專利名稱：離子交換膜電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子交換膜電解槽，尤其涉及一種復(fù)極式壓濾器型離子交換膜電解槽。
背景技術(shù)：
多極式壓濾器型離子交換膜電解槽用于通過離子交換膜來層疊多個機械和電接合陽極室隔壁和陰極室隔壁的電解槽單元。
圖8是說明現(xiàn)有的離子交換膜電解槽的圖。
圖8(A)是從復(fù)極式離子交換膜電解槽的電解槽單元陽極室側(cè)觀察的圖，圖8(B)是截面圖，是圖8(A)中由A-A切斷的截面圖。
形成單位電解槽51的陽極室52和陰極室53，在陽極室隔壁54和陰極室隔壁55中，分別以規(guī)定間隔來接合陽極加強筋56和陰極加強筋57，在陽極加強筋56上裝配陽極58。另外，在陰極加強筋57上裝配陰極59。
離子交換膜電解槽在縱向上具有1m多的高度，另外，在橫向還具有2m多的寬度，所以為了有效進(jìn)行電解，更求電極室內(nèi)的電解液濃度分布小。為了減小電極室內(nèi)的濃度分布，有在外部配置電解液循環(huán)用泵來循環(huán)電解液的方法，而利用由電解產(chǎn)生的氣體浮力來進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)的方法是不需要循環(huán)用泵的方法。另外，為了順利進(jìn)行內(nèi)部循環(huán)，提議在電極室內(nèi)配置內(nèi)部循環(huán)用部件。
不過，除陽極加強筋、陰極加強筋外，在電極室內(nèi)配置內(nèi)部循環(huán)用部件中，必需大量電解槽結(jié)構(gòu)構(gòu)所必需的部件，另外，內(nèi)部循環(huán)的性能也不充分。
圖9是說明現(xiàn)有的其它構(gòu)造離子交換膜電解槽的圖。
圖9(A)是從復(fù)極型離子交換膜電解槽的單位電解槽陽極室側(cè)觀察的圖，圖9(B)是隔壁板的斜視圖。
圖9所示電解槽是本申請人在美國專利說明書5314591號等中提議的復(fù)極式離子交換膜電解槽。
在形成電解槽單元51的陽極室52和陰極室的陽極室隔壁54和陰極室隔壁中，形成同樣形狀的凹凸部，陽極室隔壁54和陰極室隔壁通過凹凸部彼此嚙合成一體，電極產(chǎn)生的氣體與電解液的氣液混相流體沿凹部60上升，同時，電解液在設(shè)置于電極室內(nèi)的電解液循環(huán)路徑形成部件61與陽極室隔壁54之間下降，由此，可進(jìn)行電解槽內(nèi)的內(nèi)部循環(huán)。在該電解槽中，因為電解液循環(huán)路徑是形成于電解液循環(huán)路徑形成部件與凹凸?fàn)罡舯谥g的空間，所以電解液的循環(huán)面有改良的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種離子交換膜電解槽，在離子交換膜電解槽中，在陽極室和陰極室內(nèi)發(fā)生的氣體上升和分離氣體后，利用下降流的電解液的內(nèi)部循環(huán)良好，電解效率良好，剛性好。
本發(fā)明是一種離子交換膜電解槽，在離子交換膜電解槽中，平板狀的陽極室隔壁與平板狀的陰極室隔壁接合，在至少一方的隔壁中形成帶狀接合部來進(jìn)行接合，在相鄰接合部間具有設(shè)置接合電極的凸條部的板狀電極保持部件，在該電極保持部件的電極面?zhèn)瓤臻g中形成電極室內(nèi)的流體上升流路，在相反側(cè)空間中，形成在電極室上部分離氣體的電解液下降流路。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，多個陽極保持部件一體形成，相鄰的陽極保持部件由共通的接合部而被接合。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，電極保持部件的接合部與凸條部之間分別在一個平面中結(jié)合。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，在平行于電極室隔壁的面中形成電極保持部件的凸條部。
另外，根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，陽極保持部件或陰極保持部件之一由彈性部件形成。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，彈性部件由撓性部件構(gòu)成，該撓性部件在相鄰的接合部之間，形成向與隔壁的接合部側(cè)相反側(cè)突出的至少三個凸條部。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，將電極接合在凸條部中按壓時位移量最大的凸條部上。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，通過切削部分凸條部來形成位移量最大的凸條部。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，在位移量最大的凸條部中設(shè)置凸條部保護(hù)部件并接合電極，使在電極接觸接近接合部的凸條部時，位移量最大的凸條部形成最大開角。
根據(jù)上述的離子交換膜電解槽，在向隔壁側(cè)按壓接合于位移量最大的凸條部的電極時，電極的移動由于鄰接于接合部的凸條部而受到限制。


圖1是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽一實施例的圖。
圖2是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽的電解液循環(huán)機構(gòu)一實例的圖。
圖3是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽另一實施例的圖。
圖4是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽的電解液循環(huán)機構(gòu)另一實例的圖。
圖5是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽再一實施例的圖。
圖6是說明圖5所示按壓時的陰極動作的圖。
圖7是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽又一實施例的圖。
圖8是說明現(xiàn)有離子交換膜電解槽的圖。
圖9是說明現(xiàn)有其它構(gòu)造的離子交換膜電解槽的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的離子交換膜電解槽將區(qū)分陽極室與陰極室的隔壁分別設(shè)為平板狀，在平板狀的各隔壁中，在與隔壁之間形成帶狀接合部后接合，因為在鄰接的接合部之間設(shè)置設(shè)置接合電極的凸條部的板狀電極保持部件，所以電極保持部件實現(xiàn)作為保持電極的單位電解槽構(gòu)造部件的作用，在提高電解槽剛性的同時，橫跨電極室整個面來配置電解液的循環(huán)路徑，所以電極室內(nèi)的電解液循環(huán)更充分，提高了電解效率。
下面，參照附圖來說明本發(fā)明。
圖1是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽一實施例的圖。
圖1(A)是說明層疊多個電解槽單元的離子交換膜電解槽的截面圖，圖1(B)是從陽極室側(cè)觀察電解槽單元的圖。另外，圖1(C)中示出圖1(B)中由A-A線切斷的截面圖。
如圖1(A)所示，離子交換膜電解槽1在多個復(fù)極式電解槽單元2的凸緣面3中配置墊圈4，通過離子交換膜5層疊來組裝，在另一端部具有僅有陰極室側(cè)的陰極室單元2A，在另一端部具有僅有陽極室側(cè)的陽極室單元2B。
在電解槽單元2的陽極室6中，距陽極室隔壁板8設(shè)置間隔來配置陽極15。在陰極室7中，距陰極室隔壁板9設(shè)置間隔來配置陰極20，在陰極室隔壁板9與離子交換膜5之間形成陰極室7。
另外，在陽極室6、陰極室7的上部分別設(shè)置陽極室側(cè)氣液分離單元30、陰極室側(cè)氣液分離單元37。
離子交換膜電解槽的復(fù)極式電解槽單元2由陽極室6和陰極室7構(gòu)成，陽極室6和陰極室7分別與平板狀的陽極室隔壁8和陰極室隔壁9電和機械接合成一體。
陽極保持部件10形成帶狀接合部11，并被接合在陽極室隔壁8中，在帶狀接合部11中，陽極室隔壁8與陽極保持部件10密接接合。兩者即使不通過連續(xù)焊接部進(jìn)行接合，但只要在密接兩者的狀態(tài)下，通過多個點焊接部12進(jìn)行接合，陽極保持部件10與陽極室隔壁8密接，兩者的導(dǎo)電連接和形成于陽極保持部件10與陽極室隔壁8之間的空間與相反側(cè)空間分離即可。
在陽極保持部件10相鄰帶狀接合部11之間形成凸條部13，在凸條部13與帶狀接合部11之間由平面部14進(jìn)行結(jié)合。另外，在凸條部13中，在多個部位接合陽極15，進(jìn)行陽極15的保持與向陽極15的電解電流通電。
凸條部13只要具有可將電極接合在頂部的寬度就足夠了，既可以是在金屬板中設(shè)置角并彎曲加工形成的凸條部，也可以是電極保持部件平行于隔壁的平面。既可以將陽極保持部件制作為單獨部件，也可通過施壓成形來制作多個連接的部件，或成形一塊金屬板來制造配置在陽極室隔壁中的所有陽極保持部件。
另外，在由平面部14結(jié)合接合部11與凸條部13的情況下，截面形狀變?yōu)殍旒苄停商岣哂杀“逯谱鞯年枠O室的剛性。
在由陽極保持部件10、陽極室隔壁8和相鄰帶狀接合部11形成的空間中，形成陽極液循環(huán)通路16，在陽極保持部件10的陽極15面?zhèn)瓤臻g中上升的氣液混合流體在陽極室上部中進(jìn)行氣液分離后的部分電解液從陽極液排出口19流出。另外，其它部分在陽極液循環(huán)通路16中下降，在陽極電極室下部，向陽極面?zhèn)鹊目臻g流出，與從電解槽單元中設(shè)置的陽極液提供管17提供、從陽極液噴出口18噴出到陽極室內(nèi)的陽極液混合，在陽極15受到電解。
另一方面，在陰極室7中，如圖1(C)所示，陰極20安裝在連接于陰極室隔壁9上的陰極保持部件21上，在陰極室隔壁9與陰極保持部件21之間，形成陰極液循環(huán)通路22。
接合在陰極室隔壁9上的陰極保持部件21是彈性部件，陰極保持部件21沿陰極液循環(huán)通路22的流通方向在直角面中切斷的截面圖左右對稱，在裝配陰極20的凸條部23兩側(cè)的帶狀接合部24中，與陰極室隔壁9接合，同時，與接合部24鄰接設(shè)置接合部側(cè)凸條部25，安裝陰極20的凸條部23與兩側(cè)的接合部側(cè)凸條部25相比，向?qū)O面?zhèn)韧怀?。另外，因為是彈性部件，所以可將陰極20與離子交換膜面的間隔保持在規(guī)定大小。
本發(fā)明的離子交換膜電解槽將區(qū)分陽極室與陰極室的隔壁分別設(shè)為平板狀，在平板狀的各隔壁中，在與隔壁之間形成帶狀接合部，因為在鄰接的接合部之間設(shè)置設(shè)置接合電極的凸條部的板狀電極保持部件，所以可橫跨隔壁的整個面來配置電解液的循環(huán)路徑，故可形成電極室內(nèi)的電解液循環(huán)充分進(jìn)行的剛性大的電解槽。
另外，如圖1(C)所示，最好在陽極室隔壁8與陽極保持部件10的接合部11背面?zhèn)鹊年帢O室隔壁9中設(shè)置與陰極保持部件21的接合部24。由此，可縮短從陽極側(cè)到陰極側(cè)的電流的通電路徑。
圖2是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽的電解液循環(huán)機構(gòu)一實例的圖。
圖2(A)是說明在圖1(A)中B-B線的截面圖，是說明設(shè)置在電解槽上部的氣液分離室的圖。
在陽極室中比電解區(qū)域更上部具有陽極側(cè)氣液分離室30，在陽極側(cè)氣液分離室30的陽極室隔壁8側(cè)具有連通電解區(qū)域與陽極側(cè)氣液分離室30的隔壁側(cè)通路31。在陽極側(cè)氣液分離室30內(nèi)配置部分上下分離的截面為L字形的第一區(qū)分部件32，另外，與第1區(qū)分部件一起，從陽極側(cè)氣液分離室內(nèi)高度不同的位置開始，從隔壁側(cè)延伸，配置在陽極側(cè)氣液分離室30內(nèi)部分上下分離的截面為L字形的第二區(qū)分部分33，在第一區(qū)分部件32與第二區(qū)分部件33之間上下形成連通路徑34。
含有由電解產(chǎn)生的氣泡的氣液混相流體在形成于陽極保持部件10與陽極15之間形成的空間中上升，從隔壁側(cè)通路31和連通路徑34流入陽極側(cè)氣液分離室30，分離發(fā)生氣體的電解液越過陽極保持部件的上端部后，在由陽極室隔壁與陽極保持部件形成的陽極液循環(huán)通路16中下降到陽極室的下方。
設(shè)置在陽極側(cè)氣液分離室30中的第一區(qū)分部件32和第二區(qū)分部件33也可兼作構(gòu)成陽極室構(gòu)造體的陽極室框部的一部分，另外，在陽極側(cè)氣液分離室30內(nèi)部設(shè)置隔板35，同時，通過將隔板35與兼作陽極室框體的第一區(qū)分部件32和第二區(qū)分部件33接合，在層疊單位電解槽來組裝電解槽時，可防止單位電解槽的荷重引起的變形，可形成剛性大的電解槽。
另外，在陰極室的電解區(qū)域上部設(shè)置陰極側(cè)氣液分離室37，在由陰極20和陰極保持部件21形成的空間中上升的氣液混相流體分離氣體后，在由陰極保持部件21與陰極室隔壁9形成的陰極液循環(huán)通路20中下降到陰極室下方。
在陰極側(cè)氣液分離室37的內(nèi)部還設(shè)置構(gòu)成陰極室構(gòu)造體的陰極室框體38，通過以規(guī)定間隔在陰極室框體38中設(shè)置隔板39，可防止陰極室框體38在層疊電解槽時因荷重引起變形，可形成剛性大的電解槽。
圖2(B)是說明圖1(A)中C-C線的截面的圖，是說明電解槽下部電解液的循環(huán)機構(gòu)的圖。
另外，在電解槽下部的陽極保持部件10中設(shè)置下降液噴出口40，在氣液分離室內(nèi)分離氣體后，從下降液噴出口40向電極室內(nèi)噴出在由陽極保持部件10和陽極室隔壁8形成的陽極液循環(huán)通路12中下降的陽極液，與通過設(shè)置在連接于陽極液提供管上的陽極室下部的陽極液提供通路41后，從陽極液噴出口18噴向陽極室內(nèi)的陽極液一起混合后，在陽極11面中受到電解。
同樣，在陰極室的下部，從陰極保持部件21下部的開口部噴出下降的陰極液的同時，通過連接于陰極液提供管上的陰極液提供通路42，從陰極液噴出口43噴向陰極室內(nèi)的陰極液一起在陰極20中受到電解。
另外，在電解槽單元2的下部具有保持電解槽的機械構(gòu)造并保持電解槽剛性的電解槽框體44。
在上述說明中，說明了在易受電極室內(nèi)的氣泡影響和電解液的濃度分布影響的陽極室中，設(shè)置氣液分離性能與電解液循環(huán)性能更優(yōu)的氣液分離室的實例，但也可在陰極側(cè)氣液分離室中設(shè)置與陽極側(cè)氣液分離室同樣構(gòu)造的氣液分離室。
圖3是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽另一實施例的圖。
圖3(A)是從陽極室側(cè)觀察電解槽單元的圖。另外，圖3(B)中示出圖3(A)中由A-A線切斷的截面圖。
電解槽單元2由陽極室6和陰極室7構(gòu)成，陽極室6和陰極室7分別與平板狀的陽極室隔壁8和陰極室隔壁9電和機械接合成一體。
陽極保持部件10形成帶狀接合部11，并被接合在陽極室隔壁8中，在帶狀接合部11中，陽極室隔壁8與陽極保持部件10密接接合。陽極保持部件10由連接于接合部11的縱向部10A和與縱向部交成直角的平行于陽極室隔壁8的橫向部10B構(gòu)成，在橫向部10B中形成凸條部13，陽極15在多個部位上與凸條部13接合，通過陽極保持部件11保持陽極15，并執(zhí)行向陽極15的電解電流的通電。
凸條部13只要具有可在頂部接合電極的寬度即可，如圖3(B)所示，可以是在將金屬板加工成山型時形成的頂部，也可以是頂部具有平坦的形狀。陽極室隔壁8與陽極保持部件10由帶狀接合部形成陽極液循環(huán)通路16。
圖3中所示形狀的陽極保持部件10通過使連接在接合部上的縱向部10A的高度或角度變化，可容易調(diào)整陽極液循環(huán)通路16的截面積，可使陽極液循環(huán)通路16占陽極室截面積的截面積為任意比例。
另外，通過在平板狀陽極室隔壁8的整個寬度上均勻地與陽極保持部件10接合，在陽極保持部件10的凸條部13上接合陽極15，在使陽極室內(nèi)的循環(huán)均勻的同時，可得到強度大的電解槽。
在陽極保持部件10的陽極15面?zhèn)瓤臻g中上升的氣液混合流體在陽極室上部進(jìn)行氣液分離后的電解液在陽極液循環(huán)通路16中下降，在電極室下部，流出到電極面?zhèn)鹊目臻g中，與從設(shè)置在電解槽中的陽極液提供管17提供、從陽極液噴出口18噴向電極室內(nèi)的陽極液一起，在陽極受到電解。
陰極室17與圖1(B)所示一樣，裝配在將陰極20接合陰極室隔壁9上的陰極保持部件21上，在陰極室隔壁9與陰極保持部件21之間形成陰極液循環(huán)通路22。
接合在陰極室隔壁9上的陰極保持部件21是彈簧狀部件，陰極保持部件21沿陰極液循環(huán)通路22的流通方向在直角面中切斷的截面圖左右對稱，在裝配陰極20的凸條部23兩側(cè)的帶狀接合部24中，在與陰極室隔壁9接合的同時，鄰接接合部24，設(shè)置接合部側(cè)凸條部25，裝配陰極20的凸條部23比兩側(cè)的凸條部25大，向?qū)O面?zhèn)韧怀?，實現(xiàn)將陰極20與離子交換膜的距離保持得小的作用。
圖4是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽的電解液循環(huán)機構(gòu)另一實例的圖。
圖4(A)是說明圖3(A)中B-B線上截面的圖，是說明設(shè)置在電解槽上部的氣液分離室其它實例的圖。
在陽極室的電解區(qū)域更上部具有陽極側(cè)氣液分離室30，在陽極側(cè)氣液分離室30的陽極室隔壁8側(cè)具有連通電解區(qū)域與陽極側(cè)氣液分離室30的隔壁側(cè)通路31，具有從陽極面?zhèn)妊由?、在與形成隔壁側(cè)通路31壁面的部件接合的陽極側(cè)氣液分離室30內(nèi)上下分離的區(qū)分部件36。
含有由電解產(chǎn)生的氣泡的氣液混相流體在形成于陽極保持部件10和陽極15之間的空間中上升，從隔壁側(cè)通路31流入陽極側(cè)氣液分離室30，分離產(chǎn)生氣體的電解液越過陽極保持部件的上端部后，在由陽極室隔壁與陽極保持部件形成的陽極液循環(huán)通路16中下降到陽極室下方。
設(shè)置在陽極側(cè)氣液分離室30中的區(qū)分部件36也可兼作構(gòu)成陽極室構(gòu)造體的陽極室框體的一部分，另外，在陽極側(cè)氣液分離室30內(nèi)部設(shè)置隔板35的同時，通過將隔板35接合在兼作陽極室框體的區(qū)分部件36上，在層疊單位電解槽來組裝電解槽時，可防止由單位電解槽的荷重引起的變形，可形成剛性大的電解槽。
另外，在陰極室的電解區(qū)域上部設(shè)置陰極側(cè)氣液分離室37，在由陰極20和陰極保持部件21形成的空間中上升的氣液混相流體分離氣體后，在由陰極保持部件21與陰極室隔壁9形成的陰極液循環(huán)通路22中下降到陰極室下方。
在陰極側(cè)氣液分離室37的內(nèi)部還設(shè)置構(gòu)成陰極室構(gòu)造體的陰極室框體38的一部分，通過以規(guī)定間隔在陰極室框體38中設(shè)置隔板39，可防止陰極室框體38在層疊電解槽時因荷重引起變形，可形成剛性大的電解槽。
另外，圖4(B)中示出說明圖3(A)中C-C線中的截面的圖，在電解槽下部的陽極保持部件10中設(shè)置下降液噴出口40，陽極液在氣液分離室內(nèi)分離氣體，并在由陽極保持部件10與陽極室隔壁8形成的陽極液循環(huán)通路16中下降，從下降液噴出口40噴向電極室內(nèi)后，與從設(shè)置在電解槽下部的陽極液提供通路41提供、從陽極液噴出口18噴向陽極室內(nèi)的陽極液一起混合后，在陽極15受到電解。
同樣，在陰極室7的下部，在噴出從陰極保持部件21下部的開口部下降的陰極液的同時，與通過陰極液提供通路42提供并從陰極液噴出口43噴向陰極室內(nèi)的陰極液一起，在陰極20受到電解。
另外，另外，在離子交換膜電解槽1的下部具有保持電解槽的機械構(gòu)造并保持電解槽剛性的電解槽框體44。
圖5是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽再一實施例的圖。
圖5(A)是從陽極室側(cè)觀察電解槽單元的圖。另外，圖5(B)中示出圖5(A)中由A-A線切斷的截面圖。
離子交換膜電解槽的復(fù)極式電解槽單元2由陽極室6和陰極室7構(gòu)成，陽極室6和陰極室7分別與平板狀的陽極室隔壁8和陰極室隔壁9電和機械接合成一體。
陽極保持部件10形成帶狀接合部11，并被接合在陽極室隔壁8中。在帶狀接合部11中，陽極室隔壁8與陽極保持部件10密接接合。兩者也可不通過連續(xù)焊接部進(jìn)行焊接接合。即，在密接兩者的狀態(tài)下，通過多個點焊接部12進(jìn)行接合，陽極保持部件10與陽極室隔壁8密接，兩者的導(dǎo)電連接和形成于陽極保持部件10與陽極室隔壁8之間的空間與相反側(cè)空間分離。
在陽極保持部件10相鄰帶狀接合部11之間形成凸條部13，在凸條部13與帶狀接合部11之間由平面部14進(jìn)行結(jié)合。另外，在凸條部13中，在多個部位與陽極15接合，進(jìn)行陽極15的保持，和執(zhí)行向陽極的電解電流的通電。
凸條部13只要具有可將電極接合在頂部的寬度就足夠了，既可以是通過將金屬板彎曲加工成三角形狀來形成的凸條部，也可以是具有平行于隔壁的面的凸條部。既可以將陽極保持部件制作為單獨部件，也可通過施壓成形來制作多個連接的部件，或通過加壓成形一塊金屬板來制造配置在陽極室隔壁中的所有陽極保持部件。
另外，陰極室7的陰極保持部件21在相鄰接合部24間至少具有三個形成向與隔壁接合部的相反側(cè)突出的凸條部的撓性電極支持部件，電極接合在該凸條部中向陰極室隔壁方向按壓時位移量最大的凸條部23上，接合部側(cè)凸條部25與接合部24成近90度的角度。
從而，電解槽運轉(zhuǎn)時，在任何原因下，陰極室側(cè)的壓力變低，在從陽極室側(cè)向陰極側(cè)下壓離子交換膜的情況下，陰極20保持在位移量比凸條部23還小的接合部側(cè)凸條部25上，可防止陰極20或陰極保持部件21產(chǎn)生會反復(fù)的變形。
圖6是說明圖5所示按壓時的陰極動作的圖。
在電解槽運轉(zhuǎn)中的壓力異常時，一旦陽極室側(cè)壓力比陰極室側(cè)壓力大，則通過由離子交換膜作用于陰極面上的壓力，陰極保持部件21位移到陰極室隔壁9側(cè)，但因為陰極20接合在向與陰極保持部件21的陰極室隔壁9相對側(cè)突出的凸條部中向陰極室隔壁側(cè)位移量最大的凸條部23上，所以如圖6(A)所示，在壓力F將陰極20壓向陰極室隔壁9側(cè)的情況下，位于接合部兩側(cè)的接合部側(cè)凸條部25由于下壓時的位移量小，所以接合陰極的凸條部的開角θ大，陰極20位移到陰極室隔壁9側(cè)。
另外，如圖6(B)所示，通過調(diào)整接合部側(cè)凸條部25的高度和位移量、與接合陰極20的凸條部23的位移量、向形成于接合陰極的凸條部兩側(cè)的陰極室隔壁側(cè)突出的凹條部26的大小，設(shè)定成在陰極面接觸接合部側(cè)凸條部25時，同時凹條部26的前端接觸陰極室隔壁9，從而可在多個接觸點處分散施加到陰極上的壓力。
另外，將陰極接合在陰極保持部件上的凸條部的位移量為了與陰極保持部件的其它部分相比下壓時的變形大，故凸條部23的一部分、或全部厚度變小，如圖6(C)中表示的陰極持部件的斜視圖那樣，可通過沿凸條方向形成橫長孔27等方法來實現(xiàn)。
結(jié)果，在下壓的情況下，凸條部由較小的壓力使開角θ變大，向陰極隔壁方向變形。
安裝在由小的壓力而發(fā)生位移的凸條部上的陰極在通常電解槽運轉(zhuǎn)時，即使接近陰極面配置，也不用擔(dān)心由大的壓力按壓離子交換膜面而損傷離子交換膜，可穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
圖7是說明本發(fā)明的離子交換膜電解槽又一實施例的圖。
圖7(A)是從陽極室側(cè)觀察電解槽單元的圖。另外，圖7(B)中示出圖7(A)中由A-A線切斷的截面圖。
離子交換膜電解槽的復(fù)極式電解槽單元2由陽極室6和陰極室7構(gòu)成，陽極室6和陰極室7分別與平板狀的陽極室隔壁8和陰極室隔壁9電和機械接合成一體。
在陽極室隔壁8中，陽極保持部件10形成帶狀接合部11，并被接合在陽極室隔壁8上。在帶狀接合部11中，陽極室隔壁8與陽極保持部件10密接接合。兩者即使不通過線狀焊接部進(jìn)行焊接接合，只要在密接兩者的狀態(tài)下，通過多個點焊接部12進(jìn)行接合，陽極保持部件10與陽極室隔壁8密接，兩者的導(dǎo)電連接和形成于陽極保持部件10與陽極室隔壁8之間的空間與相反側(cè)空間分離即可。
在陽極保持部件10相鄰帶狀接合部11之間形成凸條部13，在凸條部13與帶狀接合部11之間由平面部14進(jìn)行結(jié)合。另外，在凸條部13中，在多個部位與陽極15接合，進(jìn)行陽極15的保持與向陽極的電解電流的通電。
另外，陰極室7的陰極保持部件21在相鄰接合部24間至少具有三個形成向與隔壁接合部的相反側(cè)突出的凸條部的撓性電極支持部件，在該凸條部中向陰極室隔壁方向按壓時位移量最大的凸條部23上，沿凸條方向設(shè)置間隔來形成橫長的開口部，在凸條部23的位移變大的同時，配置凸條部保護(hù)部件28。
通過沒置凸條部保護(hù)部件28，為了使陰極保持部件21的位移量變大，使凸條部23的厚度變薄，通過沿凸條設(shè)置開口部，可防止對凸條部23中陰極20的焊接部位變得不確定。
另外，凸條部保護(hù)部件28的開角θ最好設(shè)為陰極與接合部側(cè)凸條部25接觸的凸條部的最大開角。由此，在下壓來打開凸條部的情況下也可防止凸條部變形大。另外，凸條部保護(hù)部件的厚度比陰極保持部件大，通過由剛性大的材料來制作，在向陰極施加異常大的壓力時，限制凸條部變形大，防止陰極變形的作用更大。
另外，連接接合部24與接合部側(cè)凸條部25的面與陰極室隔壁所成角度最好設(shè)為大于90度，小于100度，從而，在接合部側(cè)凸條部25壓下陰極時，可減小陰極保持部件的變形，可防止陰極20或陰極保持部件21產(chǎn)生反復(fù)變形。
通過層疊多個具有上述陽極室和陰極室的復(fù)極式電解槽單元，在兩端部層疊僅具有陰極室的陰極側(cè)端部電解槽和僅具有陽極室的陽極側(cè)端部電解槽，可制作本發(fā)明的離子交換膜電解槽。
在本發(fā)明的離子交換膜電解槽的陽極室隔壁中可使用鈦、鉭、鋯等薄膜形成性金屬或其合金。陽極中可使用在鈦、鉭、鋯等薄膜形成性金屬或其合金表面上形成含有鉑族金屬、鉑族金屬氧化物的電極觸媒物質(zhì)的覆膜。
另外，陰極室隔壁中可使用鎳、鎳合金等，陰極中可使用鎳、鎳合金的多孔體、網(wǎng)狀體、多孔金屬網(wǎng)或以它們?yōu)橐r底，在表面中形成含鉑族金屬層、含鎳催化劑層、含活性碳鎳層等電極觸媒物質(zhì)的覆膜，使氫過電壓下降的物質(zhì)。另外，陰極液循環(huán)通路形成部件可使用與陰極室隔壁相同的材料。
另外，陽極保持部件、陰極保持部件可分別使用與陽極室隔壁、陰極室隔壁相同的材料來制作，既可將分別制作的陽極保持部件、陰極保持部件接合在陽極室隔壁、陰極室隔壁上，也可通過一體施壓成形來制作多個陽極保持部件、陰極保持部件、或所有陽極保持部件、陰極保持部件后，分別與陽極室隔壁、陰極室隔壁接合。
在將本發(fā)明的離子交換膜電解槽用于堿性金屬鹵化物的水溶液電解、例如食鹽水的電解時，向陽極室提供飽和食鹽水，向陰極室提供水或稀釋氫氧化鈉水溶液，在以規(guī)定分解率進(jìn)行電解后，從電解槽中取出。
另外，在食鹽水的離子交換膜電解槽的電解中，陰極室的壓力保持得比陽極室的壓力高，進(jìn)行電解，在離子交換膜密接陽極的狀態(tài)下，進(jìn)行運轉(zhuǎn)，但由于陰極保持部件是彈性部件，陰極接合在位移量大的凸條部上，所以可使陰極接近離子交換膜面規(guī)定距離來進(jìn)行電解。
根據(jù)本發(fā)明的離子交換膜電解槽，形成帶狀接合部來接合平板狀陽極室隔壁與陰極室隔壁，在相鄰的接合部之間設(shè)置具有接合電極的凸條部的板狀電極保持部件，所以在電極保持部件的電極面?zhèn)瓤臻g中形成電極室內(nèi)的流體上升流路，因為隔壁側(cè)空間在電極室內(nèi)的整體面中形成電極室內(nèi)的流體下降通路，所以可有效進(jìn)行電解液循環(huán)，同時，因為在整個面中配置電極保持部件，所以可得到剛性大的離子交換膜電解槽。
權(quán)利要求
1.一種離子交換膜電解槽，其特征在于平板狀的陽極室隔壁與平板狀的陰極室隔壁接合，在至少一方隔壁中形成帶狀接合部進(jìn)行接合，在相鄰接合部間具有設(shè)置接合電極的凸條部的板狀電極保持部件，該電極保持部件的電極面?zhèn)瓤臻g形成電極室內(nèi)的流體上升流路，其相對側(cè)空間，形成在電極室上部分離氣體的電解液下降流路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換膜電解槽，其特征在于電極保持部件的接合部與凸條部之間分別由一個平面結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換膜電解槽，其特征在于在平行于電極室隔壁的面中形成電極保持部件的凸條部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換膜電解槽，其特征在于陽極保持部件、陰極保持部件之一由彈性部件形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子交換膜電解槽，其特征在于陽極保持部件、或陰極保持部件之一由彈性部件形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子交換膜電解槽，其特征在于彈性部件由撓性部件構(gòu)成，該撓性部件在相鄰的接合部之間，形成向與隔壁的接合部側(cè)相反側(cè)突出的至少三個凸條部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子交換膜電解槽，其特征在于將電極接合在凸條部之中按壓時位移量最大的凸條部上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子交換膜電解槽，其特征在于通過切削一部分來形成位移量最大的凸條部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子交換膜電解槽，其特征在于在位移量最大的凸條部上設(shè)置凸條部保護(hù)部件地接合電極，凸條部保護(hù)部件使在電極接觸接近接合部的凸條部時變位量最大的凸條部形成最大開角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子交換膜電解槽，其特征在于在向隔壁側(cè)按壓接合于位移量最大的凸條部的電極時，電極的移動由于鄰接于接合部的凸條部而受到限制。
全文摘要
提供一種電解液的內(nèi)部循環(huán)良好，電解效率高，剛性大的離子交換膜電解槽，在離子交換膜電解槽中，平板狀的陽極室隔壁與平板狀的陰極室隔壁接合，在至少一方的隔壁中形成帶狀接合部進(jìn)行接合，在相鄰接合部間具有設(shè)置接合電極的凸條部的板狀電極保持部件，在該電極保持部件的電極面?zhèn)瓤臻g中形成電極室內(nèi)的流體上升流路，在相反側(cè)空間中，形成在電極室上部分離氣體的電解液下降流路。
文檔編號C25B9/18GK1442512SQ0312176
公開日2003年9月17日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月20日
發(fā)明者片山真二, 森 勝, 龜田雅和 申請人:氯工程公司