(57)【要約】【課題】イオン交換膜の保護と電解槽の電解性能とを両立させることができるイオン交換膜電解槽を提供する。【解決手段】イオン交換膜により陽極を収容する陽極室と水素発生陰極を収容する陰極室に区画され、水素発生陰極１４と陰極集電体１３との間および陽極と陽極集電体との間の少なくとも一方に、金属製弾性体１５または金属製弾性体が耐食性フレームに巻回されてなる弾性クッション材が配置されてなるイオン交換膜電解槽であり、金属製弾性体１５として、少なくとも２種の金属製弾性体を用いる。【選択図】図１
2013216922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換膜により陽極を収容する陽極室と陰極を収容する陰極室とに区画され、前記陽極室および前記陰極室のうち少なくとも一方に金属製弾性体が配置されてなるイオン交換膜電解槽において、
前記金属製弾性体として、少なくとも２種の金属製弾性体からなることを特徴とするイオン交換膜電解槽。
【請求項２】
前記金属製弾性体が、陰極と陰極集電体間および陽極と陽極集電体間の少なくとも一方に配置されてなり、前記金属製弾性体の反力により電極と前記イオン交換膜とが密着している請求項１記載のイオン交換膜電解槽。
【請求項３】
前記金属製弾性体が、陰極と陰極隔壁間および陽極と陽極隔壁間の少なくとも一方に配置されてなり、前記金属製弾性体の反力により電極と前記イオン交換膜とが密着している請求項１記載のイオン交換膜電解槽。
【請求項４】
前記金属製弾性体が耐食性フレームに巻回されてなる弾性クッション材である請求項１〜３のうちいずれか一項記載のイオン交換膜電解槽。
【請求項５】
前記金属製弾性体が、金属製コイル体である請求項１〜４のうちいずれか一項記載のイオン交換膜電解槽。
【請求項６】
前記少なくとも２種の金属製弾性体のうち少なくとも１種の金属製弾性体に、電極触媒が担持されている請求項１〜５のうちいずれか一項記載のイオン交換膜電解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換膜電解槽（以下、単に「電解槽」とも称する）に関し、詳しくは、イオン交換膜の保護と電解槽の電解性能とを両立させることができるイオン交換膜電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロルアルカリ電解に使用するイオン交換膜電解槽では、通常、陽極、イオン交換膜および水素発生陰極の三者を密着状態で配置して電解電圧の低下を図っている。しかし、電解面積が数平方メートルにも達する大型の電解槽においては、剛性部材の陽極および陰極を電極室に収容した場合、両電極をイオン交換膜に密着させて電極間隔を所定値に保持することは困難であった。
【０００３】
電極間距離または電極と電極集電体間の距離を小さくするため、またはほぼ一定値に維持するための手段として、これらに材料として弾性材料を使用する電解槽が知られている。このような電解槽は、電極をイオン交換膜に均一に密着させてイオン交換膜の破損をさけるため、および陽−陰両電極間距離を最小に保つため、少なくとも一方の電極の極間距離方向への移動が自由な構造とし、電極を弾力性部材で押し狭持圧を調節している。この弾性材料としては、金属の細線の織布、不織布、網等の非剛性材料、および板バネ等の剛性材料が知られている。
【０００４】
しかしながら、これまでの非剛性材料は、電解槽への装着後に、陽極側から過度に押圧された場合に、部分的に変形して電極間距離が不均一になったり、細線がイオン交換膜に突き刺さるといった欠点を有していた。また、板バネ等の剛性材料は、イオン交換膜を傷つけたり、塑性変形が生じて再使用が不可能になるといった欠点を有していた。さらに、食塩電解槽のようなイオン交換膜電解槽では、陽極や陰極をイオン交換膜に密着させて低電圧で運転を継続できることが望ましく、電極をイオン交換膜方向に押圧するための種々の方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、従来用いられていた板バネや金属網状体に代わり、金属製コイル体を陰極と陰極端板の間に装着して陰極を隔膜方向に均一に押圧して各部材を密着させた電解槽が提案されている。また、特許文献２では、特許文献１の改良技術として、金属製コイル体を耐食性フレームに巻回して弾性クッション材を作製し、この弾性クッション材を水素発生陰極と陰極集電板との間に装着して水素発生陰極をイオン交換膜に均一に押圧させたイオン交換膜電解槽が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６３−５３２７２号公報
【特許文献２】特開２００４−３００５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および２で提案されている、金属製コイル体や弾性クッション材が配置された電解槽は、対極から逆圧が加わった場合、逆圧に対して耐性を有しているという特長を有している。しかしながら、その反面、反力が大きいため、イオン交換膜への押し付け圧が強くなり、イオン交換膜にブリスターが発生しやすくなることが懸念される。したがって、イオン交換膜への影響を考慮して金属製コイル体または弾性クッション材の反力は小さい方が好ましい。しかしながら、反力を低下させると逆圧耐性が低くなり、金属製コイル体または弾性クッション材の接触抵抗も上昇してしまい、電解性能の低下を引き起こすことになり、イオン交換膜の保護と電解槽の性能向上を高度に両立させることは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、イオン交換膜の保護と電解槽の電解性能とを高度に両立させることができるイオン交換膜電解槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解消することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のイオン交換膜電解槽は、イオン交換膜により陽極を収容する陽極室と陰極を収容する陰極室とに区画され、前記陽極室および前記陰極室のうち少なくとも一方に金属製弾性体が配置されてなるイオン交換膜電解槽において、
前記金属製弾性体として、少なくとも２種の金属製弾性体からなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のイオン交換膜電解槽においては、前記金属製弾性体が、陰極と陰極集電体間および陽極と陽極集電体間の少なくとも一方に配置されてなり、前記金属製弾性体の反力により電極と前記イオン交換膜とが密着していてもよく、前記金属製弾性体が、陰極と陰極隔壁間および陽極と陽極隔壁間の少なくとも一方に配置されてなり、前記金属製弾性体の反力により電極と前記イオン交換膜とが密着していてもよい。また、本発明のイオン交換膜電解槽においては、前記金属製弾性体は耐食性フレームに巻回されてなる弾性クッション材であることが好ましい。さらに、本発明のイオン交換膜電解槽においては、前記金属製弾性体は、金属製コイル体であることが好ましい。さらにまた、本発明のイオン交換膜電解槽においては、前記少なくとも２種の金属製弾性体のうち少なくとも１種の金属製弾性体に、電極触媒が担持されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のイオン交換膜電解槽によれば、イオン交換膜の保護と電解槽の電解性能とを高度に両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一好適な実施の形態に係る単極式イオン交換膜電解槽の陰極ユニット中の陰極と陰極集電体とを、金属製弾性体を介して電気的接続した例を示す概略平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ巻き径の大きい金属製コイル体と巻き径が小さい金属製コイル体との配置例を示す概略平面図である。
【図３】金属製コイル体に順次逆圧が加わった場合における、金属製コイル体の変形過程を示す説明図である。
【図４】本発明に係る弾性クッション材に用いる耐食性フレームの一例の斜視図である。
【図５】本発明に係る弾性クッション材の一例の斜視図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の他の好適な実施の形態に係る複極式イオン交換膜電解槽ユニットの陰極と陰極隔壁とを、金属製弾性体を介して電気的に接続した例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明のイオン交換膜電解槽は、イオン交換膜により陽極を収容する陽極室と陰極を収容する陰極室に区画されたものであり、陽極室および陰極室のうち少なくとも一方に金属製弾性体が配置されてなる。例えば、単極式イオン交換膜電解槽において、金属製弾性体が、陰極と陰極集電体間および陽極と陽極集電体間の少なくとも一方に配置されたものや、複極式イオン交換膜電解槽において、金属製弾性体が、陰極と陰極隔壁間および陽極と陽極隔壁間の少なくとも一方に配置されたものを挙げることができる。
【００１５】
図１は、本発明の一好適な実施の形態に係る単極式イオン交換膜電解槽の陰極ユニット中の陰極と陰極集電体とを、金属製弾性体を介して電気的接続した例を示す概略平面図である。図示する単極式イオン交換膜電解槽の陰極ユニット１０においては、水素発生陰極１４と陰極集電体１３との間に金属製弾性体１５が配置されている。また、図示例においては、陰極ユニット１０内には、上下方向を向く１対の導電棒１１が立設され、この導電棒１１の周囲に陰極液循環通電部材１２が設置され、この通電部材１２の面に沿って陰極集電体１３が電気的に接続されている。本発明のイオン交換膜電解槽においては、この金属製弾性体１５は、少なくとも２種の金属製弾性体（図示例においては金属製コイル体１５ａ、１５ｂ）からなる。図示例においては、２種の金属製弾性体として、巻き径が大きい金属製コイル体１５ａと、巻き径が小さい金属製コイル体１５ｂが用いられている。
【００１６】
図１においては、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａが陰極集電体１３および水素発生陰極１４の両方に接するように配置され、巻き径の小さい金属製コイル体１５ｂは水素発生陰極１４に接するように配置されているが、本発明においては、かかる形態に制限されるものではない。図２は巻き径の大きい金属製コイル体１５ａおよび巻き径が小さい金属製コイル体１５ｂの配置例を示す図である。図２（ａ）は、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａが陰極集電体１３および水素発生陰極１４の両方に接するように配置され、巻き径が小さい金属製コイル体１５ｂが陰極集電体１３に接するように配置されており、（ｂ）は、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａが陰極集電体１３および水素発生陰極１４の両方に接するように配置され、巻き径の小さい金属製コイル体１５ｂが水素発生陰極１４に接するように配置されており、（ｃ）は、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａが陰極集電体１３に接するように配置され、巻き径の小さい金属製コイル体１５ｂが水素発生陰極１４に接するように配され、かつ、両コイルが重なり合わずに接している。また、（ｄ）は、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａと巻き径が小さい金属製コイル体１５ｂとの位置関係が（ｃ）の場合と逆であり、（ｅ）は、（ｂ）の場合において巻き径の大きい金属製コイル体１５ａと巻き径が小さい金属製コイル体１５ｂとが部分的に接するように配置され、（ｆ）は、（ａ）の場合において巻き径の大きい金属製コイル体１５ａと巻き径が小さい金属製コイル体１５ｂとが部分的に接するように配置されている。
【００１７】
上述の通り、金属製弾性体は逆圧に対して耐性がある反面、イオン交換膜に対する押し付け圧が強くなってしまうという不具合を有している。本発明においては、少なくとも２種の金属製コイル体１５ａ、１５ｂを用いて、イオン交換膜に対する押し付け圧の低減と逆圧に対する耐性とを両立させている。
【００１８】
図３は、図２（ａ）に示すタイプの金属製コイル体１５ａ、１５ｂに逆圧が加わった場合における、金属製コイル体１５ａ、１５ｂの変形過程を示す図である。図３（ａ）は、陰極に逆圧が加わっていない状態を示しており、巻き径が大きい金属製コイル体１５ａが水素発生陰極１４を均一に押圧している。図３（ｂ）は、陰極に逆圧が加わった状態を示しており、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａが徐々に圧縮されていく。図３（ｃ）は陰極に対して過度の逆圧が加わった状態を示している。過度の逆圧が加わると、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａは圧縮されてしまうが、巻き径の小さい金属製コイル体１５ｂが水素発生陰極１４と接し、これにより逆圧に対する耐性を発揮する。上記効果を良好に得るためには、巻き径の大きい金属製コイル体１５ａが塑性変形を開始する前に、巻き径の小さい金属製コイル体１５ｂが弾性変形を開始し、かつ、両金属製コイル体１５ａ、１５ｂの逆圧による変形が弾性変形の段階で収束していることが好ましい。なお、金属製コイル体１５ａ、１５ｂの厚みは上記効果を得ることができる範囲で適宜設計すればよい。
【００１９】
図１においては、金属製弾性体１５として、厚みの異なる金属製コイル体１５ａ、１５ｂを例に挙げているが、本発明のイオン交換膜電解槽においては、金属製弾性体は導電性材料からなり、かつ、弾性的性質を有するものであって、柔軟な電極をイオン交換膜に押し付けて給電することができるものであれば、特に制限はない。例えば、金属製コイル体以外の金属製弾性体として、金属細線に波形型付けしたものや、金属製の不織布、金属ワイヤーからなる編物、織物およびこれらの積層体、または三次元的に編んであるか、三次元的に編んだ後これにうねり加工等を施した形状のものを用いてもよい。
【００２０】
なお、図１〜３では２種類の金属製コイル体１５ａ、１５ｂの厚みを変えた場合を例に挙げているが、厚み以外にも、反力の異なる２種の金属製弾性体１５であればよい。例えば、反力の異なる金属製弾性体１５として、弾性率の異なる金属製コイル体や、金属製不織布を用いてもよい。この場合、金属製不織布の体積密度を調整することにより、反力を調整することができる。すなわち、体積密度が小さい金属不織布が、相対的に反力が小さい金属製弾性体として機能し、体積密度が大きい金属製弾性体が、相対的に反力が大きい金属製弾性体として機能する。なお、金属製弾性体１５の反力は、上記効果を得ることができる範囲で適宜設計すればよく、例えば、２種の金属製弾性体の反力の比率を０．５〜０．９程度とすればよい。
【００２１】
かかる金属製弾性体１５の材質としては、例えば、良好な耐食性を示すニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼、または銅等の固有抵抗の小さい金属に良好な耐食性を示すニッケル等をめっき等で被覆して製造した線材等を用いることができる。金属製弾性体１５として金属製コイル体１５ａ、１５ｂを用いる場合は、上記線材をロール加工により螺旋コイルに加工したものを用いることができる。得られた線材の断面形状は、イオン交換膜の損傷を防止するという観点から、円、楕円、角部が丸い矩形等であることが好ましい。具体的には、直径０．１７ｍｍのニッケル線（ＮＷ２２０１）をロール加工すると、断面形状が約０．０５ｍｍ×０．５ｍｍの角部が丸い矩形となり、巻き径が約６ｍｍであるコイル線を得ることができる。
【００２２】
図１においては、金属製コイル体１５ａ、１５ｂはそのまま電解槽内の電極とその集電体間に装着されているが、本発明のイオン交換膜電解槽においては、耐食性フレームに金属製弾性体を巻回して構成した弾性クッション材を用いてもよい。図４は、本発明に係る弾性クッション材中の耐食性フレームの一例の斜視図であり、図５は、本発明に係る弾性クッション材の一例の斜視図であり、図６は、図５のＡ−Ａ線縦断面図である。
【００２３】
図４に例示すように、本発明のイオン交換膜電解槽に係る耐食性フレーム１０３は金属丸棒で長方形の枠１０１の長手方向の１対の丸棒間に掛け渡された補強杆１０２から成っている。この金属丸棒としては、例えば、直径約２ｍｍのニッケル製金属丸棒を好適に用いることができる。本発明に係る弾性クッション材１０４は、耐食性フレーム１０３の長手方向の１対の丸棒間のほぼ全長に渡って、金属製弾性体（図示例においては、金属製コイル体１５ａ、１５ｂ）を巻回することにより、得ることができる（図５参照）。このようにして得られた弾性クッション材１０４は、金属製コイル体１５ａ、１５ｂが耐食性フレーム１０３に巻回されているため、耐食性フレーム１０３の形状のまま保持され、金属製コイル体１５ａ、１５ｂが耐食性フレーム１０３から離脱することはほとんどなく、金属製コイル体１５ａ、１５ｂを耐食性フレーム１０３と一体化したものとして取り扱うことができる。金属製コイル体１５ａ、１５ｂを耐食性フレーム１０３に巻回することにより、以下の利点を得ることができる。
【００２４】
すなわち、金属製コイル体１５ａ、１５ｂは変形率が高いため、取扱い難く、作業員の意図通りに電解槽の所定箇所に設置することが困難になることが多い。さらに容易に変形する（強度が不十分である）ため、一旦電解槽の所定箇所に設置しても電解槽内の電解液や生成ガスにより偏位して各部材の均一密着が困難になることがある。これに対して弾性クッション材１０４は、例えば、図４に示すように、長方形状の耐食性フレーム４本の枠杆からなる。このうち対向する２本の間に、ほぼ均一密度になるように金属製コイル体１５ａ、１５ｂを巻回すことにより得られる（図５参照）。この弾性クッション材１０４では、耐食性フレームの左右に通常２層の金属製弾性体１５（図示例においては金属製コイル体１５ａ、１５ｂ）が積層されるが（図６参照）、金属製コイル体自体が変形し易いため、隣接するコイル同士が櫛歯状に噛み合わされて、見掛け上、１層になっている。このようにして得られた弾性クッション材１０４は、食器洗浄用の金属タワシのような外観を有している。
【００２５】
金属製弾性体１５を使用する弾性クッション材１０４の組立は、電解槽外の作業であるため、容易に行うことができ、得られた弾性クッション材１０４は、電解槽組立時に、電解槽内の対象電極と装着の集電体を電気的に接続するように装着するようにすればよい。この装着時にも弾性クッション材１０４自体は耐食性フレームの強度により組立に支障が出る程には変形しないため、容易に所定箇所に設置できる。本発明においては、これらの金属製弾性体１５や弾性クッション材１０４等は、必ずしも陰極集電体１３や水素発生陰極１４に溶接等で固定する必要はないが、固定しても構わない。通常、電気は接触通電方式で流すことにする。なお、ここまで、弾性クッション材１０４に用いる金属製弾性体として金属製コイル体１５ａ、１５ｂを例に用いて説明してきたが、本発明においては、金属製コイル体１５ａ、１５ｂ以外にも、金属製不織布等の上記金属製弾性体を用いてもよい。
【００２６】
金属製コイル体１５ａ、１５ｂや金属製コイル体１５ａ、１５ｂを巻回して得られた弾性クッション材１０４においては、金属製コイル体の径（コイルの見掛け上の直径）は電解槽内に装着されることにより通常１０〜７０％まで縮んで弾性が生じ、この弾性により陽極と陽極集電体、または陰極と陰極集電体を弾性的に接続して電極への給電が容易になる。線径の小さい金属製コイル体を使用すれば必然的に電極や集電体と弾性クッション材との接触点の数が多くなり、均一接触が可能になる。電解槽に装着された後の弾性クッション材１０４は、その耐食性フレーム１０３により形状が保持されるため、塑性変形を受けることがほとんどなく、電解槽の解体−再組立時にもほとんどの場合再使用できる。
【００２７】
本発明のイオン交換膜電解槽においては、金属製弾性体１５や、弾性クッション材１０４を含むイオン交換膜電解槽を組み立てる際には、少なくとも一方の電極とその電極集電体間に弾性クッション材１０４等を位置させ、その後は通常通りに組立てれば所定の位置に弾性クッション材等が保持されたイオン交換膜電解槽が得られる。
【００２８】
本発明のイオン交換膜電解槽においては、少なくとも２種の金属製弾性体（図示例においては金属製コイル体１５ａ、１５ｂ）のうち少なくとも１種の金属製弾性体に、電極触媒を担持させてもよい。すなわち、金属製弾性体１５自身を電極として機能させることにより、図示例における水素発生陰極１４を配置する必要がなくなり、部品点数を減らすことができるというメリットを得ることができる。金属製弾性体に電極触媒を担持させるには、金属製弾性体の表面に白金族金属含有層、ラネーニッケル含有層、活性炭含有ニッケル層等の電極触媒物質の被覆を形成すればよく、例えば、金属製弾性体の表面にラネーニッケル触媒をニッケルにより分散メッキを施したり、ヘキサクロロ白金等の貴金属軽金属を筆めっき等のめっき処理を施したり、焼き付けを施すことが挙げられる。
【００２９】
次に、本発明の他の好適な実施の形態に係る複極式のイオン交換膜電解槽について説明する。図７は、本発明の他の好適な実施の形態に係る複極式イオン交換膜電解槽ユニットの陰極と陰極隔壁とを、金属製弾性体を介して電気的に接続した例を示す概略平面図である。図示する複極式イオン交換膜電解槽ユニット２０内には、接合された陽極隔壁２１と陰極隔壁２２の陽極側には上下方向を向く４個の陽極保持部材２３（図示例においては一体化されている）が帯状接合部２４を陽極隔壁２１に接合することにより固定され、各陽極保持部材２３の中には陽極液循環通路２５が確保されている。また、接合隔壁の陰極側には陽極保持部材２３に対応する陰極保持部材２６が帯状接合部２７を陰極隔壁２２に接合することにより固定され、各陰極保持部材２６の中には陰極液循環通路２８が確保されている。陽極保持部材２３の中央外側には凸状部２９が形成され、この凸状部２９を通してエキスパンデッドメタル状の陽極３０へ給電を行う。
【００３０】
本発明の他の好適な実施の形態に係る複極式イオン交換膜電解槽においては、陰極（水素発生陰極３１）と陰極隔壁２２との間および陽極３０と陽極隔壁２１と間の少なくとも一方に、図示例においては、水素発生陰極３１と陰極保持部材２６との間に金属製弾性体１５が配置されてなり、この金属製弾性体１５は、少なくとも２種の金属製弾性体（図示例においては金属製コイル体１５ａ、１５ｂ）からなる。かかる構成とすることにより、上述の単極式イオン交換膜電解槽と同様の効果を得ることができる。なお、図示例においては、金属製弾性体１５が落ち込むのを防止するために、メッシュ３２が配置されている。
【００３１】
本実施の形態に係る金属製弾性体の詳細については、上述の単極式イオン交換膜電解槽に用いる金属製弾性体１５と同様であり、また、金属製弾性体１５に代えて上述の弾性クッション材１０４を用いてもよい。なお、図示例においては、金属製弾性体１５と陰極隔壁２２の間に、陰極保持部材２８が配置されているが、本発明はかかる形態に制限されるものではなく、電極と隔壁との間に金属製弾性体が配置され、この金属製弾性体を介して電気的に接続されていればよい。
【００３２】
また、本発明の他の好適な実施の形態に係る複極式イオン交換膜電解槽においても、少なくとも２種の金属製弾性体のうち少なくとも１種の金属製弾性体（図示例においては金属製コイル体１５ａ、１５ｂ）に、電極触媒が担持されていることが好ましい。すなわち、金属製弾性体自身を電極として機能させることにより、電極、図示例における水素発生陰極３１を配置する必要がなくなり、部品点数を減らすことができるというメリットを得ることができる。
【００３３】
以上、本発明のイオン交換膜電解槽について、イオン交換膜電解槽が単極式の場合と複極式の場合とに分けて説明してきたが、本発明のイオン交換膜電解槽は、上記構成を満足することのみが重要であり、それ以外の構造については、従来から用いられている構造を適宜用いることができ、特に制限はない。
【００３４】
例えば、陰極集電体の形状は、メッシュ状であっても板状であってもよく、その形状については特に限定されるものではない。また、陰極については、金属製弾性体１５または弾性クッション材１０４により押圧されてイオン交換膜に接触するものであるのであれば特に制限はなく、通常、電解用に用いられるものであれば、いかなるものをも用いることができるが、触媒皮膜が薄くとも高活性であって、かつ、皮膜表面が平滑で、イオン交換膜を機械的に傷つけることのない、Ｒｕ−Ｌａ−Ｐｔ系、Ｒｕ−Ｃｅ系、Ｐｔ−Ｃｅ系、および、Ｐｔ−Ｎｉ系からなる群から選択される熱分解型活性陰極が好適である。
【００３５】
本発明のイオン交換膜電解槽を使用して食塩電解を行うには、陽極室に食塩水溶液等の電解液を、陰極室に希釈苛性ソーダ水溶液を供給しながら、両極間に通電する。弾性クッション材等が電極として機能する電解槽では、弾性クッション材等の高強度及び強靭性によりこの状態が長期間維持されるため、イオン交換膜等が機械的に損傷したりすることなく、また過度に変形して給電が不十分になることがなく、苛性ソーダ等を高効率で製造できる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
＜実施例１＞
陽極としてペルメレック電極株式会社製の寸法安定性電極を採用し、陰極としてニッケル製マイクロメッシュ基材の活性陰極を採用した。陽極および陰極の反応面サイズはそれぞれ幅１１０ｍｍ、高さ１４００ｍｍとした。イオン交換膜は旭硝子株式会社製のＦｌｅｍｉｏｎＦ−８０２０を用いた。
【００３７】
また、線径が０．１７ｍｍで、引張強度６２０〜６８０Ｎ／ｍ２のニッケル線（ＮＷ２２０１）をロール加工により約０．５ｍｍ幅のコイル線を作製した。得られたコイル線を用いて、反力の小さい金属製コイル体としてコイルの巻き径が６．５ｍｍにした金属製コイル、および相対的に反力の大きい金属製コイル体としてコイルの巻き径４．５ｍｍにした金属製コイル体を作製した。得られた金属製コイル体の反力の比は０．７であった。この金属製コイル体を、直径１．２ｍｍのニッケル丸棒製枠（耐食性フレーム）に巻回して直方体状に形状を整え、概略サイズが厚さ１０ｍｍ×幅１１０ｍｍ×長さ３５０ｍｍの弾性クッション材を作製した。この弾性クッション材のコイル線密度は約３ｇ／ｄｍ２であった。陰極集電体としてニッケル製エキスパンデッドメタルを用いた。
【００３８】
得られた弾性クッション材を、陰極集電体と水素発生陰極間に弾性クッション材に弾性が生じるように挿入し、電流密度４ｋＡ／ｍ２で３０日間電解を行った。
【００３９】
＜実施例２＞
巻き径が大きい金属製コイル体と、巻き径が小さい金属製コイル体とを耐食性フレームに巻き付けずに陰極集電体と水素発生陰極間に挿入したこと以外は実施例１と同様の条件で電解を行った。なお、上記金属製コイル体は図２（ａ）に示す状態とした。
【００４０】
＜実施例３＞
実施例１で作製した弾性クッション材を陰極とし、ヘキサクロロ白金酸水溶液（２０ｇ／リットル）を含浸したチタン棒が入ったプラスチックブラシを陽極とした筆めっき法（電流０．５Ａ、１ｄｍ２当たりのめっき時間５分）により弾性クッション材を構成する各金属製コイル体のイオン交換膜側表面に白金めっきを行った。得られた白金めっき付き弾性クッション材自体を陰極として、陰極集電体とイオン交換膜の間に挿入した以外は実施例１と同様の条件で電解を行った。
【００４１】
＜比較例１＞
巻き径の小さい金属製コイル体のみを耐食性フレームに巻き付けて弾性クッション材を作製し、この弾性クッション材を陰極集電体と水素発生陰極との間に設置したこと以外は実施例１と同様の条件で電解を行った。
【００４２】
＜結果＞
実施例１〜３のイオン交換膜電解槽は、運転期間中、電解条件が安定し、高濃度の苛性ソーダが得られた。また、イオン交換膜にはブリスターの発生は見られなかった。一方、比較例１のイオン交換膜電解槽では、運転期間中に電解性能の低下がみられた。
【符号の説明】
【００４３】
１０  単極式イオン交換膜電解槽の陰極ユニット
１１  導電棒
１２  通電部材
１３  陰極集電体
１４  水素発生陰極
１５  金属製弾性体
１５ａ、１５ｂ  金属製コイル体
２０  複極式イオン交換膜電解槽ユニット
２１  陽極隔壁
２２  陰極隔壁
２３  陽極保持部材
２４  帯状接合体
２５  陽極液循環通路
２６  陰極保持部材
２７  帯状接合部
２８  陰極液循環通路
２９  凸状部
３０  陽極
３１  水素発生陰極
３２  メッシュ
１０１  長方形枠
１０２  補強杆
１０３  耐食性フレーム
１０４  弾性クッション材
【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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【図６】
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【図７】
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