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公開番号2025105476
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2024200964
出願日2024-11-18
発明の名称電解セル構造体
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C25B 9/63 20210101AFI20250703BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】電力原単位及び水酸化ナトリウム生産量を向上させることのできる、電解セル構造体を提供する。
【解決手段】
電解セル構造体であって、
底面と当該底面の上方に位置する開放部とを有する枠体と、
前記開放部側に配され、かつ、短辺L1(m)×長辺L2(m)の略矩形の形状を有する電極と、
前記底面上に設けられ、かつ、前記電極を支持するリブと、
前記リブに固定され、かつ、短辺L3(m)×長辺L4(m)の略矩形の形状を有するバッフル板と、
を備え、
前記短辺L1が、1.3m以上1.6m以下であり、
前記長辺L4と前記短辺L1との比が、L4/L1として、0.35以上0.97以下である、電解セル構造体。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電解セル構造体であって、
底面と当該底面の上方に位置する開放部とを有する枠体Ｆ１と、
前記開放部側に配され、かつ、短辺Ｌ１（ｍ）×長辺Ｌ２（ｍ）の略矩形の形状を有する電極Ｅ１と、
前記底面上に設けられ、かつ、前記電極Ｅ１を支持するリブＲ１と、
前記リブに固定され、かつ、短辺Ｌ３（ｍ）×長辺Ｌ４（ｍ）の略矩形の形状を有するバッフル板Ｂ１と、
を備え、
前記短辺Ｌ１が、１．３ｍ以上１．６ｍ以下であり、
前記長辺Ｌ４と前記短辺Ｌ１との比が、Ｌ４／Ｌ１として、０．３５以上０．９７以下である、電解セル構造体。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
略直方体の形状を有し、かつ、電解液から気体を分離する、気液分離部を更に備え、
前記電解セル構造体における通電面を平面視したとき、前記気液分離部が、短辺Ｌ５（ｍ）×長辺Ｌ６（ｍ）の略矩形の形状を有し、
前記短辺Ｌ５と前記短辺Ｌ１との比が、Ｌ５／Ｌ１として、０．０３以上０．０８以下である、請求項１に記載の電解セル構造体。
【請求項３】
前記枠体Ｆ１及び前記電極Ｅ１で画成される極室容積Ｖ１と前記気液分離部の容積Ｖ２との比が、Ｖ１／Ｖ２として、１５以上２０以下である、請求項２に記載の電解セル構造体。
【請求項４】
前記電極Ｅ１と前記バッフル板Ｂ１とがなす角が、０．５°以上２．４°以下である、請求項１に記載の電解セル構造体。
【請求項５】
電極Ｅ２と、当該電極Ｅ２の通電面を押圧する導電性マットレスと、を更に備え、
前記電極Ｅ１が、陽極であり、かつ、前記電極Ｅ２が、陰極である、請求項１～４のいずれか１項に記載の電解セル構造体。
【請求項６】
複数の、請求項１に記載の電解セル構造体と、
隣接する前記電解セル構造体の間に配されるイオン交換膜と、
前記電解セル構造体と前記イオン交換膜とを連結するように構成された連結手段と、
を備える、電解槽。
【請求項７】
前記連結手段が、プレス器と、前記プレス器に連結された固定ヘッドと、を備え、
前記固定ヘッドが、前記プレス器の駆動により、前記電解セル構造体における前記固定ヘッドとの接触面の全面を押圧するように構成されている、請求項６に記載の電解槽。
【請求項８】
前記連結手段に最も近い前記電解セル構造体と前記連結手段との間にダミーセルを更に備え、
前記連結手段が、プレス器と、前記プレス器に連結された固定ヘッドと、を備え、
前記固定ヘッドが、前記プレス器の駆動により、前記ダミーセルを押圧するように構成されており、
前記ダミーセルが、前記固定ヘッドからの押圧下で、前記電解セル構造体における前記ダミーセルとの接触面の全面を押圧するように構成されている、請求項６に記載の電解槽。
【請求項９】
前記ダミーセルが剛性材である、請求項８に記載の電解槽。
【請求項１０】
前記連結手段に嵌合するように構成されたアタッチメントを更に備え、
前記連結手段が、プレス器と、前記プレス器に連結された固定ヘッドと、を備え、
前記固定ヘッドが、前記プレス器の駆動により、前記アタッチメントを押圧可能に構成されており、
前記アタッチメントが、前記固定ヘッドからの押圧下で、前記電解セル構造体における前記アタッチメントとの接触面の全面を押圧するように構成されている、請求項６に記載の電解槽。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、電解セル構造体に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属塩電気分解は、食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液を電気分解（以下、単に「電解」ともいう。）して、高濃度のアルカリ金属水酸化物、水素、塩素などを製造する方法である。その方法としては、水銀法や、隔膜法による電解が挙げられるが、近年では、電力効率の良いイオン交換膜法が主に用いられている。
【０００３】
イオン交換膜法では、陽極及び陰極（以下、これらを総称して「電極」ともいう。）を備える電解セルを、イオン交換膜を介して多数並べた電解槽を用いて電解を行う。電解セルは、陰極を取り付けた陰極室と、陽極を取り付けた陽極室が、隔壁（背面板）を介して、背中合わせに配置された構造を有している。電解セルでは、陽極室にアルカリ金属塩化物水溶液を供給し、陰極室にアルカリ金属水酸化物を供給して、電解することで、陽極室では塩素ガスを生成し、陰極室ではアルカリ金属水酸化物や水素ガスを生成する。
【０００４】
また、近年では、電力原単位をさらに向上させるため、イオン交換膜と陰極を接触させて電解を行うゼロギャップ電解が主流となってきている。例えば、特許文献１には、複極式フィルタープレス型塩化アルカリ金属水溶液電解槽用の単位セルに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第３７０７７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された技術において、横幅２４００ｍｍ及び高さ１２８０ｍｍの単位セルが開示されており、単位セルの陽極室の上部にはバッフルプレートを設けることができるとされているが、このような構成においては、電力原単位及び水酸化ナトリウム生産量の観点で、改善の余地がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電力原単位及び水酸化ナトリウム生産量を向上させることができる、電解セル構造体を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、所定の構成を有する電解セル構造体により、上記の点が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の態様を包含する。
［１］
電解セル構造体であって、
底面と当該底面の上方に位置する開放部とを有する枠体Ｆ１と、
前記開放部側に配され、かつ、短辺Ｌ１（ｍ）×長辺Ｌ２（ｍ）の略矩形の形状を有する電極Ｅ１と、
前記底面上に設けられ、かつ、前記電極Ｅ１を支持するリブＲ１と、
前記リブに固定され、かつ、短辺Ｌ３（ｍ）×長辺Ｌ４（ｍ）の略矩形の形状を有するバッフル板Ｂ１と、
を備え、
前記短辺Ｌ１が、１．３ｍ以上１．６ｍ以下であり、
前記長辺Ｌ４と前記短辺Ｌ１との比が、Ｌ４／Ｌ１として、０．３５以上０．９７以下である、電解セル構造体。
［２］
略直方体の形状を有し、かつ、電解液から気体を分離する、気液分離部を更に備え、
前記電解セル構造体における通電面を平面視したとき、前記気液分離部が、短辺Ｌ５（ｍ）×長辺Ｌ６（ｍ）の略矩形の形状を有し、
前記短辺Ｌ５と前記短辺Ｌ１との比が、Ｌ５／Ｌ１として、０．０３以上０．０８以下である、［１］に記載の電解セル構造体。
［３］
前記枠体Ｆ１及び前記電極Ｅ１で画成される極室容積Ｖ１と前記気液分離部の容積Ｖ２との比が、Ｖ１／Ｖ２として、１５以上２０以下である、［２］に記載の電解セル構造体。
［４］
前記電極Ｅ１と前記バッフル板Ｂ１とがなす角が、０．５°以上２．４°以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の電解セル構造体。
［５］
電極Ｅ２と、当該電極Ｅ２の通電面を押圧する導電性マットレスと、を更に備え、
前記電極Ｅ１が、陽極であり、かつ、前記電極Ｅ２が、陰極である、［１］～［４］のいずれかに記載の電解セル構造体。
［６］
複数の、請求項１に記載の電解セル構造体と、
隣接する前記電解セル構造体の間に配されるイオン交換膜と、
前記電解セル構造体と前記イオン交換膜とを連結するように構成された連結手段と、
を備える、電解槽。
［７］
前記連結手段が、プレス器と、前記プレス器に連結された固定ヘッドと、を備え、
前記固定ヘッドが、前記プレス器の駆動により、前記電解セル構造体における前記固定ヘッドとの接触面の全面を押圧するように構成されている、［６］に記載の電解槽。
［８］
前記連結手段に最も近い前記電解セル構造体と前記連結手段との間にダミーセルを更に備え、
前記連結手段が、プレス器と、前記プレス器に連結された固定ヘッドと、を備え、
前記固定ヘッドが、前記プレス器の駆動により、前記ダミーセルを押圧するように構成されており、
前記ダミーセルが、前記固定ヘッドからの押圧下で、前記電解セル構造体における前記ダミーセルとの接触面の全面を押圧するように構成されている、［６］に記載の電解槽。
［９］
前記ダミーセルが剛性材である、［８］に記載の電解槽。
［１０］
前記連結手段に嵌合するように構成されたアタッチメントを更に備え、
前記連結手段が、プレス器と、前記プレス器に連結された固定ヘッドと、を備え、
前記固定ヘッドが、前記プレス器の駆動により、前記アタッチメントを押圧可能に構成されており、
前記アタッチメントが、前記固定ヘッドからの押圧下で、前記電解セル構造体における前記アタッチメントとの接触面の全面を押圧するように構成されている、［６］に記載の電解槽。
［１１］
前記アタッチメントが、剛性材である、［１０］に記載の電解槽。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力原単位及び水酸化ナトリウム生産量を向上させることができる、電解セル構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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