电解槽制造技术

本发明专利技术提供一种相对于反向电流的耐久性优异的电解槽。电解槽(300)包括：阳极(314)；阳极室(310)，其容纳该阳极(314)；阴极(330)；阴极室(320)，其容纳该阴极(330)；以及隔膜，其划分出阳极室(310)和阴极室(320)，该电解槽(300)的特征在于，在阴极室(320)和阳极室(310)中的至少一者的室内配置有由含有镍的烧结体形成的反向电流吸收体(334)，反向电流吸收体(334)与阴极(330)和阳极(314)中的至少一者电连接而没有与阴极(330)和阳极(314)直接结合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解槽
本专利技术涉及一种电解槽，尤其是，涉及用于碱金属水溶液的电解的电解槽。
技术介绍
作为电解的一种方式，公知有食盐电解等氯化碱电解、碱水电解、硫酸碱电解等碱金属水溶液电解。在碱金属水溶液电解装置中，电解槽在内部容纳多个电解池。电解池包括容纳阴极的阴极室、容纳阳极的阳极室、以及将阴极室和阳极室隔离的分隔壁。在电解槽内，相邻的电解池彼此的阴极室和阳极室以相对的方式配置，在电解池之间配置有隔膜。例如，在食盐电解装置中，利用离子交换膜法，在离子交换膜法中，使用具有作为隔膜的离子交换膜的电解槽(专利文献1)。在使用上述电解槽的电解中，当因故障等使电解槽的运转停止时，在电解槽中流动有反向电流(与电解电流相反方向的电流)。尤其是，在作为食盐电解用电极槽的主流的复极式电解槽中，反向电流值与电解池数量的平方成比例地增加。近年来，存在电解槽大型化的倾向，电解池数量也随之增加。因此，在电解停止时流动的反向电流也增大。通过反向电流的流动，从而产生阴极催化剂(贵金属材料)因氧化而溶出的阴极劣化。近年来，作为阴极催化剂材料，比铂(Pt)、铑(Rh)便宜的钌(Ru)成为主流。然而，由于Ru容易因反向电流而溶出，因此，需要实施防止反向电流所引起的氧化的更有效果的对策。为了防止反向电流所引起的阴极劣化，例如，采取在电解槽的运转停止时使微弱电流流动而将阴极电位维持在氢产生电位的措施。然而，不得不避免所产生的氢通过膜向阳极侧扩散并与在阳极侧产生的氧气相混合而形成爆鸣气的风险。因此，运转操作变得烦杂、需要附带设备，由此存在初始投资费用和运转成本增大这样的问题。作为抑制运转停止时的反向电流所引起的阴极劣化的另一对策，提出在阴极室内配置含有优先地吸收反向电流的物质的材料的方案。专利文献1提出了将与阴极电连接的反向电流吸收层设于阴极室内的方案。专利文献1中的反向电流吸收层含有氧化还原电位比阴极材料的氧化还原电位低的材料。由于反向电流未被阴极消耗、而是被反向电流吸收层的氧化反应消耗，因此，能够抑制反向电流所引起的阴极的氧化劣化。专利文献1的反向电流吸收层是以电解池内的集电体、金属弹性体、分隔壁等为基材并通过喷镀法等成膜技术形成的。或者，将在单独独立的基材上形成有反向电流吸收层的反向电流吸收体安装于集电体、金属弹性体等电解池零件。专利文献2提出了如下的方案：在由活性阴极、阴极集电体、以及弹性缓冲材料构成的阴极结构体中，利用能够比活性阴极每单位面积消耗氧化电流多的活性材料来构成阴极集电体的至少表面层。具体而言，这样的活性材料是雷尼镍、雷尼镍合金、活性炭－镍复合镀层、储氢合金颗粒的复合镀层等。在电解槽的运转停止而流动有反向电流时，阴极集电体的上述活性材料优先地消耗氧化电流，从而将与阳极极化相伴随的活性阴极的氧化抑制在最小限度。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2013/141211号专利文献2：国际公开第2012/032793号
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献1和专利文献2的技术中，需要用于设置薄膜状的反向电流吸收层的基材。在基材是电解池的构成零件的情况下，基材形状较大且复杂，因此，反向电流吸收层不易形成。在反向电流吸收层被消耗了的情况下，不得不连同构成零件一起进行更换，从而维护烦杂且成本也较高成为问题。另外，在为专利文献1所记载的反向电流吸收体的情况下，不得不额外准备基材，因此导致材料成本变高。并且，在专利文献1和专利文献2中，由于是薄膜状的反向电流吸收层，因此，反向电流吸收材料的量较少。因此，在反向电流吸收性能较小且如上述那样因电解槽的大型化而产生较大的反向电流的情况下，阴极的氧化防止效果不充分。为了吸收更多的反向电流，需要增加反向电流吸收层的面积以增加反向电流吸收材料的使用量。然而，在以电池的构成零件为基材来形成反向电流吸收层的情况下，由于基材面积受到限定，因此难以增加反向电流吸收材料的量。另一方面，在使用专利文献1的反向电流吸收体的情况下，为了增加反向电流吸收材料而需要增大基板面积。但是，会使材料成本大幅增大。并且，为了确保充分的反向电流吸收量而会使阴极室内的反向电流吸收体的占有部分变大，从而有可能对电解造成影响。另外，从阴极室的容量的观点考虑，能够设置的反向电流吸收体的大小也存在极限，依然不能充分地适用于电解槽。本专利技术是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供相对于反向电流的耐久性优异的电解槽。用于解决问题的方案本专利技术是一种电解槽，其包括：阳极；阳极室，其容纳该阳极；阴极；阴极室，其容纳该阴极；以及隔膜，其划分出所述阳极室和所述阴极室，其中，在所述阴极室和所述阳极室的至少一者的室内配置有由含有镍的烧结体形成的反向电流吸收体，所述反向电流吸收体与所述阴极和所述阳极中的至少一者电连接而没有与所述阴极和所述阳极直接结合。在本专利技术中，优选的是，在所述阴极室内还包括与所述阴极相对配置的阴极集电体，所述反向电流吸收体与所述阴极集电体相结合。另外，在本专利技术中，优选的是，在所述阳极室内还包括与所述阳极相对配置的阳极集电体，所述反向电流吸收体与所述阳极集电体相结合。另外，在本专利技术中，优选的是，所述反向电流吸收体安装于划定出所述阴极室的框体、和配置于所述阴极室内且支承所述阴极的第1支承构件中的至少一者。另外，在本专利技术中，优选的是，所述反向电流吸收体安装于划定出所述阳极室的框体、和配置于所述阳极室内且支承所述阳极的第2支承构件中的至少一者。另外，在本专利技术中，优选的是，所述含有镍的烧结体中的镍的含有量为45质量％～90质量％。另外，在本专利技术中，优选的是，所述反向电流吸收体的密度为2.00g/cm3～6.51g/cm3。专利技术的效果采用本专利技术，通过设成由含有镍的烧结体形成的反向电流吸收体，能够获得较高的放电容量。即，本专利技术的反向电流吸收体即使是较小的容积也能够充分地提高电解用电极的反向电流耐性。另外，由于不需要基材，因此还能够降低材料成本。并且，与薄膜状的反向电流吸收层相比，本专利技术的反向电流吸收体的制造极为容易。本专利技术的反向电流吸收体相对于基板容易拆装，因此，能够使反向电流吸收体在与电解槽的规格等相应的部位同基板相结合。另外，还具有在维护时易于更换这样的优点。附图说明图1是说明电解池的一个例子的概略主视图。图2是说明第1实施方式的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图3是说明第1参考实施方式的另一例子的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图4是说明第2参考实施方式的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图5是说明第1实施方式的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图6是说明第2实施方式的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图7是说明第3实施方式的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图8是说明第3实施方式的电解池的图，是表示图1的B－B’剖面的图。图9是说明第4实施方式的电解池的图，是表示图1的A－A’剖面的图。图10是表示反向电流施加循环中的氢超电势变化的图表。图11是表示使用平均粒径为4μm的金属镍颗粒和雷尼镍的情况下的放电容量与烧结体密度之间的关系的图。图12是表示使用平均粒径为4μm和50μm的金属镍颗粒和雷尼镍的情况下的放电容量与烧结体密度之间的关系的图。图13是表示不仅使用平均粒径为4μm、50μm的金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解槽，该电解槽具有：阳极；阳极室，其容纳该阳极；阴极；阴极室，其容纳该阴极；以及隔膜，其划分出所述阳极室和所述阴极室，该电解槽的特征在于，在所述阴极室和所述阳极室的至少一者的室内配置有由含有镍的烧结体形成的反向电流吸收体，所述反向电流吸收体与所述阴极和所述阳极中的至少一者电连接而没有与所述阴极和所述阳极直接结合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.27 JP 2016-0891431.一种电解槽，该电解槽具有：阳极；阳极室，其容纳该阳极；阴极；阴极室，其容纳该阴极；以及隔膜，其划分出所述阳极室和所述阴极室，该电解槽的特征在于，在所述阴极室和所述阳极室的至少一者的室内配置有由含有镍的烧结体形成的反向电流吸收体，所述反向电流吸收体与所述阴极和所述阳极中的至少一者电连接而没有与所述阴极和所述阳极直接结合。2.根据权利要求1所述的电解槽，其中，在所述阴极室内还包括与所述阴极相对配置的阴极集电体，所述反向电流吸收体与所述阴极集电体相结合。3.根据权利要求1所述的电解槽，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥傑，真殿明宏，岸刚陸，有元修，
申请(专利权)人：迪诺拉永久电极股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP