氟气制造装置制造方法及图纸

提供即使在以高电流密度进行含有氟化氢的电解液的电解时，也难以发生电解液中的再结合反应以及阳极室和阴极室的气相部中的再结合反应，能够以高电流效率将电解液电解而制造氟气的氟气制造装置。氟气制造装置具备：电解槽(1)、从电解槽(1)的内部顶面向铅垂方向下方延伸从而将电解槽(1)划分成阳极室(12)和阴极室(14)的隔壁(7)、阳极(3)以及阴极(5)。隔壁(7)的下端浸渗于电解液(10)中，隔壁(7)之中浸渗于电解液(10)中的部分在铅垂方向上的长度(H)是从电解槽(1)的内部底面到电解液(10)的液面为止的距离的10％以上且30％以下。阴极(5)整体浸渗于电解液(10)中，阴极(5)的上端被配置在铅垂方向上比隔壁(7)的下端靠下方的位置。阳极(3)的一部分从电解液(10)的液面露出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氟气制造装置
本专利技术涉及一种氟气制造装置。
技术介绍
氟气可以通过将含有氟化氢的电解液进行电解来合成(电解合成)。工业上进行氟气的电解合成的氟气制造装置中，为了防止在阳极产生的氟气与在阴极产生的氢气接触而变为氟化氢的反应(以下记为“再结合反应”)，设置隔壁以使得在阳极产生的氟气与在阴极产生的氢气不发生混合。但是，以往的氟气制造装置中，尽管阳极的电流密度小、为0.1～0.15A/cm2左右，有时由隔壁引起的氟气与氢气的分离仍不完全。因此，有时在电解液中发生再结合反应，氢气漏到阳极室内并在气相部中与氟气发生再结合反应，和/或氟气漏到阴极室内并在气相部中与氢气发生再结合反应，导致电流效率降低。另外，如果以高电流密度进行电解，则氟气与氢气的分离性降低，因此出现电流效率降低的程度变大的倾向。专利文献1公开了一种技术，其通过控制隔壁之中浸渗于电解液中的部分在铅垂方向上的长度，来提高在阳极产生的气体与在阴极产生的气体的分离性，但两种气体的分离性并不够，无法充分防止电流效率的降低。非专利文献1公开了一种工业上使用的氟气制造用电解槽的设计，但其是在小于0.2A/cm2的电流密度下进行电解的电解槽，并不能够在高电流密度下进行电解。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公报第2766845号非专利文献非专利文献1：库恩(Kuhn)著、“工业电化学工艺”(IndustrialElectrochemicalProcesses)、爱思唯尔出版公司(ElsevierPublishingconpany)、1971年、p.6-69
技术实现思路
本专利技术的课题是提供一种氟气制造装置，当以高电流密度电解含有氟化氢的电解液的情况下，该氟气制造装置难以发生电解液中的再结合反应以及阳极室和阴极室的气相部中的再结合反应，能够以高电流效率将电解液电解而制造氟气。为了解决上述课题，本专利技术的一方案如下[1]～[8]所示。[1]一种氟气制造装置，是将含有氟化氢的电解液进行电解而电解合成出氟气的氟气制造装置，具备：收纳电解液的电解槽；从所述电解槽内部的顶面向铅垂方向下方延伸从而将所述电解槽的内部划分成阳极室和阴极室的筒状隔壁；配置在所述阳极室内的阳极；以及与所述阳极相对配置的阴极，所述隔壁的下端浸渗于所述电解液中，所述隔壁之中浸渗于所述电解液中的部分在铅垂方向上的长度是从所述电解槽内部的底面到所述电解液的液面为止的距离的10％以上且30％以下，所述阴极整体浸渗于所述电解液中，所述阴极的上端被配置在铅垂方向上与所述隔壁的下端相同的位置、或者被配置在铅垂方向上比所述隔壁的下端靠下方的位置，所述阳极被设置为其一部分从所述电解液的液面露出。[2]根据[1]所述的氟气制造装置，还具备向所述阳极供电的阳极用连接构件和向所述阴极供电的阴极用连接构件，所述阳极用连接构件的一端与直流电源的正极连接，另一端贯穿所述电解槽的壁体与所述阳极连接，并且所述阳极用连接构件与所述电解槽绝缘，所述阴极用连接构件的一端与所述电解槽的底壁连接、或者与所述电解槽的侧壁之中在铅垂方向上比所述隔壁的下端靠下方的位置的部分连接，另一端与所述阴极连接，所述电解槽与所述直流电源的负极连接。[3]根据[2]所述的氟气制造装置，所述阴极用连接构件是能够流通流体的金属制管。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的氟气制造装置，所述阳极和所述阴极是平板状的，并且所述阳极、所述阴极、所述隔壁、以及所述电解槽的内部侧面被设为与铅垂方向平行，所述阳极和所述阴极的最短距离A为2.0cm以上且5.0cm以下，所述阳极和所述隔壁的最短距离B为0.5cm以上且2.5cm以下，并且小于所述最短距离A，所述阳极之中不与所述阴极相对的部分和所述电解槽的内部侧面的最短距离C是所述最短距离A的1.5倍以上且3倍以下。[5]根据[1]～[4]中任一项所述的氟气制造装置，所述电解槽的内部底面被氟树脂制或陶瓷制的电绝缘性层状构件覆盖。[6]根据[1]～[5]中任一项所述的氟气制造装置，所述阴极之中与所述阳极相对的部分由选自莫耐尔(Monel、モネル、为商标)、镍和铜中的至少一种材质形成。[7]根据[1]～[6]中任一项所述的氟气制造装置，所述阴极之中与所述阳极相对的部分由平板构成、或者由以20％以下的开口率设有贯穿孔的平板构成。[8]根据[1]～[7]中任一项所述的氟气制造装置，其不具有从所述隔壁向铅垂方向下方延伸从而将所述电解槽的内部划分为所述阳极室和所述阴极室的隔膜。根据本专利技术，即使在以高电流密度电解含有氟化氢的电解液的情况下，也难以发生电解液中的再结合反应以及阳极室和阴极室的气相部中的再结合反应，能够以高电流效率将电解液电解而制造氟气。附图说明图1是对本专利技术一实施方式的氟气制造装置的结构进行说明的截面图。图2是用与图1不同的平面将图1的氟气制造装置假想地切断并示出的截面图。具体实施方式以下，对本专利技术的一实施方式进行说明。再者，本实施方式示出了本专利技术的一例，本专利技术并不限定于本实施方式。另外，可以对本实施方式进行各种变更或改良，那些施加了变更或改良后的方式也包括在本专利技术中。参照图1和图2对本实施方式的氟气制造装置进行说明。再者，图1是用与氟气制造装置的阳极3和阴极5的板面正交且与铅垂方向平行的平面，将氟气制造装置假想地切断并示出的截面图。另外，图2是用与氟气制造装置的阳极3和阴极5的板面平行且与铅垂方向平行的平面，将氟气制造装置假想地切断并示出的截面图。图1和图2所示氟气制造装置是将含有氟化氢的电解液10进行电解而电解合成出氟气的装置。该氟气制造装置具备：在内部收纳电解液10的电解槽1；配置于电解槽1的内部并浸渗于电解液10中的阳极3；以及配置于电解槽1的内部并浸渗于电解液10中且与阳极3相对配置的阴极5。电解槽1的内部被从电解槽1的内部顶面(图1和图2的例子中是电解槽1的盖1a的里面)向铅垂方向下方延伸的筒状隔壁7来划分为阳极室12和阴极室14。详细而言，由筒状隔壁7围成的内侧的区域及其下方的区域是阳极室12，筒状隔壁7的外侧的区域及其下方的区域是阴极室14。并且，在阳极室12内配有阳极3，在阴极室14内配有阴极5。不过，电解液10的液面上的空间被隔壁7分成阳极室12内的空间和阴极室14内的空间，对于电解液10之中比隔壁7的下端靠上方侧的部分被隔壁7分离，但对于电解液10之中比隔壁7的下端靠下方侧的部分没有被隔壁7直接分离而是连续的。阳极3的形状不特别限定，例如可以是圆柱状，但在本实施方式中为平板状，以其板面与铅垂方向平行的方式配置在阳极室12内。另外，阴极5的形状不特别限定，例如可以是圆柱状，但在本实施方式中为平板状，以其板面与阳极3的板面平行相对、且用2个阴极5、5夹着阳极3的方式配置在阴极室14内。...

【技术保护点】
1.一种氟气制造装置，是将含有氟化氢的电解液进行电解而电解合成出氟气的氟气制造装置，具备：/n收纳电解液的电解槽；/n从所述电解槽内部的顶面向铅垂方向下方延伸从而将所述电解槽的内部划分成阳极室和阴极室的筒状隔壁；/n配置在所述阳极室内的阳极；以及/n与所述阳极相对配置的阴极，/n所述隔壁的下端浸渗于所述电解液中，所述隔壁之中浸渗于所述电解液中的部分在铅垂方向上的长度是从所述电解槽内部的底面到所述电解液的液面为止的距离的10％以上且30％以下，/n所述阴极整体浸渗于所述电解液中，所述阴极的上端被配置在铅垂方向上与所述隔壁的下端相同的位置、或者被配置在铅垂方向上比所述隔壁的下端靠下方的位置，/n所述阳极被设置为其一部分从所述电解液的液面露出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181024 JP 2018-2002201.一种氟气制造装置，是将含有氟化氢的电解液进行电解而电解合成出氟气的氟气制造装置，具备：
收纳电解液的电解槽；
从所述电解槽内部的顶面向铅垂方向下方延伸从而将所述电解槽的内部划分成阳极室和阴极室的筒状隔壁；
配置在所述阳极室内的阳极；以及
与所述阳极相对配置的阴极，
所述隔壁的下端浸渗于所述电解液中，所述隔壁之中浸渗于所述电解液中的部分在铅垂方向上的长度是从所述电解槽内部的底面到所述电解液的液面为止的距离的10％以上且30％以下，
所述阴极整体浸渗于所述电解液中，所述阴极的上端被配置在铅垂方向上与所述隔壁的下端相同的位置、或者被配置在铅垂方向上比所述隔壁的下端靠下方的位置，
所述阳极被设置为其一部分从所述电解液的液面露出。


2.根据权利要求1所述的氟气制造装置，
还具备向所述阳极供电的阳极用连接构件和向所述阴极供电的阴极用连接构件，
所述阳极用连接构件的一端与直流电源的正极连接，另一端贯穿所述电解槽的壁体与所述阳极连接，并且所述阳极用连接构件与所述电解槽绝缘，
所述阴极用连接构件的一端与所述电解槽的底壁连接、或者与所述电解槽的侧壁之中在铅垂方向上比所述隔壁的下端靠下方的位置的部分连接，另一端与所述阴极连接，
所述电解槽与所述直流电源的负极连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：福地阳介，楠元希，小林浩，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP