零極距食鹽電解槽用陽極、食鹽電解槽以及利用該食鹽電解槽的食鹽電解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于零極距食鹽電解槽的陽極、零極距食鹽電解槽，以及利用該零極距食鹽電解槽的食鹽電解方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為電解用電極被公開的是，具有導(dǎo)電性基體和覆蓋該導(dǎo)電性基體的催化劑層的電解用電極。作為這種電解用電極的制造方法，為了提高附著到導(dǎo)電性基體的催化劑層的附著性，通過對導(dǎo)電性基體進行噴砂或者酸蝕以對表面進行粗糙化，接著在被粗糙化的導(dǎo)電性基體表面形成催化劑層的方法已屬于公知技術(shù)(例如，參見專利文獻I以及專利文獻2) O
[0003]為了通過電解堿金屬鹽水溶液即氯化鈉水溶液制備氯氣、氫氣以及氫氧化鈉，以氧離子交換膜分離陽極室和陰極室，陽極室內(nèi)的陽極和陰極室內(nèi)的陰極之間流過電流并進行電解的離子交換膜法食鹽電解槽已被廣泛知曉，也對此進行了各種各樣大量的改良。例如，將陽極開發(fā)為尺寸穩(wěn)定性電極、將陰極開發(fā)為氫過電壓低的活性陰極，以實現(xiàn)降低離子交換膜法食鹽電解的電解電壓。特別是，最近顯著提高了電解技術(shù)，作為其中的一個示例，開發(fā)了陽極和陰緊貼陽離子交換膜的零極距食鹽電解槽，進一步實現(xiàn)了降低電解電壓(例如，參見專利文獻3以及專利文獻4)。
[0004]S卩，離子交換膜法食鹽電解槽中，陽極比之前更加緊貼離子交換膜、且新創(chuàng)的使陰極緊貼離子交換膜的為零極距食鹽電解槽。其原因是，由于陰極側(cè)的液壓比陽極側(cè)的液壓大，在離子交換膜的陽極側(cè)和陰極側(cè)的電解液壓力不同，使得離子交換膜自然地向陽極按壓緊貼。而且，在該狀態(tài)基礎(chǔ)上，進一步有意地、物理上的將陰極向離子交換膜緊貼，減小離子交換膜和陰極之間的電阻，并降低電解電壓的為零極距食鹽電解槽。這種零極距食鹽電解槽中，隨著陰極到離子交換膜的緊貼，向陽極的離子交換膜的按壓力增加。
[0005]為了應(yīng)對這種按壓力的增加，專利文獻4記載的零極距食鹽電解槽中，提高陽極的剛性，成為即使向離子交換膜按壓也極少變形的剛性結(jié)構(gòu)，另一方面，將陰極作為吸收由電極支撐框架等的公差、變形產(chǎn)生的凹凸并保持零極距的柔性結(jié)構(gòu)。進一步通過在背后的背板之間插入導(dǎo)電性緩沖墊，不損傷離子交換膜地確保離子交換膜和陽極之間、以及離子交換膜和陰極之間的緊貼性能。而且，對于剛性結(jié)構(gòu)的陽極結(jié)構(gòu)，主要以確保與離子交換膜之間的透液性觀點來看，在由鈦制金屬板網(wǎng)或鈦金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的導(dǎo)電性基體的表面上形成催化劑層，并推薦催化劑層表面的凹凸高度差的最大值為5?50 μπι。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:JP特開2002-30495號公報
[0009]專利文獻2:JP專利第2721739號公報
[0010]專利文獻3:JP特開2001-262387號公報
[0011]專利文獻4:JP專利第4453973號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]所要解決的技術(shù)課題
[0013]但是，如專利文獻1、2的記載，為了提高附著到導(dǎo)電性基體的催化劑層的附著性，在通過對導(dǎo)電性基體進行噴砂或者酸蝕以對表面進行粗糙化，接著在被粗糙化的導(dǎo)電性基體表面形成催化劑層的方法中，由于沒有控制催化劑層表面的凹凸高度差的最大值，僅此一點，對于降低電解電壓的效果不夠充分。
[0014]另外，專利文獻3中雖然提出通過改造電解槽以達到降低電解電壓效果的方案，但是存在電解槽的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜等缺陷。
[0015]而且，如專利文獻4的記載，表面凹凸高度差的最大值為5?50 μ m的催化劑層中，在電流密度較小的運轉(zhuǎn)情況下，零極距食鹽電解槽用的電解用電極中，透液性不足，另外由于催化劑層的表面積較小，存在電解電壓降低地不夠充分的問題。
[0016]解決問題的手段
[0017]本發(fā)明是鑒于上述問題所提出的，其目的是提供:通過對食鹽電解槽用陽極的催化劑層進行高粗糙化，以充分地確保透液性，進一步能夠降低電解電壓的零極距食鹽電解槽用陽極、零極距食鹽電解槽以及利用該零極距食鹽電解槽的食鹽電解方法。
[0018]為了解決上述問題深入研宄的結(jié)果是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過對食鹽電解槽用陽極的催化劑層進行高粗糙化，能夠充分地確保透液性，進一步降低電解電壓，由此完成了本發(fā)明。
[0019]S卩，本發(fā)明的零極距食鹽電解槽用陽極，包括；具有透液性的導(dǎo)電性基體；以及設(shè)置在該導(dǎo)電性基體上，表面的凹凸高度差的最大值為55?70 μπι的催化劑層。本發(fā)明的實施例中，所述導(dǎo)電性基體優(yōu)選為，由閥金屬或者以兩種以上閥金屬的合金構(gòu)成的金屬板網(wǎng)或穿孔金屬網(wǎng)，且優(yōu)選含有催化劑層的厚度為0.5?2.0_。
[0020]另一方面，本發(fā)明的零極距食鹽電解槽，包括；具有含透液性的導(dǎo)電性基體，和設(shè)置在該導(dǎo)電性基體上、表面的凹凸高度差的最大值為55?70μπι的催化劑層的陽極；陰極；在所述陽極和所述陰極之間以接觸狀態(tài)配置的離子交換膜。
[0021]本發(fā)明的實施例中，優(yōu)選地，所述陰極含有，在剛性結(jié)構(gòu)的鎳制金屬板網(wǎng)和柔性結(jié)構(gòu)的細網(wǎng)狀陰極之間插入具有彈性斥力的導(dǎo)電性彈性體，通過該導(dǎo)電性彈性體將所述細網(wǎng)狀陰極按壓到離子交換膜的結(jié)構(gòu)。另外，優(yōu)選地，所述導(dǎo)電性彈性體為緩沖墊或彈簧形狀的導(dǎo)電性彈性體。
[0022]另外，本發(fā)明的零極距食鹽電解方法是，利用上述任意項所述的零極距食鹽電解槽電解含有氯化鈉液體的食鹽電解方法。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，特別是在零極距食鹽電解槽中，提供即使隨著陰極到離子交換膜的的緊貼，向陽極的離子交換膜的按壓力增加，也能夠不損傷離子交換膜地確保透液性，進一步地，通過將催化劑層表面的凹凸高度差的最大值增大為55?70 μπι，增加了表面積，能夠降低電解電壓的零極距食鹽電解槽以及電解方法。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出利用本發(fā)明零極距食鹽電解槽的電極單元總體結(jié)構(gòu)的縱向側(cè)視圖。
[0026]圖2是以圖1中沿著A-A的剖面圖。
[0027]圖3是示出放大圖1中B部的詳細結(jié)構(gòu)的主要部分的剖面圖。
[0028]圖4是示出利用本發(fā)明零極距食鹽電解槽的導(dǎo)電性彈性體結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0029]圖5是示出本發(fā)明實施例以及比較例的槽電壓經(jīng)時間變化的曲線。
[0030]標(biāo)號說明
[0031]U電極單元
[0032]I離子交換膜
[0033]10電極支撐框架
[0034]11隔壁
[0035]12、13 縱向肋
[0036]12a、13a 貫通孔
[0037]20陽極
[0038]20A 陽極室
[0039]21導(dǎo)電性基體
[0040]22陽極催化劑層
[0041]30陰極結(jié)構(gòu)
[0042]30A 陰極室
[0043]31背板
[0044]32導(dǎo)電性彈性體
[0045]33活性陰極
[0046]33a 導(dǎo)電性基體
[0047]33b 陰極催化劑層
【具體實施方式】
[0048]下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。但本發(fā)明不限于如下實施例。
[0049]本發(fā)明的零極距食鹽電解槽用陽極，包括；具有透液性的導(dǎo)電性基體，和設(shè)置在該導(dǎo)電性基體上，表面的凹凸高度差的最大值為55?70 μπι的催化劑層。這種陽極，例如可以通過如下制造方法得到。即，本實施例的制造方法，包括:對導(dǎo)電性基體進行噴砂的步驟Α，和/或向?qū)щ娦曰w浸漬酸進行表面處理的步驟B，在進行表面處理后的導(dǎo)電性基體表面形成催化劑層的步驟C。
[0050]首先，在本實施例的食鹽電解用電極的制造方法中，準(zhǔn)備具有透液性的導(dǎo)電性基體。作為導(dǎo)電性基體的材質(zhì)，可以舉例，鈦、鉭、鋯、鈮等閥金屬或2種以上閥金屬的合金。另夕卜，作為導(dǎo)電性基體的形狀，可以舉例，金屬板網(wǎng)或穿孔金屬網(wǎng)。
[0051]步驟A中，在導(dǎo)電體基體表面，為達到固著效果以承載催化劑層而