(57)【要約】【課題】非プロトン性極性溶媒の分解電圧以上の電圧を作用させることなく、また、高温に加熱することなく、しかも、非常に精度高く水分を除去することができる非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法及び装置を提供する。【解決手段】固体電解質層１０１と、この固体電解質層の一側に設けられる第１の電極層１０３と、他側に設けられる第２の電極層１０２とを備えて構成される膜電極接合体１１０を用いて行われる、非プロトン性極性溶媒８から水分を除去する方法であって、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加することにより、上記第１の電極層に接触させられる非プロトン性極性溶媒中の水分から酸素イオンを分離させるとともに水素ガスを生成させ、上記水素ガスを上記溶媒から放出させる一方、上記酸素イオンを上記固体電解質層を介して第２の電極層に移動させて放出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質層と、この固体電解質層の一側に設けられる第１の電極層と、他側に設けられる第２の電極層とを備えて構成される膜電極接合体を用いて行われる、非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法であって、
上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加することにより、
上記第１の電極層に接触させられる非プロトン性極性溶媒中の水分から酸素イオンを分離させるとともに水素ガスを生成させ、
上記水素ガスを上記非プロトン性極性溶媒から放出させる一方、上記酸素イオンを、上記固体電解質層を介して第２の電極層に移動させて放出する、非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法。
【請求項２】
上記第１の電極層に、水の分解電圧以上で上記非プロトン性極性溶媒の分解電圧より小さい電圧が作用するように、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する、請求項１に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法。
【請求項３】
上記膜電極接合体及び非プロトン性極性溶媒を、所要の濃度まで水分を除去するために必要な上記膜電極接合体の酸素イオン透過性を確保できる温度以上で、かつ、上記非プロトン性極性溶媒の分解温度より低い温度に加熱して行われる、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法。
【請求項４】
上記第１の電極層に酸素分解触媒が設けられている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法。
【請求項５】
上記非プロトン性極性溶媒が、非水めっき液である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法。
【請求項６】
上記非プロトン性極性溶媒が、電池用電解液である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法。
【請求項７】
非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置であって、
固体電解質層と、この固体電解質層の一側に設けられる第１の電極層と、他側に設けられる第２の電極層とを有する膜電極接合体と、
上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する電圧印加手段と、
上記非プロトン性極性溶媒及び上記膜電極接合体を加熱する加熱手段とを備え、
上記第１の電極層から非プロトン性極性溶媒中の水分から酸素イオンを分離させるとともに、
生成された上記酸素イオンを、上記固体電解質層を介して上記第２の電極層に移動させて放出するように構成された、非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置。
【請求項８】
上記電圧印加手段は、第１の電極層に対して、上記水分子の電解電圧以上で、かつ、上記非プロトン性極性溶媒の電解電圧より小さい電圧が作用するように、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する電圧制御手段を備える、請求項７に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置。
【請求項９】
上記加熱手段は、所要の濃度まで水分を除去するために必要な上記膜電極接合体の酸素イオン透過性を確保できる温度以上で、かつ、上記非プロトン性極性溶媒の分解温度より低い温度に、上記膜電極接合体及び上記非プロトン性極性溶媒を加熱する温度制御手段を備える、請求項７又は請求項８に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置。
【請求項１０】
上記膜電極接合体は、酸素分解触媒を含んで構成されている、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載された非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置を用いて構成される、非水めっき液処理装置。
【請求項１２】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載された非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置を用いて構成される、電池用電解液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法及び装置に関し、詳しくは、非水めっき液、電池用電解液等の非プロトン性極性溶媒に混入した水分を除去する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、アルミニウムの電析電位は水素発生の電位よりも卑であることから水溶液を用いためっきは困難である。このため、電解アルミニウムめっきにおいては、非水系有機溶媒や、イミダゾリウム塩等の常温溶融塩めっき液や、ジメチルスルホン等を溶媒とした電解アルミニウムめっき液が用いられる。
【０００３】
また、コンデンサやリチウム二次電池の分野では、高エネルギ密度を有し、電子機器の小型化、軽量化を図るため、種々の非水電解液が用いられている。
【０００４】
上記非プロトン性極性溶媒は、プロトン供与性を持たず、大きな極性を持ち、有機化合物や金属塩をよく溶解するため、非水めっき液や電池用の電解液として用いられることが多い。
【０００５】
アルミニウム等の非水めっきを行う際、ワークに付着した水分がめっき液に混入する場合が多い。非水めっき液に水分が混入すると、水分の影響でめっき液中において電流が均一に流れず、精度の高いめっき層を形成できなくなる。また、めっき工程において印加する電圧によって、水の分解電圧よりも高い電圧が作用するため、上記水分が電解されて水酸化物イオンが生じる。上記水酸化物イオンは、非水めっき液の成分等と反応してめっき液を劣化させ、繰り返し使用できる回数が少なくなる。上記非水めっき液は通常のめっき液より高価であるため、製品コストが増加するといった問題が生じる。
【０００６】
また、電池製造工程等において、電池用の非水電解液に水分が含まれた場合も、発生した水酸化物イオンが電解液を劣化させる。このため、電池の繰り返し充電可能回数や電池性能を低下させるといった問題が生じる。
【０００７】
上記問題を解決するために、ゼオライト等を用いてめっき液や電解液から水分を除去する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献に記載された発明においては、脱水性能を高めたゼオライトが用いられるが、電解液中の水分除去能力は、５〜１０ｐｐｍ程度である。一方、非水めっき液は繰り返し使用されるが、めっきを行う毎に水分が混入するため、５〜１０ｐｐｍ程度濃度まで水分を除去できたとしても、充分な効果を期待できない。また、上記濃度では、頻繁に水分を除去する処理を行う必要が生じる。
【００１０】
また、上記特許文献に記載されている手法において、上記の効果を得るには、５００℃程度にめっき液を加熱する必要がある。しかしながら、めっき液を高温に加熱すると、かえって劣化を早める恐れがあり、適用できるめっき液が限定される。
【００１１】
さらに、上記ゼオライトは、繰り返し使用できるものではないため、処理コストが大きくなるといった問題がある。
【００１２】
本願発明は、上記従来の問題を解決し、非プロトン性極性溶媒を高温に加熱することなく、非常に精度高く水分を除去することができる非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、固体電解質層と、この固体電解質層の一側に設けられる第１の電極層と、他側に設けられる第２の電極層とを備えて構成される膜電極接合体を用いて行われる、非プロトン性極性溶媒から水分を除去する方法であって、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加することにより、上記第１の電極層に接触させられる非プロトン性極性溶媒中の水分から酸素イオンを分離させるとともに水素ガスを生成させ、上記水素ガスを上記非プロトン性極性溶媒から放出させる一方、上記酸素イオンを、上記固体電解質層を介して第２の電極層に移動させて放出するものである。
【００１４】
本願発明では、固体電解質層とこれに積層された電極層を備える膜電極接合体を用いて非プロトン性極性溶媒に混入した水分を除去する。第１の電極層に上記非プロトン性極性溶媒を接触させた状態で、上記第１の電極層をアノード電極として、上記第１の電極層と上記第２の電極層に所定の電圧を印加すると、上記非プロトン性極性溶媒中の水分に電子が供給される。上記固体電解質層は、酸素イオンを透過させるため、水分から酸素イオンが分離されて上記固体電解質層中に取り込まれる。一方、水素成分は水素ガスとなり、非プロトン性極性溶媒から排出される。
〔第１の電極層における反応〕
（１）Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-
Ｈ+ ＋ＯＨ- + ２ｅ-→Ｈ2＋１／２Ｏ2-
ｏｒ
（２）Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2＋１／２Ｏ2-
非プロトン性極性溶媒中の水分は、溶媒の種類や水分濃度によって、存在形態が異なる。たとえば、水分の濃度が比較的高い場合、エマルジョンのように、水滴状になって存在する。一方、１０００ｐｐｍ以下の濃度では、分子として非プロトン性極性溶媒中に溶解している。また、ＡｌＣｌ3−ＥＭＩＣ等が存在すると、Ａｌ−ＯＨ−Ｃｌ等の化合物として存在する。
【００１５】
上記第２の電極層に移動させられた酸素イオンは、電子が奪われて酸素ガスとなり、第２の電極層から放出される。第２の電極層は、上記酸素ガスを放出できる液体あるいは気体に接触させておくことができる。たとえば、空気や水系の溶媒に接触させておけばよい。
【００１６】
請求項２に記載した発明のように、上記第１の電極層に、水の分解電圧以上で上記非プロトン性極性溶媒の分解電圧より小さい電圧が作用するように、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する必要がある。
【００１７】
水の分解電圧は、理論電解電圧（１．２３Ｖ）と過電圧と液体の電気抵抗等を加えたものであり、通常１．５Ｖ程度である。一方、多くの非プロトン性極性溶媒の分解電圧は、３〜５Ｖである。したがって、水の分解電圧より高く、非プロトン性極性溶媒の分解電圧より低い電圧が作用するように、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する。これにより、非プロトン性極性溶媒を分解させることなく、水分を分解除去することができる。
【００１８】
また、上記固体電解質層中の酸素イオンの透過性を高めるため、上記膜電極接合体及び非プロトン性極性溶媒を加熱するのが好ましい。一方、上記非プロトン性極性溶媒の分解温度を越えると、非プロトン性極性溶媒が劣化する。このため、請求項３に記載した発明のように、上記膜電極接合体及び非プロトン性極性溶媒を、所要の濃度まで水分を除去するために必要な上記膜電極接合体の酸素イオン透過性を確保できる温度以上で、かつ、上記非プロトン性極性溶媒の分解温度より低い温度に加熱するのが好ましい。
【００１９】
上記加熱温度は、採用される固体電解質及び非プロトン性極性溶媒の種類によって設定することができる。たとえば、固体電解質としてＧＤＣ（Gadolinium doped Ceria）等のセリア系酸化物を採用し、非プロトン性極性溶媒としてＥＭＩＣ（1-ethyl-3-methylimidazolium）等のイミダゾリウム塩を採用した場合、１５０℃〜１８０℃に加熱して操作を行うのが好ましい。また、上記固体電解質として、上記ＧＤＣの他に、ScSZ（スカンジア安定化ジルコニア）、LaGaO3（ランタンガレート）等のランタンガレート系固体電解質を採用できる。
【００２０】
請求項４に記載した発明は、上記第１の電極層に酸素分解触媒が設けられているものである。上記酸素分解触媒として、例えば、LSCF（ランタン・ストロンチウム・コバルト・鉄複合酸化物）、LSC（ランタン・ストロンチウム・コバルト複合酸化物）、LSM（ランタン・ストロンチウム・マンガン複合酸化物），BSCF（バリウム・ストロンチウム・コバルト・鉄複合酸化物）を採用することができる。上記酸素分解触媒は、電極層に一体的に含ませて設けることもできるし、別途触媒層を設けることもできる。たとえば、上記第１の電極層の上に、上記酸素分解触媒をコーティングしたメッシュ状の触媒層を設けることもできる。
【００２１】
本願発明を適用できる非プロトン性極性溶媒の種類及びその利用用途は特に限定されることはない。たとえば、請求項５に記載した発明のように、上記非プロトン性極性溶媒が、非水めっき液である場合に適用できる。
【００２２】
非水めっき液として、ＥＭＩＣ（1-ethyl-3-methylimidazolium）、ＢＭＩＣ（1-methyl-3- butylimidazolium chloride）等のイミダゾリウム塩、ＢＰＣ（1-butyl-pyridiniumchloride）等のアルキルビリジニウム塩、ＤＭＳＯ（dimethylsulfoxide）等を採用することができる。
【００２３】
上記非水めっき液は、通常分解温度が２００℃以上であり、２００℃程度まで加熱して処理を行うことができる。また、水分の除去効率を高めるには、作動温度を高く設定するのが好ましい。したがって、沸点が２００℃以上でできるだけ高い沸点を有する非水めっき液を採用するのが好ましい。
【００２４】
また、請求項６に記載した発明のように、上記非プロトン性極性溶媒が、電池用電解液である場合に適用できる。電池用電解液として、上記めっき液と同様の非プロトン性極性溶媒を採用できる。
【００２５】
本願発明に係る手法を採用すると、非プロトン性極性溶媒中の水分を１ｐｐｍ以下の濃度まで除去することが可能となる。
【００２６】
また、本願発明に係る膜電極接合体は、ゼオライト等の消耗品を使用することがなく、繰り返し使用できるため非常に経済的であり、めっきコストを大幅に低減させることが可能となる。
【００２７】
上記方法に用いる装置の形態は特に限定されることはない。たとえば、請求項７に記載した発明のように、非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置を、固体電解質層と、この固体電解質層の一側に設けられる第１の電極層と、他側に設けられる第２の電極層とを有する膜電極接合体と、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する電圧印加手段と、上記非プロトン性極性溶媒及び上記膜電極接合体を加熱する加熱手段とを備え、上記第１の電極層から非プロトン性極性溶媒中の水分から酸素イオンを分離させるとともに、生成された上記酸素イオンを、上記固体電解質層を介して上記第２の電極層に移動させて放出するように構成することができる。
【００２８】
上記非プロトン性極性溶媒を上記膜電極接合体に接触させる形態も特に限定されることはない。たとえば、非プロトン性極性溶媒を収容する容器の側壁に沿って第１の電極層（アノード電極）を設け、第２の電極層を大気に接触させるように構成することができる。
【００２９】
また、液体を収容できる容器を、上記膜電極接合体を含む中壁で仕切り、一方に非プロトン性極性溶媒を収容する一方、他方に水あるいは酸素を放出できる液体を収容して構成することができる。
【００３０】
さらに、筒状の膜電極接合体を採用するとともに、内側に第１の電極層（アノード電極）を設けるとともに外周側に第２の電極層を設け、内部に非プロトン性極性溶媒を流動させるように構成することもできる。
【００３１】
上記操作を行う環境も特に限定されることはなく、所要の圧力下で行うことができる。また、不活性ガスを充填した容器内で処理を行うように構成することもできる。
【００３２】
請求項８に記載した発明は、上記電圧印加手段を、第１の電極層に対して、上記水分子の電解電圧以上で、かつ、上記非プロトン性極性溶媒の電解電圧より小さい電圧が作用するように、上記第１の電極層と上記第２の電極層に電圧を印加する電圧制御手段を備えて構成したものである。
【００３３】
上記電圧制御手段は、作用温度、固体電解質の種類、非プロトン性極性溶媒の種類等に応じて、所要の濃度まで水分を除去できる電圧を印加するように電圧制御を行う。
【００３４】
請求項９に記載した発明は、上記加熱手段を、所要の濃度まで水分を除去するために必要な上記膜電極接合体の酸素イオン透過性を確保できる温度以上で、かつ、上記非プロトン性極性溶媒の分解温度より低い温度に、上記膜電極接合体及び上記非プロトン性極性溶媒加熱する温度制御手段を備えて構成したものである。請求項１０に記載した発明のように、上記膜電極接合体を、酸素分解触媒を含んで構成することができる。
【００３５】
本願発明が適用される非プロトン性極性溶媒及びこの非プロトン性極性溶媒の利用用途等は限定されることはない。たとえば、請求項１１に記載された発明のように、本願発明に係る非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置を用いて非水めっき液処理装置を構成することができる。
【００３６】
また、請求項１２に記載した発明のように、本願発明に係る非プロトン性極性溶媒から水分を除去する装置を用いて電池用電解液処理装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００３７】
非水めっき液や電池用電解液等の非プロトン性極性溶媒中に混入した水分を精度高く除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】非水めっき液を用いたアルミニウムめっき装置の概要を示す図である。
【図２】本願発明に係る非水めっき液処理装置の概要を示す断面図である。
【図３】図２に示す非水めっき液処理装置の膜電極接合体の要部の拡大断面図であり、作用を説明する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本願発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００４０】
図３に、非プロトン性極性溶媒を用いてアルミニウム非水めっきを行う場合のめっき装置２００の概要を示す。
【００４１】
図３に示すように、めっき槽２０７に非プロトン性極性溶媒を含む非水めっき液２０８が満たされている。上記非水めっき液２０８として、非プロトン性極性溶媒のＥＭＩＣ（1-ethyl-3-methylimidazolium）を採用し、これにアルミニウムハロゲン化物を溶解した電解アルミニウム非水めっき液２０８を調整して用いている。
【００４２】
非水めっきを行うには、めっき皮膜を形成するワーク２０２をアノード電極とし、アルミニウムを含む電極材料から形成された電極２０１をカソード電極として、これら電極間に所定電圧を印加して上記非水めっき液に電流を流す。これにより、上記非水めっき液２０８中のアルミニウムイオンＡｌ3+が、ワーク２０２上に電析させられて、アルミニウムめっき膜２０４が形成される。
【００４３】
通常、ワーク２０２の表面に付着した水分を除去するために、脱水性のある油脂等によって前処理が施されるが、ワーク２０２から水分を完全に除去することはできない。非水めっき液は繰り返し使用されるため、その度に上記非水めっき液中に含まれる水分量が増加する。
【００４４】
水分が混入した非水めっき液を用いてめっき工程を行うと、上記水分にアノード電極２０２からアルミニウムイオンに電子が供給される際、上記電子が水分の水素イオンにも供給されて水素ガスが生成される。上記水素ガスは泡状に生成されるため、上記アルミニウムイオンがワーク表面に均一に電析することが阻害され、精度の高いめっき層を形成することができない。
【００４５】
一方、非水めっき液２０８中には、水酸化物イオンが取り残される。上記水酸化物イオンは活性が高いため、上記非水めっき液を構成する成分と反応して、上記非水めっき液２０８を劣化させる。この結果、上記非水めっき液２０８を繰り返し使用できる回数が少なくなるとともに、形成されるめっき層の品質が低下するといった問題があった。
【００４６】
所定回数めっき工程を行った後、あるいは上記非水めっき液に含まれる水分量が所定の値を越えた場合に、本実施形態に係る非水めっき液処理装置を用いて上記非水めっき液の水分を除去する処理が行われる。
【００４７】
図１に示すように、本実施形態に係る非水めっき液処理装置１００は、上記水分を含む非水めっき液８を収容できる非水めっき液処理槽７と、上記非水めっき液処理槽７の内部を仕切る図示しない隔壁と、この隔壁に設けられた膜電極接合体１１０と、この膜電極接合体１１０に電圧を印加する電圧印加手段６と、上記非水めっき液８及び上記膜電極接合体１１０を加熱する加熱手段１０とを備えて構成される。
【００４８】
上記膜電極接合体１１０は、固体電解質層１０１と、この固体電解質層１０１の一側に積層形成された第１の電極層１０３と、他側に積層形成された第２の電極層１０２とを備えて構成されている。
【００４９】
上記膜電極接合体１１０は、上記第１の電極層１０３が、上記非水めっき液に接触するように、上記隔壁に水密性をもって取り付けられている。一方、上記隔壁の反対側には、空気が満たされており、上記第２の電極層１０２がこの空気に接触するように配置されている。
【００５０】
本実施形態では、上記固体電解質層１０１に、酸素透過型の固体電解質が採用される。また、非水めっき液８を劣化させないように、低温で作動する膜電極接合体１１０を構成するのが好ましい。たとえば、２００℃以下で作動する、ＳＣＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）やＧＤＣ（Gadolinium doped Ceria）等の材料を固体電解質層１０１に用いた膜電極接合体１１０を採用することができる。なお、上記固体電解質層１０１の厚みは、０．０１μｍ〜１μｍに設定するのが好ましい。０．０１μｍ以下の厚みでは、膜を形成するのが困難であり、一方、１μｍ以上の厚さではイオンの透過抵抗が大きくなる。
【００５１】
また、上記第１の電極層１０３として、酸素分解触媒として機能するものを採用することができる。例えば、LSCF（ランタン・ストロンチウム・コバルト・鉄複合酸化物）、LSC（ランタン・ストロンチウム・コバルト複合酸化物）、LSM（ランタン・ストロンチウム・マンガン複合酸化物），BSCF（バリウム・ストロンチウム・コバルト・鉄複合酸化物）を採用することができる。なお、上記酸素分解触媒を、他の材料から構成された電極層の上に別途形成することもできる。
【００５２】
一方、第２の電極層１０２として、ニッケル、銀等から形成された多孔質焼結体を利用することができる。
【００５３】
図２に、上記膜電極接合体１１０の部分拡大図を示す。この図に示すように、上記第１の電極層１０３の表面には、上記第１の電極層１０３の表面に接触させられる非水めっき液８に対して電圧を印加する多孔質集電体１１２が設けられている。上記多孔質集電体１０２は、たとえば、表面にＡｇ層が設けられたニッケルメッシュ材料を、銀ペーストで第１の電極層１０３に接合して形成されており、非水めっき液中の水分に対して、電子のやりとりを促進するために設けることができる。なお、第２の電極層の表面にも、同様に集電体１１１が設けられている。
【００５４】
上記構成の膜電極接合体１１０の第１の電極層１０３と第２の電極層１０２との間に、上記非水めっき液８に対して水の分解電圧以上の電圧が作用するように、電圧を印加する。上記電圧印加手段６の回路中には、上記印加電圧を制御する電圧制御手段１１が設けられており、上記非水めっき液８や膜電極接合体１１０の種類等に応じて電圧を印加するように構成されている。
【００５５】
また、上記非水めっき液８の分解電圧以上の電圧が作用すると、非水めっき液８が分解して劣化するため、上記印加する電圧は、非水めっき液８の分解電圧より小さい電圧が作用するように、上記電圧制御手段１１によって制御される。本実施形態では、上記第１の電極層１０３に上記電圧が生じるように、上記第１の電極層１０３と第２の電極層１０２の間に、２Ｖ〜２０Ｖの範囲の電圧を印加する。
【００５６】
上記加熱手段１０は、上記非水めっき液８を満たした処理槽７内に設けられており、上記膜電極接合体１１０と上記非水めっき液８を所定の温度に加熱する。上記加熱温度は、採用した上記膜電極接合体１１０及び非水めっき液８に応じて設定され、少なくとも上記非水めっき液の分解温度より低い温度で、かつ、所定の濃度まで水分を除去できる温度に設定される。上記加熱手段１０は、図示しないセンサーを備える温度制御手段１２によって制御が行われる。本実施形態では、上記膜電極接合体１１０及び非水めっき液８を、約１８０℃に加熱して、水分の除去処理が行われる。
【００５７】
上記第１の電極層１０３に非水めっき液８を効率よく作用させるように、上記非水めっき液８を満たした処理槽７内に、上記非水めっき液８を循環させる循環装置１３を設けるのが好ましい。
【００５８】
上述した、上記非水めっき液処理装置１００の作用を説明する。
【００５９】
上記条件で、上記第１の電極層１０３と上記第２の電極層１０２に電圧を印加すると、上記第１の電極層１０３近傍の水分に電子が供給される。上記水分は、上記非水めっき液８中で電離した状態で存在している。上記水素イオンに電子が供給されることにより水素ガスが生成されて、上記非水めっき液８中から排出される。
（第１の電極層における反応）
（１）Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-
Ｈ+＋ＯＨ- +２ｅ-→Ｈ2＋１／２Ｏ2-
ｏｒ
（２）Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2＋１／２Ｏ2-
非プロトン性極性溶媒中の水分は、溶媒の種類や水分濃度によって、存在形態が異なる。たとえば、水分の濃度が比較的高い場合、エマルジョンのように、水滴状になって存在する。一方、１０００ｐｐｍ以下の濃度では、分子として非プロトン性極性溶媒中に溶解している。また、ＡｌＣｌ3−ＥＭＩＣ等が存在すると、Ａｌ−ＯＨ−Ｃｌ等の化合物として存在する。
【００６０】
一方、本実施形態では、上記膜電極接合体１１０の固体電解質層１０１に酸素イオン透過型の固体電解質を採用するとともに、水の電解電圧以上の電圧が作用する。これにより、上記第１の電極層１０３から上記水酸化物イオンに電子が供給されると、酸素イオンと水素ガスが生成される。上記酸素イオンは、上記膜電極接合体１１０内を第２の電極層１０２に向けて移動させられる。上記水素ガスは、上記非水めっき液８中から排出される。
【００６１】
一方、上記第２の電極層１０２に到達した酸素イオンは、電子が奪われて酸素ガスとなり、空気９中にガスとなって排出される。
（第２の電極層における反応）
１／２Ｏ2-−ｅ-→Ｏ2
【００６２】
本実施形態における非水めっき液処理装置１００においては、燃料電池等に利用される固体電解質を用いて非水めっき液８中の水分を除去することができる。このため、従来の手法では考えられない高い精度で水分を除去することができる。たとえば、水分含有量が、１０００ｐｐｍの非水めっき液を、上記条件で５時間処理すると、水分含有率を１ｐｐｍまで低下させることができる。
【００６３】
また、本実施形態に係る非水めっき液処理装置１００は、ゼオライト等の消耗品を用いる必要がないため、処理コストを大幅に低減させることができる。
【００６４】
さらに、非水めっき液８に薬剤等を混入する必要がなく、また、分解温度以下の電圧及び温度で処理が行われるため、非水めっき液が劣化する恐れもほとんどない。
【００６５】
上述した実施形態は、本願発明に係る非プロトン性極性溶媒の水分除去方法を用いて、非水めっき液処理装置を構成したものであるが、電池用の非プロトン性極性溶媒を用いた電解液から水分を除去する装置等に適用することができる。
【００６６】
また、本実施形態では非水めっき液を処理層内に満たして処理を行ったが、膜電極接合体を円筒状に形成するとともに、上記円筒内に非水めっきを流動させて処理を行うこともできる。
【００６７】
本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
非水めっき液等の非プロトン性極性溶媒を用いた電解液等から精度高く水分を除去して、これら電解液の性能を高めることができる。
【符号の説明】
【００６９】
７    処理層
８    非水めっき液（非プロトン性極性溶媒）
６    電圧印加手段
１０    加熱手段
１１    電圧制御手段
１２    温度制御手段
１００    非水めっき液処理装置
１０１    固体電解質層
１０２    第２の電極層
１０３    第１の電極層
１１０    膜電極接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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