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公開番号2025122069
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2025083054,2022581385
出願日2025-05-19,2021-06-29
発明の名称アルカリ水電解用セパレータ
出願人アグフア-ゲヴエルト,ナームローゼ・フエンノートシヤツプ
代理人弁理士法人小田島特許事務所
主分類C25B 13/08 20060101AFI20250813BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】高いイオン伝導性と組み合わせて十分な機械的品質を有するセパレータ、及びアルカリ水電解用セパレータの製造方法を提供する。
【解決手段】多孔質支持体(10)と、多孔質支持体の一方の側及び他方の側にそれぞれ設けられた第1の(20b)及び第2の(30b)多孔質層とを含むアルカリ電解用セパレータであって、多孔質支持体が150μm以下の厚さ(d1)を有し、セパレータの総厚さ(d2)が250μm未満であることを特徴とする、セパレータ。そのようなセパレータの調製方法も開示される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
多孔質支持体（１０）と、多孔質支持体の一方及び他方の側にそれぞれ設けられた第１の（２０ｂ）及び第２の（３０ｂ）多孔質層とを含むアルカリ電解用セパレータ（１）であって、多孔質支持体が１５０μｍ以下の厚さ（ｄ１）を有し、セパレータの厚さ（ｄ２）が２５０μｍ未満であることを特徴とする、セパレータ。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
多孔質支持体の厚さが１００μｍ以下である、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
セパレータの厚さが２２５μｍ未満である、請求項１又は２に記載のセパレータ。
【請求項４】
３０重量％のＫＯＨ水溶液中、８０℃で０．１オームｃｍ
２
未満のイオン抵抗を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項５】
多孔質支持体の開口部が３０～８０％までである、請求項１～４のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項６】
第１及び第２の多孔質層が、ポリマー樹脂及び親水性無機粒子を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のセパレータ。
【請求項７】
ポリマー樹脂が、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びポリフェニルスルフィドからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項６に記載のセパレータ。
【請求項８】
親水性無機粒子が、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、水酸化チタン及び硫酸バリウムからなる群の少なくとも１つから選択される、請求項６又は７に記載のセパレータ。
【請求項９】
親水性無機粒子が、０．７μｍ以下の粒子サイズ粒子サイズＤ５０を有する、請求項８に記載のセパレータ。
【請求項１０】
第１の多孔質層と第２の多孔質層が同じである、請求項１～９のいずれか１項に記載のセパレータ。
（【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】
本発明は、アルカリ水電解用セパレータの製造方法及びこの方法により得られるセパレータに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
今日、水素はいくつかの工業プロセス、例えば、化学工業における原料としての、及び冶金工業における還元剤としてのその使用において使用されている。水素は、アンモニア、ひいては肥料、及び多くのポリマーの製造に使用されるメタノールの製造のための基本的な構成単位である。水素が中間油生成物の処理に使用される製油所は、別の使用分野である。
【０００３】
水素はまた、重要な将来のエネルギー担体と考えられており、これは水素がエネルギーを使用可能な形態で貯蔵及び送達できることを意味する。酸素との発熱燃焼反応によってエネルギーが放出され、それにより水を形成する。このような燃焼反応の間、炭素を含む温室効果ガスは排出されない。
【０００４】
低炭素社会の実現のために、太陽光及び風力等の自然エネルギーを利用した再生可能エネルギーがますます重要になってきている。
【０００５】
風力及び太陽光発電システムによる発電は、気象条件に大きく左右されるため、変動が大きく、電気の需要と供給のバランスが崩れてしまう。余剰電力を蓄えるために、電力が水素等の気体燃料を生成するために使用される、いわゆる電力対ガス技術は、近年多くの関心を集めている。再生可能エネルギー源からの電気の生成が増加するにつれて、生成されたエネルギーの貯蔵及び輸送の需要も増加する。
【０００６】
アルカリ水電解は、電気が水素に変換される場合がある重要な製造プロセスである。
【０００７】
アルカリ水電解セルでは、いわゆるセパレータ又はダイヤフラムを使用して異なる極性の電極を分離して、これらの電子伝導部品（電極）間の短絡を防止し、ガスクロスオーバーを回避することによって（カソードで形成された）水素と（アノードで形成された）酸素との再結合を防止する。これら全ての機能を果たす一方で、セパレータは、カソードからアノードへのヒドロキシルイオンの輸送のための高イオン伝導体であるべきである。
【０００８】
セパレータは、典型的には多孔質支持体を含む。このような多孔質支持体は、特許文献１（ＨｙｄｒｏｇｅｎＳｙｓｔｅｍｓ）に開示されているように、セパレータを補強し、セパレータの操作及び電解槽へのセパレータの導入を容易にする。
【０００９】
特許文献２（ＶＩＴＯ）は、強化セパレータを調製するプロセスを開示している。このプロセスは、対称的な特性を有する膜をもたらす。このプロセスは、ウェブとしての多孔質支持体及び適切なドープ溶液を提供する工程と、ウェブを垂直位置に案内する工程と、ウェブの両側をドープ溶液で等しくコーティングして、ウェブでコーティングされた支持体を生成する工程と、ドープでコーティングされたウェブに、対称的な表面細孔形成工程及び対称的な凝固工程を適用して、強化膜を生成する工程とを含む。
【００１０】
特許文献３及び特許文献４（ＡｇｆａＧｅｖａｅｒｔ及びＶＩＴＯ）は、特許文献２に記載されているような対称特性を有する強化膜を製造するための製造方法を開示している。これらの製造方法に使用される多孔質支持体は、１９０μｍを超える厚さを有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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