(57)【要約】【課題】電解時に発生するリーク電流により、電解槽及びその付帯設備、特に電解液の供給部品及び排出部品が、溶出して腐食することを防止し、耐久性を向上させることができる保護部材を提供すること。【解決手段】電解槽１の電解液給排出部を保護する保護部材であって、金属基材と、金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を備える、保護部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解槽の電解液給排出部を保護する保護部材であって、
金属基材と、
前記金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、
を備える、保護部材。
【請求項２】
前記イリジウム酸化物、前記ルテニウム酸化物、及び前記チタン酸化物の含有量が、前記イリジウム酸化物１モルに対して、
前記ルテニウム酸化物０．５〜１０モル、及び
前記チタン酸化物１〜９モルである、請求項１に記載の保護部材。
【請求項３】
前記金属基材の表面１ｃｍ2あたりの前記コーティング層の量が、０．１〜１５ｍｇ／ｃｍ2である、請求項１又は２に記載の保護部材。
【請求項４】
前記コーティング層が、さらにパラジウム又は白金を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の保護部材。
【請求項５】
前記金属基材は、円筒形状であり、
前記金属基材の内側表面に前記コーティング層が被覆されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の保護部材。
【請求項６】
前記電解液給排出部は、下記（１）〜（４）からなる群より選ばれるいずれかのノズルである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の保護部材。
（１）電解セルに取り付けられ、前記電解セル内部から前記電解液を排出するノズル、
（２）前記電解セルに取り付けられ、前記電解セル内部へ前記電解液を供給するノズル、
（３）前記電解セルから排出される前記電解液を回収する電解液排出管に取り付けられたノズル、
（４）前記電解セルへ供給される前記電解液を供給する電解液供給管に取り付けられたノズル。
【請求項７】
陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰極室と、を有する電解セルが、直列に複数連結された電解槽であって、
前記陽極室に充填される電解液と、前記陽極での発生ガスとを前記陽極室から排出する電解液出口と、
前記電解セルそれぞれの前記電解液出口から排出された前記電解液を回収する電解液排出管と、
前記電解液出口のノズルと、前記電解液排出管のノズルとを接続するホースと、
を備え、
前記電解液出口の前記ノズルの内側表面、又は前記電解液排出管の前記ノズルの内側表面に、第一の保護部材を有し、
前記第一の保護部材は、金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を有する、電解槽。
【請求項８】
さらに、陽極室に電解液を供給する電解液入口と、
前記電解液を前記電解セルそれぞれの前記電解液入口に供給する電解液供給管と、
前記電解液入口のノズルと前記電解液供給管のノズルとを接続するホースと、を備え、
前記電解液入口の前記ノズルの内側、又は前記電解液供給管の前記ノズルの内側に、第二の保護部材を有し、
前記第二の保護部材は、金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を有する、請求項７に記載の電解槽。
【請求項９】
前記陽極は、導電性基材と、前記導電性基材の表面に形成された触媒と、を有しており、
前記第一の保護部材の前記コーティング層及び／又は第二の保護部材の前記コーティング層の組成は、前記陽極の前記触媒と同じ組成である、請求項７又は８に記載の電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解槽の保護部材及びそれを用いた電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属塩電気分解とは、食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液を電気分解（以下、「電解」という。）して、高濃度のアルカリ金属水酸化物、水素、塩素等を製造する方法である。その方法としては、水銀法や隔膜法による電解が挙げられるが、近年では、電力効率の良いイオン交換膜法が主に用いられている。イオン交換膜法では、陽極と陰極を備えた電解セルを、イオン交換膜を介して、多数並べた電解槽を用いて電解を行う。電解セルは、陰極を取り付けた陰極室枠と、陽極を取り付けた陽極室枠とが、隔壁（背面板）を介して背中合わせに配置された構造を有している。電解では、陽極にアルカリ金属塩化物水溶液を供給し、陰極にアルカリ金属水酸化物又は水を供給して、電解を行うことで、陽極では塩素ガスを生成し、陰極ではアルカリ金属水酸化物や水素ガスを生成する。
【０００３】
電解槽を構成する各電解セルに電流を流す際、例えば、電解液を電解セルに供給する部位（各種ノズル・配管等）や電解セルから電解液を排出する部位（各種ノズル・配管等）である電解液給排出部の絶縁が不十分な場合、リーク（漏洩）電流が発生する。このリーク電流が発生すると、電解槽やその付帯設備の腐食が進行し、電解槽及びその付帯設備の耐久性が低下する。そのため、電解槽及びその付帯設備をリーク電流による腐食等から保護するために、様々な検討がなされている。例えば、特許文献１では、金属基材に酸化ルテニウムを被膜したターゲット電極を、リーク電流に曝される配管に設けた電解装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平０８−５００３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電解槽の設備が大型化しており、直列に並べる電解セルの数が１００対程度から２００対まで増えてきている。また、短時間で多くの苛性ソーダを生産するため、６〜１０ｋＡ／ｍ2等の高電流密度で電解を行えることが求められている。高電流密度での電解では、リーク電流も増加するため、電解槽及びその付帯設備の耐久性がより低下し易くなる。
【０００６】
特に、電解液の供給部品及び排出部品は、リーク電流の影響を受け易く、耐久性が低下しやすい部品である。ここで、電解液の供給部品及び排出部品とは、電解セルへ電解液を供給するノズルや、電解セルから電解液を排出するノズル、電解セルから排出される電解液を回収する回収管に取り付けられたノズル、電解セルへ供給される電解液を供給する供給管に取り付けられたノズル等である（以下、電解液の供給部品及び排出部品を「電解液給排出部」と総称することがある。）。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、電解時に発生するリーク電流により、電解槽及びその付帯設備、特に電解液の供給部品及び排出部品が、溶出して腐食することを防止し、耐久性を向上させることができる保護部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、金属基材に、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティングが、金属基材の少なくとも一部に被覆されている、電解液給排出部の保護部材を用いることで、リーク電流に対する耐久性が向上することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔１〕
電解槽の電解液給排出部を保護する保護部材であって、
金属基材と、
前記金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、
を備える、保護部材。
〔２〕
前記イリジウム酸化物、前記ルテニウム酸化物、及び前記チタン酸化物の含有量が、前記イリジウム酸化物１モルに対して、
前記ルテニウム酸化物０．５〜１０モル、及び
前記チタン酸化物１〜９モルである、〔１〕に記載の保護部材。
〔３〕
前記金属基材の表面１ｃｍ2あたりの前記コーティング層の量が、０．１〜１５ｍｇ／ｃｍ2である、〔１〕又は〔２〕に記載の保護部材。
〔４〕
前記コーティング層が、さらにパラジウム又は白金を含む、〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載の保護部材。
〔５〕
前記金属基材は、円筒形状であり、
前記金属基材の内側表面に前記コーティング層が被覆されている、〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載の保護部材。
〔６〕
前記電解液給排出部は、下記（１）〜（４）からなる群より選ばれるいずれかのノズルである、〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の保護部材。
（１）電解セルに取り付けられ、前記電解セル内部から前記電解液を排出するノズル、
（２）前記電解セルに取り付けられ、前記電解セル内部へ前記電解液を供給するノズル、
（３）前記電解セルから排出される前記電解液を回収する電解液排出管に取り付けられたノズル、
（４）前記電解セルへ供給される前記電解液を供給する電解液供給管に取り付けられたノズル。
〔７〕
陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰極室と、を有する電解セルが、直列に複数連結された電解槽であって、
前記陽極室に充填される電解液と、前記陽極での発生ガスとを前記陽極室から排出する電解液出口と、
前記電解セルそれぞれの前記電解液出口から排出された前記電解液を回収する電解液排出管と、
前記電解液出口のノズルと、前記電解液排出管のノズルとを接続するホースと、
を備え、
前記電解液出口の前記ノズルの内側表面、又は前記電解液排出管の前記ノズルの内側表面に、第一の保護部材を有し、
前記第一の保護部材は、金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を有する、電解槽。
〔８〕
さらに、陽極室に電解液を供給する電解液入口と、
前記電解液を前記電解セルそれぞれの前記電解液入口に供給する電解液供給管と、
前記電解液入口のノズルと前記電解液供給管のノズルとを接続するホースと、を備え、
前記電解液入口の前記ノズルの内側、又は前記電解液供給管の前記ノズルの内側に、第二の保護部材を有し、
前記第二の保護部材は、金属基材と、前記金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を有する、〔７〕に記載の電解槽。
〔９〕
前記陽極は、導電性基材と、前記導電性基材の表面に形成された触媒と、を有しており、
前記第一の保護部材の前記コーティング層及び／又は第二の保護部材の前記コーティング層の組成は、前記陽極の前記触媒と同じ組成である、〔７〕又は〔８〕に記載の電解槽。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電解時に発生するリーク電流により、電解槽及びその付帯設備、特に電解液の供給部品及び排出部品が、溶出して腐食することを防止し、耐久性を向上させることができる保護部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の電解槽の概略分解斜視図である。
【図２】本実施形態の電解槽の正面図である。
【図３】本実施形態の電解槽に用いる電解セルの側断面図である。
【図４】同電解セルの正面図である。
【図５】リーク電流の発生を説明する模式図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。添付図面は実施形態の一例を示したものであり、本発明はこれに限定して解釈されるものではなく、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。さらに、本明細書において、「略」を付した用語は、当業者の技術常識の範囲内でその「略」を除いた用語の意味を示すものであり、「略」を除いた意味自体をも含むものとする。
【００１３】
本実施形態の保護部材は、電解槽の電解液給排出部を保護する保護部材であって、金属基材と、金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を備える保護部材である。
【００１４】
保護部材は、電解槽の電解液給排出部を保護するものである。まず、電解槽の概要について説明した後、電解液給排出部について説明する。図１は、電解槽の概略分解斜視図を表し、図２は、組み立てられた電解槽の正面図を表す。電解槽１は、陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰極室と、陽極室と陰極室との間に配置された隔壁と、を備えた電解セル２が直列に複数連結されており、かつ、陽極液供給管３、陽極液排出管４、陰極液供給管５及び陰極液排出管６を備えている。陽極液排出管ノズル７、陽極液供給管ノズル８、陰極液排出管ノズル９及び陰極液供給管ノズル１０は、夫々、各電解セル２のノズル（陽極液出口ノズル１１、陽極液入口ノズル１２、陰極液出口ノズル１３及び陰極液入口ノズル１４）と、陽極液ホース１５、１６及び陰極液ホース１７、１８を介して、接続される。ここで、「陽極液」とは、陽極室に供給される（または、供給された）電解液のことをいい、「陰極液」とは、陰極室に供給される（または、供給された）電解液のことをいう。なお、本明細書では、陽極液と陰極液を総称して「電解液」、陽極液供給管と陰極液供給管を総称して「電解液供給管」、陽極液排出管と陰極液排出管を総称して「電解液排出管」と呼ぶことがある。なお、図１は陽極液側の各部材の説明を主としており、陰極液側の各部材は陽極液側の部材と対応するものであり、多くの陰極液側の部材は、図１では裏側に位置するものである。
【００１５】
イオン交換膜（図示せず）を介して複数の電解セル２が直列に配置された電解槽とするときは、プレス器１９を用いて電解セル２を連結して組み立てることが好ましい。連結した電解セル２の両端には、陽極室のみを有する電解セル（陽極ターミナルセル）と、陰極室のみを有する電解セル（陰極ターミナルセル）を配置することが好ましい。このようにして組み立てられた電解槽１では、その両端に配置された電解セル２のうちの一方に陽極端子２０が、もう一方に陰極端子２１が接続され、電解が行なわれる（図２参照）。
【００１６】
続いて、電解セル２について説明する。図３は、本実施形態の電解槽に用いる電解セルの側断面図を表し、図４は、同電解セルの側断面図を表す。電解セル２は、陽極２２と隔壁２３と枠体とで区画形成された陽極室２４と、陰極３７と隔壁２３と枠体とで区画形成された陰極室２６と、陽極室２４と陰極室２６との間に配置された隔壁２３と、陽極室２４を構成する枠体表面に配置された、第一の開口部を有する陽極側ガスケット２７と、陰極室を構成する枠体表面に配置された、第二の開口部を有する陰極側ガスケット２８と、を備える。陽極２２を取り付けた陽極室枠と、陰極３７を取り付けた陰極室枠とが、隔壁２３を介して背中合わせに配置された構造を有している。
【００１７】
陽極室２４は、陽極２２と、陽極室２４の内壁内部に配置された、陽極室２４に電解液を供給する陽極液供給部２９と、陽極液供給部２９の上方に配置され、隔壁２３と略平行となるように配置されたバッフル板３０と、バッフル板３０の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陽極側気液分離部３１と、を有する。
【００１８】
陰極室２６は、陰極３７と、陰極室２６の内壁内部に配置された、陰極室２６に電解液を供給する陰極液供給部３２と、陰極液供給部３２の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陰極側気液分離部３３と、を有する。
【００１９】
以下、電解セル２を構成する各部材について説明する。電解セル２は、陽極室２４と陰極室２６の間に隔壁２３が配置されており、陽極室２４を構成する枠体表面には陽極側ガスケット２７が配置されており、陰極室２６を構成する枠体表面には陰極側ガスケット２８が配置されている。また、電解セル２は、陰極室枠内に陰極３７を具備する。陰極３７は、陰極室枠の集電板２５の上に取り付けられているが、集電板２５と陰極３７の間にマットを有していてもよい。
【００２０】
＜陽極室＞
陽極室２４は、陽極２２と、陽極室２４の内壁内部に配置された、陽極室２４に電解液を供給する陽極液供給部２９と、陽極液供給部２９の上方に配置され、隔壁２３と略平行に配置されたバッフル板３０と、バッフル板３０の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陽極側気液分離部３１と、を有する。
【００２１】
（陽極）
陽極２２としては、チタン基材の表面にルテニウム、イリジウムを成分とする酸化物を被覆する、いわゆる寸法安定電極（ＤＳＡ）等の金属電極を用いることができる。好ましくは、チタン基材の表面にルテニウム酸化物、イリジウム酸化物、チタン酸化物の複合酸化物を被覆した金属電極を用いることである。
【００２２】
（陽極液供給部）
陽極液供給部２９は、陽極室２４に電解液を供給するものであり、陽極液供給部２９は、陽極室２４の内部の下方に配置される。陽極液供給部２９としては、例えば、表面に開口部を有するパイプ（分散パイプ）等を用いることができる。かかるパイプとしては、陽極室２４の幅方向（図３において紙面の垂直方向に相当し、図４において紙面の左右方向に相当する。）に沿って配置された、電解液を陽極室２４に供給する開口部を有するパイプであることが好ましい。このパイプを、陽極液入口ノズル１２を介して、電解セル２内に電解液を供給する陽極液供給管ノズル８に接続することで、陽極液供給管ノズル８から供給された電解液を電解セル２内まで搬送し、パイプの表面に設けられた開口部から陽極室２４の内部に供給することができる。パイプを陽極室２４の幅方向に沿って配置することで、陽極室２４の内部に均一に電解液を供給することができるため好ましい。
【００２３】
陽極液供給部２９として上記した分散パイプを用いる場合、その内径は特に限定されないが、圧力損失を低減し、横方向に液を均一に供給させる観点から、２０〜３０ｍｍであることが好ましい。分散パイプは、電解セル２の幅方向に沿って配置されていることが好ましい。また、分散パイプの断面積が大きいほうが、分散パイプにおける圧力損失を抑制でき、電解液の流量をより均一に維持できる。
【００２４】
（陽極側気液分離部）
陽極側気液分離部３１は、バッフル板３０の上方に配置される。電解中において、陽極側気液分離部３１は、塩素ガス等の生成ガスと電解液を分離する機能を有する。なお、特に断りがない限り、電解セル２において、上方とは、図３における上方向を意味し、下方とは、図３における下方向を意味する。
【００２５】
電解時、電解セル２で発生した生成ガスと電解液が混相（気液混相）となり系外に排出されると、電解セル２内部の圧力変動によって振動が発生し、イオン交換膜の物理的な破損を引き起こす場合がある。これを抑制するために、本実施形態の電解セル２には、気体と液体を分離するための陽極側気液分離部３１が設けられている。陽極側気液分離部３１には、気泡を消去するための消泡板が設置されることが好ましい。気液混相流が消泡板を通過するときに気泡がはじけることにより、電解液とガスに分離する。その結果、電解時の振動を防止することができる。
【００２６】
消泡板としては、例えば、エクスパンデッドメタル、丸型や角形等の孔を打ち抜きしたパンチングメタル、金網、ワイヤーメッシュ、発泡金属等が使用できる。その他にも塩素や苛性ソーダに耐久性のある素材であれば、プラスチックやセラミック製で同様な形状ものでもよい。消泡板の開口率は、通常、１０〜８０％の範囲で使用できるが、圧力損失や気泡消去の観点から、好ましくは３０〜７０％の範囲であり、より好ましくは４０〜７０％の範囲である。ここでいう、開口率は、消泡板の面積に対する、消泡板の表面で開口している部分の面積の割合である。消泡板の厚みは、通常、０．１〜５ｍｍの範囲であれば、圧力損失も少なく、十分な気泡消去効果が得られる。
【００２７】
陽極側気液分離部３１は、気体が混入した電解液を分離する陽極側開口部３４と、分離された気体と電解液を電解セルより排出するための陽極側貯留室３５と、電解液を排出する陽極側排出口３６とを有することが好ましい。陽極側開口部３４は、電解液中の気泡（電解液に溶解した気体）を消去することができ、具体的には消泡板を用いることが好ましい。気体が混入した電解液は、陽極側開口部３４で分離されて陽極側貯留室３５に入り、陽極側排出口３６から電解セル２の外に排出される（図５参照）。陽極側貯留室３５は、電解セル２の幅方向に沿って形成され、電解セル２から電解液及び気体を排出するための陽極側排出口３６に連結されている。
【００２８】
陽極側開口部３４としては、例えば、微細な孔を複数設けるもの等が挙げられる。陽極側開口部３４は、陽極側貯留室３５において電解液に混入した気体が上方に抜けていきやすいように、陽極側貯留室３５の上面に設けることが好ましい。
【００２９】
陽極側排出口３６は陽極側貯留室３５の下方に設置されることが好ましい。それによって、電解液をすぐに排出することができる。
【００３０】
（バッフル板）
バッフル板３０は、陽極液供給部２９の上方に配置され、かつ、隔壁２３と略平行に配置される。バッフル板３０は、陽極室２４の電解液の流れを制御する仕切り板である。バッフル板３０を設けることで、陽極室２４において電解液（塩水等）を内部循環させ、その濃度を均一にすることができる。内部循環を起こすために、バッフル板は、陽極２２近傍の空間と隔壁２３近傍の空間とを隔てるように配置することが好ましい。かかる観点から、バッフル板３０は、陽極室２４の幅方向（図３において紙面の垂直方向に相当し、図４において紙面の左右方向に相当する。）に沿って設けられていることが好ましい。バッフル板３０により仕切られた陽極近傍の空間では、電解が進行することにより電解液濃度（塩水濃度）が下がり、また、塩素ガス等の生成ガスが発生する。これにより、バッフル板３０により仕切られた陽極２２近傍の空間と、隔壁２３近傍の空間とで気液の比重差が生まれる。これを利用して、陽極室２４における電解液の内部循環を促進させ、陽極室２４の電解液の濃度分布をより均一にすることができる。
【００３１】
なお、図示はしないが、陽極室２４の内部に集電板を別途設けてもよい。かかる集電板としては、後述する陰極室２６の集電板２５と同様の材料や構成とすることもできる。また、陽極室２４においては、陽極２２自体を集電板として機能させることもできる。
【００３２】
＜陰極室＞
陰極室２６は、陰極３７と、陰極室２６の内壁内部に配置された、陰極室２６で電解液を供給する陰極液供給部３２と、陰極液供給部３２の上方に配置され、気体が混入した電解液から気体を分離する陰極側気液分離部３３と、を有する。陰極室２６では、陰極液供給部３２の上方に陰極側気液分離部３３が配置されている構成をとっている。なお、陰極室２６を構成する各部位について、陽極室２４を構成する各部位と同様の構成をとり得るものはその説明を省略する。
【００３３】
（陰極）
陰極３７としては、ニッケル基材上に、ニッケル、酸化ニッケル、ニッケルとスズの合金、活性炭と酸化物、酸化ルテニウム、白金等をコーティングした陰極等が挙げられる。その製造方法としては、合金めっき、分散・複合めっき、熱分解、溶射及びその組み合わせ等が挙げられる。
【００３４】
なお、陰極室２６には、陰極３７の集電効果を高めるために集電板２５が陰極室２６の側面に沿って配置されている。集電板２５としては、公知のものを用いることができ、導電性の高い金属により構成されていることが好ましい。
【００３５】
（陰極液供給部）
陰極液供給部３２は、陰極室２６に電解液を供給するものであり、陽極液供給部２９と同様の構成をとることができる。なお、陰極液供給部３２として上記した分散パイプを用いる場合、その内径は特に限定されないが、圧力損失を低減し、横方向に液を均一に供給させる観点から、５〜１５ｍｍであることが好ましく、６〜１４ｍｍであることがより好ましい。陽極室２４と同様に、陰極室２６の分散パイプは電解セル２の幅方向に沿って配置されていることが好ましく、例えば、陰極液出口ノズル１３に近い開口部と、陰極側液出口ノズル１３から遠い開口部とが存在する場合がある。この場合、それぞれの開口部に流れる電解液の液量を等しくなるように制御することで、電解セル２の幅方向（図３において紙面の垂直方向に相当し、図４において紙面の左右方向に相当する。）の濃度分布をより均一に維持できる。また、分散パイプの断面積が大きいほうが、分散パイプにおける圧力損失を抑制でき、電解液の流量をより均一に維持できる。かかる観点と、通常、陽極室２４に比べて陰極室２６は小さく設計されるという観点から、陰極室２６の分散パイプの内径は５〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００３６】
（陰極側気液分離部）
陰極側気液分離部３３は、陰極液供給部３２の上方に配置される。陽極側気液分離部３１と同様に、陰極側気液分離部３３には、気体が混入した電解液を分離する陰極側開口部３８と、分離された気体と電解液を電解セルより排出するための陰極側貯留室３９と、電解液を排出する陰極側排出口４０とを有することが好ましい。陰極側気液分離部３３において、気液混相流が陰極側開口部３８を通過するときに気泡がはじけることにより、電解液と気体に分離するができる。その結果、電解時の振動を防止することができる。
【００３７】
陰極側気液分離部３３を電解セル２内に配置されていることにより、電解セル２の強度が向上し、特に、陰極室２６の開口部における周縁部（シール面）の上部（上部シール面）の強度が向上する。
【００３８】
陰極側気液分離部３３は、気体が混入した電解液を分離する陰極側開口部３８と、分離された気体と電解液を電解セルより排出するための陰極側貯留室３９を有することが好ましい。気体が混入した電解液は、陰極側開口部３８で分離されて陰極側貯留室３９に入り、電解セル２の外に排出されることになる。陰極側貯留室３９は、電解セル２の幅方向に沿って形成され、電解セル２から電解液及び気体を排出するための陰極側排出口４０に連結されている。
【００３９】
陰極側開口部３８としては、例えば、微細な孔を複数設けるもの等が挙げられる。陽極側開口部３４と同様に、気泡を消去するための消泡板を用いることが好ましい。それによって、電解セル内の振動をより抑制することができる。陰極側開口部３８は、陰極側貯留室３９の上面に設けることが好ましい。電解液は陰極側排出口４０より電解セル２の外に排出される。
【００４０】
＜隔壁＞
隔壁２３は、陽極室２４と陰極室２６の間に配置されている。隔壁２３は、セパレータと呼ばれることもあり、陽極室２４と陰極室２６とを区画するものである、隔壁２３は、電解用のセパレータとして公知のものを使用することができ、例えば、陰極側にニッケルからなる板を溶接し、陽極側にチタンからなる板を溶接した隔壁等が挙げられる。
【００４１】
＜陽極側ガスケット、陰極側ガスケット＞
陽極側ガスケット２７は、陽極室２４を構成する枠体表面に配置されており、陰極側ガスケット２８は、陰極室２６を構成する枠体表面に配置されている（以下、陽極側ガスケットと陰極側ガスケットを「ガスケット」と総称することがある。）。これらのガスケットは電解セル同士の接続箇所の気密性を付与することができる。
【００４２】
ここでいう、ガスケットとは、イオン交換膜と電解セルとの間をシールするものであり、例えば、中央に形成された開口部を有する額縁状のゴム製シート等が挙げられる。ガスケットは腐食性の電解液や生成するガス等に耐性があり、長期間使用できることが求められる。そこで、耐薬品性や硬度の点から、通常、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭゴム）の加硫品や過酸化物架橋品等が用いられる。また、必要に応じて液体に接する領域（接液部）をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や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（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂で被覆したガスケットを用いることもできる。ガスケットは、電解液の流れを妨げないように、それぞれ開口部を有していればよく、その形状は特に限定されない。例えば、陽極室２４を構成する陽極室枠又は陰極室２６を構成する陰極室枠の開口部周縁に沿って、額縁状のガスケットを接着剤等で貼り付けることができる。
【００４３】
＜イオン交換膜＞
イオン交換膜としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、塩化アルカリ等の電気分解により塩素とアルカリを製造する場合、耐熱性及び耐薬品性等に優れるという観点から、含フッ素系イオン交換膜が好ましい。含フッ素系イオン交換膜としては、電解時に発生する陽イオンを選択的に透過する機能を有し、かつイオン交換基を有する含フッ素系重合体を含むもの等が挙げられる。ここでいうイオン交換基を有する含フッ素系重合体とは、イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体、を有する含フッ素系重合体をいう。例えば、フッ素化炭化水素の主鎖からなり、加水分解等によりイオン交換基に変換可能な官能基をペンダント側鎖として有し、かつ溶融加工が可能な重合体等が挙げられる。含フッ素系イオン交換膜としては、市販品を用いることもできる。好ましい具体例としては、旭化成ケミカルズ社製、「Ａｃｉｐｌｅｘ」（登録商標）が挙げられる。
【００４４】
＜電解液給排出部＞
上述した電解槽の電解液給排出部とは、電解液（陽極液、陰極液）を電解セルに供給するために用いられる部位、及び電解液を電解セルから排出するために用いられる部位をいう。ここでいう電解液給排出部とは、電解セルの一部分を構成する部位（ノズル等）だけでなく、電解セルに接続された部位（各種配管等）も包含するものである。電解時、電解セルの槽内と電解液給排出部との間において、電解液が循環・供給・排出される。そのため、電解液給排出部の絶縁が十分でない場合は、電極間の電流の一部がそこからリークしてしまう。このような電解液給排出部を本実施形態の保護部材によって保護することにより、電解時におけるこれらの部位の溶出・腐食を防止し、耐久性を向上させることができる。
【００４５】
なお、図１において、電解液給排出部に該当する部位としては、例えば、陽極液供給管３、陽極液排出管４、陰極液供給管５、陰極液排出管６、陽極液排出管ノズル７、陽極液供給管ノズル８、陰極液排出管ノズル９、陰極液供給管ノズル１０、陽極液出口ノズル１１、陽極液入口ノズル１２、陰極液出口ノズル１３、陰極液入口ノズル１４、陽極液ホース１５、１６、陰極液ホース１７、１８が挙げられる（但し、これに限定されない）。以下、図面を参照しつつ、リーク電流が発生する場合の一例を説明する。
【００４６】
＜リーク電流について＞
まず、電解の際の陽極液及び陰極液の流れについて説明する。陽極液は、陽極液供給管３から陽極液ホース１５を経由して、電解セル２内の陽極室２４内に供給されて電解に用いられる。その後、陽極液と発生ガスが電解セル２の陽極液出口ノズル１１から排出され、陽極液ホース１６を経由して陽極液排出管４に回収される。陰極液は、陰極液供給管５から陰極液ホース１７を経由して、電解セル２内の陰極室２６内に供給されて電解に用いられる。その後、陰極液と発生ガスが電解セル２の陰極液出口ノズル１３から排出され、陰極液ホース１８を経由して陰極液排出管６に回収される（図１及び図２参照）。
【００４７】
電解時における電解槽全体の電圧は、各電解セル２の電圧を足し合わせた電圧である。そして、電解液が電解質溶液であるため、各電解セル２と、電解液供給管や電解液回収管とは、電解液を介して電気的に接続された状態となる。そのため、電解セルと、電解液供給管や電解液回収管との間に電圧差が生じる。その結果、給電した電流の一部が、ホース中の電解液を介して、電解液供給管や電解液回収管に流れるリーク電流となる。
【００４８】
図５は、リーク電流の発生を説明する模式図を表す。図５では、図２の各電解セル２、陽極液排出管４及び陰極液排出管６を模式的に示している。電解時、電解槽１の内部に充填された電解液が、各電解セル２の内部や、陽極液排出管４及び陰極液排出管６等の配管内部を流れることにより、電極（陽極端子２０、陰極端子２１）間に流れる電流の一部がこれらの配管中の電解液に漏洩（リーク）し、リーク電流が発生する場合がある。図５では、電解セル２が直列に配置された電解槽１を側面視した場合において、各電解セル２と電解液の排出管である陽極液排出管４及び陰極液排出管６の間に流れるリーク電流（Ｊ１及びＪ２参照）の流れを表わしている。
【００４９】
電解槽１において、電流が流れ出す陽極ターミナルセルに近い位置（図５の左側）に配置された電解セル２では、地絡している陽極液排出管４に対する電位が高いため、当該電解セル２に取り付けられた陽極液排出管ノズル７から、陽極液排出管４に向けてリーク電流が流れる。陽極ターミナルセルにより近い位置に配置された電解セル２である程、その電解セル２のリーク電流は大きくなる。
【００５０】
一方、電流が流れ込む陰極ターミナルセルに近い位置（図５の右側）に配置された電解セル２では、地絡している陽極液排出管４に対する電位が低いため、陽極液排出管４から、電解セル２に取り付けられた陽極液排出管ノズル７に向けてリーク電流が流れる。陰極ターミナルセルにより近い位置に配置された電解セル２である程、その電解セルのリーク電流は大きくなる。
【００５１】
通常、金属製の電解液供給管（陽極液供給管３又は陰極液供給管５）や電解液排出管（陽極液排出管４又は陰極液排出管６）等の電解液給排出部は、安全性の観点から地絡しているため、各電解セル２から電解液給排出部へと流れるリーク電流Ｊ１と、電解液給排出部から各電解セル２へと流れるリーク電流Ｊ２が発生する。前者のリーク電流Ｊ１は、各電解セル２が電解液供給管や排出管（地絡のため０Ｖ）に対して電位が高い場合であり、後者のリーク電流Ｊ２は、各電解セル２が電解液供給管や排出管（地絡のため０Ｖ）に対して電位が低い場合である。
【００５２】
電解を行う際は、電解セル２が連接された電解槽１において、電流が流れ込む陽極端子２０側に近い位置に配置された電解セル２では、電解液供給管や電解液排出管に対して電位が高くなり、各電解セル２から電解液供給管や電解液排出管へとリーク電流Ｊ１が流れ、陰極側に近い電解セル２では、電解液供給管や電解液排出管に対して電位が低くなり、電解液供給管や電解液排出管から各電解セル２へとリーク電流Ｊ２が流れることになる。
【００５３】
リーク電流が発生すると、電解液供給管ノズルや電解液排出管ノズルや、電解セルに取り付けられた電解液入口ノズルや電解液出口ノズルにおいて、酸化・還元反応が起こる。リーク電流が流れるときに、電位が高い方、つまり、リーク電流の上流側においては、酸化反応が起こり、電位が低い方、つまり、リーク電流の下流側においては、還元反応が起こる。
【００５４】
電解セル２が連なった電解槽１において、電流が流れ込む陽極側に近い電解セル２では、各電解セル２から電解液供給管や電解液排出管へとリーク電流Ｊ１が流れる。このとき、各電解セル２の電解液供給管ノズルや電解液排出管ノズルにおいては酸化反応が起こり、電解液供給管や電解液排出管のノズルにおいては還元反応が起こる。
【００５５】
一方、電解槽１において、陰極側に近い電解セルでは、電解液供給管や電解液排出管から各電解セル２へとリーク電流Ｊ２が流れる。このとき、電解液供給管や電解液排出管のノズルにおいては酸化反応が起こり、各電解セルの電解液供給管ノズルや電解液排出管ノズルにおいては還元反応が起こる。
【００５６】
これらのノズルは、通常チタン製であるから、酸化反応が起こると、以下の式（１）で表される反応が進行することによりチタンが腐食してしまう。
Ｔｉ＋４Ｃｌ-→ＴｉＣｌ4＋４ｅ-  （１）
コーティング層を有さないチタン製のノズルを使用した場合、リーク電流の発生によって、チタン表面に酸化被膜の形成と破壊が繰り返されることがある。それにより、ノズルがさらに損傷してしまうことがある。また、発生する塩素の純度を向上させる目的で供給する電解液に塩酸を添加する場合、チタン製のノズルの消耗はさらに大きくなってしまう。しかし、本実施形態の保護部材を、酸化反応が起こる箇所に取り付けることにより、式（１）よりも以下の式（２）で表わされる酸化反応が優先的に進行する。
２Ｃｌ-＋２ｅ-→Ｃｌ2  （２）
【００５７】
また、還元反応が起こると、以下の式（３）又は式（４）で表わされる反応が進行する。
２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→２ＯＨ-＋Ｈ2    （３）
２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2                （４）
還元反応により生じる水素により、水素化チタンが生成され、水素脆化が起こりやすくなり、電解液給排出部が腐食してしまう。しかし、本実施形態の保護部材を、還元反応が起こる箇所に取り付けることにより、水素化チタンの生成を防ぎ、水素脆化を抑制することもできる。
【００５８】
したがって、本実施形態の保護部材によって、電解液給排出部の耐久性が極めて向上する。
【００５９】
＜保護部材の構成＞
以下、本実施形態の保護部材の構成等について説明する。本実施形態の保護部材は、金属基材と、金属基材の表面の少なくとも一部を被覆する、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含むコーティング層と、を備える。
【００６０】
金属基材としては、電気伝導性を有していればどのような材料も選択でき、例えば、チタン、鉄、ニッケル等が挙げられる。金属基材は、保護すべき部材と同じ材料であることが好ましい。例えば、電解セルの枠体や上記した各種ノズル等を保護する場合、これらとの接合の観点から、これらと同じ材料を用いることが好ましい。また、形状は、保護すべき部材の形状を考慮して適宜好適な形状を選択することができる。例えば、電解セルの枠体や各ノズルに接合する場合、これらに接合できればどのような形状でも構わないが、接合し易さの観点から、各ノズルの内径に取り付け可能な円筒形状であることが好ましい。
【００６１】
コーティング層として、塩素発生反応の過電圧を低くすることのできるルテニウム酸化物を使用することが好ましい。さらに、イリジウム酸化物及びチタン酸化物を含むことにより、優れた耐久性を付与することができる。
【００６２】
イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物は、複合酸化物等として配合されていてもよい。例えば、ルテニウム酸化物、イリジウム酸化物、チタン酸化物の複合酸化物あるいは混合物等の形態で配合されていてもよい。
【００６３】
イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物の含有量は、イリジウム酸化物１モルに対して、ルテニウム酸化物が０．５〜１０モル、チタン酸化物が１〜９モルであることが好ましい。それによって、塩素発生反応の過電圧が小さく、耐久性の高い被覆を形成させることができる。より好ましくは、イリジウム酸化物１モルに対して、ルテニウム酸化物が１〜５モル、チタン酸化物が２〜５モルである。イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物の含有量を上記範囲とすることにより、塩素発生反応の過電圧が小さく、耐久性が高く、経済性も高い被覆を形成させることができる。
【００６４】
コーティング層は、パラジウム又は白金を更に含むことが好ましい。パラジウム又は白金を含むことにより、塩素過電圧を低下、耐久性を向上することができる。パラジウム及び白金は、いずれも金属単体として配合されている必要はなく、必要に応じて、合金等として配合されていてもよい。例えば、パラジウムとしては、金属単体の他に、白金、イリジウム、ルテニウム、チタンとの合金あるいは複合酸化物として配合されていてもよい。白金としては、金属単体の他に、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、チタンとの合金あるいは複合酸化物として配合されていてもよい。
【００６５】
コーティング層中のパラジウム及び白金の総含有量は、イリジウム酸化物１モルに対してパラジウムは０．０００１〜１０モルが好ましく、０．００１〜５モルがより好ましく、０．０１〜１モルが更に好ましい。パラジウム及び白金の総含有量を上記範囲とすることにより、耐久性と経済性を両立させることができる。
【００６６】
金属基材の表面１ｃｍ2あたりのコーティング層の量は、０．１〜１５ｍｇ／ｃｍ2が好ましく、０．５〜１０ｍｇ／ｃｍ2がより好ましく、１〜５ｍｇ／ｃｍ2が更に好ましい。コーティング層の塗布密度を上記範囲とすることにより、耐久性と経済性を両立させることができる。
【００６７】
金属基材は円筒形状であるとき、コーティング層が金属基材の内側表面の内側の少なくとも一部を被覆していることが好ましく、金属基材の内側表面と外側表面の両方を被覆していることがより好ましい。
【００６８】
本実施形態の保護部材が取り付けられる電解液給排出部の好適例としては、下記（１）〜（６）が挙げられる。
（１）電解セル２に取り付けられ、電解セル２の内部から電解液を排出する電解液出口ノズル（例えば、陽極液出口ノズル１１、陰極液出口ノズル１３；図１、図４参照）
（２）電解セル２に取り付けられ、電解セル２の内部へ電解液を供給する電解液入口ノズル（例えば、陽極液入口ノズル１２、陰極液入口ノズル１４；図１、図２、図４参照）
（３）電解セル２から排出される電解液を回収する電解液排出管に取り付けられた電解液排出管ノズル（例えば、陽極液排出管ノズル７、陰極液排出管ノズル９；図１参照）
（４）電解液供給管に取り付けられた電解液供給管ノズル（例えば、陽極液供給管ノズル８、陰極液供給管ノズル１０；図１参照）
（５）電解セル２から電解液を排出するホース（例えば、陽極液ホース１６、陰極液ホース１８；図１参照）の少なくとも片端の接続部
（６）電解セル２へ電解液を供給するホース（例えば、陽極液ホース１５、陰極液ホース１７；図１参照）の少なくとも片端の接続部
上記したノズルやホースの内壁表面（電解液と接触する面）に保護部材を設けることが好ましい。上記（１）〜（６）の中でも、特に（１）〜（４）に用いることにより、保護部材がノズルと電気的に接続されてノズル消耗を抑制できるという点でより優れるため好ましい。上記電解液給排出部に、本実施形態の保護部材を取り付けることで、リーク電流による部品の腐食を防止することができ、部品の耐久性が向上する。なお、その他の形態として、金属基材がノズル自体であり、ノズル自体にコーティング層が形成されてもよい。
【００６９】
本実施形態の電解槽の好適例としては、
（ｉ）電解セルが直列に複数連結された電解槽であって、陽極室に充填される電解液と、陽極での発生ガスとを陽極室から排出する電解液出口と、電解セルそれぞれの電解液出口から排出された電解液を回収する電解液排出管と、電解液出口のノズルと、電解液排出管のノズルとを接続するホースと、を備え、
電解液出口のノズルの内側表面、又は電解液排出管のノズルの内側表面に、上記した保護部材（第一の保護部材）を有する電解槽；
（ｉｉ）さらに、陽極室に電解液を供給する電解液入口と、電解液を電解セルのそれぞれの電解液入口に供給する電解液供給管と、電解液入口のノズルと電解液供給管のノズルとを接続するホースと、を備え、陽極液入口のノズルの内側、又は陽極液供給管のノズルの内側に上記した保護部材（第二の保護部材）を有する電解槽、
が挙げられる。
【００７０】
電解槽の排出系（電解液出口のノズルの内側表面、又は電解液排出管のノズルの内側表面）に保護部材を有することによって、電解槽の排出系ノズルの消耗を防ぐことができる。
さらに、電解槽の供給系（陽極液入口のノズルの内側、又は陽極液供給管のノズルの内側）に保護部材を有することによって、排出系のみならず供給系ノズルの消耗も防ぐことができるため好ましい。
【００７１】
上記電解液出口とは、陽極室内の電解液を室外に排出するための出口として機能するものであればよい。電解セルそれぞれの電解液出口から排出された電解液を回収する電解液排出管としては、例えば、図１に示す陽極液排出管４が挙げられる。電解液出口のノズルと、電解液排出管のノズルとを接続するホースとしては、例えば、図１に示す陽極液ホース１６が挙げられる。
【００７２】
上記電解液入口とは、室外の電解液を陽極室内に導入するための入口として機能するものであればよい。電解液を電解セルそれぞれの電解液入口に供給する電解液供給管としては、例えば、図１に示す陽極液供給管３が挙げられる。電解液入口のノズルと電解液供給管のノズルとを接続するホースとしては、例えば、図１に示す陽極液ホース１５が挙げられる。
【００７３】
本実施形態において、保護部材のコーティング層と、陽極で用いられる触媒は、同じ組成であることが好ましい。具体的には、陽極が、導電性基材と、その表面に形成された触媒とを有しており、保護部材のコーティング層は、陽極の触媒と同じ成分であることがより好ましい。これにより、保護部材のコーティング層の材料として、陽極上に触媒層を形成するために用いられる材料（例えば、コーティング液等）を使用することもできる。
【００７４】
例えば、上記（ｉ）及び（ｉｉ）の電解槽の場合、第一の保護部材のコーティング層及び／又は第二の保護部材のコーティング層の組成が、陽極の触媒と同じ組成であることが好ましい。
【００７５】
＜保護部材の製造方法＞
以下、本実施形態の保護部材の製造方法の一例について説明する。
本実施形態の保護部材は、
（１）金属基材に、イリジウム酸化物、ルテニウム酸化物、及びチタン酸化物を含む塗布液を塗布する工程（塗布工程）、
（２）塗布液が塗布された金属基材を乾燥させる工程（乾燥工程）、
（３）金属基材に塗布された塗布液を熱分解処理する工程（熱分解工程）、及び
（４）熱分解処理後に、金属基材を後加熱する工程（後加熱工程）
を有する方法により作製することができる。
【００７６】
（１）塗布工程
金属基材としては上述のものを用いることができる。塗布工程の前に必要に応じて表面処理を行ってもよい。表面処理の方法としては、焼鈍、酸エッチング、ブラスト、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。表面処理を行うことによって、コーティング層が金属基材から剥がれにくくなる。
【００７７】
塗布液の調製方法としては、イリジウム、ルテニウム、チタンを含む原料を溶媒中で混合することにより調製できる。これらの原料は酸化物でなくてもよく、後に行なう熱分解処理工程を行なうことで酸化物とすることができる。
【００７８】
イリジウムを含む原料としては、塩化イリジウム、硝酸イリジウム、イリジウムアンミン錯体等が挙げられる。ルテニウムを含む原料としては、塩化ルテニウム、硝酸ルテニウム等が挙げられる。チタンを含む原料としては、四塩化チタン、チタン酸、チタン酸エステル等が挙げられる。その他の成分としては、例えば、パラジウム、白金、その他の有機物を配合することができる。パラジウムを含む原料としては、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、ジニトロジアンミンパラジウム等が挙げられる。白金を含む原料としては、塩化白金酸、ジニトロジアンミン白金硝酸塩等が挙げられる。有機物としては、有機酸、アルコール等が挙げられる。溶媒としては、水、アルコール等が挙げられる。
塗布液中の上記金属成分の総濃度は、１０〜２００ｇ／Ｌであることが好ましい。
【００７９】
（２）乾燥工程
（１）工程で塗布した塗布液を乾燥させる。乾燥方法については、特に限定されず、公知の方法を採用できる。
【００８０】
（３）熱分解工程
（２）工程の後、熱分解処理を行う。熱分解処理を行うことにより、塗布液中に含まれる金属成分を酸化物あるいは金属として基材上へ被覆することができる。ここでいう、熱分解処理とは、上記（２）工程で乾燥させた塗布液を加熱、焼成することをいう。熱分解条件は、通常、４００〜６００℃、０．１〜５時間であることが好ましい。
【００８１】
必要に応じて、上記（１）〜（３）工程を複数回繰り返してもよい。各工程を繰り返すことにより、コーティング層の厚みをより厚くすることができる。
【００８２】
（４）後加熱工程
上記（３）工程で熱分解させたのち、一旦室温にして、さらに後加熱処理を行うことが好ましい。
後加熱することにより、塗布液中に含まれる金属成分のほぼ全てを、酸化物あるいは金属として、基材上へ被覆することができる。後加熱する際の温度と時間は、４００〜６００℃、０．５〜１０時間であることが好ましい。
【実施例】
【００８３】
以下の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００８４】
＜保護部材の作製＞
内径１０ｍｍ、外径１４ｍｍ、長さ２０ｍｍのチタン製パイプＡ及び内径２３．２ｍｍ、外径２７ｍｍ、長さ２０ｍｍのチタン製パイプＢに前処理として、５４０℃で４時間の焼鈍処理を行った。その後、８５℃、２５重量％の硫酸を用いてエッチング処理を施した。
次に、ルテニウム：イリジウム：チタンのモル比が２０：３５：４５になるように塩化ルテニウム溶液（ルテニウム濃度：１００g／Ｌ）、塩化イリジウム溶液（イリジウム濃度：１００ｇ／Ｌ）、四塩化チタンを混合して、塗布液を準備した。この塗布液を満たしたプラスチック製の容器に、前処理を施したチタン製パイプＡ及びＢを、夫々５秒間浸漬後、引き上げ、チタン製パイプＡ及びＢの表面に塗布液を塗布した。その後、初回塗布後は４１５℃×３８分、２回目塗布以降は４８５℃×４１分の条件で加熱して、パイプ表面に塗布された塗布液を熱分解させた。
そして、熱分解処理後の塗布液の厚みについては、チタン製パイプＡの塗布密度は１．６８ｍｇ／ｃｍ2となるまで、チタン製パイプＢの塗布密度は１．８８ｍｇ／ｃｍ2となるまで、上記した塗布液の塗布、乾燥、熱分解の工程を繰り返した。その後、５３０℃で６時間の後加熱処理を施し、コーティング層を有する保護部材Ａ及びＢを作製した。この保護部材Ａ及びＢをエックス線回折によって分析した結果、保護部材Ａ及びＢに形成されたコーティング層は、ルテニウム、イリジウム及びチタンの複合酸化物であった。
【００８５】
＜耐久性評価＞
電解槽として、陽極ターミナルセルと陰極ターミナルセルを準備し、陽極ターミナルセルに陽極端子、陰極ターミナルセルに陰極端子を接続し、その間に電解セル１００体を直列に接続した。電解セルは、図３及び図４に示す断面構造の電解セルを使用し、図１に示す電解槽を使用して電解を行った。
電解セルについては、陽極として寸法安定電極（ＤＳＡ；金属基材としてチタンのエキスパンドメタルを使用、触媒としてルテニウム酸化物、イリジウム酸化物、チタン酸化物の複合酸化物を使用した。）を使用し、陰極としてプラズマスプレー法により作製した酸化ニッケルコーティングを施した活性陰極を使用した。ゴムガスケットを介して、陽極セルと陰極セルによりイオン交換膜を挟むことにより、電解セルとした。イオン交換膜としては「Ａｃｉｐｌｅｘ」（登録商標、旭化成ケミカルズ社製）を使用した。陽極室出口の塩水濃度が２０５ｇ／Ｌ、陰極室出口の水酸化ナトリウム濃度が３２重量％となるように、陽極室と陰極室の電解液濃度を調整し、かつ、電解セル出口の水酸化ナトリウム溶液の温度が８８℃になるように調整して、電流密度６ｋＡ／ｍ2の条件で食塩電解反応を行った。食塩電解反応を６ヶ月間行った後、電解液供給管に取り付けられたノズル（ノズル内径：１０ｍｍ）、電解液排出管に取り付けられたノズル（ノズル内径：２３．３ｍｍ）及び電解セル内部へ電解液を供給するノズル（ノズル内径：１０ｍｍ）、電解セル外部へ電解液を排出するノズル（ノズル内径：２３．３ｍｍ）の表面状態を目視にて観察し、ノズルの腐食と消耗の有無を判断した。
【００８６】
［実施例１］
保護部材Ａを電解セルが連なった複極式電解槽の電解液供給管（地絡のため０Ｖ）に取り付けられたノズル、及び電解セル内部へ電解液を供給するノズルの内側に溶接して取り付け、保護部材Ｂを電解液排出管（地絡のため０Ｖ）に取り付けられたノズル及び、電解セル外部へ電解液を排出するノズルの内側に溶接して取り付けて、耐久性評価を行った。その結果、何れの場所のノズルの腐食や消耗は確認されなかった。
【００８７】
［比較例１］
コーティング層がないチタン製パイプＡを電解セルが連なった複極式電解槽の電解液供給管（地絡のため０Ｖ）に取り付けられたノズル、及び電解セル内部へ電解液を供給するノズルの内側に溶接して取り付け、コーティング層がないチタン製パイプＢを電解液排出管（地絡のため０Ｖ）に取り付けられたノズル及び電解セル外部へ電解液を排出するノズルの内側に溶接して取り付けた点以外は、実施例１と同様にして、耐久性評価を行った。その結果、陽極ターミナルから数えて１〜５０対目までの電解セル内部へ電解液を供給するノズル及び電解セル外部へ電解液を排出するノズルについては、腐食によるノズル径の増加や、欠けが見られ、陽極ターミナルセルに近い位置に配置されたノズル程大きく腐食していた。また、陽極ターミナルから数えて５１対目〜１００対目までの電解液供給管に取り付けられたノズル及び電解液排出管に取り付けられたノズルについては、腐食によるノズル径の増加や、欠けが見られ、陰極ターミナルセルに近い位置に配置されたノズル程大きく腐食していた。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の保護部材は、塩素とアルカリ金属水酸化物を生産するためのイオン交換膜法アルカリ電解の分野をはじめとする幅広い分野で好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１…電解槽、２…電解セル、３…陽極液供給管、４…陽極液排出管、５…陰極液供給管、６…陰極液排出管、７…陽極液排出管ノズル、８…陽極液供給管ノズル、９…陰極液排出管ノズル、１０…陰極液供給管ノズル、１１…陽極液出口ノズル、１２…陽極液入口ノズル、１３…陰極液出口ノズル、１４…陰極液入口ノズル、１５、１６…陽極液ホース、１７、１８…陰極液ホース、１９…プレス器、２０…陽極端子、２１…陰極端子、２２…陽極、２３…隔壁、２４…陽極室、２５…集電板、２６…陰極室、２７…陽極側ガスケット、２８…陰極側ガスケット、２９…陽極液供給部、３０…バッフル板、３１…陽極側気液分離部、３２…陰極液供給部、３３…陰極側気液分離部、３４…陽極側開口部、３５…陽極側貯留室、３６…陽極側排出口、３７…陰極、３８…陰極側開口部、３９…陰極側貯留室、４０…陰極側排出口
【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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