零极距食盐电解槽用阳极、食盐电解槽以及利用该食盐电解槽的食盐电解方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于零极距食盐电解槽的阳极、零极距食盐电解槽，以及利用该零极距食盐电解槽的食盐电解方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为电解用电极被公开的是，具有导电性基体和覆盖该导电性基体的催化剂层的电解用电极。作为这种电解用电极的制造方法，为了提高附着到导电性基体的催化剂层的附着性，通过对导电性基体进行喷砂或者酸蚀以对表面进行粗糙化，接着在被粗糙化的导电性基体表面形成催化剂层的方法已属于公知技术(例如，参见专利文献I以及专利文献2) O
[0003]为了通过电解碱金属盐水溶液即氯化钠水溶液制备氯气、氢气以及氢氧化钠，以氧离子交换膜分离阳极室和阴极室，阳极室内的阳极和阴极室内的阴极之间流过电流并进行电解的离子交换膜法食盐电解槽已被广泛知晓，也对此进行了各种各样大量的改良。例如，将阳极开发为尺寸稳定性电极、将阴极开发为氢过电压低的活性阴极，以实现降低离子交换膜法食盐电解的电解电压。特别是，最近显著提高了电解技术，作为其中的一个示例，开发了阳极和阴紧贴阳离子交换膜的零极距食盐电解槽，进一步实现了降低电解电压(例如，参见专利文献3以及专利文献4)。
[0004]S卩，离子交换膜法食盐电解槽中，阳极比之前更加紧贴离子交换膜、且新创的使阴极紧贴离子交换膜的为零极距食盐电解槽。其原因是，由于阴极侧的液压比阳极侧的液压大，在离子交换膜的阳极侧和阴极侧的电解液压力不同，使得离子交换膜自然地向阳极按压紧贴。而且，在该状态基础上，进一步有意地、物理上的将阴极向离子交换膜紧贴，减小离子交换膜和阴极之间的电阻，并降低电解电压的为零极距食盐电解槽。这种零极距食盐电解槽中，随着阴极到离子交换膜的紧贴，向阳极的离子交换膜的按压力增加。
[0005]为了应对这种按压力的增加，专利文献4记载的零极距食盐电解槽中，提高阳极的刚性，成为即使向离子交换膜按压也极少变形的刚性结构，另一方面，将阴极作为吸收由电极支撑框架等的公差、变形产生的凹凸并保持零极距的柔性结构。进一步通过在背后的背板之间插入导电性缓冲垫，不损伤离子交换膜地确保离子交换膜和阳极之间、以及离子交换膜和阴极之间的紧贴性能。而且，对于刚性结构的阳极结构，主要以确保与离子交换膜之间的透液性观点来看，在由钛制金属板网或钛金属丝网构成的导电性基体的表面上形成催化剂层，并推荐催化剂层表面的凹凸高度差的最大值为5?50 μπι。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:JP特开2002-30495号公报
[0009]专利文献2:JP专利第2721739号公报
[0010]专利文献3:JP特开2001-262387号公报
[0011]专利文献4:JP专利第4453973号公报
【发明内容】
[0012]所要解决的技术课题
[0013]但是，如专利文献1、2的记载，为了提高附着到导电性基体的催化剂层的附着性，在通过对导电性基体进行喷砂或者酸蚀以对表面进行粗糙化，接着在被粗糙化的导电性基体表面形成催化剂层的方法中，由于没有控制催化剂层表面的凹凸高度差的最大值，仅此一点，对于降低电解电压的效果不够充分。
[0014]另外，专利文献3中虽然提出通过改造电解槽以达到降低电解电压效果的方案，但是存在电解槽的结构变得复杂等缺陷。
[0015]而且，如专利文献4的记载，表面凹凸高度差的最大值为5?50 μ m的催化剂层中，在电流密度较小的运转情况下，零极距食盐电解槽用的电解用电极中，透液性不足，另外由于催化剂层的表面积较小，存在电解电压降低地不够充分的问题。
[0016]解决问题的手段
[0017]本发明是鉴于上述问题所提出的，其目的是提供:通过对食盐电解槽用阳极的催化剂层进行高粗糙化，以充分地确保透液性，进一步能够降低电解电压的零极距食盐电解槽用阳极、零极距食盐电解槽以及利用该零极距食盐电解槽的食盐电解方法。
[0018]为了解决上述问题深入研宄的结果是，发明人发现通过对食盐电解槽用阳极的催化剂层进行高粗糙化，能够充分地确保透液性，进一步降低电解电压，由此完成了本发明。
[0019]S卩，本发明的零极距食盐电解槽用阳极，包括；具有透液性的导电性基体；以及设置在该导电性基体上，表面的凹凸高度差的最大值为55?70 μπι的催化剂层。本发明的实施例中，所述导电性基体优选为，由阀金属或者以两种以上阀金属的合金构成的金属板网或穿孔金属网，且优选含有催化剂层的厚度为0.5?2.0_。
[0020]另一方面，本发明的零极距食盐电解槽，包括；具有含透液性的导电性基体，和设置在该导电性基体上、表面的凹凸高度差的最大值为55?70μπι的催化剂层的阳极；阴极；在所述阳极和所述阴极之间以接触状态配置的离子交换膜。
[0021]本发明的实施例中，优选地，所述阴极含有，在刚性结构的镍制金属板网和柔性结构的细网状阴极之间插入具有弹性斥力的导电性弹性体，通过该导电性弹性体将所述细网状阴极按压到离子交换膜的结构。另外，优选地，所述导电性弹性体为缓冲垫或弹簧形状的导电性弹性体。
[0022]另外，本发明的零极距食盐电解方法是，利用上述任意项所述的零极距食盐电解槽电解含有氯化钠液体的食盐电解方法。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明，特别是在零极距食盐电解槽中，提供即使随着阴极到离子交换膜的的紧贴，向阳极的离子交换膜的按压力增加，也能够不损伤离子交换膜地确保透液性，进一步地，通过将催化剂层表面的凹凸高度差的最大值增大为55?70 μπι，增加了表面积，能够降低电解电压的零极距食盐电解槽以及电解方法。
【附图说明】
[0025]图1是示出利用本发明零极距食盐电解槽的电极单元总体结构的纵向侧视图。
[0026]图2是以图1中沿着A-A的剖面图。
[0027]图3是示出放大图1中B部的详细结构的主要部分的剖面图。
[0028]图4是示出利用本发明零极距食盐电解槽的导电性弹性体结构的立体图。
[0029]图5是示出本发明实施例以及比较例的槽电压经时间变化的曲线。
[0030]标号说明
[0031]U电极单元
[0032]I离子交换膜
[0033]10电极支撑框架
[0034]11隔壁
[0035]12、13 纵向肋
[0036]12a、13a 贯通孔
[0037]20阳极
[0038]20A 阳极室
[0039]21导电性基体
[0040]22阳极催化剂层
[0041]30阴极结构
[0042]30A 阴极室
[0043]31背板
[0044]32导电性弹性体
[0045]33活性阴极
[0046]33a 导电性基体
[0047]33b 阴极催化剂层
【具体实施方式】
[0048]下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。但本发明不限于如下实施例。
[0049]本发明的零极距食盐电解槽用阳极，包括；具有透液性的导电性基体，和设置在该导电性基体上，表面的凹凸高度差的最大值为55?70 μπι的催化剂层。这种阳极，例如可以通过如下制造方法得到。即，本实施例的制造方法，包括:对导电性基体进行喷砂的步骤Α，和/或向导电性基体浸渍酸进行表面处理的步骤B，在进行表面处理后的导电性基体表面形成催化剂层的步骤C。
[0050]首先，在本实施例的食盐电解用电极的制造方法中，准备具有透液性的导电性基体。作为导电性基体的材质，可以举例，钛、钽、锆、铌等阀金属或2种以上阀金属的合金。另夕卜，作为导电性基体的形状，可以举例，金属板网或穿孔金属网。
[0051]步骤A中，在导电体基体表面，为达到固着效果以承载催化剂层而