(57)【要約】      （修正有）【課題】陽極と陰極の両電極の表面積が大きく、電解効率が上がる電極の提供。【解決手段】可撓性がある炭素繊維（ＣＦ）をらせん巻して円筒形にするか、シート状にしたＣＦを円筒形（これらをＣＦパイプと呼称）にして、太ＣＦパイプ９と細ＣＦパイプ１０をつくる。太ＣＦパイプ９の中に太ＣＦパイプ９の内面と細ＣＦパイプ１０の外面が平行になるように入れて、太ＣＦパイプ９を陽極とし細ＣＦパイプ１０を陰極とする。または、太ＣＦパイプ９を陰極とし細ＣＦパイプを陽極１０とする。このようにすると、同じ容積の電解槽内で、炭素棒の両電極を太くしたり平板電極を平行に浸漬するより、向き合う電極の表面積が大きな電解装置ができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極めて微細で長繊維の炭素繊維（ＣＦと略記。ＣＦのＰＡＮ系、ピッチ系などの別は問わない）は可撓性があり、柔軟性を要する形状に加工できるので、ＣＦを電気分解（電解）の電極に用いる。
ＣＦをらせん巻して円筒をつくる。また、ＣＦをシート状に加工したもので円筒をつくる。また、ＣＦを細分化したチップをシート状に成型して円筒をつくる。これらの円筒をＣＦパイプと呼称し、太ＣＦパイプと細ＣＦパイプをつくる。
太ＣＦパイプの内径より小さな外径の細ＣＦパイプを太ＣＦパイプの中へ、太ＣＦパイプの内面と細ＣＦパイプの外面が平行になるように入れる。この場合、太ＣＦパイプと細ＣＦパイプは電解に必要な間隔をあける。
但し、太ＣＦパイプと細ＣＦパイプはばらけないように、金属を含まない導電性がある耐水性耐薬品性の接着物質（炭素同素体が混合しているものを含む）で固める。
この組合せの太ＣＦパイプと細ＣＦパイプをＮａＣｌ水溶液に浸漬し、太ＣＦパイプを陽極、細ＣＦパイプを陰極として直流電圧を加えると、陽極でＣｌ２を発生し陰極でＨ２が発生して、陰極側にＮａＯＨが生ずる（太ＣＦパイプを陰極、細ＣＦパイプを陽極としても、同様の現象を生ずる）電解の方法。
炭素（Ｃ：炭素同素体が混合しているものを含む）を円筒形に成型（Ｃパイプと呼称）して、ＣＦパイプと代替できる。
【請求項２】
請求項１の方法における太ＣＦパイプの内径より小さな外経の鉄（Ｆｅ）パイプを細ＣＦパイプに替えて電解をする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、可撓性が優れている炭素繊維（ＣＦ）で円筒をつくり、または炭素（黒鉛：Ｃ）を成型して円筒をつくり、これらを電極に用いてＮａＣｌ水溶液の電気分解（電解）を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  ２本の炭素電極をＮａＣｌ水溶液（電解液）に浸漬して両極に直流電圧を加えると、電極と電解液の界面で電子ｅ−の授受が行われ、陰極でＨ２Ｏが還元されてＨ２を発生し、陽極でＣｌ−が酸化されてＣｌ２を発生する。そして、陰極の近くにＮａＯＨが生成する。
即ち、陰極で：２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＯＨ−                      （１）
陽極で：２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−                              （２）
全体で：２ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋Ｈ２＋Ｃｌ２        （３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  電解の化学反応は、電極と電解液の界面で電子ｅ−の授受によって進行するので、加える直流電圧の大きさが一定なら、電極の表面積が大きいほど電子ｅ−の授受は効果的に行われる。
容積が限られている電解槽内で、表面積が大きい電極をつくるためには、図２のように２本の電極を太くすればよいが限度がある。
ＣＦをらせん状に巻いて円筒形にしたり、シート状にしたＣＦを円筒形にする。また、細分化したＣＦチップを成型して円筒をつくる。以下、これらをＣＦパイプと呼称し、太ＣＦパイプと細ＣＦパイプをつくって電極とする。
太ＣＦパイプの内径より細ＣＦパイプの外経は小さく、太ＣＦパイプの中へ細ＣＦパイプを平行に入れて電解をする時、太ＣＦパイプと細ＣＦパイプは電解に必要な間隔を保つものとする。
また、Ｃを成型して円筒をつくり、これをＣパイプと呼称する。
ＣＦは主成分がＣであるから、ＣパイプはＣＦパイプの範疇に入れる。
ＣＦパイプは、限られた容積の電解槽内で、表面積が大きい電極として用いることができる（図３）。
従って、ＣＦパイプ電極によるＮａＣｌ水溶液の電解の特長を示すことが、発明が解決しようとする課題である。
但し、ＣＦパイプ電極はばらけないように、金属を含まない導電性がある耐水性耐薬品性の接着物質（炭素同素体が混合しているものを含む）で固める。
また、ＣＦパイプ電極を電解液に浸漬すると、毛細管現象で電解液が電極端子まで上昇し、電源接続端子の金属に影響を及ぼすので、これを防ぐために、図１のようにＣＦの一部を接着剤で固めたものを電極に接続して電極端子とする。
なお、試行に用いた検体を次に示す。
炭素繊維（ＣＦ）パイプ：三菱レーヨン社製ＴＲ５０ＳＩ５Ｌ（ＰＡＮ系）で作成
炭素（Ｃ）棒：ナリカ社製電解装置電極用
【課題を解決するための手段】
【０００４】  横断面図が図３のように、太ＣＦパイプ電極の中へ細ＣＦパイプ電極を入れた電解装置をつくる。但し、太ＣＦパイプの内面と細ＣＦパイプの外面は平行である。
図３の装置にＮａＣｌ水溶液を入れて電解をすると、陰極面にＨ２が発生し、陽極面にＣｌ２が発生して、陰極の近くにＮａＯＨが生成する。【０００５】  図３の陰極に鉄（Ｆｅ）のパイプ（Ｆｅパイプ）を用いて、ＮａＣｌ水溶液の電解を行っても、［０００４］と同様の現象が観られる。【０００６】  ［０００４］［０００５］で確かめたように、陽極の太ＣＦパイプ電極の中へ陰極として細ＣＦパイプ電極またはＦｅパイプ電極を入れて行うＮａＣｌ水溶液の電解方法を開発したのが、課題を解決するための手段である。
【発明の効果】
【０００７】  ＣＦパイプ電極によるＮａＣｌ水溶液の電解方法で、電極と電解液の界面での電子ｅ−の授受が界面全体で均一に行なわれ、次のような発明効果がある。
１．電極がＣＦ−Ｆｅの場合：ＣＦパイプ電極を太く、Ｆｅパイプ電極を細くして太      ＣＦパイプ電極の中へＦｅパイプ電極を入れ、互いの面を平行に保ち、太ＣＦパイ      プ電極を陽極とし、Ｆｅパイプ電極を陰極として電解をする。これによってＦｅ丸      棒電極を用いるより、Ｆｅの使用が節約できる。
２．電極がＣＦ−ＣＦの場合：太ＣＦパイプ電極の中へ細ＣＦパイプ電極を入れ、互      いの面を平行に保って電解をする。この場合は、陽極と陰極の選択は用途目的によ      る。
なお、ＣパイプをＣＦパイプと代替できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  ［０００７］で示したように、ＣＦパイプ電極を使うことにより、Ｆｅを節約したＦｅパイプ電極の使用と、太ＣＦパイプと細ＣＦパイプの使用が可能になった。
従って、これらの電極を電解方法に応じた組合せによって、限られた容積の電解槽の中で、電子ｅ−の授受が効率よく行われる電極面積の大きな電解装置ができる。【０００９】  ＮａＯＨの工業生産は、図４のように、鉄（Ｆｅ）網を円筒形にした陰極の中に炭素棒を陽極として入れ、陰極室と陽極室の間に陽イオン交換膜を設けた装置を基本として行われているが、ＣＦパイプの開発によって図５のように、図４の鉄網の位置に太ＣＦパイプ（網目の通水孔をあける）を設けて陽極とし、図４の炭素棒の位置にＦｅパイプを設けて陰極とし、陰極室と陽極室の間に陽イオン交換膜を設けたＮａＯＨの工業生産装置をつくることができる。
Ｆｅの水素発生過電圧は希少金属で高価なＰｔについで小さいために、ＮａＯＨの工業生産装置にＦｅが用いられている（丸善発行：渡辺正ほか３氏著「電気化学」）が、ＣＦパイプ電極を用いた図５の装置にするとＦｅの使用量が節約される。【００１０】  図４の装置で鉄網に替えて太ＣＦパイプを設け、炭素棒の代りに細ＣＦパイプを設けることができる。
また、図５の装置ではＦｅパイプに替えて、細ＣＦパイプを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】  電極と電極端子を示す図
【図２】  ２本の炭素電極による電解を示す横断面図
【図３】  太ＣＦパイプ電極の中へ細ＣＦパイプ電極を入れた電解装置の横断面図（どちらを陽極または陰極にしても、生ずる現象は同じ）
【図４】  従来のＮａＯＨの工業生産装置の原理を示す側断面図
【図５】  太ＣＦパイプ電極（陽極）と細ＣＦパイプ電極（陰極）または、太ＣＦパイプ電極（陽極）とＦｅパイプ電極（陰極）を用いたＮａＯＨ工業生産装置の原理を示す側断面図
【符号の説明】
【００１２】１    電極（ＣＦまたは黒鉛）
２    電極端子（ＣＦ）
３    接着剤（例えばエポキシ系）
４    電極と電極端子を結合
５    電解液（ＮａＣｌ水溶液）
６    陽極（炭素棒）
７    陰極（炭素棒）
８    電解液（ＮａＣｌ水溶液）
９    陽極（太ＣＦパイプ）または陰極
１０  陰極（細ＣＦパイプ）または陽極
１１  陽極室（ＮａＣｌ水溶液）
１２  陽極（炭素棒）
１３  陰極室（水）
１４  陽イオン交換膜
１５  プラスチックなどの網
１６  陰極（鉄網）
１７  陽極室（ＮａＣｌ水溶液）
１８  陽イオン交換膜（旭化成ケミカルズ社製を使用）
１９  プラスチックなどの網
２０  陽極（太ＣＦパイプ）
２１  陰極室（水）
２２  陰極（Ｆｅパイプまたは細ＣＦパイプ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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