碱性水电解用电解槽制造技术

一种碱性水电解用电解槽，其具有下述构造：在阳极端组件和阴极端组件之间，以隔着周缘部被防护构件保持的隔膜的方式，交替地配置有多个阳极室单元和阴极室单元，该阳极端组件和阴极端组件均具有夹框、绝缘板和端单元，在各极室单元设有各极液供给用流通部和各极液回收用流通部，均为至少内表面由电绝缘性树脂包覆的金属管的各极液供给管和回收管经由设于夹框和绝缘板的贯通孔分别与各极液供给用/回收用流通部相连接，在各极液供给管/回收管与各极液供给用/回收用流通部的连接部，各极液不与各极液供给管/回收管及夹框的金属构件、以及同上述这些构件相导通的金属构件中的任一者接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碱性水电解用电解槽
本专利技术涉及一种碱性水电解用的电解槽，更详细地讲，涉及一种能够适用于使用可再生能源等的不稳定电源进行的碱性水的电解的电解槽。
技术介绍
作为氢气和氧气的制造方法，公知有一种碱性水电解法。碱性水电解法通过将溶解有碱金属氢氧化物(例如NaOH、KOH等。)的碱性水溶液(碱性水)用作电解液，对水进行电解，从而从阴极产生氢气，从阳极产生氧气。作为碱性水电解用的电解槽，公知有一种这样的电解槽：该电解槽中，多个单位电解槽以串联方式层叠，该单位电解槽包括被具有离子渗透性的隔膜划分开的阳极室和阴极室，在阳极室配置有阳极，在阴极室配置有阴极。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开2013/191140号手册专利文献2：日本特开2002－332586号公报专利文献3：日本特许第4453973号公报专利文献4：国际公开2014/178317号手册专利文献5：日本特许第6093351号公报专利文献6：日本特开2015－117417号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题图1是示意性地说明现有的一实施方式的碱性水电解槽900的剖视图，图2是图1的A－A向视图。图1和图2中，纸面上下方向与铅垂上下方向相对应。电解槽900具有下述构造：在阳极端组件901e和阴极端组件902e之间，以隔着具有离子渗透性的隔膜930的方式，交替地配置有多个收容阳极914的阳极室单元910和收容阴极924的阴极室单元920。电解槽900具有：阳极端组件901e；阴极端组件902e；多个阳极室单元910，它们均包括具有导电性的背面分隔壁911，且收容阳极914；多个阴极室单元920，它们均包括具有导电性的背面分隔壁921，且收容阴极924；及多个具有离子渗透性的隔膜930，它们各自的周缘部被垫片940所夹持。在各个相邻的一组隔膜930、930之间，阳极室单元910和阴极室单元920所构成的组以背面分隔壁911和背面分隔壁921相邻的方式配置。阳极端组件901e具有从电解槽的阳极侧端部侧(图1的纸面右侧)起依次配置的阳极侧夹框961、阳极侧绝缘板951和阳极端单元910e。阴极端组件902e具有从电解槽的阴极侧端部侧(图1的纸面左侧)起依次配置的阴极侧夹框962、阴极侧绝缘板952和阴极端单元920e。在阳极端单元910e、各阳极室单元910、各阴极室单元920、阴极端单元920e及各垫片940各自的下部设有阳极液供给用流通部971，在阳极端单元910e、各阳极室单元910、各阴极室单元920、阴极端单元920e及各垫片940各自的上部设有阳极液气体回收用流通部973，从该阳极液供给用流通部971向各阳极室A供给阳极液，由该阳极液气体回收用流通部973从各阳极室A回收阳极液和在阳极914产生的气体。在阴极端单元920e、各阳极室单元910、各阴极室单元920及各垫片940各自的下部设有阴极液供给用流通部972，在阴极端单元920e、各阳极室单元910、各阴极室单元920及各垫片940各自的上部设有阴极液气体回收用流通部974，从该阴极液供给用流通部972向各阴极室C供给阴极液，由该阴极液气体回收用流通部974从各阴极室C回收阴极液和在阴极924产生的气体。向阳极液供给用流通部供给阳极液的阳极液供给管981经由设于阴极侧夹框962和阴极侧绝缘板952的第1贯通孔(未图示)，与阳极液供给用流通部971相连接。向阴极液供给用流通部供给阴极液的阴极液供给管982经由设于阴极侧夹框962和阴极侧绝缘板952的第2贯通孔(未图示)，与阴极液供给用流通部972相连接。从阳极液气体回收用流通部回收阳极液和气体的阳极液气体回收管983经由设于阴极侧夹框962和阴极侧绝缘板952的第3贯通孔(未图示)，与阳极液气体回收用流通部973相连接。从阴极液气体回收用流通部回收阴极液和气体的阴极液气体回收管984经由设于阴极侧夹框962和阴极侧绝缘板952的第4贯通孔(未图示)，与阴极液气体回收用流通部974相连接。阳极端单元910e、各阳极室单元910、各阴极室单元920及阴极端单元920e为金属制，阳极液供给管981、阴极液供给管982、阳极液气体回收管983及阴极液气体回收管984也为金属制。在阳极端单元910e连接有阳极端子，在阴极端单元920e连接有阴极端子。安全起见，阳极侧夹框961、阴极侧夹框962、阳极液流通管981、阴极液供给管982、阳极液气体回收管983及阴极液气体回收管984均电气接地。然而，由于阳极液在阳极液供给管981、阳极液供给用流通部971、各阳极室A、阳极液气体回收用流通部973及阳极液气体回收管983之间是连续的，因此，接地的阳极液供给管981及阳极液气体供给管983以及阴极侧夹框962对作为工作电极的阳极914而言，作为对电极(反电极)发挥作用，在阳极液供给管981和阳极液气体回收管983的内部发生阳极反应的逆反应。同样地，由于阴极液在阴极液供给管982、阴极液供给用流通部972、各阴极室C、阴极液气体回收用流通部974及阴极液气体回收管984之间是连续的，因此，接地的阴极液供给管982及阴极液气体回收管984以及阴极侧夹框962对作为工作电极的阴极924而言，作为对电极(反电极)发挥作用，在阴极液供给管982和阴极液气体回收管984的内部发生阴极反应的逆反应。将与上述这些逆反应相对应地流动的电流称为漏电流。碱性水电解槽900中，在各阳极室A中，通过主反应(阳极反应)产生氧气，各阳极室A中产生的氧气经阳极液气体回收用流通部973被从阳极液气体回收管983回收，此时，由于通过阳极反应的逆反应会产生氢气，因此，若发生漏电流，则从阳极液气体回收管983回收的氧气中混入氢气，导致所回收的氧气的纯度降低。而且，碱性水电解槽900中，在各阴极室C中，通过主反应(阴极反应)产生氢气，各阴极室C中产生的氢气经阴极液气体回收用流通部974被从阴极液气体回收管984回收，此时，由于通过阴极反应的逆反应会产生氧气，因此，若发生漏电流，则从阴极液气体回收管984回收的氢气中混入氧气，导致所回收的氢气的纯度降低。近年来，提出有：将使用通过用太阳能、风力等可再生能源进行发电所产生的电力制成的氢用作能储存和运输的能源。然而，可再生能源的发电量通常不稳定。特别是基于太阳能发电的电力依赖于全天中的各时间段和天气而大幅变动。例如，早晨和傍晚的时间段、阴天时、雨天时的发电量极少。在不利用二次电池等使上述这样的不稳定电源稳定而直接将之用作碱性水电解的电源的情况下，主反应的电流值会依赖于来自电源的供电而大幅变动。另一方面，众所周知，即使主反应的电流值变动，漏电流值也几乎无较大的变化。因而，在来自电源的供电较少的情况下，主反应的电流较少，因此，通过主反应产生的氢气和氧气的产生量变少，另一方面，漏电流值不与主反应的电流值成比例地减少，因此，通过逆反应产生的气体的量没有大幅减少。其结果，所获得的氢气中的氧气浓度以及所获得的氧气中的氢气浓度上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱性水电解用电解槽，其用于对由碱性水制成的电解液进行电解来获得氧和氢，其特征在于，/n该电解槽具有下述构造：在阳极端组件和阴极端组件之间，以隔着周缘部被防护构件保持的离子渗透性隔膜的方式，交替地配置有多个收容产氧用阳极的阳极室单元和多个收容产氢用阴极的阴极室单元，/n所述电解槽具有：/n阳极端组件；/n阴极端组件；/n多个阳极室单元，它们均具有第1导电性背面分隔壁，且收容产氧用阳极；/n多个阴极室单元，它们均具有第2导电性背面分隔壁，且收容产氢用阴极；及/n多个离子渗透性隔膜，它们各自的周缘部被防护构件所保持，/n在各个相邻的所述离子渗透性隔膜之间，所述第1背面分隔壁朝向所述阳极端组件侧的一阳极室单元和所述第2背面分隔壁朝向所述阴极端组件侧的一阴极室单元所构成的组以该第1背面分隔壁和该第2背面分隔壁相邻的方式配置，/n在各个相邻的所述离子渗透性隔膜之间，所述第1背面分隔壁和所述第2背面分隔壁既可以形成为一体也可以不形成为一体，/n所述阳极端组件具有从电解槽的阳极侧端部侧起依次配置的阳极侧夹框、阳极侧绝缘板和阳极端单元，/n所述阴极端组件具有从电解槽的阴极侧端部侧起依次配置的阴极侧夹框、阴极侧绝缘板和阴极端单元，/n在所述阳极端单元的下部、各阳极室单元的下部、各阴极室单元的下部及除了同所述阴极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的下部设有阳极液供给用流通部，从该阳极液供给用流通部向所述各阳极室供给阳极液，/n在所述阳极端单元的上部、各阳极室单元的上部、各阴极室单元的上部及除了同所述阴极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的上部设有阳极液气体回收用流通部，由该阳极液气体回收用流通部从所述各阳极室回收阳极液和在阳极产生的气体，/n在所述阴极端单元的下部、各阳极室单元的下部、各阴极室单元的下部及除了同所述阳极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的下部设有阴极液供给用流通部，从该阴极液供给用流通部向所述各阴极室供给阴极液，/n在所述阴极端单元的上部、各阳极室单元的上部、各阴极室单元的上部及除了同所述阳极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的上部设有阴极液气体回收用流通部，由该阴极液气体回收用流通部从所述各阴极室回收阴极液和在阴极产生的气体，/n向所述阳极液供给用流通部供给阳极液的阳极液供给管经由第1贯通孔与所述阳极液供给用流通部相连接，该第1贯通孔以与所述阳极液供给用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阳极液供给用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框及和所述阴极侧绝缘板，/n在所述阳极液供给管经由设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板的第1贯通孔与所述阳极液供给用流通部相连接的情况下，在所述阴极端单元的下部及同所述阴极端单元相邻的防护构件的下部也设有所述阳极液供给用流通部，/n向所述阴极液供给用流通部供给阴极液的阴极液供给管经由第2贯通孔与所述阴极液供给用流通部相连接，该第2贯通孔以与所述阴极液供给用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阴极液供给用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板，/n在所述阴极液供给管经由设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板的第2贯通孔与所述阴极液供给用流通部相连接的情况下，在所述阳极端单元的下部及同所述阳极端单元相邻的防护构件的下部也设有所述阴极液供给用流通部，/n从所述阳极液气体回收用流通部回收阳极液和气体的阳极液气体回收管经由第3贯通孔与所述阳极液气体回收用流通部相连接，该第3贯通孔以与所述阳极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阳极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板，/n在所述阳极液气体回收管经由设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板的第3贯通孔与所述阳极液气体回收用流通部相连接的情况下，在所述阴极端单元的上部及同所述阴极端单元相邻的防护构件的上部也设有所述阳极液气体回收用流通部，/n从所述阴极液气体回收用流通部回收阴极液和气体的阴极液气体回收管经由第4贯通孔与所述阴极液气体回收用流通部相连接，该第4贯通孔以与所述阴极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阴极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板，/n在所述阴极液气体回收管经由设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板的第4贯通孔与所述阴极液气体回收用流通部相连接的情况下，在所述阳极端单元的上部及同所述阳极端单元相邻的防护构件的上部也设有所述阴极液气体回收用流通部，/n所述阳极液供给管、阴极液供给管、阳极液气体回收管及阴极液气体回收管均为至少内表面由电绝缘性树脂包覆的金属管，/n在所述阳极液供给管与所述阳极液供给用流通部的连接部以及所述阳极液...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180327 JP 2018-0606401.一种碱性水电解用电解槽，其用于对由碱性水制成的电解液进行电解来获得氧和氢，其特征在于，
该电解槽具有下述构造：在阳极端组件和阴极端组件之间，以隔着周缘部被防护构件保持的离子渗透性隔膜的方式，交替地配置有多个收容产氧用阳极的阳极室单元和多个收容产氢用阴极的阴极室单元，
所述电解槽具有：
阳极端组件；
阴极端组件；
多个阳极室单元，它们均具有第1导电性背面分隔壁，且收容产氧用阳极；
多个阴极室单元，它们均具有第2导电性背面分隔壁，且收容产氢用阴极；及
多个离子渗透性隔膜，它们各自的周缘部被防护构件所保持，
在各个相邻的所述离子渗透性隔膜之间，所述第1背面分隔壁朝向所述阳极端组件侧的一阳极室单元和所述第2背面分隔壁朝向所述阴极端组件侧的一阴极室单元所构成的组以该第1背面分隔壁和该第2背面分隔壁相邻的方式配置，
在各个相邻的所述离子渗透性隔膜之间，所述第1背面分隔壁和所述第2背面分隔壁既可以形成为一体也可以不形成为一体，
所述阳极端组件具有从电解槽的阳极侧端部侧起依次配置的阳极侧夹框、阳极侧绝缘板和阳极端单元，
所述阴极端组件具有从电解槽的阴极侧端部侧起依次配置的阴极侧夹框、阴极侧绝缘板和阴极端单元，
在所述阳极端单元的下部、各阳极室单元的下部、各阴极室单元的下部及除了同所述阴极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的下部设有阳极液供给用流通部，从该阳极液供给用流通部向所述各阳极室供给阳极液，
在所述阳极端单元的上部、各阳极室单元的上部、各阴极室单元的上部及除了同所述阴极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的上部设有阳极液气体回收用流通部，由该阳极液气体回收用流通部从所述各阳极室回收阳极液和在阳极产生的气体，
在所述阴极端单元的下部、各阳极室单元的下部、各阴极室单元的下部及除了同所述阳极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的下部设有阴极液供给用流通部，从该阴极液供给用流通部向所述各阴极室供给阴极液，
在所述阴极端单元的上部、各阳极室单元的上部、各阴极室单元的上部及除了同所述阳极端单元相邻的防护构件以外的各防护构件的上部设有阴极液气体回收用流通部，由该阴极液气体回收用流通部从所述各阴极室回收阴极液和在阴极产生的气体，
向所述阳极液供给用流通部供给阳极液的阳极液供给管经由第1贯通孔与所述阳极液供给用流通部相连接，该第1贯通孔以与所述阳极液供给用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阳极液供给用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框及和所述阴极侧绝缘板，
在所述阳极液供给管经由设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板的第1贯通孔与所述阳极液供给用流通部相连接的情况下，在所述阴极端单元的下部及同所述阴极端单元相邻的防护构件的下部也设有所述阳极液供给用流通部，
向所述阴极液供给用流通部供给阴极液的阴极液供给管经由第2贯通孔与所述阴极液供给用流通部相连接，该第2贯通孔以与所述阴极液供给用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阴极液供给用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板，
在所述阴极液供给管经由设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板的第2贯通孔与所述阴极液供给用流通部相连接的情况下，在所述阳极端单元的下部及同所述阳极端单元相邻的防护构件的下部也设有所述阴极液供给用流通部，
从所述阳极液气体回收用流通部回收阳极液和气体的阳极液气体回收管经由第3贯通孔与所述阳极液气体回收用流通部相连接，该第3贯通孔以与所述阳极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阳极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板，
在所述阳极液气体回收管经由设于所述阴极侧夹框和所述阴极侧绝缘板的第3贯通孔与所述阳极液气体回收用流通部相连接的情况下，在所述阴极端单元的上部及同所述阴极端单元相邻的防护构件的上部也设有所述阳极液气体回收用流通部，
从所述阴极液气体回收用流通部回收阴极液和气体的阴极液气体回收管经由第4贯通孔与所述阴极液气体回收用流通部相连接，该第4贯通孔以与所述阴极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阳极侧夹框和所述阳极侧绝缘板，或以与所述阴极液气体回收用流通部相连通的方式设于所述阴极侧夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中康行，梅林良太，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：日本;JP