离子交换膜电解槽的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离子交换膜电解槽(以下，也简称为“电解槽”)，详细地说，涉及一种能够兼顾离子交换膜的保护和电解槽的电解性能的离子交换膜电解槽。
【背景技术】
[0002]在使用于氯碱电解的离子交换膜电解槽中，通常将阳极、离子交换膜以及氢产生阴极这三者以紧贴状态配置来谋求降低电解电压。但是，在电解面积甚至达到数平方米的大型的电解槽中，在将刚性构件的阳极和阴极容纳于电极室的情况下，难以使两电极紧贴于离子交换膜而将电极之间的间隔保持为规定值。
[0003]已知有电极和电极集电体的材料使用弹性材料来作为用于使电极间距离或者电极和电极集电体之间的距离变小、或者维持为大致恒定值的手段的电解槽。这样的电解槽为了使电极均匀地紧贴于离子交换膜而避免离子交换膜的破损、以及为了将阳电极和阴电极这两电极间的距离保持为最小，形成为至少一电极朝向极间距离方向的移动是自由的结构，用弹性构件按压电极来调节夹持压。作为该弹性材料，已知有金属细线的织布、无纺布、网等非刚性材料以及板簧等刚性材料。
[0004]然而，至今为止的非刚性材料具有如下缺点，将该非刚性材料安装于电解槽后，在自阳极侧过度按压该非刚性材料的情况下，该非刚性材料局部变形而使得电极间距离变得不均匀或者非刚性材料的细线刺入离子交换膜。另外，板簧等刚性材料具有损伤离子交换膜或者产生塑性变形而不能够再使用这样的缺点。而且，对于食盐电解槽那样的离子交换膜电解槽，期望将阳极、阴极紧贴于离子交换膜从而能够在低电压下持续运转，提出有用于将电极向离子交换膜方向按压的各种方法。
[0005]例如，在专利文献I中，提出有代替以往所使用的板簧、金属网状体而在阴极和阴极端板之间安装金属制线圈体而将阴极向隔膜方向均匀地按压从而使各构件紧贴的电解槽。而且，在专利文献2中，作为专利文献I的改良技术，提出了一种离子交换膜电解槽，其将金属制线圈体卷绕于耐腐蚀性框架而制作弹性缓冲件，将该弹性缓冲件安装于氢产生阴极和阴极集电板之间而使氢产生阴极均匀地按压于离子交换膜。
_6] 现有技术文献_7] 专利文献
[0008]专利文献1:日本特公昭63-53272号公报
[0009]专利文献2:日本特开2004-300543号公报
【发明内容】
_0] 发明要解决的问题
[0011]在专利文献I和2中所提出的、配置有金属制线圈体、弹性缓冲件的电解槽具有如下特点:在自对电极施加有反压的情况下具有抗反压的特性。然而，从另一方面看，由于反作用力较大，对离子交换膜的按压压力变强，在离子交换膜有可能易于产生泡。因此，考虑到对离子交换膜的影响优选是金属制线圈体或者弹性缓冲件的反作用力较小。然而，使反作用力降低的话抗反压性变低，金属制线圈体或者弹性缓冲件的接触电阻上升，会引起电解性能的降低，由此，难以高水平地兼顾离子交换膜的保护和电解槽的性能提高。
[0012]因此，本发明的目的在于提供一种能够高水平地兼顾离子交换膜的保护和电解槽的电解性能的离子交换膜电解槽。
_3] 用于解决问题的方案
[0014]本发明人为了解决上述问题而进行了深入的研宄，其结果发现，通过成为下述结构，能够解决上述问题，从而完成本发明。
[0015]即，本发明的离子交换膜电解槽被离子交换膜划分成用于容纳阳极的阳极室和用于容纳阴极的阴极室，在所述阳极室和所述阴极室中的至少一者配置有金属制弹性体，其特征在于，
[0016]作为所述金属制弹性体，由至少两种金属制弹性体构成。
[0017]对于本发明的离子交换膜电解槽来说，可以是所述金属制弹性体被配置于阴极与阴极集电体之间和/或阳极与阳极集电体之间，电极和所述离子交换膜利用所述金属制弹性体的反作用力紧贴起来，也可以是所述金属制弹性体被配置于阴极与阴极隔壁之间和/或阳极与阳极隔壁之间，电极和所述离子交换膜利用所述金属制弹性体的反作用力紧贴起来。而且，对于本发明的离子交换膜电解槽来说，优选的是，所述金属制弹性体为卷绕于耐腐蚀性框架而成的弹性缓冲件。并且，对于本发明的离子交换膜电解槽来说，优选的是，所述金属制弹性体为金属制线圈体。而且，对于本发明的离子交换膜电解槽来说，优选的是，在所述至少两种金属制弹性体中的至少一种金属制弹性体担载有电极催化剂。
_8] 发明的效果
[0019]采用本发明的离子交换膜电解槽，能够高水平地兼顾离子交换膜的保护和电解槽的电解性能。
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的一个优选的实施方式的单极式离子交换膜电解槽的将阴极单元中的阴极和阴极集电体借助金属制弹性体电连接起来的例子的概略俯视图。
[0021]图2的(a)?(f)分别表示卷径较大的金属制线圈体和卷径较小的金属制线圈体的配置例的概略俯视图。
[0022]图3是表示对金属制线圈体顺次施加有反压的情况下，金属制线圈体的变形过程的说明图。
[0023]图4是用于本发明的弹性缓冲材料的耐腐蚀性框架的一例的立体图。
[0024]图5是本发明的弹性缓冲材料的一例的立体图。
[0025]图6是图5的A — A线剖视图。
[0026]图7是表示本发明的另一优选的实施方式的复极式离子交换膜电解槽单元的将阴极和阴极隔壁借助金属制弹性体电连接起来的例子的概略俯视图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0028]本发明的离子交换膜电解槽被离子交换膜划分成用于容纳阳极的阳极室和用于容纳阴极的阴极室，在阳极室和阴极室中的至少一者配置有金属制弹性体。例如能够列举出:对于单极式离子交换膜电解槽来说，金属制弹性体被配置于阴极与阴极集电体之间和/或阳极与阳极集电体之间，对于复极式离子交换膜电解槽来说，金属制弹性体被配置于阴极与阴极隔壁之间和/或阳极与阳极隔壁之间。
[0029]图1是表示本发明的一个优选实施方式的单极式离子交换膜电解槽的将阴极单元中的阴极和阴极集电体借助金属制弹性体电连接起来的例子的概略俯视图。在图示的单极式离子交换膜电解槽的阴极单元10中，在氢产生阴极14与阴极集电体13之间配置有金属制弹性体15。而且，在图示例中，在阴极单元10内竖立设置有朝向上下方向延伸的一对导电棒11，在该导电棒11的周围设置有阴极液循环通电构件12，阴极集电体13被沿着该通电构件12的表面电连接。对于本发明的离子交换膜电解槽来说，该金属制弹性体15由至少两种金属制弹性体(在图示例中，金属制线圈体15a、15b)构成。在图示例中，使用卷径较大的金属制线圈体15a和卷径较小的金属制线圈体15b作为两种金属制弹性体。
[0030]在图1中，卷径较大的金属制线圈体15a被配置为与阴极集电体13和氢产生阴极14这二者相接触，卷径较小的金属制线圈体15b被配置为与氢产生阴极14接触，但在本发明中，并不限定于该形态。图2是表示卷径较大的金属制线圈体15a和卷径较小的金属制线圈体15b的配置例的图。图2的(a)是卷径较大的金属制线圈体15a被配置为与阴极集电体13和氢产生阴极14这二者相接触，卷径较小的金属制线圈体15b被配置为与阴极集电体13相接触，图2的(b)是卷径较大的金属制线圈体15a被配置为与阴极集电体13和氢产生阴极14这二者相接触，卷径较小的金属制线圈体15b被配置为与氢产生阴极14相接触，图2的(c)是卷径较大的金属制线圈体15a被配置为与阴极集电体13相接触，卷径较小的金属制线圈体15b被配置为与氢产生阴极14相接触，并且，两线圈之间不重叠地进行接触。而且，对于图2的(d)来说，卷径较大的金属制线圈体15a和卷径较小的金属制线圈体15b之间的位置关系与图2的(c)的情况相反，图2的(e)是在图2的(b)的情况下卷径较大的金属制线圈体15a和卷径较小的金属制线圈体15b被配置为部分重叠，图2的(f)是在图2的(a)的情况下，卷径较大的金属制线圈体15a和卷径较小的金属制线圈体15b被配置为部分重叠。
[0031]如上所述，金属制弹性体虽然具有抗反压的特性，但其存在对离子交换膜的按压压力变强的问题。在本发明中，使用至少两种金属制线圈体15a、15b，从而兼顾对离子交换膜的按压压力的降低和抗反压