电解槽的制作方法

本发明涉及一种碱性水电解用的电解槽。

背景技术：

1、作为氢气和氧气的制造方法，公知有碱性水电解法。在碱性水电解法中，将溶解有碱金属氢氧化物(例如naoh、koh等)的碱性的水溶液(碱性水)用作电解液来对水进行电解，由此从阴极产生氢气，从阳极产生氧气。作为碱性水电解用的电解槽，公知如下的电解槽：其具备由离子透过性的隔膜划分开的阳极室和阴极室，在阳极室配置有阳极，在阴极室配置有阴极。碱性水电解槽的阳极室和阴极室中的各极液的液性为强碱性区域。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：日本特开2019-99845号公报

5、专利文献2：国际公开第2019/111832号

6、专利文献3：国际公开第2019/188260号

7、专利文献4：国际公开第2019/188261号

8、专利文献5：国际公开第2021/085334号

9、专利文献6：国际公开第2013/191140号

10、专利文献7：日本特开2016-094650号公报

11、专利文献8：日本特开昭57-137486号公报

12、专利文献9：日本特开平1-119687号公报

13、专利文献10：日本特许第6404685号公报

14、专利文献11：日本特许第6621970号公报

15、专利文献12：国际公开第2015/064644号

16、非专利文献

17、非专利文献1：野口学、八锹浩，“防腐蚀讲座―高温腐蚀的基础和对策技术一”第1报：高温腐蚀的基础i(基础理论)。荏原时报(日文：エバラ時報)，no.252(2016-10)，32-39。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、作为能够适用于碱性水的电解、特别是加压条件下的碱性水的电解的电解槽，本发明的发明人发明了如下的电解槽：“该电解槽包括：第1电解元件，其构成第1极室，在外周部具有第1凸缘部；第2电解元件，其构成第2极室，在外周部具有第2凸缘部；垫片，其被夹持于所述第1凸缘部与所述第2凸缘部之间，具有电绝缘性；以及隔膜，其将所述第1极室和所述第2极室分隔，所述第1凸缘部具有与所述第2凸缘部相对且与所述垫片相接触的第1端面，所述第2凸缘部具有与所述第1凸缘部的所述第1端面相对且与所述垫片相接触的第2端面，所述垫片被夹持于所述第1端面与所述第2端面之间，所述第1凸缘部具备从所述垫片的外周侧与所述垫片的外周部相接触的垫片按压部，所述垫片按压部在所述第1电解元件和所述第2电解元件的层叠方向上朝向所述第2电解元件侧比所述第1端面突出地延伸，所述第2凸缘部具有后退部，该后退部在该第2凸缘部的外周部朝向所述层叠方向上的与所述第1电解元件相反的一侧从所述第2端面后退，所述后退部形成为能够收容所述垫片按压部的至少一部分”，并对该发明进行了专利申请(专利文献1)。在专利文献1中记载了作为各凸缘部的材料而使用铁、镍、不锈钢等具有耐碱性的刚性的材料。

3、作为构成各极室的导电性的分隔壁和凸缘部的材料，从耐碱性和导电性的观点出发，考虑最优选镍。但是，采用镍构件会增大电解槽的成本。从电解槽的低成本化的观点出发，电解槽的构造构件优选使用碳钢(例如软钢等)等廉价的金属材料。但是，本发明的发明人进一步研究后明确了，在凸缘部采用碳钢等廉价的金属材料的碱性水电解槽中，特别是在阳极室侧的凸缘部与垫片之间，电解液和气体的密封性容易降低。该问题难以通过简单地在凸缘部的表面设置镀镍层来解决。

4、本发明的课题为提供一种能够抑制阳极液和阳极室气体的密封性降低的碱性水电解槽。

5、用于解决问题的方案

6、本发明包括以下的技术方案[1]～[14]。

7、[1]一种碱性水电解槽，其中，

8、该碱性水电解槽具备：

9、第1框体，其具备导电性的第1分隔壁和设于该第1分隔壁的外周部的第1凸缘部，该第1框体划分出阳极室；

10、第2框体，其具备导电性的第2分隔壁和设于该第2分隔壁的外周部的第2凸缘部，该第2框体划分出阴极室；

11、离子透过性的隔膜，其配置于所述第1框体与所述第2框体之间，将所述阳极室和所述阴极室划分开；

12、垫片，其被夹持于所述第1框体的第1凸缘部与所述第2框体的第2凸缘部之间，该垫片保持所述隔膜；

13、阳极，其配置于所述阳极室内，与所述第1分隔壁电连接；以及

14、阴极，其配置于所述阴极室内，与所述第2分隔壁电连接，

15、所述垫片具备与所述第1凸缘部和所述隔膜相接触的第1垫片要素以及与所述第2凸缘部和所述隔膜相接触的第2垫片要素，

16、所述第1凸缘部具备与所述第1垫片要素相接触的第1垫片接触面，

17、所述第1框体具备在所述第1凸缘部的所述第1垫片接触面暴露地设有的、厚度27μm以上的第1镀镍层，

18、所述第1垫片接触面的表面粗糙度作为算术平均粗糙度ra而为10μm以下。

19、[2]根据[1]所述的碱性水电解槽，其中，所述第1垫片接触面的表面粗糙度作为最大高度rz而为40μm以下。

20、[3]根据[1]或[2]所述的碱性水电解槽，其中，所述第1镀镍层为化学镀镍层。

21、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，

22、所述第1框体包括至少一个钢制的第1芯材和设于所述第1芯材的表面的所述第1镀镍层。

23、[5]根据[1]～[4]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，所述第1镀镍层连续地设于所述第1垫片接触面和所述第1框体的面向所述阳极室的表面。

24、[6]根据[1]～[5]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，所述第1镀镍层的厚度为30～100μm。

25、[7]根据[1]～[6]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，所述第1框体还具备从所述第1分隔壁向所述阳极室突出地设置并且支承所述阳极的导电性的支承构件。

26、[8]根据[1]～[7]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，

27、所述第2凸缘部具备与所述第2垫片要素相接触的第2垫片接触面，

28、所述第2框体具备在所述第2凸缘部的所述第2垫片接触面暴露地设有的、厚度27μm以上的第2镀镍层，

29、所述第2垫片接触面的表面粗糙度作为算术平均粗糙度ra而为10μm以下。

30、[9]根据[8]所述的碱性水电解槽，其中，

31、所述第2垫片接触面的表面粗糙度作为最大高度rz而为40μm以下。

32、[10]根据[8]或[9]所述的碱性水电解槽，其中，

33、所述第2镀镍层为化学镀镍层。

34、[11]根据[8]～[10]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，

35、所述第2框体包括至少一个钢制的第2芯材和设于所述第2芯材的表面的所述第2镀镍层。

36、[12]根据[8]～[11]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，

37、所述第2镀镍层连续地设于所述第2垫片接触面和所述第2框体的面向所述阴极室的表面。

38、[13]根据[8]～[12]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，

39、所述第2镀镍层的厚度为50～100μm。

40、[14]根据[1]～[13]中任一项所述的碱性水电解槽，其中，

41、所述第2框体还具备从所述第2分隔壁向所述阴极室突出地设置并且支承所述阴极的导电性的支承构件。

42、发明的效果

43、根据本发明的碱性水电解槽，划分出阳极室的第1框体具备在凸缘部的垫片接触面暴露地设有的、厚度27μm以上的镀镍层，该垫片接触面的表面粗糙度作为算术平均粗糙度ra而为10μm以下，由此能够抑制阳极液和阳极室气体的密封性的降低。