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公開番号2025040105
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146808
出願日2023-09-11
発明の名称酸素還元型食塩電解の運転方法
出願人東ソー株式会社
代理人
主分類C25B 1/34 20060101AFI20250314BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】特定のガス拡散電極電位で運転することで、食塩電解プロセスの高寿命化に寄与する効果を奏する。
【解決手段】陰極室に酸素含有ガスを供給し、白金触媒を備えたガス拡散電極で酸素を還元しながら行うアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法であって、電気抵抗を分離した陰極の電位が0.20V vs. RHE以上0.75V vs. RHE以下であるアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
陰極室に酸素含有ガスを供給し、白金触媒を備えたガス拡散電極で酸素を還元しながら行うアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法であって、電気抵抗を分離したガス拡散電極の電位が０．２０Ｖｖｓ．ＲＨＥ以上０．７５Ｖｖｓ．ＲＨＥ以下であるアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記電解時の電流密度が２ｋＡ／ｍ
２
以上１０ｋＡ／ｍ
２
以下である請求項１に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【請求項３】
前記酸素含有ガス中に含まれる酸素濃度が８体積％以上４０体積％以下である請求項１又は請求項２に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【請求項４】
前記ガス拡散電極が、導電性基体の一面側に、疎水性炭素粉末とフッ素樹脂を含有するガス拡散層と、炭素粉末と白金触媒とフッ素樹脂を含有する反応層とを備えた請求項１又は請求項２に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【請求項５】
前記反応層に含まれる炭素粉末と白金の総重量を１００ｗｔ％としたときに、該白金の重量が２１ｗｔ％以上である請求項４に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【請求項６】
前記白金触媒の白金結晶子径が２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【請求項７】
前記白金触媒の白金担持量がガス拡散電極の幾何面積当たり０．１ｍｇ／ｃｍ
２
以上１０ｍｇ／ｃｍ
２
以下である請求項１又は請求項２に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載のアルカリ金属塩化物水溶液の電解方法を用いる塩素ガスとアルカリ金属水酸化物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、酸素還元型食塩電解の運転方法に関する。
続きを表示（約 950 文字）【背景技術】
【０００２】
食塩電解工業では一般に、陽極に塩素発生電極、陰極に水素発生電極を用い、陽極と陰極との間をフッ素系陽イオン交換膜で区画した、イオン交換膜法食塩電解が主流である。
【０００３】
一方、陰極を酸素還元電極に置き換えることで、イオン交換膜法食塩電解に対し、理論的な電解電圧を１Ｖ以上下げることが可能とされており、カーボンニュートラル推進に向けた省エネルギー化の手段として注目されている。
【０００４】
しかし、実際の酸素還元電極は、酸素還元反応の高い過電圧に起因して、電圧削減効果は０．７Ｖ程度に留まり、エネルギー源として再利用が可能な水素が副生されない問題と相まって、大規模な実用化には至っていない。
【０００５】
過電圧を低減する食塩電解用酸素還元電極としては、これまでに触媒として白金や銀を用いたものが広く研究されてきた。
【０００６】
例えば、銀触媒及び銀－白金触媒を用いて電解電圧を低減させた食塩電解用酸素ガス拡散電極（特許文献１）、銀触媒と白金触媒を用いたガス拡散電極（非特許文献１）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第５１７８９５９号公報
【非特許文献】
【０００８】
ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａＡｃｔａ、２０００、ｖｏｌ．４５、Ｉｓｓｕｅｓ２５、Ｐ．４２５１－４２５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、銀触媒を用いて食塩電解の稼働電流（４．０～８．０ｋＡ／ｍ
２
）に適用した際、高い過電圧が生じ、食塩電解プロセスの省エネルギー化を妨げていた。
【００１０】
非特許文献１では、白金を用いた触媒は銀触媒よりも過電圧を低減させることができ、食塩電解プロセスの省エネルギー化に寄与できるが、白金触媒を陰極として用いた場合、白金が電解液中に溶出するとされ、触媒として利用可能な白金が減少してしまうため、長期に安定運転することが困難であるとされていた。
（【００１１】以降は省略されています）

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