(57)【要約】【課題】電気伝導度およびイオン流れ特性に優れるとともに、耐久性に優れた電気分解槽用ガス分離隔膜を提供することを目的としている。【解決手段】繊維糸が網状に製織されたシート状の電気分解槽用ガス分離隔膜において、各繊維糸がポリプロピレン繊維ヤーン等の耐アルカリ性素材で形成されているとともに、各繊維糸に界面活性剤の働きによって水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の電解質が担持されていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維糸が網状に製織されたシート状の電気分解槽用ガス分離隔膜において、各繊維糸が耐アルカリ性素材で形成されているとともに、各繊維糸に電解質が担持されていることを特徴とする電気分解槽用ガス分離隔膜
【請求項２】
耐アルカリ性繊維糸がポリプロピレン繊維ヤーンである請求項１に記載の電気分解槽用ガス分離隔膜。
【請求項３】
厚さが０．２ｍｍ〜１ｍｍである請求項１または請求項２に記載の電気分解槽用ガス分離隔膜。
【請求項４】
単位面積あたりの重量が１８０ｍｇ〜２５０ｇ／ｃｍ2である請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電気分解槽用ガス分離隔膜。
【請求項５】
電解質が、耐アルカリ性繊維糸を、異形剤と水酸化ナトリウムとを含む１次処理溶液に浸漬したのち、異形剤と水酸化カリウムとを含む２次処理溶液に浸漬し、耐アルカリ性繊維糸を構成する繊維素材の軟化点以下および界面活性剤の分解温度以下で加熱乾燥することによって耐アルカリ性繊維糸に担持されている請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電気分解槽用ガス分離隔膜。
【請求項６】
異形剤がパラフィン系列界面活性剤である請求項５に記載の電気分解槽用ガス分離隔膜。
【請求項７】
網目の大きさが１００メシュ〜３００メシュである請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電気分解槽用ガス分離隔膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気分解によって陽極側で発生したガスと陰極側で発生したガスが混合しないように、電気分解槽の陽極と陰極との間に設けられる電気分解槽用ガス分離隔膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇化、環境汚染の問題等から化石燃料にかわるクリーンな燃料として水素ガスが注目されている。
水素ガスは、電気分解槽内の電解液に浸漬された陽極と陰極との間に直流電気を流すことによって、電解液中の水を電気分解することによって得られるようになっている。
【０００３】
また、電気分解槽は、陰極で発生した水素ガスに陽極で発生した酸素ガスが混ざらないように、陽極側と陰極側とがイオン通過可能でガス不透過性のガス分離隔膜で仕切られている（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ９８／５１８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のガス分離隔膜は、数百時間から千時間程度の短時間でイオンの流れが悪くなり電解効率が悪くなるため、頻繁に交換しなければならないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みて、電気伝導度およびイオン流れ特性に優れるとともに、耐久性に優れた電気分解槽用ガス分離隔膜を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明にかかる電気分解槽用ガス分離隔膜は、繊維糸が網状に製織されたシート状の電気分解槽用ガス分離隔膜において、各繊維糸が耐アルカリ性素材で形成されているとともに、各繊維糸に電解質が担持されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明において、耐アルカリ性繊維糸としては、耐アルカリ性を備えていれば特に限定されないが、たとえば、ポリプロピレン繊維ヤーンが好適に用いられる。
ガス分離隔膜の厚さは特に限定されないが、０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましく、０．３〜０．５ｍｍ程度がより好ましい。
【０００８】
ガス分離隔膜は、特に限定されないが、単位面積あたりの重量が１８０ｍｇ〜２５０ｇ／ｃｍ2程度とすることが好ましい。
ガス分離隔膜の網目の大きさは、イオンが通過できれ、ガスの透過を防止できれば特に限定されないが、１００メッシュ〜３００メシュ程度が好ましく、１５０メッシュ以下がより好ましい。
【０００９】
電解質としては、特に限定されないが、耐アルカリ性繊維糸を、異形剤と水酸化ナトリウムとを含む１次処理溶液に浸漬したのち、異形剤と水酸化カリウムとを含む２次処理溶液に浸漬し、耐アルカリ性繊維糸を構成する繊維素材の軟化点以下および界面活性剤の分解温度以下で加熱乾燥することによって耐アルカリ性繊維糸に担持させて得られるものが好ましい。
【００１０】
異形剤としては、特に限定されないが、パラフィン系列界面活性剤が好適に用いられる。
パラフィン系列界面活性剤としては、特に限定されないが、たとえば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ドデシルベンゼンスルフォン酸、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム等のドデシルベンゼンスルフォン酸塩などが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気分解槽用ガス分離隔膜は、各繊維糸が耐アルカリ性素材で形成されているとともに、各繊維糸に電解質が担持されているので、電気伝導度が大きく、イオン流れ特性が長時間維持できる。したがって、効率よく電解液の電気分解を行うことができる。  また、耐熱安定性もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
すなわち、本発明のガス分離隔膜は、電解質が担持された繊維糸としてのポリエチレン繊維ヤーンが１５０メッシュの網状に製織されたシート状をしていて、厚みが０．３〜０．５ｍｍ、単位面積あたりの重量が１８０ｍｇ〜２５０ｍｇ／ｃｍ2である。
【００１３】
ポリエチレン繊維ヤーンへの電解質の担持は、ポリエチレン繊維ヤーンをパラフィン系界面活性剤と水酸化ナトリウム（１２重量％〜３５重量％）とを含む１次処理溶液に浸漬し、十分にポリエチレン繊維ヤーンに含浸させたのち、ポリエチレン繊維ヤーンを引き上げ、続いてパラフィン系列界面活性剤と水酸化カリウム（１２重量％〜３５重量％）とを含む２次処理溶液に浸漬し、２次処理溶液を十分に含浸させる。そして、１００℃〜１２０℃に保たれた乾燥炉中で３時間〜５時間加熱乾燥させることによって担持されるようになっている。
【００１４】
以上のように、このガス分離隔膜は、電解質としての水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが界面活性剤の働きによってガス分離隔膜を構成するポリエチレン繊維ヤーンの繊維１本１本の表面にしっかりと担持されている。
したがって、このガス分離隔膜を水の電気分解層のガス分離隔膜として使用した場合、常に、電解によって発生する陽極室側の水素イオンがガス分離隔膜を介して陰極室へ、陰極室側の水酸イオンが陽極室側へそれぞれスムーズに移動し、陰極側で水素ガスが発生し、陽極側で酸素ガスが発生する。すなわち、電気伝導度が大きく、イオン流れ特性が長時間維持でき、長時間ガス分離隔膜の交換をせずに効率よく電解液の電気分解を行うことができる。
【実施例１】
【００１５】
以下の繊維糸、１次処理溶液、および、２次処理溶液を用意した。
（繊維糸）
数１０本〜１００本のポリプロピレン単繊維からなるポリプロピレン繊維ヤーン
（１次処理溶液）
パラフィン系列界面活性剤が１重量％、水酸化ナトリウムが２５重量％含まれた水溶液
（２次処理溶液）
パラフィン系列界面活性剤が１重量％、水酸化カリウムが２５重量％含まれた水溶液
そして、上記繊維糸をまず１次処理溶液に浸漬したのち、続いて２次処理溶液に浸漬した。
【００１６】
つぎに、この浸漬処理が完了した繊維糸を１１０℃に保持された乾燥炉内で４時間放置し、電解質として水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが担持された繊維糸を得た。
このようにして得られた電解質担持繊維糸を網状に製織し、１５０メッシュ、厚み０．３ｍｍ、単位面積あたり２１０ｍｇ／ｃｍ2のシートを得た。
【００１７】
つぎに、図１に示すような上記のようにして得たシートをガス分離隔膜１としてセットした電気分解槽２を用意した。なお、図１中、３は陰極、４は陽極、５は水素ガス排出口、６は酸素ガス排出口、７は水供給口、８は電解液である。
そして、この電気分解槽２内に電解液８として２０重量％水酸化ナトリウム水溶液を充填し、電解液８を６０℃に保った状態で陰極３と陽極４間に２Ｖの直流電圧を印加し電気分解を１５００時間続けた。また、水供給口７からは電解液８のレベルを略一定に保つように水を補給するようにした。
【００１８】
そして、水素ガス排出口５から排出される水素ガスの発生量を電流の変化によって調べたところ、１５００時間経過しても、発生量は電気分解開始時とほとんど変わらなかった。
この結果から本発明のガス分離隔膜は、電気伝導度が大きく、イオン流れ特性が長時間維持できる。したがって、効率よく電解液の電気分解を行うことができることがよくわかる。
【００１９】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。たとえば、上記実施例では、１次処理溶液に浸漬したのち、続いて２次処理溶液に浸漬していたが、１次処理溶液あるいは２次処理溶液のみに浸漬して加熱乾燥するようにしても構わない。
また、上記実施例では、電解液が水酸化ナトリウム水溶液であったが、水酸化カリウム溶液でも構わない。
【００２０】
さらに、上記実施例では、繊維糸がヤーン形状であったが、より糸でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１で使用した電気分解槽を模式的にあらわす図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  電気分解槽
２  隔膜
３  陰極
４  陽極
５  水素ガス排出口
６  酸素ガス排出口
７  水供給口
８  電解液
【図１】
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