各陽極室Ａに陽極液が供給され、該陽極液・ガス回収用流通部９７３に各陽極室Ａから陽極液および陽極９１４での発生ガスが回収される。
陰極エンドセル９２０ｅ、各陽極室セル９１０、各陰極室セル９２０、及び各ガスケット９４０のそれぞれ下部には陰極液供給用流通部９７２が、それぞれ上部には陰極液・ガス回収用流通部９７４が設けられており、該陰極液供給用流通部９７２から各陰極室Ｃに陰極液が供給され、該陰極液・ガス回収用流通部９７４に各陰極室Ｃから陰極液および陰極９２４での発生ガスが回収される。【０００６】
陽極液供給用流通部に陽極液を供給する陽極液供給管９８１が、陰極側プレスフレーム９６２及び陰極側絶縁板９５２に設けられた第１の貫通孔（不図示）を通じて、陽極液供給用流通部９７１に接続されている。
陰極液供給用流通部に陰極液を供給する陰極液供給管９８２が、陰極側プレスフレーム９６２及び陰極側絶縁板９５２に設けられた第２の貫通孔（不図示）を通じて、陰極液供給用流通部９７２に接続されている。
陽極液・ガス回収用流通部から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管９８３が、陰極側プレスフレーム９６２及び陰極側絶縁板９５２に設けられた第３の貫通孔（不図示）を通じて、陽極液・ガス回収用流通部９７３に接続されている。
陰極液・ガス回収用流通部から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管９８４が、陰極側プレスフレーム９６２及び陰極側絶縁板９５２に設けられた第４の貫通孔（不図示）を通じて、陰極液・ガス回収用流通部９７４に接続されている。【０００７】
陽極エンドセル９１０ｅ、各陽極室セル９１０、各陰極室セル９２０、及び陰極エンドセル９２０ｅは金属製であり、陽極液供給管９８１、陰極液供給管９８２、陽極液・ガス回収管９８３、及び陰極液・ガス回収管９８４も金属製である。陽極エンドセル９１０ｅには陽極端子が、陰極エンドセル９２０ｅには陰極端子が、それぞれ接続されている。陽極側プレスフレーム９６１、陰極側プレスフレーム９６２、陽極液流通管９８１、陰極液供給管９８２、陽極液・ガス回収管９８３、及び陰極液・ガス回収管９８４は、安全のためにいずれも電気的に接地されている。【０００８】
しかしながら、陽極液は陽極液供給管９８１、陽極液供給用流通部９７１、各陽極室Ａ、陽極液・ガス回収用流通部９７３、及び陽極液・ガス回収管９８３の間で連続しているため、接地された陽極液供給管９８１及び陽極液・ガス供給管９８３並びにプレスフレーム９６２が、作用極である陽極９１４に対して対極（カウンター電極）として作用し、陽極液供給管９８１及び陽極液・ガス回収管９８３の内部において陽極反応の逆反応が起きる。同様に、陰極液は陰極液供給管９８２、陰極液供給用流通部９７２、各陰極室Ｃ、陰極液・ガス回収用流通部９７４、及び陰極液・ガス回収管９８４の間で連続しているため、接地された陰極液供給管９８２及び陰極液・ガス回収管９８４並びにプレスフレーム９６２が、作用極である陰極９２４に対して対極（カウンター電極）として作用し、陰極液供給管９８２及び陰極液・ガス回収管９８４の内部において陰極反応の逆反応が起きる。これらの逆反応に対応して流れる電流はリーク電流と呼ばれる。【０００９】
アルカリ水電解槽９００において、各陽極室Ａでは主反応（陽極反応）により酸素ガスが発生し、各陽極室Ａにおいて発生した酸素ガスは陽極液・ガス回収用流通部９７３を通じて陽極液・ガス回収管９８３から回収されるところ、陽極反応の逆反応では水素ガスが発生するため、リーク電流が発生すると陽極液・ガス回収管９８３から回収される酸素ガスに水素ガスが混入し、回収される酸素ガスの純度が低下してしまう。またアルカリ水電解槽９００において、各陰極室Ｃでは主反応（陰極反応）により水素ガスが発生し、各陰極室Ｃにおいて発生した水素ガスは陰極液・ガス回収用流通部９７４を通じて陰極液・ガス回収管９８４から回収されるところ、陰極反応の逆反応では酸素ガスが発生するため、リーク電流が発生すると陰極液・ガス回収管９８４から回収される水素ガスに酸素ガスが混入し、回収される水素ガスの純度が低下してしまう。【００１０】
近年、太陽光や風力等の再生可能エネルギーを用いて発電された電力を用いて製造した水素を、貯蔵および運搬の可能なエネルギー源として利用することが提案されている。しかしながら、再生可能エネルギーの発電量は一般に不安定である。特に太陽光発電による電力は一日の中の時間帯および天候に依存して大きく変動する。例えば朝および夕方の時間帯や、曇天時や雨天時の発電量は極端に少ない。このような不安定電源を二次電池等で安定化することなくアルカリ水電解の電源として利用した場合、主反応の電流値は電源からの供給電力に依存して大きく変動することになる。その一方で、主反応の電流値が変動してもリーク電流値にはあまり大きな変化はないことが知られている。したがって、電源からの供給電力が少ない場合には、主反応の電流が少ないので、主反応による水素ガスや酸素ガスの発生量は少なくなる一方で、リーク電流値は主反応の電流値に比例するほどは減少しないので、逆反応で発生するガスの量は大きくは減少しない。その結果、得られる水素ガス中の酸素ガス濃度、及び得られる酸素ガス中の水素ガス濃度が上昇し、得られるガスの品質が低下することになる。また条件によっては得られるガスの組成が爆発範囲内になる可能性もある。【００１１】
本発明は、不安定電源を用いた場合であってもリーク電流の影響を抑制することが可能な、アルカリ水電解用電解槽を提供することを課題とする。また、該アルカリ水電解用電解槽を用いたガス製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、次の［１］〜［６］の形態を包含する。
［１］  アルカリ水からなる電解液を電解して酸素及び水素を得るための電解槽であって、
当該電解槽は、陽極エンドユニット及び陰極エンドユニットの間に、酸素発生用陽極を収容する陽極室セルと、水素発生用陰極を収容する陰極室セルとが、周縁部が保護部材により保持されたイオン透過性隔膜を介して交互に複数配置された構造を含んでなり、
前記電解槽は、
陽極エンドユニットと、
陰極エンドユニットと、
それぞれ第１の導電性の背面隔壁を備え且つ酸素発生用陽極を収容する、複数の陽極室セルと、
それぞれ第２の導電性の背面隔壁を備え且つ水素発生用陰極を収容する、複数の陰極室セルと、
それぞれ周縁部が保護部材により保持された、複数のイオン透過性隔膜と、
を備え、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間には、前記第１の背面隔壁を前記陽極エンドユニット側に向けた一の陽極室セルと、前記第２の背面隔壁を前記陰極エンドユニット側に向けた一の陰極室セルとの組が、該第１の背面隔壁と該第２の背面隔壁とが隣接するように配置され、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間において、前記第１の背面隔壁と前記第２の背面隔壁とは、一体に形成されていてもいなくてもよく、
前記陽極エンドユニットは、電解槽の陽極側端部側から順に配置された、陽極側プレスフレーム、陽極側絶縁板、及び陽極エンドセルを備えてなり、
前記陰極エンドユニットは、電解槽の陰極側端部側から順に配置された、陰極側プレスフレーム、陰極側絶縁板、及び陰極エンドセルを備えてなり、
前記陽極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陽極液供給用流通部が設けられており、該陽極液供給用流通部から前記各陽極室に陽極液が供給され、
前記陽極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陽極液・ガス回収用流通部に前記各陽極室から陽極液および陽極での発生ガスが回収され、
前記陰極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陰極液供給用流通部が設けられており、該陰極液供給用流通部から前記各陰極室に陰極液が供給され、
前記陰極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陰極液・ガス回収用流通部に前記各陰極室から陰極液および陰極での発生ガスが回収され、
前記陽極液供給用流通部に陽極液を供給する陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液供給管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第１の貫通孔を通じて前記陽極液供給用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの下部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陰極液供給用流通部に陰極液を供給する陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第２の貫通孔を通じて前記陰極液供給用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの下部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極液・ガス回収用流通部から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第３の貫通孔を通じて前記陽極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの上部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陰極液・ガス回収用流通部から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第４の貫通孔を通じて前記陰極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの上部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管、陰極液供給管、陽極液・ガス回収管、及び陰極液・ガス回収管のそれぞれは、少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管であり、
陽極液は、前記陽極液供給管と前記陽極液供給用流通部との接続部および前記陽極液・ガス回収管と前記陽極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陽極液供給管の金属部材、前記陽極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
陰極液は、前記陰極液供給管と前記陰極液供給用流通部との接続部および前記陰極液・ガス回収管と前記陰極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陰極液供給管の金属部材、前記陰極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
最小電流で運転されるときの主反応の水素ガス発生量が、最大電流で運転されるときの１０％未満であることを特徴とする、アルカリ水電解用電解槽。【００１３】
［２］  それぞれの前記陽極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陽極液・ガス回収用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液・ガス回収用流通部が、相互に連通している、［１］に記載のアルカリ水電解用電解槽。【００１４】
［３］  前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、［１］又は［２］に記載のアルカリ水電解用電解槽。【００１５】
［４］  前記陽極エンドユニット、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドユニット、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、［１］又は［２］に記載のアルカリ水電解用電解槽。【００１６】
［５］  アルカリ水を電解して少なくとも水素ガスを製造する方法であって、
（ａ）［１］〜［４］のいずれかに記載のアルカリ水電解用電解槽に、変動する直流電流を通電することにより、前記陰極液・ガス回収管から水素ガスを回収する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記電解槽が前記変動する直流電流の最小値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量が、前記電解槽が前記変動する直流電流の最大値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量の１０％未満であることを特徴とする、ガス製造方法。【００１７】
［６］  前記工程（ａ）が、前記陽極液・ガス回収管から酸素ガスを回収することをさらに含む、［５］に記載のガス製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のアルカリ水電解用電解槽においては、金属管である陽極液供給管、陰極液供給管、陽極液・ガス回収管、及び陰極液・ガス回収管の内面が電気絶縁性の樹脂で被覆されており；陽極液は、陽極液供給管と陽極液供給用流通部との接続部および陽極液・ガス回収管と陽極液・ガス回収用流通部との接続部において、陽極側プレスフレーム及び陰極側プレスフレーム並びにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず；陰極液は、陰極液供給管と陰極液供給用流通部との接続部および陰極液・ガス回収管と陰極液・ガス回収用流通部との接続部において、陽極側プレスフレーム及び陰極側プレスフレーム並びにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触しない。したがって本発明のアルカリ水電解用電解槽によれば、リーク電流によって逆反応が生じる際の作用極から対極までのイオン伝導抵抗（液抵抗）を増大させることができるので、不安定電源を用いた場合であってもリーク電流の影響を抑制することが可能になる。【００１９】
本発明のガス製造方法によれば、本発明のアルカリ水電解用電解槽を用いることにより、不安定電源を用いた場合であってもリーク電流の影響を抑制することが可能になるので、不安定電源を用いながらも純度の向上したガスを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のアルカリ水電解槽９００を模式的に説明する断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の一の実施形態に係る電解槽１００を模式的に説明する断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】電解槽１００における陽極液供給用流通部７１、陰極液供給用流通部７２、陽極液・ガス回収用流通部７３、及び陰極液・ガス回収用流通部７４の連通の様子を模式的に説明するための分解斜視図である。
【図６】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽２００を模式的に説明する断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】電解槽２００における陽極液供給用流通部７１、陰極液供給用流通部７２、陽極液・ガス回収用流通部７３、及び陰極液・ガス回収用流通部７４の連通の様子を模式的に説明するための分解斜視図である。
【図９】他の一の実施形態に係る電解槽３００を模式的に説明する断面図である。
【図１０】他の一の実施形態に係る電解槽４００を模式的に説明する断面図である。
【図１１】他の一実施形態に係る電解槽５００を模式的に説明する断面図である。
【図１２】電解槽５００における保護部材５４０をさらに詳細に説明する断面図である。（Ａ）保護部材５４０を分解した姿勢を示す断面図である。（Ｂ）ガスケット５４１が基体枠５４２１の受容部５４２１ａに受け容れられ、支持部５４２１ｂに積層方向から支持されている姿勢を示す断面図である。（Ｃ）（Ｂ）における基体枠５４２１の面５４２１ｃとガスケットの面５４２１ａとの間の段差に蓋枠５４２２が受け容れられた姿勢を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号を省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値Ａ及びＢについて「Ａ〜Ｂ」という表記は「Ａ以上Ｂ以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Ｂのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Ａにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。
【００２２】
＜１．電解槽＞
図３は、本発明の一の実施形態に係る電解槽１００を模式的に説明する断面図である。電解槽１００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図４は、図３のＢ−Ｂ矢視図である。図３及び４において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。図３に示すように、電解槽１００は、陽極エンドユニット１０１ｅと陰極エンドユニット１０２ｅとの間に、酸素発生用陽極１４を収容する陽極室セル１０と、水素発生用陰極２４を収容する陰極室セル２０とが、周縁部が保護部材４０により保持されたイオン透過性隔膜３０を介して交互に複数配置された構造を含んでなる。電解槽１００は、陽極エンドユニット１０１ｅと、陰極エンドユニット１０２ｅと、それぞれ第１の導電性の背面隔壁１１を備え且つ酸素発生用陰極１４を収容する、複数の陽極室セル１０、１０、…と、それぞれ第２の導電性の背面隔壁２１を備え且つ水素発生用陰極２４を収容する、複数の陰極室セル２０、２０、…と、それぞれ周縁部が保護部材４０によって保持された、複数のイオン透過性隔膜３０、３０、…とを備える。電解槽１００において、保護部材４０はガスケットである。それぞれの隣接するイオン透過性隔膜３０、３０の間には、第１の背面隔壁１１を陽極エンドユニット１０１ｅ側に向けた一の陽極室セル１０と、第２の背面隔壁２１を陰極エンドユニット１０２ｅ側に向けた一の陰極室セル２０との組が、該第１の背面隔壁１１と該第２の背面隔壁２１とが隣接するように配置されている。電解槽１００において、該隣接して配置された第１の背面隔壁１１と第２の背面隔壁２１とは、別個の部材である。
各陽極室セル１０は、第１の背面隔壁１１と、該第１の背面隔壁１１の周縁部と接合または一体化され、第１の背面隔壁１１及び隔膜３０とともに陽極室Ａを画定するフランジ部１２と、第１の背面隔壁１１から突出して設けられた導電性リブ１３、１３、…とを備え、該導電性リブ１３によって酸素発生用陽極１４が保持される。各陰極室２０は、第２の背面隔壁２１と、該第２の背面隔壁２１の周縁部と接合または一体化され、第２の背面隔壁２１及び隔膜３０とともに陰極室Ｃを画定するフランジ部２２と、第２の背面隔壁２１から突出して設けられた導電性リブ２３、２３、…とを備え、該導電性リブ２３によって水素発生用陰極２４が保持される。
陽極エンドユニット１０１ｅは、電解槽の陽極側端部側（図３の紙面右側）から順に配置された、陽極側プレスフレーム６１、陽極側絶縁板５１、及び陽極エンドセル１０ｅを備えてなる。陰極エンドユニット１０２ｅは、電解槽の陰極側端部側（図３の紙面左側）から順に配置された、陰極側プレスフレーム６２、陰極側絶縁板５２、及び陰極エンドセル２０ｅを備えてなる。
陽極エンドセル１０ｅは、各陽極室セル１０と同様に、第１の背面隔壁１１と、フランジ部１２と、導電性リブ１３とを備え、該導電性リブ１３によって酸素発生用陽極１４が保持される。陰極エンドセル２０ｅは、各陰極室セル２０と同様に、第２の背面隔壁２１と、フランジ部２２と、導電性リブ２３とを備え、該導電性リブ２３によって水素発生用陰極２４が保持される。
【００２３】
図３及び４に加えて、さらに図５を参照する。図５は、電解槽１００における陽極液供給用流通部７１、陰極液供給用流通部７２、陽極液・ガス回収用流通部７３、及び陰極液・ガス回収用流通部７４の連通の様子を模式的に説明するための分解斜視図である。図５においては図を見やすくするために、陽極側プレスフレーム６１及び陰極側プレスフレーム６２、陽極側絶縁板５１及び陰極側絶縁板５２、陽極エンドセル１０ｅ及び陰極エンドセル２０ｅ、並びに、陽極エンドセル１０ｅに隣接する保護部材４０（４０Ａ）及び陰極エンドセル２０ｅに隣接する保護部材４０（４０Ｃ）のみを示し、他の要素は省略している。また各導電性リブ１３及び２３も省略している。
陽極エンドセル１０ｅ、各陽極室セル１０、各陰極室セル２０、陰極エンドセル２０ｅ、及び各保護部材４０のそれぞれ下部には陽極液供給用流通部７１が、それぞれ上部には陽極液・ガス回収用流通部７３が設けられている。陽極液供給用流通部７１は、陽極液供給路７１ａを介して、陽極室Ａと連通しており、陽極液・ガス回収用流通部７３は、陽極液排出路７３ａを介して、陽極液と連通している。陽極液供給用流通部７１から、各陽極室Ａに、陽極液供給路７１ａを通じて陽極液が供給され、各陽極室Ａから陽極液・ガス回収用流通部７３に、陽極液排出路７３ａを通じて陽極液および陽極１４での発生ガスが回収される。それぞれの陽極液供給用流通部７１は相互に連通しており、それぞれの陽極液・ガス回収用流通部７３は相互に連通している。
陰極エンドセル２０ｅ、各陽極室セル１０、各陰極室セル２０、及び、陽極エンドセル１０ｅに隣接する保護部材４０Ａ以外の各保護部材４０の、それぞれ下部には陰極液供給用流通部７２が、それぞれ上部には陰極液・ガス回収用流通部７４が設けられている。陰極液供給用流通部７２は、陰極液供給路７２ａを介して、陰極室Ｃと連通しており、陰極液・ガス回収用流通部７４は、陰極液排出路７４ａを介して、陰極室Ｃと連通している。陰極液供給用流通部７２から各陰極室Ｃに、陰極液供給路７２ａを通じて陰極液が供給され、各陰極室Ｃから陰極液・ガス回収用流通部７４に、陰極液排出路７４ａを通じて陰極液および陰極２４での発生ガスが回収される。それぞれの陰極液供給用流通部７２は相互に連通しており、それぞれの陰極液・ガス回収用流通部７４は相互に連通している。
【００２４】
陽極液供給用流通部７１に陽極液を供給する陽極液供給管８１が、陰極側プレスフレーム６２及び陰極側絶縁板５２に陽極液供給用流通部７１と連通して設けられた第１の貫通孔６２ａ、５２ａを通じて、陽極液供給用流通部７１に接続されている。
陰極液供給用流通部７２に陰極液を供給する陰極液供給管８２が、陰極側プレスフレーム６２及び陰極側絶縁板５２に陰極液供給用流通部７２と連通して設けられた第２の貫通孔６２ｂ、５２ｂを通じて、陰極液供給用流通部７２に接続されている。
陽極液・ガス回収用流通部７３から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管８３が、陰極側プレスフレーム６２及び陰極側絶縁板５２に陽極液・ガス回収用流通部７３と連通して設けられた第３の貫通孔６２ｃ、５２ｃを通じて、陽極液・ガス回収用流通部７３に接続されている。
陰極液・ガス回収用流通部７４から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管８４が、陰極側プレスフレーム６２及び陰極側絶縁板５２に陰極液・ガス回収用流通部７４と連通して設けられた第４の貫通孔６２ｄ、５２ｄを通じて、陰極液・ガス回収用流通部７４に接続されている。
【００２５】
背面隔壁１１及び２１の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。フランジ部１２及び２２の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料のほか、強化プラスチック等の非金属材料も用いることができる。このうち上記金属材料には、耐食性を向上させるために、ニッケルめっきを施しても良い。陽極室セル１０及び陽極エンドセル１０ｅの背面隔壁１１とフランジ部１２とは溶接や接着等で接合されていてもよく、同一の材料で一体に形成されていてもよい。同様に陰極室セル２０及び陰極エンドセル２０ｅの背面隔壁２１とフランジ部２２とは溶接や接着等で接合されていてもよく、同一の材料で一体に形成されていてもよい。ただし、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが容易である点で、陽極室セル１０及び陽極エンドセル１０ｅの背面隔壁１１とフランジ部１２とは同一の導電性材料（例えば上記金属材料。）で一体に形成されていることが好ましく、陰極室セル２０及び陰極エンドセル２０ｅの背面隔壁２１とフランジ部２２とは同一の導電性材料（例えば上記金属材料。）で一体に形成されていることが好ましい。
【００２６】
酸素発生用陽極１４（以下において単に「陽極１４」ということがある。）としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陽極を特に制限なく用いることができる。陽極１４は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。触媒層は多孔質であることが好ましい。陽極１４の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル鉄、バナジウム、モリブデン、銅、銀、マンガン、白金族元素、黒鉛、若しくはクロム、又はそれらの組み合わせを用いることができる。陽極１４においてはニッケルからなる導電性基材を好ましく用いることができる。触媒層は元素としてニッケルを含む。触媒層は、酸化ニッケル、金属ニッケル、若しくは水酸化ニッケル、又はそれらの組み合わせを含むことが好ましく、ニッケルと他の１種以上の金属との合金を含んでもよい。触媒層は金属ニッケルからなることが特に好ましい。なお、触媒層は、クロム、モリブデン、コバルト、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、亜鉛、白金族元素、若しくは希土類元素、又はそれらの組み合わせをさらに含んでもよい。触媒層の表面に、ロジウム、パラジウム、イリジウム、若しくはルテニウム、又はそれらの組み合わせが追加的な触媒としてさらに担持されていてもよい。陽極１４の導電性基材は剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陽極１４を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陽極１４を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網等を挙げることができる。
【００２７】
水素発生用陰極２４（以下において単に「陰極２４」ということがある。）としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陰極を特に制限なく用いることができる。陰極２４は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。陰極２４の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ステンレススチール、軟鋼、ニッケル合金、又は、ステンレススチール若しくは軟鋼の表面にニッケルメッキを施したものを好ましく採用できる。陰極２４の触媒層としては、貴金属酸化物、ニッケル、コバルト、モリブデン、若しくはマンガン、若しくはそれらの酸化物、又は貴金属酸化物からなる触媒層を好ましく採用できる。陰極２４を構成する導電性基材は例えば剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陰極２４を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陰極２４を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網等を挙げることができる。
【００２８】
導電性リブ１３及び２３としては、アルカリ水電解槽に用いられる公知の導電性リブを特に制限なく用いることができる。電解槽１００において、導電性リブ１３は陽極室セル１０及び陽極エンドセル１０ｅの背面隔壁１１から突出して設けられており、導電性リブ２３は陰極室セル２０及び陰極エンドセル２０ｅの背面隔壁２１から突出して設けられている。導電性リブ１３が陽極１４を陽極室セル１０及び陽極エンドセル１０ｅに対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブ１３の接続方法、形状、数、及び配置は特に制限されない。また導電性リブ２３が陰極２４を陰極室セル２０及び陰極エンドセル２０ｅに対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブの２３の接続方法、形状、数、及び配置も特に制限されない。導電性リブ１３及び２３の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料には、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施しても良い。
【００２９】
イオン透過性隔膜３０（以下において単に「隔膜３０」ということがある。）としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能なイオン透過性の隔膜を特に制限なく用いることができる。隔膜３０は、ガス透過性が低く、電気伝導度が小さく、強度が高いことが望ましい。隔膜３０の例としては、アスベストや変性アスベストからなる多孔質膜、ポリスルホン系ポリマーを用いた多孔質隔膜、ポリフェニレンスルファイド繊維を用いた布、フッ素系多孔質膜、無機系材料と有機系材料との両方を含むハイブリッド材料を用いた多孔質膜等の多孔質隔膜を挙げることができる。またこれらの多孔質隔膜以外にも、フッ素系イオン交換膜等のイオン交換膜を隔膜３０として用いることも可能である。
【００３０】
電解槽１００において、保護部材４０はガスケットからなる。保護部材４０を構成するガスケットとしては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能であり、電気絶縁性を有するガスケットを特に制限なく用いることができる。図３にはガスケット３０の断面が表れている。保護部材４０は平坦な形状を有し、隔膜３０の周縁部を保持する一方で、隣接する陽極室ユニット１０（又は陽極エンドユニット１０ｅ）のフランジ部１２と陰極室ユニット２０（又は陰極エンドユニット２０ｅ）のフランジ部２２との間に挟持される。保護部材４０を構成するガスケットは、耐アルカリ性を有するエラストマーによって形成されていることが好ましい。ガスケットの材料の例としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等のエラストマーを挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないガスケット材料を使用する場合、該ガスケット材料の表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けても良い。
【００３１】
陽極側絶縁板５１及び陰極側絶縁板５２（以下において単に「絶縁板５１及び５２」ということがある。）としては、アルカリ水電解用の電解槽において陽極エンドセルと陽極側プレスフレームとの間の電気的絶縁および陰極エンドセルと陰極側プレスフレームとの間の電気的絶縁に使用可能な絶縁板を特に制限なく用いることができる。絶縁板５１及び５２の材料の例としては、硬質塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂、非結晶性ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。
【００３２】
陽極側プレスフレーム６１及び陰極側プレスフレーム６２（以下において単に「プレスフレーム６１及び６２」ということがある。）は、不図示のタイロッドによって締結されることにより、陽極側プレスフレーム６１と陰極側プレスフレーム６２との間に配置された、絶縁板５１及び５２、各陽極室ユニット１０及び陽極エンドユニット１０ｅ、各陰極室ユニット２０及び陰極エンドユニット２０ｅ、並びに各保護部材４０及び各隔膜３０を一体化する。プレスフレーム６１及び６２は、上記締結の荷重に耐える剛性を有する金属材料で形成されている。プレスフレーム６１及び６２を構成する金属材料の例としては、ＳＳ４００等の炭素鋼やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼等を挙げることができる。
【００３３】
陽極液供給管８１、陰極液供給管８２、陽極液・ガス回収管８３、及び陰極液・ガス回収管８４（以下においてまとめて「極液供給管／回収管」ということがある。）のそれぞれは、少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管である。陽極液供給管８１、陰極液供給管８２、陽極液・ガス回収管８３、及び陰極液・ガス回収管８４を構成する金属材料の例としては、ＳＳ４００等の炭素鋼、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼、及びニッケル鋼等を挙げることができる。また陽極液供給管８１、陰極液供給管８２、陽極液・ガス回収管８３、及び陰極液・ガス回収管８４の内面を被覆する電気絶縁性の樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂等の、電気絶縁性および耐アルカリ性を有する樹脂材料を特に制限なく用いることができる。陽極液供給管８１、陰極液供給管８２、陽極液・ガス回収管８３、及び陰極液・ガス回収管８４を、それぞれ第１の貫通孔６２ａ、５２ａ、第２の貫通孔６２ｂ、５２ｂ、第３の貫通孔６２ｃ、５２ｃ、及び第４の貫通孔６２ｄ、５２ｄ（以下においてまとめて「各貫通孔」ということがある。）を通じて、それぞれ陽極液供給用流通部７１、陰極液供給用流通部７２、陽極液・ガス回収用流通部７３、及び陰極液・ガス回収用流通部７４（以下においてまとめて「極液供給用／回収用流通部」ということがある。）に接続する手法としては、例えばねじ込み接続、差し込み溶接、突合せ溶接、フランジ接続等の公知の接続手法を特に制限なく用いることができる。なお、各極液供給管／回収管（８１〜８４）を各貫通孔（６２ａ／５２ａ〜６２ｄ／５２ｄ）を通じて各極液供給用／回収用流通部（７１〜７４）に接続した際に、各極液供給管／回収管の内部から各極液供給用／回収用流通部までの空間において、当該極液供給管／回収管の金属部材もしくは陰極側プレスフレーム６２の金属部材またはそれらと電気的に導通した金属部材が極液の流路に露出する場合には、当該流路に露出する金属部材の表面に電気絶縁性の樹脂による被覆を塗工等によりさらに設けることができる。当該電気絶縁性の樹脂としては、各極液供給管／回収管の内面を被覆する電気絶縁性の樹脂と同様の電気絶縁性樹脂を特に制限なく用いることができる。
【００３４】
少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管である各極液供給管／回収管８１〜８４の内部の流路長（単位：ｍ）の流路断面積（管内部の空洞の、管長さ方向に垂直な断面の面積。）（単位：ｍ２）に対する比は特に制限されるものではないが、本発明の効果がより顕著に表れる点で、好ましくは１００ｍ／ｍ２以上、より好ましくは１，０００ｍ／ｍ２以上である。上限は特に制限されるものではないが、例えば２０，０００ｍ／ｍ２未満であり得る。なお上記「流路長」について、金属管が屈曲している場合には、最短の経路を採用するものとする。屈曲した金属管内部の最短の経路の長さは、例えば糸を金属管内部に金属管の全長にわたって通し、糸に弛みがないように両端から引っ張ることにより、糸の金属管内部を通る部分の長さとして知ることができる。また上記「断面積」について、管内部の場所によって断面積が異なる場合には、その最大値を採用するものとする。
【００３５】
陽極エンドセル１０ｅには陽極端子が、陰極エンドセル２０ｅには陰極端子が、それぞれ接続されている。また陽極側プレスフレーム６１、陰極側プレスフレーム６２、陽極液流通管８１、陰極液供給管８２、陽極液・ガス回収管８３、及び陰極液・ガス回収管８４は、いずれも電気的に接地されている。
【００３６】
電解槽１００において、陽極液は、陽極液供給管８１と陽極液供給用流通部７１との接続部および陽極液・ガス回収管８３と陽極液・ガス回収用流通部７３との接続部において、陽極液供給管８１の金属部材、陽極液・ガス回収管８３の金属部材、陽極側プレスフレーム６１の金属部材、及び陰極側プレスフレーム６２の金属部材、並びにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触しない。また陰極液は、陰極液供給管８２と陰極液供給用流通部７２との接続部および陰極液・ガス回収管８４と陰極液・ガス回収用流通部７４との接続部において、陰極液供給管８２の金属部材、陽極液・ガス回収管８３の金属部材、陽極側プレスフレーム６１の金属部材、及び陰極側プレスフレーム６２の金属部材、並びにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触しない。したがって電解槽１００によれば、リーク電流によって逆反応が生じる際の作用極から対極までのイオン伝導抵抗（液抵抗）を増大させることができるので、不安定電源を用いた場合であってもリーク電流の影響を抑制することが可能になる。
【００３７】
本発明の効果が顕著になる観点から、本発明の電解槽が最小電流で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量は、本発明の電解槽が最大電流で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量に対して、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満であり、一の実施形態において１％以上、他の一の実施形態において２％以上である。なお本明細書において、「最大電流」および「最小電流」とは、電解槽に通電される電流の最大値および最小値を意味する。
【００３８】
このような電解槽１００の効果は、陽極室および陰極室の少なくとも一方を大気圧よりも高圧に維持しながら電解を行う場合に特に顕著である。電解槽に極液を供給し、該電解槽から極液およびガスを回収する各極液供給管および回収管としては、フレキシブルホース等の樹脂製の配管を用いることが、配管の取り回し等の面で簡便である。しかしながら極室が加圧されている場合には、各極液供給管および回収管の内部も加圧されているので、各極液供給管および回収管としてフレキシブルホース等の樹脂製の配管を用いることは強度の面で困難である。したがって加圧条件下での電解を行う電解槽に接続する極液供給管および回収管としては金属管を用いることが望ましい。しかしながら金属管は安全のため電気的に接地することが必要であるところ、そのような電解槽において電源として不安定電源を用いる場合には、電気的に接地された金属管がカウンター電極として作用することによるリーク電流の影響が無視できなくなる。これに対して電解槽１００によれば、極液供給管および回収管として金属管を用いることが必要な加圧条件下での電解を、不安定電源を用いて行う場合であっても、リーク電流の影響を抑制することが可能である。
【００３９】
陽極室および陰極室の少なくとも一方を大気圧よりも高圧に維持しながら電解を行う場合、陰極室内部の圧力は大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧であることが好ましく、４００ｋＰａ以上高圧であることがより好ましく、８００ｋＰａ以上高圧であることがさらに好ましい。陰極室内部の圧力の上限は陰極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧＋１０００ｋＰａ未満とすることができる。陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室から水素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストを削減し、設備全体として省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極−陰極間の抵抗が減少し、したがって電解電圧を低減することが可能になる。
【００４０】
また陽極室および陰極室の少なくとも一方を大気圧よりも高圧に維持しながら電解を行う場合、陽極室内部の圧力は大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧であることが好ましく、４００ｋＰａ以上高圧であることがより好ましく、８００ｋＰａ以上高圧であることがさらに好ましい。陽極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧＋１０００ｋＰａ未満とすることができる。陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室から酸素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストをさらに削減し、設備全体としてさらなる省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極−陰極間の抵抗がさらに減少し、したがって電解電圧をさらに低減することが可能になる。
【００４１】
陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差は、例えば５．０ｋＰａ未満であることが好ましく、１．０ｋＰａ未満であることがより好ましい。陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差が上記上限値未満であることにより、陽極室−陰極室間の差圧に起因してガスが隔膜を透過して陽極室から陰極室へ又は陰極室から陽極室へ移動することを抑制すること、及び、陽極室−陰極室間の差圧に起因して隔膜が損傷する事態を抑制することが容易になる。
【００４２】
本発明に関する上記説明では、各極液供給管／回収管８１〜８４が、陰極側プレスフレーム６２及び陰極側絶縁板５２に設けられた第１〜第４の貫通孔６２ａ／５２ａ〜６２ｄ／５２ｄを通じて、各極液供給用／回収用流通部７１〜７４にそれぞれ接続されている形態の電解槽１００を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、各極液供給管／回収管のうち一つ以上が、陽極側プレスフレーム及び陽極側絶縁板に設けられた貫通孔を通じて、対応する極液供給用／回収用流通部に接続されている形態の電解槽とすることも可能である。
【００４３】
図６は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽２００を模式的に説明する断面図である。電解槽２００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図７は、図６のＣ−Ｃ矢視図である。図６及び７において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。図８は、電解槽２００における陽極液供給用流通部７１、陰極液供給用流通部７２、陽極液・ガス回収用流通部７３、及び陰極液・ガス回収用流通部７４の連通の様子を模式的に説明するための分解斜視図である。図６〜８において、図３〜５に既に表れた要素には図３〜５における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。
電解槽２００は、陽極エンドユニット１０１ｅに代えて陽極エンドユニット２０１ｅを備え、陰極エンドユニット１０２ｅに代えて陰極エンドユニット２０２ｅを備え、陰極エンドユニット２０１ｅに各極液供給管／回収管８１〜８４が接続されている点において、電解槽１００と異なっている。陽極エンドユニット２０１ｅは、陽極エンドセル１０ｅに代えて陽極エンドセル２１０ｅを備え、陽極側絶縁板５１に代えて陽極側絶縁板２５１を備え、陽極側プレスフレーム６１に代えて陽極側プレスフレーム２６１を備える点において、陽極エンドユニット１０１ｅと異なっている。陰極エンドユニット２０２ｅは、陰極エンドセル２０ｅに代えて陰極エンドセル２２０ｅを備え、陰極側絶縁板５２に代えて陰極側絶縁板２５２を備え、陰極側プレスフレーム６２に代えて陰極側プレスフレーム２６２を備える点において、陰極エンドユニット１０２ｅと異なっている。陰極側プレスフレーム２６２は、第１〜第４の貫通孔６２ａ〜６２ｄを備えない点において、陰極側プレスフレーム６２と異なっている。陰極側絶縁板２５２は、第１〜第４の貫通孔５２ａ〜５２ｄを備えない点において、陰極側絶縁板５２と異なっている。
【００４４】
図８においては図を見やすくするために、陽極側プレスフレーム２６１及び陰極側プレスフレーム２６２、陽極側絶縁板２５１及び陰極側絶縁板２５２、陽極エンドセル２１０ｅ及び陰極エンドセル２２０ｅ、並びに、陽極エンドセル２１０ｅに隣接する保護部材４０（２４０Ａ）及び陰極エンドセル２２０ｅに隣接する保護部材４０（２４０Ｃ）のみを示し、他の要素は省略している。また各導電性リブ１３及び１４も省略している。
陽極エンドセル２１０ｅ、各陽極室セル１０、各陰極室セル２０、陰極エンドセル２２０ｅ、及び各保護部材４０のそれぞれ下部には陰極液供給用流通部７２が、それぞれ上部には陰極液・ガス回収用流通部７４が設けられている。陰極液供給用流通部７２は陰極液供給路７２ａを介して陰極室Ｃと連通しており、陰極液・ガス回収用流通部７４は陰極液排出路７４ａを介して陰極液Ｃと連通している。陰極液供給用流通部７２から各陰極室Ｃに、陰極液供給路７２ａを通じて陰極液が供給され、各陰極室Ｃから陰極液・ガス回収用流通部７４に、陰極液排出路７４ａを通じて陰極液および陰極２４での発生ガスが回収される。それぞれの陰極液供給用流通部７２は相互に連通しており、それぞれの陰極液・ガス回収用流通部７４は相互に連通している。
陽極エンドセル２１０ｅ、各陽極室セル１０、各陰極室セル２０、及び、陰極エンドセル２２０ｅに隣接する保護部材４０（２４０Ｃ）以外の各保護部材４０の、それぞれ下部には陽極液供給用流通部７１が、それぞれ上部には陽極液・ガス回収用流通部７３が設けられている。陽極液供給用流通部７１は陽極液供給路７１ａを通じて陽極室Ａと連通しており、陽極液・ガス回収用流通部７３は陽極液排出路７３ａを通じて陽極室Ａと連通している。陽極液供給用流通部７１から各陽極室Ａに、陽極液供給路７１ａを通じて陽極液が供給され、各陽極室Ａから陽極液・ガス回収用流通部７３に、陽極液排出路７３ａを通じて陽極液および陽極１４での発生ガスが回収される。それぞれの陽極液供給量流通部７１は相互に連通しており、それぞれの陽極液・ガス回収用流通部７３は相互に連通している。
【００４５】
陽極液供給用流通部に陽極液を供給する陽極液供給管８１が、陽極側プレスフレーム２６１及び陽極側絶縁板２５１に陽極液供給用流通部７１と連通して設けられた第１の貫通孔２６１ａ、２５１ａを通じて、陽極液供給用流通部７１に接続されている。
陰極液供給用流通部に陰極液を供給する陰極液供給管８２が、陽極側プレスフレーム２６１及び陽極側絶縁板２５１に陰極液供給用流通部７２と連通して設けられた第２の貫通孔２６１ｂ、２５１ｂを通じて、陰極液供給用流通部７２に接続されている。
陽極液・ガス回収用流通部から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管８３が、陽極側プレスフレーム２６１及び陽極側絶縁板２５１に陽極液・ガス回収用流通部７３と連通して設けられた第３の貫通孔２６１ｃ、２５１ｃを通じて、陽極液・ガス回収用流通部７３に接続されている。
陰極液・ガス回収用流通部から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管８４が、陽極側プレスフレーム２６１及び陽極側絶縁板２５１に陰極液・ガス回収用流通部７４と連通して設けられた第４の貫通孔２６１ｄ、２５１ｄを通じて、陰極液・ガス回収用流通部７４に接続されている。
【００４６】
各極液供給管／回収管８１〜８４を、それぞれ第１〜第４の貫通孔２６１ａ／２５１ａ〜２６１ｄ／２５１ｄを通じて、それぞれ各極液供給用／回収用流通部７１〜７４に接続する手法としては、電解槽１００について上記説明したものと同様の接続手法を特に制限なく用いることができる。なお、各極液供給管／回収管（８１〜８４）を第１〜第４の貫通孔（２６１ａ／２５１ａ〜２６１ｄ／２５１ｄ）を通じて各極液供給用／回収用流通部（７１〜７４）に接続した際に、各極液供給管／回収管の内部から各極液供給用／回収用流通部までの空間において、当該極液供給管／回収管の金属部材もしくは陽極側プレスフレーム２６１の金属部材またはそれらと電気的に導通した金属部材が極液の流路に露出する場合には、当該流路に露出する金属部材の表面に電気絶縁性の樹脂による被覆を塗工等によりさらに設けることができる。
【００４７】
陽極エンドセル２１０ｅには陽極端子が、陰極エンドセル２２０ｅには陰極端子が、それぞれ接続されている。また陽極側プレスフレーム２６１、陰極側プレスフレーム２６２、陽極液流通管８１、陰極液供給管８２、陽極液・ガス回収管８３、及び陰極液・ガス回収管８４は、いずれも電気的に接地されている。
【００４８】
電解槽２００において、陽極液は、陽極液供給管８１と陽極液供給用流通部７１との接続部および陽極液・ガス回収管８３と陽極液・ガス回収用流通部７３との接続部において、陽極液供給管８１の金属部材、陽極液・ガス回収管８３の金属部材、陽極側プレスフレーム２６１の金属部材、及び陰極側プレスフレーム２６２の金属部材、並びにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触しない。また陰極液は、陰極液供給管８２と陰極液供給用流通部７２との接続部および陰極液・ガス回収管８４と陰極液・ガス回収用流通部７４との接続部において、陰極液供給管８２の金属部材、陰極液・ガス回収管８４の金属部材、陽極側プレスフレーム２６１の金属部材、及び陰極側プレスフレーム２６２の金属部材、並びにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触しない。したがって電解槽２００によれば、リーク電流によって逆反応が生じる際の作用極から対極までのイオン伝導抵抗（液抵抗）を増大させることができるので、電解槽２００が最小電流で運転されるときの主反応の水素ガス発生量が、電解槽２００が最大電流で運転されるときの１０％未満であるような不安定電源を用いた場合であっても、リーク電流の影響を抑制することが可能になる。
【００４９】
本発明に関する上記説明では、保護部材４０に保持された隔膜３０を挟むことなく隣接する陽極室セル１０の背面隔壁１１と陰極室セル２０の背面隔壁２１とが別個の部材である形態の電解槽１００、２００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、保護部材に保持された隔膜を挟むことなく隣接する陽極室セルの背面隔壁と陰極室セルの背面隔壁とが一体に形成された形態の電解槽とすることも可能である。
【００５０】
図９は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽３００を模式的に説明する断面図である。電解槽３００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図９において、図３〜８に既に表れた要素には図３〜８における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。図９において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。電解槽３００は、陽極室セル１０及び陰極室セル２０に代えて、一体型極室セル３１０を備える点において、電解槽１００（図３）と異なっている。一体型極室セル３１０においては、隣接する陽極室セル１０の背面隔壁１１と陰極室セル２０の背面隔壁２１とが一体に形成されて、一体の背面隔壁３１１とされている。また一体型極室セル３１０においては、隣接する陽極室セル１０のフランジ部１２と陰極室セル２０のフランジ部２２とが一体に形成されて、背面隔壁３１１の陽極室側（図９の紙面左側）及び陰極室側（図９の紙面右側）の両方に延在する一体のフランジ部３１２とされている。このような電解槽３００によっても、電解槽１００（図３〜５）について上記説明した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００５１】
本発明に関する上記説明では、ガスケットからなる保護部材４０を備える形態の電解槽１００、２００、３００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、金属板の表面がエラストマーで被覆されてなる保護部材を備える形態の電解槽とすることも可能である。
【００５２】
図１０は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽４００を模式的に説明する断面図である。電解槽４００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図１０において、図３〜９に既に表れた要素には図３〜９における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。図１０において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。電解槽４００は、保護部材４０に代えて保護部材４４０を備える点において、電解槽１００（図３〜５）と異なっている。保護部材４４０は、金属板４４１と、金属板４４１の表面に設けられた電気絶縁性のエラストマー被覆４４２とを備える点において、保護部材４０と異なっている。保護部材４０と同様に、保護部材４４０のそれぞれ下部には陽極液供給用流通部７１が、それぞれ上部には陽極液・ガス回収用流通部７３が設けられている。また陽極エンドセル１０ｅに隣接する保護部材４４０Ａ以外の各保護部材４４０のそれぞれ下部には陰極液供給用流通部７２が、それぞれ上部には陰極液・ガス回収用流通部７４が設けられている。隔膜３０の周縁部は、保護部材４４０のエラストマー被覆４４２及び金属板４４１に連通して設けられたスリット部に保持されている。このような電解槽４００によっても、電解槽１００（図３〜５）について上記説明した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００５３】
金属板４４１を構成する金属材料としては、アルカリ耐性を有する剛性の金属材料を好ましく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料には、耐食性を向上させるために、ニッケルめっきを施しても良い。
【００５４】
エラストマー被覆４４２を構成するエラストマーとしては、電気絶縁性および耐アルカリ性を有するエラストマーを好ましく用いることができる。そのようなエラストマーの例としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等のエラストマーを挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないエラストマーを使用する場合、該エラストマーの表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等により設けても良い。
【００５５】
図１１は、本発明のさらに他の一実施形態に係る電解槽５００を模式的に説明する断面図である。電解槽５００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図１１において、図３〜１０に既に表れた要素には図３〜１０における符号と同一の符号を付し、説明を省略する。図１１において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。電解槽５００は、保護部材４０に代えて保護部材５４０を備える点において、電解槽３００（図９）と異なっている。保護部材５４０は、隔膜３０の周縁部を挟持するガスケット５４１と、ガスケット５４１を保持する樹脂製の保持部材５４２とを備え、保持部材５４２が各極室セルの間に挟持される点において、保護部材４０と異なっている。保護部材４０と同様に、保護部材５４０のそれぞれ下部には陽極液供給用流通部７１が、それぞれ上部には陽極液・ガス回収用流通部７３が設けられている。また陽極エンドセル１０ｅに隣接する保護部材５４０Ａ以外の各保護部材５４０のそれぞれ下部には陰極液供給用流通部７２が、それぞれ上部には陰極液・ガス回収用流通部７４が設けられている。
【００５６】
図１２は、電解槽５００における保護部材５４０をさらに詳細に説明する断面図である。図１２（Ａ）〜（Ｃ）において、紙面上下方向が鉛直上下方向にそれぞれ対応する。図１２（Ａ）は、保護部材５４０を分解した姿勢を示す断面図である。上記したように、保護部材５４０は、隔膜３０の周縁部を保持するガスケット５４１と、ガスケット５４１を保持する樹脂製の保持部材５４２とを備えている。保持部材５４２は、基体枠５４２１と、蓋枠５４２２とを備える。基体枠５４２１の外周側には、各極液供給用／回収用流通部７１〜７４が設けられている。基体枠５４２１は、基体枠５４２１の内周側に設けられ、ガスケット５４１を受け容れることが可能な寸法を有する受容部５４２１ａと、受容部５４２１ａより基体枠５４２１の内周側に突出して延在し、受容部５４２１ａにガスケット５４１が受け容れられた際にガスケット５４１を各極室セル及び保護部材５４０の積層方向（図１２の紙面左右方向。以下において単に「積層方向」ということがある。）に支持する支持部５４２１ｂとを備えている。図１２（Ｂ）は、ガスケット５４１が基体枠５４２１の受容部５４２１ａに受け容れられ、支持部５４２１ｂに積層方向から支持されている姿勢を示す断面図である。受容部５４２１ａの積層方向における深さは、隔膜３０の周縁部を保持したガスケット５４１の積層方向における厚さよりも深いので、隔膜３０を保持したガスケット５４１が受容部５４２１ａに受け容れられ支持部５４２１ｂに積層方向から支持されているとき、受容部５４２１ａに受け容れられたガスケット５４１の支持部５４２１ｂとは反対側の面５４１ａと、基体枠５４２１の支持部５４２１ｂとは反対側の面５４２１ｃとの間には段差が生じる（図１２（Ｂ））。蓋枠５４２２は、受容部５４２１ａにガスケット５４１を受け容れた基体枠５４２１の面５４２１ｃとガスケットの面５４２１ａとの間の段差に受け容れられることが可能な寸法を有している。すなわち、蓋枠５４２２の外周部は、基体枠５４２１の受容部５４２１ａの内周部と略同一の寸法を有しており、蓋枠５４２２の内周部は、基体枠５４２１の支持部５４２１ｂの内周部と略同一の寸法を有しており、蓋枠５４２２の積層方向における厚さは、隔膜３０を保持したガスケット５４１の積層方向の厚さと蓋枠５４２２の積層方向の厚さとの合計が基体枠５４２１の受容部５４２１ａの積層方向の深さと略同一となるようにされている。図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）における基体枠５４２１の面５４２１ｃとガスケットの面５４２１ａとの間の段差に蓋枠５４２２が受け容れられた姿勢を示す断面図である。図１２（Ｃ）に示すように、ガスケット５４１及び蓋枠５４２２が基体枠５４２１の受容部５４２１ａに受け容れられることにより、ガスケット５４１が保持部材５４２に保持される。電解槽５００において保護部材５４０は、隣接する陽極エンドセル１０ｅ若しくは陰極エンドセル２０ｅ又は各極室セル１０、２０から積層方向に押圧力を受ける（図１１）ので、基体枠５４２１の受容部５４２１ａに受け容れられたガスケット５４１は基体枠５４２１の支持部５４２１ｂと蓋枠５４２２とによって積層方向に挟持され固定される。
【００５７】
電解槽５００において、ガスケット５４１を構成する材料としては、ガスケット４０について上記説明した材料と同様の材料を用いることができる。保持部材５４２の基体枠５４２１及び蓋枠５４２２を構成する樹脂材料としては、耐アルカリ性を有し積層方向に印加される押圧力に耐える強度を有する樹脂材料を特に制限なく用いることができる。そのような樹脂材料の例としては、硬質塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。
このような電解槽５００によっても、電解槽１００（図３〜５）について上記説明した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００５８】
＜２．ガス製造方法＞
本発明のガス製造方法は、アルカリ水を電解して少なくとも水素ガスを製造する方法であって、（ａ）本発明のアルカリ水電解用電解槽に、変動する直流電流を通電することにより、陰極液・ガス回収管（８４）から水素ガスを回収する工程を含む。工程（ａ）においては、本発明の上記効果が顕著に表れる点で、電解槽が上記変動する直流電流の最小値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量が、電解槽が上記変動する直流電流の最大値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量の１０％未満であることが好ましく、５％未満であることがより好ましく、また一の実施形態において１％以上、他の一の実施形態において２％以上である。工程（ａ）は、陽極液・ガス回収管（８３）から酸素ガスを回収することをさらに含んでもよい。工程（ａ）はさらに、陽極液供給管７１から陽極液を、陰極液供給管７２から陰極液をそれぞれ供給するとともに、陽極液・ガス回収管７３から陽極液を、陰極液・ガス回収管７４から陰極液をそれぞれ回収することを含み得る。なお上記変動する直流電流の変動幅は、所定の範囲内であることが好ましい。本発明のガス製造方法によれば、上記本発明のアルカリ水電解用電解槽を用いることにより、不安定電源を用いた場合であってもリーク電流の影響を抑制できるので、不安定電源を用いながらも純度の向上した水素ガス及び酸素ガスを製造することが可能になる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  陽極室セル
１０ｅ、２１０ｅ  陽極エンドセル
２０  陰極室セル
２０ｅ、２２０ｅ  陰極エンドセル
３１０  一体型極室セル
１１、２１、３１１  背面隔壁
１２、２２、３１２  フランジ部
１３、２３  導電性リブ
１４  （酸素発生用）陽極
２４  （水素発生用）陰極
３０  （イオン透過性）隔膜
４０、４０Ａ、４０Ｃ、２４０Ａ、２４０Ｃ、４４０、４４０Ａ、４４０Ｃ、５４０、５４０Ａ、５４０Ｃ  保護部材
４４１  金属板
４４２  （電気絶縁性の）エラストマー被覆
５４１  ガスケット
５４２  保持部材
５４２１  基体枠
５４２１ａ  受容部
５４２１ｂ  支持部
５４２２  蓋枠
５１、２５１  陽極側絶縁板
５２、２５２  陰極側絶縁板
６１、２６１  陽極側プレスフレーム
６２、２６２  陰極側プレスフレーム
６２ａ、５２ａ、２６１ａ、２５１ａ  第１の貫通孔
６２ｂ、５２ｂ、２６１ｂ、２５１ｂ  第２の貫通孔
６２ｃ、５２ｃ、２６１ｃ、２５１ｃ  第３の貫通孔
６２ｄ、５２ｄ、２６１ｄ、２５１ｃ  第４の貫通孔
７１  陽極液供給用流通部
７２  陰極液供給用流通部
７３  陽極液・ガス回収用流通部
７４  陰極液・ガス回収用流通部
８１  陽極液供給管
８２  陰極液供給管
８３  陽極液・ガス回収管
８４  陰極液・ガス回収管
７１ａ  陽極液供給路
７３ａ  陽極液排出路
７２ａ  陰極液供給路
７４ａ  陰極液排出路
１０１ｅ、２０１ｅ  陽極エンドユニット
１０２ｅ、２０２ｅ  陰極エンドユニット
１００、２００、３００、４００、５００、９００  電解槽
Ａ  陽極室
Ｃ  陰極室
【図１】
2019188260.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019188260.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月28日(2019.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ水からなる電解液を電解して酸素及び水素を得るための電解槽と、最小値および最大値を有する所定の範囲内で変動する直流電流を前記電解槽に通電する電源と、を備えるアルカリ水電解システムであって、
前記電解槽は、陽極エンドユニット及び陰極エンドユニットの間に、酸素発生用陽極を収容する陽極室セルと、水素発生用陰極を収容する陰極室セルとが、周縁部が保護部材により保持されたイオン透過性隔膜を介して交互に複数配置された構造を含んでなり、
前記電解槽は、
陽極エンドユニットと、
陰極エンドユニットと、
それぞれ第１の導電性の背面隔壁を備え且つ酸素発生用陽極を収容する、複数の陽極室セルと、
それぞれ第２の導電性の背面隔壁を備え且つ水素発生用陰極を収容する、複数の陰極室セルと、
それぞれ周縁部が保護部材により保持された、複数のイオン透過性隔膜と、
を備え、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間には、前記第１の背面隔壁を前記陽極エンドユニット側に向けた一の陽極室セルと、前記第２の背面隔壁を前記陰極エンドユニット側に向けた一の陰極室セルとの組が、該第１の背面隔壁と該第２の背面隔壁とが隣接するように配置され、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間において、前記第１の背面隔壁と前記第２の背面隔壁とは、一体に形成されていてもいなくてもよく、
前記陽極エンドユニットは、電解槽の陽極側端部側から順に配置された、陽極側プレスフレーム、陽極側絶縁板、及び陽極エンドセルを備えてなり、
前記陰極エンドユニットは、電解槽の陰極側端部側から順に配置された、陰極側プレスフレーム、陰極側絶縁板、及び陰極エンドセルを備えてなり、
前記陽極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陽極液供給用流通部が設けられており、該陽極液供給用流通部から前記各陽極室に陽極液が供給され、
前記陽極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陽極液・ガス回収用流通部に前記各陽極室から陽極液および陽極での発生ガスが回収され、
前記陰極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陰極液供給用流通部が設けられており、該陰極液供給用流通部から前記各陰極室に陰極液が供給され、
前記陰極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陰極液・ガス回収用流通部に前記各陰極室から陰極液および陰極での発生ガスが回収され、
前記陽極液供給用流通部に陽極液を供給する陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液供給管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第１の貫通孔を通じて前記陽極液供給用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの下部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陰極液供給用流通部に陰極液を供給する陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第２の貫通孔を通じて前記陰極液供給用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの下部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極液・ガス回収用流通部から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第３の貫通孔を通じて前記陽極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの上部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陰極液・ガス回収用流通部から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第４の貫通孔を通じて前記陰極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの上部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管、陰極液供給管、陽極液・ガス回収管、及び陰極液・ガス回収管のそれぞれは、少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管であり、
陽極液は、前記陽極液供給管と前記陽極液供給用流通部との接続部および前記陽極液・ガス回収管と前記陽極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陽極液供給管の金属部材、前記陽極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
陰極液は、前記陰極液供給管と前記陰極液供給用流通部との接続部および前記陰極液・ガス回収管と前記陰極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陰極液供給管の金属部材、前記陰極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
前記電源が前記電解槽に通電する前記電流が前記最小値となるときの前記電解槽における単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量が、前記電源が前記電解槽に通電する前記電流が前記最大値となるときの前記電解槽における単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量の１０％未満であることを特徴とする、アルカリ水電解システム。
【請求項２】
それぞれの前記陽極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陽極液・ガス回収用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液・ガス回収用流通部が、相互に連通している、
請求項１に記載のアルカリ水電解システム。
【請求項３】
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、
請求項１又は２に記載のアルカリ水電解システム。
【請求項４】
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、
請求項１又は２に記載のアルカリ水電解システム。
【請求項５】
変動する直流電流を電解槽に通電することによりアルカリ水を電解して少なくとも水素ガスを製造する方法であって、
前記電解槽は、陽極エンドユニット及び陰極エンドユニットの間に、酸素発生用陽極を収容する陽極室セルと、水素発生用陰極を収容する陰極室セルとが、周縁部が保護部材により保持されたイオン透過性隔膜を介して交互に複数配置された構造を含んでなり、
前記電解槽は、
陽極エンドユニットと、
陰極エンドユニットと、
それぞれ第１の導電性の背面隔壁を備え且つ酸素発生用陽極を収容する、複数の陽極室セルと、
それぞれ第２の導電性の背面隔壁を備え且つ水素発生用陰極を収容する、複数の陰極室セルと、
それぞれ周縁部が保護部材により保持された、複数のイオン透過性隔膜と、
を備え、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間には、前記第１の背面隔壁を前記陽極エンドユニット側に向けた一の陽極室セルと、前記第２の背面隔壁を前記陰極エンドユニット側に向けた一の陰極室セルとの組が、該第１の背面隔壁と該第２の背面隔壁とが隣接するように配置され、
それぞれの隣接する前記イオン透過性隔膜の間において、前記第１の背面隔壁と前記第２の背面隔壁とは、一体に形成されていてもいなくてもよく、
前記陽極エンドユニットは、電解槽の陽極側端部側から順に配置された、陽極側プレスフレーム、陽極側絶縁板、及び陽極エンドセルを備えてなり、
前記陰極エンドユニットは、電解槽の陰極側端部側から順に配置された、陰極側プレスフレーム、陰極側絶縁板、及び陰極エンドセルを備えてなり、
前記陽極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陽極液供給用流通部が設けられており、該陽極液供給用流通部から前記各陽極室に陽極液が供給され、
前記陽極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陰極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陽極液・ガス回収用流通部に前記各陽極室から陽極液および陽極での発生ガスが回収され、
前記陰極エンドセルの下部、各陽極室セルの下部、各陰極室セルの下部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の下部には、陰極液供給用流通部が設けられており、該陰極液供給用流通部から前記各陰極室に陰極液が供給され、
前記陰極エンドセルの上部、各陽極室セルの上部、各陰極室セルの上部、及び前記陽極エンドセルに隣接する保護部材以外の各保護部材の上部には、陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、該陰極液・ガス回収用流通部に前記各陰極室から陰極液および陰極での発生ガスが回収され、
前記陽極液供給用流通部に陽極液を供給する陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液供給管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第１の貫通孔を通じて前記陽極液供給用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの下部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陰極液供給用流通部に陰極液を供給する陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第２の貫通孔を通じて前記陰極液供給用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの下部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の下部にも前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極液・ガス回収用流通部から陽極液およびガスを回収する陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に設けられた第３の貫通孔を通じて前記陽極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陰極エンドセルの上部および前記陰極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陰極液・ガス回収用流通部から陰極液およびガスを回収する陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた又は前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に設けられた第４の貫通孔を通じて前記陰極液・ガス回収用流通部に接続される場合には、前記陽極エンドセルの上部および前記陽極エンドセルに隣接する保護部材の上部にも前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管、陰極液供給管、陽極液・ガス回収管、及び陰極液・ガス回収管のそれぞれは、少なくとも内面が電気絶縁性の樹脂で被覆された金属管であり、
陽極液は、前記陽極液供給管と前記陽極液供給用流通部との接続部および前記陽極液・ガス回収管と前記陽極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陽極液供給管の金属部材、前記陽極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
陰極液は、前記陰極液供給管と前記陰極液供給用流通部との接続部および前記陰極液・ガス回収管と前記陰極液・ガス回収用流通部との接続部において、前記陰極液供給管の金属部材、前記陰極液・ガス回収管の金属部材、前記陽極側プレスフレームの金属部材、および前記陰極側プレスフレームの金属部材、ならびにこれらと電気的に導通した金属部材のいずれにも接触せず、
前記方法は、
（ａ）前記電解槽に、最小値から最大値までの所定の範囲内で変動する直流電流を通電することにより、前記陰極液・ガス回収管から水素ガスを回収する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記電解槽が前記変動する直流電流の最小値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量が、前記電解槽が前記変動する直流電流の最大値で運転されるときの単位時間あたりの主反応の水素ガス発生量の１０％未満であることを特徴とする、ガス製造方法。
【請求項６】
前記工程（ａ）が、前記陽極液・ガス回収管から酸素ガスを回収することをさらに含む、
請求項５に記載のガス製造方法。
【請求項７】
それぞれの前記陽極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陽極液・ガス回収用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液供給用流通部が、相互に連通しており、
それぞれの前記陰極液・ガス回収用流通部が、相互に連通している、
請求項５又は６に記載のガス製造方法。
【請求項８】
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陰極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陰極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陽極側プレスフレーム及び前記陽極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、
請求項５〜７のいずれかに記載のガス製造方法。
【請求項９】
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの下部に、前記陽極液供給用流通部が設けられており、
前記陽極エンドセル、各陽極室セル、各陰極室セル、各保護部材、及び前記陰極エンドセルのそれぞれの上部に、前記陽極液・ガス回収用流通部が設けられており、
前記陽極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液供給用流通部と連通して設けられた前記第１の貫通孔を通じて、前記陽極液供給用流通部に接続され、
前記陰極液供給管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液供給用流通部と連通して設けられた前記第２の貫通孔を通じて、前記陰極液供給用流通部に接続され、
前記陽極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陽極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第３の貫通孔を通じて、前記陽極液・ガス回収用流通部に接続され、
前記陰極液・ガス回収管が、前記陰極側プレスフレーム及び前記陰極側絶縁板に前記陰極液・ガス回収用流通部と連通して設けられた前記第４の貫通孔を通じて、前記陰極液・ガス回収用流通部に接続されている、
請求項５〜７のいずれかに記載のガス製造方法。
【国際調査報告】
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