離子交換膜電解槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種離子交換膜電解槽，其通過簡單的方法使陰極隔壁和剛性陰極經(jīng)由多個(gè)V字彈簧接合而成的現(xiàn)有的多極式離子交換膜電解槽的電解性能提高。該離子交換膜電解槽是利用離子交換膜(7)劃分成具有剛性陽極(1a)和陽極隔壁(1b)的陽極室(1)和具有剛性陰極(2a)和陰極隔壁(2b)的陰極室(2)并且剛性陰極(2a)和陰極隔壁(2b)經(jīng)由多個(gè)V字彈簧(3)相接合而成的。在剛性陰極(2a)的與V字彈簧(3)接合面相反的面上層疊有金屬制彈性體(5)和撓性陰極(6)，而且，導(dǎo)電性構(gòu)件(4)配置于V字彈簧(3)的開口側(cè)的端部附近，通過壓縮V字彈簧(3)，使V字彈簧(3)和導(dǎo)電性構(gòu)件(4)電連接。
【專利說明】離子交換膜電解槽

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離子交換膜電解槽(以下，也簡稱為“電解槽”)，詳細(xì)地說，涉及一種離子交換膜電解槽，通過簡單的方法使陰極隔壁和剛性陰極經(jīng)由多個(gè)V字彈簧接合而成的現(xiàn)有的多極式的離子交換膜電解槽的電解性能提高。

【背景技術(shù)】
[0002]在使用于氯堿電解的離子交換膜電解槽中，通常將陽極、離子交換膜以及氫發(fā)生陰極這三者以緊貼狀態(tài)配置來謀求降低電解電壓。但是，在電解面積也達(dá)到數(shù)平方米的大型的電解槽中，在將剛性構(gòu)件的陽極和陰極收容于電極室的情況下，難以將兩電極緊貼于離子交換膜且將電極之間的間隔保持于規(guī)定值。
[0003]作為用于使電極之間的距離或者電極和電極集電體之間的距離變小、或者維持于大致恒定值的方法，公知有電極和電極集電體的材料使用彈性材料的電解槽。這樣的電解槽為了將電極均勻地緊貼于離子交換膜且避免離子交換膜的破損和為了最小地保持陽一陰兩電極之間的距離，形成為至少一電極的向極間距離方向的移動(dòng)是自由的結(jié)構(gòu)，用彈性構(gòu)件按壓電極來調(diào)節(jié)夾持壓。作為該彈性材料，已知有金屬細(xì)線的織布、無紡布、網(wǎng)等的非剛性材料以及板簧等的剛性材料。
[0004]然而，到現(xiàn)在為止的非剛性材料具有如下缺點(diǎn)，在向電解槽安裝后自陽極側(cè)被過度按壓的情況下，局部變形而使得電極之間的距離變得不均勻或者細(xì)線刺入離子交換膜。另外，板簧等的剛性材料具有弄傷離子交換膜或者產(chǎn)生塑性變形從而不能夠再使用這樣的缺點(diǎn)。并且，在像食鹽電解槽那樣的離子交換膜電解槽中，期望將陽極、陰極緊貼于離子交換膜從而能夠用低電壓持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，提出了用于將電極向離子交換膜方向按壓的各種方法。
[0005]例如，在專利文獻(xiàn)I中，提出有代替以往所使用的板簧、金屬網(wǎng)狀體，使在陰極和陰極端板之間安裝金屬制線圈體而將陰極向隔膜方向均勻地按壓、從而使各構(gòu)件緊貼的電解槽的方案。另外，在專利文獻(xiàn)2中，提出有如下離子交換膜電解槽作為專利文獻(xiàn)I的改良技術(shù):將金屬制線圈體卷繞于耐腐蝕性框架來制造彈性緩沖件，將該彈性緩沖件安裝于氫發(fā)生陰極和陰極集電板之間，從而使氫發(fā)生陰極均勻地按壓于離子交換膜。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特公昭63 - 53272號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2004 - 300543號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]現(xiàn)在，公知有如圖11所示的、具有陽極室31和陰極室32的電解槽單元40借助離子交換膜37連續(xù)地配置而成的、所謂的零間隙電解槽，該陽極室31具有剛性陽極31a和陽極隔壁31b，該陰極室32具有剛性陰極32a和陰極隔壁32b。該電解槽單元的剛性陰極32a和陰極隔壁32b經(jīng)由多個(gè)V字彈簧33相接合，利用V字彈簧33的反彈力，使剛性陰極32a和離子交換膜37與鄰接的電解槽單元的剛性陽極緊貼。即使對于這樣的離子交換膜電解槽，也將防止離子交換膜37的破損和提高電解性能作為目的，能夠進(jìn)行適用了在專利文獻(xiàn)I和2中提出的金屬制線圈體、彈性緩沖件的改良。另外，作為進(jìn)一步提高電解性能的目的，也能夠考慮將V字彈簧33的材質(zhì)變更為低電阻的材質(zhì)。然而，在現(xiàn)有的多極式離子交換膜電解槽中更換V字彈簧33的工作是大規(guī)模的工作，無論在時(shí)間方面還是成本方面都并不理本巨
ο
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于，通過簡單的方法使陰極隔壁和剛性陰極經(jīng)由多個(gè)V字彈簧接合而成的現(xiàn)有的多極式離子交換膜電解槽的電解性能提高。
_3] 用于解決問題的方案
[0014]本發(fā)明人為了解決上述課題而進(jìn)行了深入的研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使流經(jīng)上述離子交換膜電解槽的V字彈簧的電解電流的路線最短，能夠簡單地提高電解性能，從而完成本發(fā)明。
[0015]即，本發(fā)明的離子交換膜電解槽是利用離子交換膜劃分成具有剛性陰極和陰極隔壁的陽極室和具有剛性陽極和陽極隔壁的陰極室并且上述剛性陰極和上述陰極隔壁經(jīng)由多個(gè)V字彈簧相接合而成的，其特征在于，
[0016]在上述V字彈簧的開口側(cè)的端部附近配置導(dǎo)電性構(gòu)件，通過壓縮該V字彈簧，使上述V字彈簧和上述導(dǎo)電性構(gòu)件電連接。
[0017]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，上述導(dǎo)電性構(gòu)件具有彈性。
[0018]另外，本發(fā)明的其他的離子交換膜電解槽是利用離子交換膜劃分成具有剛性陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且上述剛性陰極和上述陰極隔壁經(jīng)由多個(gè)V字彈簧相接合而成的，其特征在于，
[0019]在剛性陰極的未與上述多個(gè)V字彈簧接合的區(qū)域形成有朝向陰極隔壁方向凹的凹部，該凹部和陰極隔壁電連接。
[0020]并且，本發(fā)明的其他的離子交換膜電解槽是利用離子交換膜劃分成具有剛性陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且上述剛性陰極和上述陰極隔壁經(jīng)由多個(gè)V字彈簧相接合，其特征在于，
[0021]通過壓縮上述V字彈簧，使該V字彈簧的開口側(cè)的端部彼此電連接。
[0022]在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，優(yōu)選的是，在上述剛性陰極的與V字彈簧接合面相反的面上重疊配置有金屬制彈性體和撓性陰極，作為上述金屬制彈性體，能夠優(yōu)選使用將金屬制彈性體卷繞于耐腐蝕性框架而成的彈性緩沖件，或者，自平板彈簧狀體保持構(gòu)件傾斜延伸的多對梳狀的平板彈簧狀體。另外，在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，優(yōu)選的是，上述金屬制彈性體為金屬制線圈體。
[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，能夠通過簡單的方法使陰極隔壁和剛性陰極經(jīng)由多個(gè)V字彈簧接合而成的現(xiàn)有的多極式離子交換膜電解槽的電解性能提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的電解槽單元的電連接的概略局部剖視圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的V字彈簧附近的說明圖，(a)是V字彈簧附近的俯視圖，(b)是從V字彈簧的開口部側(cè)觀察的V字彈簧附近的側(cè)視圖，(C)是A — A首I]視圖，(d)是B — B首I]視圖。
[0027]圖3是說明V字彈簧和導(dǎo)電性構(gòu)件的電連接的概略圖，(a)是V字彈簧壓縮前的狀態(tài)，(b)是V字彈簧壓縮后的狀態(tài)。
[0028]圖4是表示本發(fā)明的具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件的一個(gè)優(yōu)選例子的圖，(a)是具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件的俯視圖，(b)是具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件的側(cè)視圖。
[0029]圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的電解槽單元的電連接的概略局部剖視圖。
[0030]圖6是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的V字彈簧附近的一個(gè)例子的局部放大立體圖。
[0031]圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的電解槽單元的電連接的概略局部剖視圖。
[0032]圖8的(a)是表示用于彈性緩沖件的耐腐蝕性框架的一個(gè)優(yōu)選例子的立體圖，(b)是表示彈性緩沖件的一個(gè)優(yōu)選例子的立體圖。
[0033]圖9是表示平板彈簧狀體的一個(gè)優(yōu)選例子的局部立體圖。
[0034]圖10是實(shí)施例1?實(shí)施例3和現(xiàn)有例的電解槽的V字彈簧附近的放大圖，(a)是實(shí)施例1，(b)是實(shí)施例2，(c)是實(shí)施例3，(d)是現(xiàn)有例。
[0035]圖11是表示以往的離子交換膜電解槽的電解槽單元的電連接的概略局部剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0037]本發(fā)明的離子交換膜電解槽由規(guī)定個(gè)數(shù)的多極式電解槽單元隔著離子交換膜層疊地組裝而成。圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的電解槽單元的電連接的概略局部剖視圖。如圖所示，電解槽單元10劃分成具有剛性陽極Ia和陽極隔壁Ib的陽極室I和具有剛性陰極2a和陰極隔壁2b的陰極室2。而且，剛性陰極2a和陰極隔壁2b借助V字彈簧3相接合。另外，在圖示的例子中，陽極隔壁Ib和陰極隔壁2b是具有凹凸的形狀，從而提高用鈦、鎳等的薄板制造的電極室的剛性。
[0038]圖2是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的V字彈簧3附近的說明圖，(a)是V字彈簧附近的俯視圖，(b)是從V字彈簧的開口部側(cè)觀察的V字彈簧附近的側(cè)視圖，(c)是A —A剖視圖，(d)是B —B剖視圖。如圖所示，在V字彈簧3的開口側(cè)的端部附近配置有導(dǎo)電性構(gòu)件4(圖示的例子為金屬制棒狀體)，該導(dǎo)電性構(gòu)件4在相鄰的V字彈簧3彼此的間隙(圖示的例子為w的位置)中通過鎢極惰性氣體保護(hù)焊等與剛性陰極2a固定。本發(fā)明的電解槽通過壓縮V字彈簧3即通過壓扁V字彈簧3來使V字彈簧3和導(dǎo)電性構(gòu)件4電連接。
[0039]圖3是說明V字彈簧和導(dǎo)電性構(gòu)件的電連接的概略圖，(a)是V字彈簧壓縮前的狀態(tài)，(b)是V字彈簧壓縮后的狀態(tài)。在以往的電解槽中，電解電流是沿著V字彈簧3的形狀流動(dòng)，在本發(fā)明的第I實(shí)施方式的電解槽中，電解電流經(jīng)由導(dǎo)電性構(gòu)件4在最短路線中流動(dòng)(參照圖1和圖3(b))，能夠抑制V字彈簧3中的電力損失。作為導(dǎo)電性構(gòu)件4，能夠使用具有良好的耐腐蝕性的鎳、鎳合金、不銹鋼，或者能夠使用通過電鍍將具有良好的耐腐蝕性的鎳等覆蓋于銅等的電阻率較小的金屬而制造的棒狀體、板狀體、能夠使用將不銹鋼的棒狀體、板狀體用鎳制的網(wǎng)覆蓋而成的棒狀體、板狀體。
[0040]在圖3中，導(dǎo)電性構(gòu)件4的截面形狀為圓形，在本發(fā)明的電解槽中，導(dǎo)電性構(gòu)件4的截面形狀并不限定于此。作為導(dǎo)電性構(gòu)件4的截面形狀，除圓形以外，雖然還可以使用橢圓形、三角形、矩形等，但是為了防止在剛性陰極2a外表面產(chǎn)生的氫氣從離子交換膜的相反側(cè)漏出，優(yōu)選的是，剛性陰極2a和導(dǎo)電性構(gòu)件4線接觸。因此，導(dǎo)電性構(gòu)件4的截面形狀優(yōu)選的是圓形或者橢圓形。
[0041]在本發(fā)明的第I實(shí)施方式的電解槽中，優(yōu)選的是，導(dǎo)電性構(gòu)件4具有彈性。在導(dǎo)電性構(gòu)件4是像金屬制棒狀體那樣的剛性構(gòu)件的情況下，也有時(shí)難以在制造上使V字彈簧3和導(dǎo)電性構(gòu)件4全面接觸。在這種情況下，導(dǎo)致V字彈簧3和導(dǎo)電性構(gòu)件4成為部分接觸，無法使接觸電阻足夠地降低。因此，通過使導(dǎo)電性構(gòu)件4具有彈性，從而使V字彈簧3和導(dǎo)電性構(gòu)件4之間的接觸面積増加，由此能夠使接觸電阻進(jìn)一步降低，結(jié)果，能夠?qū)字彈簧3的電力損失抑制到最小限度。
[0042]圖4是表示具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件的一個(gè)優(yōu)選例子的圖，(a)是具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件的俯視圖，(b)是具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件的側(cè)視圖。圖4所示的具有彈性的導(dǎo)電性構(gòu)件4是將導(dǎo)電性網(wǎng)4b在保持彎曲的狀態(tài)下通過焊接等固定于金屬制棒狀體4a，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限定于此，除此以外，還可以使用用鎳等的網(wǎng)制造的筒等。
[0043]另外，在本發(fā)明的第I實(shí)施方式的電解槽中，優(yōu)選的是，在剛性陰極2a的與V字彈簧3接合面相反的面上依次重疊配置有金屬制彈性體5(在圖示的例子中的金屬制線圈體)和撓性陰極6。由此，謀求通過壓縮V字彈簧3產(chǎn)生的剛性陰極2a和離子交換膜7之間的零間隙化。即，金屬制彈性體5將撓性陰極6向離子交換膜7方向均勻地按壓，從而不破損離子交換膜7地使撓性陰極6和離子交換膜7和鄰接的電解槽單元的剛性陽極緊貼。由此，能夠提高離子交換膜電解槽的電解性能。
[0044]接著，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的離子交換膜電解槽。
[0045]在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中，離子交換膜電解槽也由規(guī)定個(gè)數(shù)的多極式的電解槽單元隔著離子交換膜層疊地組裝而成。圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的電解槽單元的電連接的概略局部剖視圖。如圖所示，電解槽單元20劃分成具有剛性陽極Ila和陽極隔壁Ilb的陰極室11和具有剛性陰極12a和陰極隔壁12b的陰極室12。另外，剛性陰極12a和陰極隔壁12b借助V字彈簧13相接合。另外，在圖示的例子中，陽極隔壁Ilb和陰極隔壁12b是具有凹凸的形狀，從而提高用鈦，鎳等的薄板制造的電極室的剛性。
[0046]在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電解槽中，在剛性陰極12a的未與多個(gè)V字彈簧13接觸的區(qū)域設(shè)置凹部18。圖6是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的V字彈簧附近的一個(gè)例子的局部放大立體圖。在本實(shí)施方式中，如圖6所示，在剛性陰極12a的未與多個(gè)V字彈簧13接合的區(qū)域(相鄰的V字彈簧的彼此之間，圖6中的用圓圍住的區(qū)域S)形成有凹部18，將該凹部18直接接觸于陰極隔壁12b。由此，經(jīng)由以往V字彈簧13而流動(dòng)的電解電流能夠不經(jīng)由V字彈簧13地流向陰極隔壁12b (參照圖5)，能夠?qū)㈦娏p失抑制到最小限度。
[0047]另外，在本實(shí)施方式中，對將凹部18設(shè)置于剛性陰極12a的方法并不進(jìn)行特別的限定，例如，使用鐵錘來形成凹部18即可。另外，由于通過鎢極惰性氣體保護(hù)焊等固定該凹部18和陰極隔壁12b，因此能夠降低接觸電阻。本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電解槽與第1實(shí)施方式的電解槽不同，不需要重新導(dǎo)入其他的構(gòu)件，由于僅在現(xiàn)有的剛性陰極12a上設(shè)置朝向陰極隔壁12b凹的凹部18，因此具有其加工容易這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0048]在本實(shí)施方式中，也優(yōu)選的是，在剛性陰極12a的與V字彈簧13接合面相反的面上依次重疊配置有金屬制彈性體15(在圖示的例子中的金屬制線圈體)和撓性陰極16。由此，謀求利用金屬制彈性體15和撓性陰極16將通過壓縮V字彈簧13產(chǎn)生的剛性陰極12a和離子交換膜17之間的間隙零間隙化。
[0049]接著，說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的離子交換膜電解槽。
[0050]在本發(fā)明的第3實(shí)施方式中，同樣地，離子交換膜電解槽也由規(guī)定個(gè)數(shù)的多極式的電解槽單元隔著離子交換膜層疊地組裝而成。圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的離子交換膜電解槽的陰極室的電連接的概略局部剖視圖。在圖示的例子中，電解槽單元30劃分成具有剛性陽極21a和陽極隔壁21b的陽極室21和具有剛性陰極22a和陰極隔壁22b的陰極室22。另外，剛性陰極22a和陰極隔壁22b借助V字彈簧23相接合。另外，在圖示的例子中，陽極隔壁21b和陰極隔壁22b是具有凹凸的形狀，從而提高用鈦，鎳等的薄板制造的電極室的剛性。
[0051]另外，在本發(fā)明的第3實(shí)施方式的電解槽中，通過壓縮V字彈簧23使V字彈簧23的開口側(cè)的端部彼此相接觸，從而被電連接。即，V字彈簧23為完全壓扁的狀態(tài)。通過形成該狀態(tài)，以往，沿著V字彈簧23的形狀流動(dòng)的電解電流在最短路線中流動(dòng)，能夠?qū)㈦娏p失抑制到最小限度。V字彈簧23的端部彼此通過鎢極惰性氣體保護(hù)焊等固定，能夠進(jìn)一步降低接觸電阻。另外，在第3實(shí)施方式的電解槽中，也由于不需要重新導(dǎo)入構(gòu)件，因此具有加工容易這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0052]在本發(fā)明的第3實(shí)施方式的電解槽中，也優(yōu)選的是，在剛性陰極22a的與V字彈簧23接合面相反的面上依次重疊配置有金屬制彈性體25 (在圖示的例子中的金屬制線圈體)和撓性陰極26。由此，謀求利用金屬制彈性體25和撓性陰極26將通過壓縮V字彈簧23產(chǎn)生的剛性陰極22a和離子交換膜27之間的間隙零間隙化。另外，在本實(shí)施方式中，由于V字彈簧23為壓扁的狀態(tài)，因此需要金屬制彈性體25的厚度比第1實(shí)施方式的電解槽10和第2實(shí)施方式的電解槽20的金屬制彈性體的厚度厚。
[0053]在本發(fā)明的第1?3的實(shí)施方式的離子交換膜電解槽中，雖然將金屬制線圈體作為金屬制彈性體5、15、25的例子進(jìn)行舉例，但是在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，金屬制彈性體5、15、25由導(dǎo)電性材料形成，而且，只要具有彈性的性質(zhì)的導(dǎo)電性材料且能夠?qū)⑷彳浀膿闲躁帢O6、16、26壓靠于離子交換膜7、17、27進(jìn)行供電的話，就沒有特別限制。例如，除金屬制線圈體以外，也可以使用后述的、自平板彈簧狀體保持構(gòu)件傾斜延伸的平板彈簧狀體。
[0054]在使用金屬制線圈體作為金屬制彈性體5、15、25的情況下,能夠例如通過滾壓加工將具有良好的耐腐蝕性的鎳、鎳合金、不銹鋼、或者通過電鍍等將具有良好的耐腐蝕性的鎳等覆蓋于銅等電阻率較小的金屬而制造的線材加工成螺旋線圈來獲得。所獲得的線材的截面形狀從防止損傷離子交換膜方面考慮，優(yōu)選的是，圓、橢圓、圓角的矩形等。具體地說，當(dāng)滾壓加工直徑0.17mm的鎳線(NW2201)時(shí)，能夠獲得截面形狀為約0.05mmX0.5mm的圓角的矩形、卷徑為約6mm的線圈線。
[0055]在圖1、圖5以及圖7中，金屬制彈性體5、15、25(圖示的例子中的金屬制線圈體)直接配置于電解槽內(nèi)的剛性陰極2a、12a、22a和撓性陰極6、16、26之間，在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，也可以使用彈性緩沖件來代替金屬制線圈體，該彈性緩沖件是將金屬制線圈體卷繞于耐腐蝕性框架而構(gòu)成的。圖8(a)是表示用于彈性緩沖件的耐腐蝕性框架的一個(gè)優(yōu)選例子的立體圖，(b)是表示彈性緩沖件的例子的立體圖。
[0056]在圖8的(a)和(b)所示的例子中，本發(fā)明的耐腐蝕性框架50由用金屬圓棒架在長方形的框架51的長度方向的1對的圓棒之間的加固桿52形成。作為該金屬圓棒，例如，能夠優(yōu)選使用直徑約1.2mm的鎳制金屬圓棒。本發(fā)明的彈性緩沖件53能夠通過跨越耐腐蝕性框架50的長度方向的1對的圓棒之間大致全長地卷繞金屬制彈性體54(在圖示的例子中的金屬制線圈體)來獲得(圖8(b))。通過這樣獲得的彈性緩沖件53的金屬制彈性體54卷繞于耐腐蝕性框架50，因此保持原來的耐腐蝕性框架50的形狀不變，并使金屬制彈性體54幾乎不會(huì)從耐腐蝕性框架50脫落，從而能夠?qū)⒔饘僦茝椥泽w54和耐腐蝕性框架50作為一體化的構(gòu)件來使用。通過將金屬制彈性體54卷繞于耐腐蝕性框架50能夠獲得以下的優(yōu)點(diǎn)。
[0057]S卩，金屬制彈性體54的變形率較高，因此難以使用，且多難以按照工作人員的意愿設(shè)置于電解槽的規(guī)定部位。并且，由于容易變形(強(qiáng)度不足)，即使有時(shí)暫時(shí)設(shè)置于電解槽的規(guī)定部位，也由于電解槽內(nèi)的電解液、產(chǎn)生的氣體造成位置偏移從而使各構(gòu)件難以均勻地緊貼。對此，如圖8(a)所示，彈性緩沖件53例如由長方形狀的耐腐蝕性框架中的4根框架桿形成。其中，能夠在相對的2根框架桿之間以成為大致均勻的密度的方式卷繞金屬制彈性體54而獲得(圖8(b)參照)。另外，在本發(fā)明中，以將金屬制線圈體作為用于彈性緩沖件的金屬制彈制體為例子進(jìn)行了說明，除了金屬制線圈體以外，也可以使用金屬制無紡布等上述金屬制彈性體。
[0058]在將金屬制線圈體作為金屬制彈性體使用的情況下，在金屬制線圈體、卷繞金屬制線圈體而獲得的彈性緩沖件53中，金屬制線圈體的直徑(線圈視在直徑)由于安裝于電解槽內(nèi)通?？s小到10%?70%而產(chǎn)生彈性，利用該彈性使剛性陰極2a、12a、22a和撓性陰極6、16、26彈性地連接從而容易地向電極通電。如果使用線徑較小的金屬制線圈體，則必然地使剛性陰極2a、12a、22a、撓性陰極6、16、26和彈性緩沖件的接觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)變多，能夠均勻地接觸。另外，安裝于電解槽后的彈性緩沖件53，由于利用其耐腐蝕性框架50來保持形狀，所以幾乎不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，在電解槽的解體一再組裝時(shí)也能夠在大部分的情況下再次使用。
[0059]另外，在本發(fā)明的電解槽中，如上所述，也可以將平板彈簧狀體作為金屬制彈性體使用。圖9是表示能夠使用于本發(fā)明的離子交換膜電解槽的平板彈簧狀體的一個(gè)優(yōu)選例子的局部立體圖。在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，雖然平板彈簧狀體可以全部向相同的方向傾斜延伸，如圖9所示，優(yōu)選的是，相鄰的平板彈簧狀體60相互相對地傾斜延伸。如果平板彈簧狀體60相互向相反方向延伸，力僅在垂直于撓性陰極的方向上作用于撓性陰極。因此，撓性陰極僅在水平方向上移動(dòng)，能夠避免弄傷離子交換膜的外表面等問題。
[0060]并且，平板彈簧狀體60的頂端優(yōu)選的是如圖所示那樣與平板彈簧狀體保持部61大致平行地彎曲，且具有與撓性陰極接觸的接觸部60a。通過設(shè)置接觸部60a，能夠避免平板彈簧狀體60弄傷撓性陰極，并且能夠使撓性陰極和離子交換膜之間的接觸良好。另外，圖示的例子為平板彈簧狀體使用的是在板材上施加切口、然后使切口包圍部分翹起而制造成的平板彈簧狀體，但是也可以使用任意的方法將彈簧狀體接合于平板而制造的平板彈簧狀體。
[0061]在此，作為本發(fā)明的離子交換膜電解槽的金屬制彈性構(gòu)件，雖然以金屬制線圈體、彈性緩沖件以及平板彈簧狀體為例子進(jìn)行了說明，但是在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，除此以外，也可以使用使金屬細(xì)線形成波浪形狀的金屬制彈性構(gòu)件，另外，也可以使用金屬制的無紡布。另外，除此以外，作為金屬制彈性體，也可以使用由金屬線形成的編織物、織物以及該編織物、織物的層疊體，或者是三維編織成的彈性體，或者是在進(jìn)行了三維編織后對其實(shí)施了波形加工等而成的形狀的彈性體。
[0062]在本發(fā)明的離子交換膜電解槽中，在組裝包括金屬制彈性體、彈性緩沖件的離子交換膜電解槽時(shí)，使彈性緩沖件等位于剛性陰極2a、12a、22a和撓性陰極6、16、26的位置，然后，按照通常的方法組裝就可以獲得彈性緩沖件等保持于規(guī)定位置的離子交換膜電解槽。
[0063]使用金屬制彈性體的彈性緩沖件的組裝由于為電解槽外的工作，因此能夠容易地實(shí)施，所獲得的彈性緩沖件在電解槽組裝時(shí)，將電解槽內(nèi)的對象電極和安裝的集電體以電連接的方式安裝即可。即使在該安裝時(shí)，彈性緩沖件自身也由于耐腐蝕性框架的強(qiáng)度而不會(huì)產(chǎn)生對組裝帶來障礙程度的變形，因此能夠容易地設(shè)置于規(guī)定部位。在本發(fā)明中，通常，電流以接觸通電方式流動(dòng)。
[0064]本發(fā)明的離子交換膜電解槽涉及利用離子交換膜劃分成具有陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且剛性陰極由被接合于陰極隔壁的多個(gè)V字彈簧支持而成的離子交換膜電解槽的改良，僅滿足上述結(jié)構(gòu)是重要的，對于除此以外的結(jié)構(gòu)，能夠適當(dāng)使用以往所使用的結(jié)構(gòu)，并不特別限定。
[0065]例如，對于撓性陰極6、16、26，只要是被金屬制彈性體5、15、25或者彈性緩沖件按壓從而接觸于離子交換膜7、17、27的撓性陰極，就無特別限定，通常，只要是用于電解的撓性陰極，能夠使用任意的撓性陰極，但優(yōu)選的是，從觸媒皮膜較薄和具有高活性而且皮膜表面平滑、且不會(huì)對尚子交換膜造成機(jī)械性損傷的由Ru — La — Pt系、Ru 一 Ce系、Pt 一 Ce系以及Pt — Ni系形成的組中選擇的熱分解型活性陰極。
[0066]實(shí)施例
[0067]以下，使用實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0068]〈實(shí)施例1>
[0069]利用離子交換膜劃分成具有剛性陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且剛性陰極被接合于陰極隔壁的多個(gè)V字彈簧支持而成的現(xiàn)有的離子交換膜電解槽(日本氯工程公司制:BiTAC(注冊商標(biāo)))的V字彈簧的開口側(cè)端部附近配置了在由SUS310S形成的直徑3.0mm的棒狀體上焊接了導(dǎo)電性網(wǎng)而成的構(gòu)件作為導(dǎo)電性構(gòu)件。然后，利用鎢極惰性氣體保護(hù)焊將從相鄰的V字彈簧之間露出的導(dǎo)電性構(gòu)件和陰極網(wǎng)固定。
[0070]通過滾壓加工將線徑為0.17_、抗拉強(qiáng)度620 N/m2?680N/m2的鎳線(NW2201)制造成寬度約0.5mm的線圈線。使用所獲得的線圈線，制造出線圈的卷徑為約6_的金屬制線圈體。將該金屬制線圈體卷繞于直徑1.2mm的鎳圓棒制框架(耐腐蝕性框架)且形成立方體的形狀，從而制造出概略尺寸為厚度lOmmX寬度llOmmX長度350m的彈性緩沖件。該彈性緩沖件的線圈線密度為約7g/dm2。將所獲得的彈性緩沖件以彈性緩沖件產(chǎn)生彈性的方式插入剛性陰極和撓性陰極之間，在電流密度為4kA/m2的情況下進(jìn)行了 30天的電解。
[0071]另外，使用日本永久電極株式會(huì)社制的尺寸穩(wěn)定性電極作為陽極，使用鎳制微型網(wǎng)基材的活性陰極作為撓性陰極，使用鎳制多孔金屬網(wǎng)作為剛性陰極。陽極和陰極的各自的反應(yīng)面尺寸如下:寬度為110mm、高度為1400mm。離子交換膜使用日本旭硝子株式會(huì)社制的 Flem1nF — 8020。
[0072]〈實(shí)施例2>
[0073]不在V字彈簧的開口側(cè)的端部附近配置導(dǎo)電性構(gòu)件，使用鐵錘使剛性陰極的V字彈簧接觸部以外的部分凹下，從而形成凹部，將該凹部接觸于陰極隔壁。然后，通過鎢極惰性氣體保護(hù)焊固定該接觸部。除此以外，通過與實(shí)施例1相同的順序進(jìn)行了電解。
[0074]〈實(shí)施例3>
[0075]將V字彈簧完全地壓扁，在其上依次重疊配置了卷徑為8mm的金屬制線圈體和撓性陰極，除此之外通過與實(shí)施例同樣的順序進(jìn)行了電解。
[0076]〈現(xiàn)有例〉
[0077]使用日本氯工程公司:BiTAC(注冊商標(biāo))按照通常的方法進(jìn)行了電解。
[0078]將導(dǎo)線焊接于實(shí)施例1?實(shí)施例3和現(xiàn)有例的電解槽的V字彈簧的兩端，用數(shù)字電壓表測定了其電勢差。圖10的(a)?(d)是實(shí)施例1?實(shí)施例3和現(xiàn)有例的電解槽的V字彈簧附近的放大圖，(a)是實(shí)施例1，(b)是實(shí)施例2，(c)是實(shí)施例3，(d)是現(xiàn)有例。另夕卜，圖中的w為導(dǎo)線的焊接位置。
[0079]電勢差的測定結(jié)果是，現(xiàn)有例為25mV。實(shí)施例1為13mV，實(shí)施例2為10mV，實(shí)施例3為7mV，能夠確認(rèn):不管哪一個(gè)實(shí)施例與現(xiàn)有例相比，電壓都降低。
[0080]附圖標(biāo)記說明
[0081]1、11、21、31、陽極室；la、lla、21a、31a、剛性陽極；lb、llb、21b、31b、陽極隔壁；2、
12、22、32、陰極室；2a、12a、22a、32a、剛性陰極；2b、12b、22b、32b、陰極隔壁；3、13、23、33、V字彈簧；4、導(dǎo)電性構(gòu)件；4a、金屬制棒狀體；4b、導(dǎo)電性網(wǎng)；5、15、25、金屬制彈性體；6、16、
26、撓性陰極；7、17、27、37、離子交換膜；18、凹部；10、20、30、40、電解槽單元；50、耐腐蝕性框架；51、長方形框架；52、加固桿；53、彈性緩沖件；54、金屬制彈性體；60、平板彈簧狀體；60a、頂端部；61、平板彈簧狀體保持部。
【權(quán)利要求】
1.一種離子交換膜電解槽，該離子交換膜電解槽是利用離子交換膜劃分成具有剛性陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且上述剛性陰極和上述陰極隔壁經(jīng)由多個(gè)V字彈簧相接合而成的，其特征在于， 導(dǎo)電性構(gòu)件配置于上述V字彈簧的開口側(cè)的端部附近，通過壓縮該V字彈簧，使上述V字彈簧和上述導(dǎo)電性構(gòu)件電連接。
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， 上述導(dǎo)電性構(gòu)件具有彈性。
3.一種離子交換膜電解槽，該離子交換膜電解槽是利用離子交換膜劃分成具有剛性陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且上述剛性陰極和上述陰極隔壁經(jīng)由多個(gè)V字彈簧相接合而成的，其特征在于， 在剛性陰極的未與上述多個(gè)V字彈簧接合的區(qū)域形成有朝向陰極隔壁方向凹的凹部，該凹部和陰極隔壁電連接。
4.一種離子交換膜電解槽，該離子交換膜電解槽是利用離子交換膜劃分成具有剛性陽極和陽極隔壁的陽極室和具有剛性陰極和陰極隔壁的陰極室并且上述剛性陰極和上述陰極隔壁經(jīng)由多個(gè)V字彈簧相接合而成的，其特征在于， 通過壓縮上述V字彈簧，使該V字彈簧的開口側(cè)的端部彼此電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的離子交換膜電解槽，其特征在于， 在上述剛性陰極的與V字彈簧接合面相反的面上重疊配置有金屬制彈性體和撓性陰極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離子交換膜電解槽，其特征在于， 上述金屬制彈性體為將金屬制彈性體卷繞于耐腐蝕性框架而成的彈性緩沖件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離子交換膜電解槽，其特征在于， 上述金屬制彈性體為金屬制線圈體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離子交換膜電解槽，其特征在于， 上述金屬制彈性體為自平板彈簧狀體保持構(gòu)件傾斜延伸的多對的梳狀的平板彈簧狀體。
【文檔編號】C25B9/02GK104254644SQ201380022395
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月27日
【發(fā)明者】淺海清人, 平島浩一, 黃鄭侃, 岡本光正, 吉村貢史 申請人:氯工程公司