碱性水电解用隔膜及其制造方法技术

隔膜具备多孔性支持体以及从支持体的一方的表面含浸于支持体的高分子多孔膜。将多孔膜的一方的表面规定为A，与表面A为相反侧的表面规定为B，与表面A及表面B平行的多孔膜的剖面规定为剖面C，将表面A中的平均孔径规定为D

【技术实现步骤摘要】
碱性水电解用隔膜及其制造方法本申请是申请号为201680032936.X(国际申请号为PCT/JP2016/002378)、申请日为2016年5月16日、专利技术名称为“碱性水电解用隔膜及其制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于碱性水电解装置的碱性水电解用隔膜及其制造方法。
技术介绍
以往，已知有利用水生成氧气和氢气的碱性水电解装置。通常，碱性水电解装置具备一个以上的电解单元。例如，专利文献1记载的碱性水电解装置的电解单元具备：电解槽；盛满在电解槽内的氢氧化钾(KOH)水溶液等碱性水溶液；浸渍于碱性水溶液内的两个网络状电极；以夹入于两个电极之间的形式保持且具有离子透过性的隔膜；向各电极分别供电的两个供电电极；以及电气连接供电电极和电极的片簧状的导电构件。在上述碱性水电解装置中，在通过导电构件从供电电极向电极供电而在电极间施加电压时，在电解槽的阴极侧产生氢气，在阳极侧产生氧气。作为上述碱性水电解装置所具备的碱性水电解用隔膜，例如专利文献2中提出了具备片状的多孔性支持体、以及积层于多孔性支持体的单面或双面且包含有机高分子树脂的单相多孔膜的碱性水电解用隔膜。现有技术文献：专利文献：专利文献1：日本特开2008－144262号公报；专利文献2：日本特开2014－129563号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：对于碱性水电解用隔膜，要求(1)气体阻隔性、(2)离子透过性、(3)机械强度、(4)电气绝缘性各个性能。上述(1)气体阻隔性是指介由隔膜而仅使离子通过，生成的气体无法通过、扩散，在回收高纯度的氢气和氧气上是重要的。气体阻隔性这一性能被认为受到隔膜的多孔结构的孔径和孔隙率影响。上述(2)离子透过性会影响应用隔膜的碱性水电解装置的电解效率。离子透过性越高隔膜的电阻越低，越能改善碱性水电解装置的电解效率。离子透过性这一性能被认为受到隔膜的多孔结构的孔径和孔隙率影响。作为上述(3)机械强度，尤其要求对于隔膜和电极之间的摩擦的耐磨损性。上述(4)电气绝缘性是指一般的高分子多孔膜所具备的性能。本专利技术鉴于以上情况而形成，目的在于提供一种同时具备上述(1)～(4)的性能、即气体阻隔性、离子透过性、机械强度、电气绝缘性的碱性水电解用隔膜。解决问题的手段：本专利技术的一种形态的碱性水电解用隔膜是将碱性水电解槽的阳极室和阴极室隔开的碱性水电解用隔膜，具备：片状的多孔性支持体；以及从所述支持体的一方的表面含浸于该支持体且包含有机高分子树脂的多孔膜；(i)所述多孔膜的厚度比所述支持体的厚度大；(ii)在将所述多孔膜的一方的膜表面规定为表面A，将与所述表面A为相反侧的所述多孔膜的另一方的膜表面规定为表面B，将与所述表面A及所述表面B平行的所述多孔膜的剖面规定为剖面C，将所述表面A中的所述多孔膜的平均孔径规定为DA，将所述表面B中的所述多孔膜的平均孔径规定为DB，将所述剖面C中的所述多孔膜的平均孔径规定为DC时，具有比实质上相同的平均孔径DA及平均孔径DB大的平均孔径DC的剖面C存在于所述多孔膜中，(iii)在将与所述多孔膜的所述表面A及所述表面B平行的剖面或表面规定为面S，将所述面S中的所述多孔膜的平均孔径规定为DS时，具有在所述平均孔径DA或所述平均孔径DB以上且比所述碱性水电解槽中产生的气泡的气泡径分布的下限值小的平均孔径DS的所述面S存在于所述多孔膜中含浸于所述支持体的含浸区域。上述碱性水电解用隔膜中，多孔膜中具有比电解产生的气泡的气泡径分布的下限值小的平均孔径DS的面S由支持体支持，从而具备相对于摩擦的机械强度。因此，通过存在于多孔膜中的面S，隔膜能够保证不让电解产生的气泡透过的气体阻隔性。又，上述碱性水电解用隔膜中，多孔膜的厚度方向中间部分具有平均孔径比表面A及表面B大的剖面C。与表面A及表面B的孔相比，剖面C的孔容易被电解液充满。如此，多孔膜中存在剖面C，因此碱性水电解用隔膜能够具备高的离子透过性能。此外，碱性水电解用隔膜因高分子多孔膜而具备电气绝缘性。因此，根据本专利技术，能够提供同时具备气体阻隔性、离子透过性、机械强度、和电气绝缘性的碱性水电解用隔膜。理想的是，上述碱性水电解用隔膜中，所述多孔膜从所述支持体的所述一方的表面至另一方的表面含浸于该支持体。由此，能够抑制隔膜的厚度，且能够具备隔膜的机械强度。上述碱性水电解用隔膜中，所述多孔膜的所述表面B和所述支持体的所述另一方的表面可以处于实质上相同的平面上。又，所述支持体的所述另一方的表面可以处于在从所述多孔膜的所述表面B往厚度方向仅后退该多孔膜厚度的5％以下的范围内、且与该表面B平行的平面上。或者，所述支持体的所述另一方的表面可以处于在从所述多孔膜的所述表面B往厚度方向仅行进所述支持体的纤维径以下的范围内、且与该表面B平行的平面上。这些形态中，也可看作所述多孔膜的所述表面B和所述支持体的所述另一方的表面处于实质上相同的平面上。由此，隔膜的两个表面出现平滑的多孔膜，因此可期待抑制电解时气泡向隔膜表面的附着。因此，能够提高使用了隔膜的电解的电解效率。理想的是，所述碱性水电解用隔膜中，所述多孔膜的气孔率在80％以上90％以下。由此，隔膜可以具备高的离子透过性能。理想的是，上述碱性水电解用隔膜中，在将与所述多孔膜的所述表面A及所述表面B平行的剖面规定为剖面L，将所述剖面L中的所述多孔膜的平均孔径规定为DL时，具有为所述多孔膜的最大平均孔径的平均孔径DL的所述剖面L存在于所述多孔膜中的所述含浸区域。如此，多孔膜中具有最大平均孔径的剖面L支持于支持体，从而隔膜能够保证高的离子透过性能。上述碱性水电解用隔膜中，所述有机高分子树脂可以是从由聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚偏二氟乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚酮、聚醚醚酮、聚酰亚胺、以及聚醚酰亚胺组成的群中选择的至少一种。由此，可以具备碱性水电解用隔膜所要求的气体阻隔性和离子透过性。上述碱性水电解用隔膜中，所述多孔性支持体可以是从由聚苯硫醚、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、氟树脂、聚酮、聚酰亚胺、以及聚醚酰亚胺组成的群中选择的至少一种的纤维所形成的无纺布、纺布、或者无纺布和纺布的复合布。由此，可以具备碱性水电解用隔膜所要求的机械强度。本专利技术的一种形态的碱性水电解用隔膜的制造方法，包含：将有机高分子树脂加入有机溶剂中配制制膜溶液；以从片状的多孔性支持体的一方的表面至另一方的表面含浸所述制膜溶液的形式，从所述一方的表面将所述制膜溶液涂布于所述支持体；以及将涂布于所述支持体的制膜溶液的两面在实质上相同的条件下暴露于水分中，以此形成多孔膜。根据上述，如前所述，能够提供同时具备气体阻隔性、离子透过性、和机械强度的碱性水电解用隔膜的制造方法。理想的是，上述制造方法中，以使所述制膜溶液从所述支持体的所述另一方的表面渗出的形式，将所述制膜溶液涂布于所述支持体。由此，隔膜的两个表面出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱性水电解用隔膜，是将碱性水电解槽的阳极室和阴极室隔开的碱性水电解用隔膜，/n具备：片状的多孔性支持体；以及从所述支持体的一方的表面含浸于该支持体且包含有机高分子树脂的多孔膜；/n所述多孔膜的厚度比所述支持体的厚度大；/n在将所述多孔膜的一方的膜表面规定为表面A，将与所述表面A为相反侧的所述多孔膜的另一方的膜表面规定为表面B，将与所述表面A及所述表面B平行的所述多孔膜的剖面规定为剖面C，将所述表面A中的所述多孔膜的平均孔径规定为D

【技术特征摘要】
20150616 JP 2015-1211291.一种碱性水电解用隔膜，是将碱性水电解槽的阳极室和阴极室隔开的碱性水电解用隔膜，
具备：片状的多孔性支持体；以及从所述支持体的一方的表面含浸于该支持体且包含有机高分子树脂的多孔膜；
所述多孔膜的厚度比所述支持体的厚度大；
在将所述多孔膜的一方的膜表面规定为表面A，将与所述表面A为相反侧的所述多孔膜的另一方的膜表面规定为表面B，将与所述表面A及所述表面B平行的所述多孔膜的剖面规定为剖面C，将所述表面A中的所述多孔膜的平均孔径规定为DA，将所述表面B中的所述多孔膜的平均孔径规定为DB，将所述剖面C中的所述多孔膜的平均孔径规定为DC时，具有比实质上相同的平均孔径DA及平均孔径DB大的所述多孔膜的平均孔径DC的剖面C存在于所述多孔膜中，
在将与所述多孔膜的所述表面A及所述表面B平行的剖面或表面规定为面S，将所述面S中的所述多孔膜的平均孔径规定为DS时，
具有在所述平均孔径DA或所述平均孔径DB以上且比所述碱性水电解槽中产生的气泡的气泡径分布的下限值小的所述多孔膜的平均孔径DS的所述面S存在于所述多孔膜中含浸于所述支持体的含浸区域。


2.根据权利要求1所述的碱性水电解用隔膜，其特征在于，
所述多孔膜从所述支持体的所述一方的表面至另一方的表面含浸于该支持体。


3.根据权利要求2所述的碱性水电解用隔膜，其特征在于，
所述多孔膜的所述表面B和所述支持体的所述另一方的表面处于实质上相同的平面上。


4.根据权利要求2所述的碱性水电解用隔膜，其特征在于，
所述支持体的所述另一方的表面处于在从所述多孔膜的所述表面B往厚度方向仅后退该多孔膜厚度的5%以下的范围内、且与该表面B平行的平面上。


5.根据权利要求2所述的碱性水电解用隔膜，其特征在于，
所述支持体的所述另一方的表面处于在从所述多孔膜的所述表面B往厚度方向仅行进所述支持体的纤维径以下的范围内、且与该表面B平行的平面上。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的碱性水电解用隔膜，其特征在于，
所述多孔膜的气孔率在80%以上90%以下。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的碱性水电解用隔膜，其特征在于，
在将与所述多孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤隆文，下村育生，龟井裕次，真锅明义，加藤昭博，桥本辉美，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，迪诺拉永久电极股份有限公司，蒂森克虏伯伍德氯工程公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP