(57)【要約】  本発明は、非鉄金属の電着、例えば、イオン溶液からの銅及びその他非鉄金属の電解製造に適した電極装置であって、電極と前記電極の保護を対象とした少なくとも一のイオン透過性スクリーンとを含む、電極装置に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
-  酸素発生に適した電極；
-  前記電極に平行に配置された少なくとも一のイオン透過性スクリーン；
を含む、非鉄金属の電着のための電極装置であって、
前記スクリーンが、多数の間隔があいた導電性セグメントを備えた非導電性材料の少なくとも一の構造を含む、電極装置。
【請求項２】
前記構造が多孔性又は有孔性である、請求項１に記載の電極装置。
【請求項３】
前記構造が、布又は不織布であり、任意選択的に非導電性ポリマー材料でできている、請求項２に記載の電極装置。
【請求項４】
前記導電性セグメントが、バルブ金属、貴金属、鉄、ニッケル、クロムと合金及びそれらの組合せ、導電性炭素並びにグラファイトから成る群より選択される材料を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項５】
前記導電性セグメントが、前記構造に適用されるヤーン、ワイヤ、ストリング、ストリップ、バンド、テープ及びリボンから成る群より選択される少なくとも一の要素を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項６】
前記少なくとも一のスクリーンが、
-  任意選択的にポリマー性非導電材料のヤーンの縦糸；
-  第二の所定数の導電性ヤーンにインターカレートした第一の所定数の任意選択的なポリマー性非導電ヤーンを含む横糸
を含む布である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項７】
導電性材料の前記ヤーンが、０．０２から０．２０ｍｍの直径を有し、前記第一の所定数及び前記第二の所定数が、１から２０の範囲から独立して選択される、請求項６に記載の電極装置。
【請求項８】
導電性材料の前記ヤーンが、互いに平行に配置されているか又はそれら自体で撚られているか若しくは非導電性材料の少なくとも一のヤーンに巻き付いている、請求項６又は７に記載の電極装置。
【請求項９】
前記布が５０〜６００ｇ／ｍ2の単位重量を有する、請求項６から８のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１０】
前記ヤーンが１センチメートル当たり８から２００ヤーンになる、請求項６から９のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１１】
前記布が導電性材料のヤーンから全体的又は部分的に成る耳部を備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１２】
前記スクリーンの少なくとも一の端部が、任意選択的にカバーリボン及びポリアクリル材料のインサートを含む複合絶縁要素によってカバーされており、前記インサートが前記スクリーンと前記カバーリボンとの間に置かれている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１３】
前記スクリーンが、互いに電気的に絶縁される少なくとも二の部分に細分されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１４】
前記電極と前記少なくとも一のスクリーンとの間に置かれる電気的絶縁材料の有孔性セパレータを更に含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１５】
多数の交互配置されたアノード及びカソードを含む非鉄金属の電解採取のための電解槽であって、前記アノードの少なくとも一が請求項１から１４のいずれか一項に記載の電極装置である、電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄金属の電気精錬、電気めっき又は電解採取のための設備を対象とした電解セルのための電極装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的に、電着設備、特に非鉄金属の電解採取を対象とした設備は、一般に、交互且つ互いに平行な位置で電解浴中に位置するアノード及びカソードを含む複数の単位セルを含む少なくとも一の電解セルを使用する。
【０００３】
銅、コバルト、亜鉛又はニッケル等の非鉄金属の電解採取のための設備の場合において、金属は、電流が各単位セルのカソードを通るときに堆積し、金属は、それらのシートからカソードを除去することによって、定期的な間隔で回収される。上記の状況において、金属の堆積が不均一に生じ、デンドライトの形成物を生じさせることがあり、それは、電流の通過と共に増加する速度で対向するアノードに向かって成長する局所的な堆積物であり、最終的に後者と直接電気的に接触させる。この場合、電極間に生成された短絡は、他の電解セルから電流を引き出すことができ、生成される金属の品質及び量を減少させ、アノード温度の局所的な上昇をもたらし、金属の損傷を生じさせる可能性がある。グリッド又はチタン若しくは他のバルブ金属の伸張されたシート製の現代のアノードにおいて、これらの望ましくない影響は、不可逆的な広範囲の損傷を引き起こす可能性がある。
【０００４】
一般に、アノードへの損傷は、プラントのメンテナンス費用の増加、生産される金属の量の減少及びシステムの強制的な停止に関連するさらなる損傷の可能性を伴う。
【０００５】
非鉄金属の電解採取のための典型的な設備において、デンドライトによって生じる短絡は、典型的には、設備内の動作条件に依拠して、各回収サイクルの長さの最後の２５〜３０％に相当する期間中に集中している。例えば、およそ４００〜４６０Ａの電流密度で動作する銅の抽出のための中規模の電解設備において、デンドライトによって生じる短絡は、典型的には、平均長さ４〜５日の各サイクルの最後の２０〜２４時間中に発生する。
【０００６】
国際公開第２０１３０６０７８６号に記載されているような浸透性材料、例えばポリマー材料の多孔性セパレータ又はイオン導電性膜を含むアノードエンクロージャーの使用は、デンドライトの成長を、電気的接触の場合にオペレータが取らなければならない動作の数を減少させ、その緊急性を制限するのに十分な時間ブロック又は遅延させるのに無効である。
【０００７】
本発明者は、アノードを保護するように置かれた導電性材料の保護スクリーンの使用は、およそ８〜１０時間の平均時間の間、デンドライトの成長を遅らせることができるが、デンドライト形成物との接触がある場合、アノードに対する損傷は、導電性スクリーンを通る高い電流輸送のために、一般的に無視できないものである。更に、デンドライトと接触すると、導電性スクリーンはカソード電位に達し、金属でコーティングされる傾向がある。本発明者は、スクリーン上に堆積した金属は、回収動作後にセルを再開するときに完全には溶解しないが、アノードに面する側では、プラントが再始動されたときにアノードで更なる短絡を生じさせることができ、結果としてそれを損傷する、より大きなフラグメントとして分離することができる。
【０００８】
したがって、設備を操作する人員による動作の数及び緊急性を最小限にするのに十分な時間数の間、反対の電極の方向におけるデンドライト形成の成長をブロックするか、又はいかなる場合にも遅延させるシステムの必要性が検討されている。特に、夜間のシフトの間に、電極間の短絡の場合に適切な時間内に動作が確実に行われるように、オペレータが十分な数で存在しないことが起こりうると考えられる。これに加えて、設備は、電流分布における異常の存在を迅速且つ正確に示すことができるセル電流監視システムを備えていないことがある。したがって、少なくとも１２時間、好ましくは少なくとも１８〜２４時間の期間、デンドライト形成の成長を遅らせることができるシステムが望ましい。
【０００９】
また、デンドライト形成を介した接触を通じて単位セルの電極間に短絡状態が確立されると、電極に生じる損傷は、問題の電極を機能させ、生産量及び生産品質に不利益を与えないようにし、設備のメンテナンスコストを削減するのに役立つことが望ましい。
【発明の概要】
【００１０】
一態様において、本発明は、酸素を発生させることができる電極と、前記電極に平行に位置する少なくとも一のイオン透過性スクリーンとを含む非鉄金属の電着のための電極装置であって、前記スクリーンが、互いに間隔が開いた複数の導電材料を備えた非導電性材料の少なくとも一の構造を含む電極装置に関する。
【００１１】
用語「導電性セグメント」は、その幾何学的又は物理的特性の結果として、好ましくは所定の方向に沿って電流を伝導することができる要素を意味する。セグメントは、構造内に別個のユニットを構成し、その中で、それらは互いに接触した状態で置かれていない。
【００１２】
各導電性セグメントは、非導電性要素にインターカレートしうるか又はそれに密接に結合しうる複数の導電性要素を含んでもよい。
一実施態様において、導電性セグメントは、互いに実質的に平行な方向に配置され、即ち、各セグメントの方向は、平均して、隣接するセグメントと最大１５°の角度を形成しうる（しかし、１５°を超える角度のセグメントの構成要素の局所偏差、又はその一部が許容されうる）。
【００１３】
複数の分離された導電性セグメントは、スクリーンの平面におけるイオン透過性スクリーンに一方向の微細導電性を与える。用語「一方向の」は、これ以降、スクリーンの巨視的な伝導性が、平均して、その平面内で、それに垂直な方向よりも予め選択された方向に沿って少なくとも一桁大きいことを意味する。好ましくは、スクリーンの巨視的な導電性は、平均して、予め選択された方向に沿って少なくとも二桁大きい。
【００１４】
非導電性材料の構造は、複数の導電性セグメントを機械的にサポートすることが可能である。
【００１５】
平均的な巨視的導電性がその平面内で（上記の定義の意味において）一方向のままであることを条件として、イオン透過性スクリーンは更に導電性要素を含んでもよく、上記の導電性セグメントと電気的に接触してもよいことを理解するべきである。
【００１６】
用語「イオン透過性スクリーン」は、イオン輸送が可能なスクリーンを意味する。このスクリーンの存在は、実際には、本発明による電極装置を収容する単位セル内で起こる電気化学反応に対する相当の障害を構成するべきではない。後者が、銅の電解採取のために電解セルに挿入されるとき、スクリーンが、３０ｍＶ未満、好ましくは２０ｍＶ未満である、およそ４５０Ａ／ｍ２の電流密度で測定された抵抗降下を有することは有利でありうる。本発明による電極装置は、例えば、銅、コバルト、亜鉛又はニッケルの電解採取に使用されてもよく、この場合、本発明による電極はアノードである。これは、複数の材料から、電気化学反応中に酸素の発生を可能にする複数の形状で製造されてもよく、例えば、アノードは、鉛のシート又は任意選択的に触媒的に活性化された、チタンのようなバルブ金属の伸張されたグリッドであってもよい。
【００１７】
上記のアノード装置におけるイオン透過性スクリーンの存在は、反対のアノードの方向におけるカソードからのデンドライトの成長を、スクリーンとの接触から、少なくとも１２時間遅らせる利点を提供しうる。前記スクリーンはまた、接触するデンドライトを、スクリーンの最大平均導電率の方向と一致する、予め選択された方向に沿ってより小さいサイズの二次デンドライト形成物に分解するという利点を提供しうる。これは、短絡の場合に電極に生じる損傷を低減することを可能にし、表面積が２．５×２．５ｃｍ２以下の領域にその伸びを制限する。このような寸法の損傷は、一般に、対向するカソードの表面上への金属の堆積の質及び量に著しく悪影響を及ぼさないことが観察されている。
【００１８】
本発明者は、本発明による保護スクリーンと接触するデンドライトは、一般的に、ある時間、好ましくはそれらが傍受したスクリーンのセグメント（複数可）に沿って成長して、対向電極の方向における成長を停止することを観察した。スクリーンの平面内のセグメントに垂直な方向におけるデンドライトの成長は、その分離された性質を考慮すると、一般に小さい。所定の方向に沿ったデンドライトの成長は、対向するアノードの方向における金属形成の成長を少なくとも１２時間遅らせうる。スクリーンに接触し、セグメントに沿って成長した後、デンドライトは、主要なデンドライト形成物が伸長したセグメント（複数可）の異なる点から、典型的に細分された様式で対向電極に向かって成長し続けることも観察されている。それらが対向電極と接触すると、これらのより小さい又は二次的なデンドライトは、一般に、回収操作のためのカソードの接触と除去との間に生じる時間の間、無視できる性質の表面損傷を生じる。
【００１９】
一実施態様において、非導電性構造は、多孔性又は有孔性材料である。この実施態様は、構造を横切って、従ってスクリーンを横切ってイオン輸送を促進し、本発明による電極装置の電極で発生した酸素気泡が確実に循環するという利点を有する。
【００２０】
別の実施態様において、イオン透過性スクリーンの構造は、非導電性の材料を使用して、織物又は不織布から作製される。これらの材料は、非導電性ポリマー、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリパラフェニレンスルフィド、又はそれらの組合せなどの熱可塑性ポリマーであってもよい。織物及び不織布は、導電性セグメントの適切な構造的支持を保証し、したがって、製造コスト及び材料コストを低く抑えるという利点を有しうる。非導電性ポリマーの使用は、コストの観点において更なる利点を提供し、電解セル内の腐食環境に抵抗するのに十分な化学的／物理的強度を保証するしうる。この実施態様によるスクリーンは、セル内で十分に伸張して緩和を回避できるように、少なくとも４００Ｎ／ｍ、好ましくは少なくとも６００Ｎ／ｍの機械的引張強さを有することが、有利でありうる。この目的のために、織物／不織布構造体には補強要素及び／又は支持要素、例えば一組のばね又はそれに接続された他の弾性装置が設けられてもよい。
【００２１】
さらなる実施態様において、各導電性セグメントは、バルブ金属、貴金属、鉄、ニッケル、クロムとその合金及び組合せ、導電性炭素並びにグラファイトを含む群から選択される材料を含む。これらの材料は、特にグラファイトセグメントが使用される場合に、セグメントのより大きな機械的強度を保証するような方法で適用されてもよい。
【００２２】
各セグメントは、少なくとも１本のヤーン、ワイヤ、ストリング、ストリップ、フィラメント、繊維、テープ若しくはリボン、又はそれらの組合せを全体的に又は部分的に構成してもよく、各セグメントは、それと密接に結合するような方法で、本発明による電極装置の構造に適用される。例えば、前記少なくとも１本のヤーン、ワイヤ、ストリング、ストリップ、フィラメント、繊維、テープ若しくはリボン又はそれらの組合せは、前記構造に挿入され、その上に置かれ、組み込まれ、注ぎ入れられ、織られ、縫われ、包埋され、又は組み入れられてもよい。
【００２３】
以下の用語「ヤーン」は、フィラメント、繊維及びワイヤという用語と互換的に使用され、例えばテープ及びリボンのような同様の要素又はそれらから派生する要素を含む。
【００２４】
更なる実施態様において、イオン透過性スクリーンは、織物スクリーン、又は縦糸及び横糸を含む織物である。織物は、縦糸及び横糸の両方において、非導電性、任意選択的にポリマー材料のヤーンでできており、所定のスキームに従って、縦糸の方向又は交互に横糸の方向に導電性材料にインターカレートされる。非導電性材料のヤーンは、縦糸及び横糸に対して異なる材料及び／又は色であってもよい。色の違いは、電極装置が設置されているときにオペレータによる電解槽内のスクリーンの正しい向きを助けうる。
【００２５】
例えば、織物は、非導電性のヤーン、任意選択的にポリマー材料の縦糸と、第二の所定数の導電性ヤーンにインターカレートされた第一の所定数の非導電性の任意的にはポリマー性のヤーンを含む横糸とを含みうる。一実施態様において、第一の所定数は１から２０の間、好ましくは２から８の間から選択され、第二の所定数は１から２０の間、好ましくは４から１０の間で選択される。
【００２６】
あるいは、織物は、縦糸の方向に導電性を有するような方法で製造されてもよい。例えば、縦糸は、非導電性材料のヤーンと導電性材料のヤーンとを交互に含むことができ、横糸は、非導電性材料のヤーンから作製することができる。
【００２７】
繊維スクリーンは、任意の方向、好ましくは水平方向に配向された一方向性導電性要素を有する垂直セルに取り付けられてもよい。
【００２８】
導電性材料のワイヤは、バルブ金属、貴金属、鉄、ニッケル、クロムとそれらの合金及び組合せ、導電性炭素又はグラファイトから作製されうる。例えば、ワイヤは、ステンレス鋼又はチタン製であってもよく、及び／又は０．０２〜０．２０ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．０６ｍｍの直径を有してもよい。それらは、互いに平行に配置されていてもよく、それ自体で撚られていてもよく、及び／又は非導電性材料の少なくとも１本のヤーンに巻き付いていてもよい。
【００２９】
非導電性材料のヤーンは、非導電性熱可塑性ポリマー材料、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリパラフェニレンスルフィド又はそれらの組合せから作製されうる。
【００３０】
本発明の更なる実施態様において、繊維スクリーンは、５０〜６００ｇ／ｍ2、好ましくは１００〜３００ｇ／ｍ2の単位重量及び／又は１センチメートル当たり８〜２００、好ましくは１０〜１００のヤーンの数を有する。
【００３１】
上記の繊維スクリーンの実施態様は、低生産、原料及び輸送コストを提供するという利点を有することができ、対向電極の方向におけるデンドライト形成の成長を少なくとも１４時間、典型的には少なくとも１８〜２４時間、スクリーンとの接触から遅らせることを可能にすることができる。縦糸及び横糸の両方における非導電性材料のヤーンの存在は、機械的強度及び構造的強度をスクリーンに与える可能性がある。織物のメッシュは、イオンが電解液からスクリーンを通過するのを助け、電極で発生する酸素泡の循環を可能にする。
【００３２】
更なる実施態様において、繊維スクリーンは、全体的に又は部分的に導電性材料のワイヤを含む耳部を備えている。導電セグメントが縦糸の方向に位置し、垂直方向のセルに水平に取り付けられる場合、この実施態様は、スクリーン内の電流パラメータを測定及び監視する目的で、セグメントと電気的に接続するための手段をスクリーンに提供するという利点を提供する。任意のデンドライト形成物と導電性耳部との間の直接接触を防止し、したがって耳部に沿ったデンドライトの成長を防止するために、特に耳部がセグメントに直角に存在する状況において、導電性耳部を絶縁材料で巻くか又はコーティングすることが望ましい。
【００３３】
更なる実施態様において、スクリーンの少なくとも一の端部は、絶縁複合材料でカバーされている。後者は、カバーリボン及びポリアクリル材料のインサートを含んでもよく、インサートはスクリーンとカバーリボンとの間に置かれる。スクリーンの端部は電気的不連続性の要素を構成するため、複合要素は、スクリーンの側面に沿った第二のデンドライト形成物の成長を防止するのに役立つ可能性がある。
【００３４】
本発明による電極装置は、互いに電気的に絶縁している少なくとも二の部分に細分されうる。
【００３５】
本発明による電極装置には、電極とスクリーンとの間に置かれた電気絶縁材料の有孔性セパレータを設けることもできる。セパレータは、スクリーンと電極との間の偶発的接触を防止するのに役立ち、酸素の発生を助けるような方法でプロファイルされうる。例えば、セパレータは、耐腐食性である絶縁材料（例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリパラフェニレンスルフィド又はそれらの組合せ）の数ミリメートルの厚さ、２〜５ｍｍのグリッドであってもよい。グリッドの開口部は、０．５ｃｍ×０．５ｃｍと２ｃｍ×２ｃｍとの間の寸法を有することができ、酸素の発生を助けるために垂直に対して２０°〜７０°の傾斜（例えば４５°）を有する正方形又は長方形の形状でありうる。
【００３６】
更なる態様によれば、本発明は、複数のインターカレートされたアノード及びカソードを含む非鉄金属の電解採取のための電解槽に関し、前記アノードの少なくとも一は、上記実施態様のいずれかによる電極装置である。
【００３７】
更なる態様によれば、本発明は、非鉄金属の電着のための電解槽の電極の保護スクリーンに関し、前記スクリーンはイオン透過性であり、互いに相互に離れて位置する複数の導電性セグメントが設けられている電気絶縁材料の少なくとも一の構造要素が備えられている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して得た本発明の一実施態様によるイオン透過性スクリーンの画像を示す（倍率７倍）。
【図２】電界放射型走査電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＦＥＧ）を使用して得た３５倍に拡大した図１におけるイオン透過性スクリーンの画像である。
【００３９】
図面の詳細な説明
図１は、本発明の一実施態様による繊維イオン透過性スクリーンのＳＥＭ画像を示し、繊維はポリエステル繊維を含む縦糸を使用して製造されている。横糸は、０．０３５ｍｍのＡＩＳＩ  ３１６ステンレス鋼のワイヤ1本が撚られた０．０３５ｍｍのステンレス鋼ワイヤ８本のセットを含むＡＩＳＩ  ３１６ステンレス鋼の１本の横糸を有する４本のポリプロピレン製の横糸のインターカレーションを含む。試料の画像は、Ｅｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出システム、倍率７倍（作動距離６１．５ｍｍ、加速電圧５００．０Ｖ）の走査型電子顕微鏡を用いて取得された。
【００４０】
図２は、３５倍に拡大した図１における繊維イオン透過性スクリーンのＳＥＭ−ＦＥＧ画像を示す（作動距離２５．０ｍｍ、加速電圧１．０ｋＶ、Ｅｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出システム）。横糸を構成する撚られたステンレス鋼ワイヤ（１２０）の集合にインターカレートされたポリエステル縦糸繊維（１００）及びポリプロピレン繊維（１１０）は、ｘｙ面内に見られる。ワイヤ（１２０）は、本発明によるスクリーンの導電性セグメントを含む。これは後者に実質的にｘ方向に限定される巨視的な導電性を付与し、したがってスクリーン面内の特定の一方向性によって特徴付けられる。
【００４１】
以下の実施例は、本発明の特定の実施態様を実証するために含まれ、その実現可能性は、請求される値の範囲にわたって十分に検証されている。当業者は、実施例１に記載された組成物及び技術は、本発明者らが本発明の実際の実施態様において十分に機能することを見出した組成物及び技術を表すことを理解すべきである。ただし、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、開示された特定の実施態様に対して多くの変更を加えても、同様の又は類似の結果を得ることができることを理解すべきである。
【実施例】
【００４２】
以下に記載する実施例及び比較実施例において、アノードによって分離された二のカソードを含有する、１７０ｍｍ×１７０ｍｍの全横断面及び１５００ｍｍの高さを有する銅の電解採取のための実験セルにおいて、ラボ試験を行った。カソードとアノードは互いに平行に位置し、外部表面間４０ｍｍの距離で互いに垂直に向かい合っていた。厚さ３ｍｍ、幅１２０ｍｍ、高さ１０００ｍｍのＡＩＳＩ  ３１６ステンレス鋼をカソードに使用した。アノードは、混合されたイリジウム酸化物及びタンタル酸化物のコーティングにより活性化した、厚さ１ｍｍ、幅１２０ｍｍ及び高さ１０００ｍｍのチタンの伸張されたグリッドを備えた。
【００４３】
セルには、プロセスパラメータ（温度、スループット、電圧及び電流）を管理するプログラマブル論理制御システムと、過剰温度及び過電流アラームが備えられた。セルには、経時的に測定されたプロセスパラメータの分析のためのデータ取得及び記録システムも備えられた。
【００４４】
このセルは、Ｃｕ２ＳＯ４としておよそ約６１ｇ／ｌの銅と、２１０ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４とを含有する電解質を使用して動作し、およそ４５５Ａ／ｍ2（１１０Ａ）の予想される電流密度に相当する１８００Ｖの一定の電位差を供給した。酸素はアノードで発生し、銅はカソードで堆積した。
【００４５】
核形成の中心として、スクリューを二のカソードの一方に垂直に、且つアノードの方向に挿入することによって、アノードを人工的に製造した。スクリューの先端をアノードから１０ｍｍのところに配置した。
【００４６】
実施例１
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）繊維の縦糸及び直径０．０５ｍｍの８本のＡＩＳＩ  ３１６ステンレス鋼ワイヤにインターカレートした一連の４本のＰＥＳ繊維を含む横糸を含む本発明の実施態様による繊維イオン透過性スクリーンを、アノードの各表面から５ｍｍの距離で、それらに平行に、上記のセル内に置いた。スチールワイヤの１本を互いに平行に配置された残りの７本のワイヤに巻き付けることによって、導電性要素を組み立てた。織物は、１ｃｍ当たり２０のヤーン及び２２０ｇ／ｍ２の単位重量によって特徴付けられた。
【００４７】
縦に４５°で配向された１．５ｃｍのサイズの角穴が設けられた４ｍｍの厚さのポリエチレンセパレータをスクリーンとアノードとの間に置いた。
【００４８】
上記の電解条件下でセルを操作し、操作中、気泡の成長を観察することにより、アノード反応が、アノード表面上で選択的に生じており、その前のスクリーン上では生じていないことを確立することが可能であった。
【００４９】
また、アノードの方向に成長するデンドライトがおよそ６時間後にスクリーンと接触したことも観察した。この一次接触から２１時間後、データ取得システムは、数秒間続く２５０Ａの電流ピークを記録し、二次デンドライトとアノードとの間の接触により二次短絡が生じたことを示した。１０分後、数秒間続く５００Ａの更なるピークを観察し、続いて、その後１０分間で１７０から１９０Ａの間の交互の電流ピークを観察した。電流のこの動きは、データ取得システムにより記録されたように、その後４０分間繰り返した。
【００５０】
試験の最後に、カソードを実験セルから除去し、一次デンドライトを、損傷させることなく保護スクリーンから切り離した。
【００５１】
次いで、実験セルを解体し、目視検査により、以下を観察することができた：１）スクリーンは、構造的に完全であり、２）スクリーン上の銅の拡散は、隣接する金属ワイヤの小セットに限定された。直径２及び３ｍｍの二つの二次デンドライト（それぞれアノードに２点で接触した）の先端を除いて、限られたサイズの銅の球状成長を、スクリーンのアノード側でも観察した。これは一次デンドライト（及びそれに直接隣接するもの）と接触している導電性ワイヤに相当する。接触点において、アノードは、その後の機能に有害ではない極めて局部的な損傷（１及び１．５ｃｍ２未満）を示した。
【００５２】
目視検査の終了時に、カソードをそのシートに再挿入し、セルを再び４時間作動させた。この期間中、銅は保護スクリーンから主としてカソードに面する側に溶解することを観察した。アノードの方向にスクリーン上に堆積した銅は部分的に溶解した。残りの銅は剥がれ、小さなサイズの断片でセルの基部に堆積した。
【００５３】
比較実施例１
上記のセルにおいて、ポリエステル繊維の縦糸及び横糸を使用して作製した繊維イオン透過性スクリーンを、アノードの各表面から５ｍｍの距離で、それに平行に、上記のセル内に配置した。織物は、１ｃｍ当たり１８のヤーン及び１５０ｇ／ｍ２の単位重量によって特徴付けられた。
【００５４】
縦に４５°で配向された１．５ｃｍのサイズの角型開口部が設けられた４ｍｍの厚さのポリエチレンセパレータをスクリーンとアノードとの間に置いた。
【００５５】
上記の電解条件下でセルを操作し、操作中、気泡の成長を観察することにより、アノード反応が、アノード表面で選択的に生じており、その前のスクリーン上では生じていないことを確立することが可能であった。
【００５６】
また、デンドライトが、アノードの方向に成長し、およそ６時間後にスクリーンと接触したことも観察した。およそ１時間後、データ取得システムは、５００Ａを超える電流ピークを記録し、これは次の１０分間に数秒間の間隔で繰り返された。
【００５７】
試験の最後に、カソードを実験セルから除去し、一時デンドライトを、損傷させることなく保護スクリーンから切り離した。
【００５８】
次いで、実験セルを解体し、目視検査より、以下を観察することが可能であった：１）スクリーンは構造的に完全であり、２）スクリーン上の銅の拡散は、接触に相当する小領域に限定され、３）直径およそ１０ｍｍの唯一の二次デンドライト形成が、一次デンドライト及びスクリーンとの間の接触点で成長し、甚大な損傷を引き起こすアノードに達した。アノード表面への損傷は、およそ４ｃｍ×６ｃｍの領域に影響を及ぼし、電極のその後の使用を害した。
【００５９】
比較実施例２
直径１ｍｍのワイヤを含むチタンのグリッドを含むスクリーンを、アノードの各表面から５ｍｍの距離で、それに平行に、上記のセル内に配置した。
【００６０】
縦に４５°で配向された１．５ｃｍの側面の角型開口部が設けられた４ｍｍの厚さのポリエチレンセパレータをスクリーンとアノードとの間に置いた。
【００６１】
上記の電解条件下でセルを操作し、操作中、気泡の成長を観察することにより、アノード反応が、アノード表面で選択的に生じており、その前のスクリーン上では生じていないことを確立することが可能であった。
【００６２】
また、デンドライトが、アノードの方向に成長し、およそ６時間後にスクリーンと接触したことも観察した。この一次接触の１０時間後、データ取得システムは、３００Ａの電流ピーク、続いて、５００Ａのピークを記録し、これは次の５分間で数秒間の間隔で記録された。
【００６３】
試験の最後に、カソードを実験セルから除去し、一デンドライトを、損傷させることなく保護スクリーンから除去した。
【００６４】
次いで、実験セルを解体し、目視検査により、１）スクリーンは構造的に完全であり、カソード側及びアノード側の両方で、銅で完全にカバーされていたこと観察することが可能であった。一次デンドライトとの接触点で、アノードに一点で接触する１２ｍｍの平均直径を有するデンドライトの先端の成長もスクリーンのアノード側で観察した。接触点において、アノードは６ｃｍ×８ｃｍの領域の損傷を被り、その後の機能を害した。
【００６５】
目視検査の終了時に、カソードをそのシートに再挿入し、損傷したアノードを交換した後に、セルを再び４時間作動させた。この期間中、銅は保護スクリーンから初めにカソードに面する側に溶解することを観察した。アノードの方向にスクリーン上に堆積した銅は、部分的に溶解し、部分的に異なるサイズ（一部は１ｃｍ２超）の断片ではがれた。断片の一部はスクリーンとアノードとの間に包埋されたままであり、それらの間に直接的な電気的接触を生じさせ、カソードに由来するデンドライト形成物とのその後の接触の場合にスクリーンの保護機能に障害をきたす。
【００６６】
上述の記載は本発明を限定するものと意図されておらず、本発明の目的から逸脱することなく様々な実施態様において使用することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって明示される。
【００６７】
本出願の明細書及び特許請求の範囲において、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」並びに「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」のようなその変化形は、他の追加の要素、構成成分又はプロセス工程の存在を除外しない。
【００６８】
文書、動作、資料、装置、記事等の議論は、本発明の文脈を提供する唯一の目的のために本文に含まれている。しかしながら、本出願に添付された各請求項の優先日の前に、本発明に関する分野において、この資料又はその一部が一般的な知識を構成するものとはみなされない。
【図１】
2018521226.tif 000003
【図２】
2018521226.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月22日(2017.5.22)
【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】
−  酸素発生に適した電極；
−  前記電極に平行に配置された少なくとも一のイオン透過性スクリーン；
を含む、非鉄金属の電着のための電極装置であって、
前記スクリーンが、所定の方向に沿って電流を伝導することができる多数の間隔があいた導電性セグメントを備えた非導電性材料の少なくとも一の構造を含む、電極装置。
【請求項２】
前記構造が多孔性又は有孔性である、請求項１に記載の電極装置。
【請求項３】
前記構造が、布又は不織布であり、任意選択的に非導電性ポリマー材料でできている、請求項２に記載の電極装置。
【請求項４】
前記導電性セグメントが、バルブ金属、貴金属、鉄、ニッケル、クロムと合金及びそれらの組合せ、導電性炭素並びにグラファイトから成る群より選択される材料を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項５】
前記導電性セグメントが、前記構造に適用されるヤーン、ワイヤ、ストリング、ストリップ、バンド、テープ及びリボンから成る群より選択される少なくとも一の要素を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項６】
前記少なくとも一のスクリーンが、
−  任意選択的にポリマー性非導電材料のヤーンの縦糸；
−  第二の所定数の導電性ヤーンにインターカレートした第一の所定数の任意選択的なポリマー性非導電ヤーンを含む横糸
を含む布である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項７】
導電性材料の前記ヤーンが、０．０２から０．２０ｍｍの直径を有し、前記第一の所定数及び前記第二の所定数が、１から２０の範囲から独立して選択される、請求項６に記載の電極装置。
【請求項８】
導電性材料の前記ヤーンが、互いに平行に配置されているか又はそれら自体で撚られているか若しくは非導電性材料の少なくとも一のヤーンに巻き付いている、請求項６又は７に記載の電極装置。
【請求項９】
前記布が５０〜６００ｇ／ｍ2の単位重量を有する、請求項６から８のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１０】
前記ヤーンが１センチメートル当たり８から２００ヤーンになる、請求項６から９のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１１】
前記布が導電性材料のヤーンから全体的又は部分的に成る耳部を備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１２】
前記スクリーンの少なくとも一の端部が、任意選択的にカバーリボン及びポリアクリル材料のインサートを含む複合絶縁要素によってカバーされており、前記インサートが前記スクリーンと前記カバーリボンとの間に置かれている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１３】
前記スクリーンが、互いに電気的に絶縁される少なくとも二の部分に細分されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１４】
前記電極と前記少なくとも一のスクリーンとの間に置かれる電気的絶縁材料の有孔性セパレータを更に含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電極装置。
【請求項１５】
多数の交互配置されたアノード及びカソードを含む非鉄金属の電解採取のための電解槽であって、前記アノードの少なくとも一が請求項１から１４のいずれか一項に記載の電極装置である、電解槽。
【国際調査報告】
2018521226.tif 000005
2018521226.tif 000006
2018521226.tif 000007