层积体、电解槽及其制造方法、电极的更新方法、层积体的更新方法以及卷绕体的制造方法技术

本发明专利技术涉及层积体、电解槽及其制造方法、电极的更新方法、层积体的更新方法以及卷绕体的制造方法。一种层积体，其具有隔膜和固定于所述隔膜的表面的至少1个区域的电解用电极，所述隔膜的表面上，所述区域的比例超过0％且小于93％。小于93％。

【技术实现步骤摘要】
层积体、电解槽及其制造方法、电极的更新方法、层积体的更新方法以及卷绕体的制造方法
[0001]本申请是分案申请，其原申请的国际申请号是PCT/JP2018/011535，国际申请日是2018年3月22日，中国国家申请号为201880015823.8，进入中国的日期为2019年9月4日，专利技术名称为“电解用电极、层积体、卷绕体、电解槽、电解槽的制造方法、电极的更新方法、层积体的更新方法以及卷绕体的制造方法”。


[0002]本专利技术涉及电解用电极、层积体、卷绕体、电解槽、电解槽的制造方法、电极的更新方法、层积体的更新方法以及卷绕体的制造方法。

技术介绍

[0003]在食盐水等碱金属氯化物水溶液的电分解和水的电分解(下文中称为“电解”)中，利用了使用电解槽的方法，该电解槽具备隔膜、更具体而言具备离子交换膜或微多孔膜。该电解槽多数情况下在其内部具备大量串联连接而成的电解单元。在各电解单元之间夹杂隔膜而进行电解。在电解单元中，具有阴极的阴极室与具有阳极的阳极室隔着隔离壁(背面板)、或者通过利用压制压力、螺栓紧固等的按压背对背地进行配置。
[0004]目前，这些电解槽中使用的阳极、阴极通过焊接、夹入等方法被固定至电解单元的各阳极室、阴极室，之后被储存、并输送到客户处。另一方面，隔膜以其自身单独卷绕于氯乙烯(聚氯乙烯)制的管等上的状态被储存、并输送到客户处。在客户处，将电解单元排列于电解槽的框架上，将隔膜夹在电解单元之间来组装电解槽。如此实施电解单元的制造和客户处的电解槽组装。作为能够应用于这种电解槽的结构物，在专利文献1、2中公开了一种隔膜与电极一体化了的结构物。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开昭58
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048686
[0008]专利文献2：日本特开昭55
‑
148775

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的课题
[0010]若开始并持续电解运转，由于各种原因，各部件会发生劣化，电解性能降低，在某一时刻要对各部件进行更换。隔膜可以通过从电解单元间抽出并插入新的隔膜而简单地更新。另一方面，阳极和阴极被固定于电解单元，因此在电极更新时，要从电解槽中取出电解单元，运至专用的更新工厂取下焊接等固定而将旧电极剥去后，设置新电极，再通过焊接等方法固定，搬运至电解工厂，归位于电解槽，如此这般存在产生非常繁杂的操作的课题。此处，考虑了将通过热压接使专利文献1、2中记载的隔膜和电极一体化而成的结构物用于上述更新，但该结构物虽然以实验室水平能够比较容易地制造，但根据实际商业尺寸的电解
单元(例如高1.5m、宽3m)进行制造并不容易。另外，由于电解性能(电解电压、电流效率、苛性钠中食盐浓度等)、耐久性明显差，并且在隔膜和界面的电极上会产生氯气、氢气，因此若长时间用于电解则完全剥离，无法实际使用。
[0011]本专利技术是鉴于上述现有技术所存在的课题而进行的，其目的在于提供以下的电解用电极、层积体、卷绕体、电解槽、电解槽的制造方法、电极的更新方法、层积体的更新方法以及卷绕体的制造方法。
[0012](第1目的)
[0013]本专利技术的目的之一在于提供一种输送及处理容易、能够大幅简化启动新品电解槽时或对劣化的电极进行更新时的操作、进而还能够维持或提高电解性能的电解用电极、层积体和卷绕体。
[0014](第2目的)
[0015]本专利技术的目的之一在于提供一种能够提高电解槽中的电极更新时的作业效率、进而在更新后也能表现出优异的电解性能的层积体。
[0016](第3目的)
[0017]本专利技术的目的之一在于提供一种从与上述第2目的不同的方面出发能够提高电解槽中的电极更新时的作业效率、进而在更新后也能表现出优异的电解性能的层积体。
[0018](第4目的)
[0019]本专利技术的目的之一在于提供一种在电解性能优异的同时能够防止隔膜损伤的电解槽、电解槽的制造方法和层积体的更新方法。
[0020](第5的目的)
[0021]本专利技术的目的之一在于提供一种能够提高电解槽中的电极更新时的作业效率的电解槽的制造方法、电极的更新方法以及卷绕体的制造方法。
[0022](第6目的)
[0023]本专利技术的目的之一在于提供一种从与上述第5目的不同的方面出发能够提高电解槽中的电极更新时的作业效率的电解槽的制造方法。
[0024](第7目的)
[0025]本专利技术的目的之一在于提供一种从与上述第5和第6目的不同的方面出发能够提高电解槽中的电极更新时的作业效率的电解槽的制造方法。
[0026]用于解决课题的手段
[0027]本专利技术人为了实现第1目的进行了反复深入的研究，结果发现，通过制作每单位面积的质量小、能够以较弱的力与离子交换膜和微多孔膜等隔膜或劣化的电极粘接的电解用电极，输送、处理变得容易，能够大幅简化启动新品电解槽时、或更新劣化的部件时的操作，进而与现有技术的电解性能相比，能够大幅提高性能。另外发现，能够与更新操作繁杂的现有电解单元的电解性能同等或提高电解性能，由此完成了本专利技术。
[0028]即，本专利技术包括以下方案。
[0029][1]一种电解用电极，上述电解用电极的每单位面积的质量为48mg/cm2以下，每单位质量
·
单位面积所施加的力为0.08N/mg
·
cm2以上。
[0030][2]如[1]所述的电解用电极，其中，上述电解用电极包含电解用电极基材和催化剂层，电解用电极基材的厚度为300μm以下。
[0031][3]如[1]或[2]所述的电解用电极，其中，利用下述方法(3)测定的比例为75％以上。
[0032][方法(3)][0033]在导入有离子交换基的全氟化碳聚合物的膜的两面涂布无机物颗粒和粘合剂，将所得到的膜(170mm见方)和电解用电极样品(130mm见方)依次进行层积。在温度23
±
2℃、相对湿度30
±
5％的条件下，按照该层积体中的电解用电极样品为外侧的方式，将层积体置于聚乙烯的管(外径145mm)的曲面上，利用纯水充分浸渍层积体和管，将附着于层积体表面和管的多余水分除去，在其1分钟后，测定在导入有离子交换基的全氟化碳聚合物的膜的两面涂布有无机物颗粒和粘合剂的膜与电解用电极样品相密合的部分的面积的比例(％)。
[0034][4]如[1]～[3]中任一项所述的电解用电极，其中，上述电解用电极为多孔结构，开孔率为5～90％。
[0035][5]如[1]～[4]中任一项所述的电解用电极，其中，上述电解用电极为多孔结构，开孔率为10～80％。
[0036][6]如[1]～[5]中任一项所述的电解用电极，其中，电解用电极的厚度为315μm以下。
[0037][7]如[1]～[6]中任一项所述的电解用电极，其中，利用下述方法(A)对电解用电极测定的值为40mm以下。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层积体，其具有：隔膜；和固定于所述隔膜的表面的至少1个区域的电解用电极，所述隔膜的表面上，所述区域的比例超过0％且小于93％。2.如权利要求1所述的层积体，其中，所述电解用电极包含选自由Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ag、Ta、W、Re、Os、Al、In、Sn、Sb、Ga、Ge、B、C、N、O、Si、P、S、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb和Dy组成的组中的至少一种催化剂成分。3.如权利要求1或2所述的层积体，其中，在所述区域中，所述电解用电极的至少一部分穿过所述隔膜而被固定。4.如权利要求1～3中任一项所述的层积体，其中，在所述区域中，所述电解用电极的至少一部分位于所述隔膜的内部而被固定。5.如权利要求1～4中任一项所述的层积体，其中，其进一步具有用于固定所述隔膜和所述电解用电极的固定用构件。6.如权利要求5所述的层积体，其中，所述固定用构件的至少一部分从外部把持住所述隔膜和所述电解用电极。7.如权利要求5或6所述的层积体，其中，所述固定用构件的至少一部分利用磁力将所述隔膜和所述电解用电极固定。8.如权利要求1～7中任一项所述的层积体，其中，所述隔膜包含表面层含有有机树脂的离子交换膜，在所述区域存在所述有机树脂。9.如权利要求1～8中任一项所述的层积体，其中，所述隔膜包含第1离子交换树脂层和具有与该第1离子交换树脂层不同的EW的第2离子交换树脂层。10.如权利要求1～8中任一项所述的层积体，其中，所述隔膜包含第1离子交换树脂层和具有与该第1离子交换树脂层不同的官能团的第2离子交换树脂层。11.一种电解槽，其具备：阳极；支撑所述阳极的阳极框；配置于所述阳极框上的阳极侧垫片；与所述阳极相向的阴极；支撑所述阴极的阴极框；配置于所述阴极框上并与所述阳极侧垫片相向的阴极侧垫片；和层积体，其为隔膜与电解用电极的层积体，其配置于所述阳极侧垫片与所述阴极侧垫片之间，所述层积体的至少一部分被所述阳极侧垫片和所述阴极侧垫片所夹持，使所述电解用电极为50mm
×
50mm的尺寸，在温度24℃、相对湿度32％、活塞速度0.2cm/s和通气量0.4cc/cm2/s的情况下的通气阻力为24kPa
·
s/m以下。12.如权利要求11所述的电解槽，其中，所述电解用电极的厚度为315μm以下。13.如权利要求11或12所述的电解槽，其中，利用下述方法(A)对所述电解用电极测定的值为40mm以下，
[方法(A)]在温度23
±
2℃、相对湿度30
±
5％的条件下，将层积离子交换膜和所述电解用电极而成的样品缠绕固定到外径Φ32mm的氯乙烯制芯材的曲面上，静置6小时后将该电解用电极分离并载置于水平的板上时，测定该电解用电极的两端部的垂直方向的高度L1和L2，将它们的平均值作为测定值。14.如权利要求11～13中任一项所述的电解槽，其中，所述电解用电极的每单位面积的质量为48mg/cm2以下。15.如权利要求11～14中任一项所述的电解槽，其中，所述电解用电极的每单位质量
·
单位面积所施加的力超过0.005N/mg
·
cm2。16.如权利要求11～15中任一项所述的电解槽，其中，所述层积体的最外周边缘与所述阳极侧垫片和阴极侧垫片的最外周边缘相比位于靠近通电面方向外侧。17.如权利要求11～16中任一项所述的电解槽，其中，所述电解用电极包含选自由Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ag、Ta、W、Re、Os、Al、In、Sn、Sb、Ga、Ge、B、C、N、O、Si、P、S、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb和Dy组成的组中的至少一种催化剂成分。18.如权利要求11～17中任一项所述的电解槽，其中，在所述层积体中，所述电解用电极的至少一部分穿过所述隔膜而被固定。19.如权利要求11～17中任一项所述的电解槽，其中，在所述层积体中，所述电解用电极的至少一部分位于所述隔膜的内部而被固定。20.如权利要求11～19中任一项所述的电解槽，其中，在所述层积体中，进一步具有用于固定所述隔膜和所述电解用电极的固定用构件。21.如权利要求20所述的电解槽，其中，在所述层积体中，所述固定用构件的至少一部分穿过所述隔膜和所述电解用电极而进行固定。22.如权利要求20或21所述的电解槽，其中，在所述层积体中，所述固定用构件包含可溶于电解液的可溶材料。23.如权利要求20～22中任一项所述的电解槽，其中，在所述层积体中，所述固定用构件的至少一部分从外部把持住所述隔膜和所述电解用电极。24.如权利要求20～23中任一项所述的电解槽，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：船川明恭，角佳典，蜂谷敏德，古池润，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：