[发明专利]电解池和电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及碱金属盐电解用、水电解用、燃料电池用的电解池和电解槽。

背景技术

在食盐水等碱金属氯化物水溶液的电分解(下文中称为“电解”)中，主要利用离子交换膜法，该离子交换膜法使用了具备离子交换膜的电解槽。该电解槽在其内部具备大量串联连接而成的电解池。在各电解池之间夹着离子交换膜而进行电解。在电解池中，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)背对背地进行配置。作为电解槽，已知专利文献1中记载的电解槽等。

近年来，电解槽的设备大型化，并且串联排列的电解池的数量从大约100对增加至200对。与之相伴，停止时产生的逆电流(与电解电流反向的电流)增大，由此容易因阴极的氧化而引起劣化。

为了防止阴极的劣化，采取了在电解槽停止前流通微弱的保护电流的措施。但是，在流通该保护电流的电解停止方法中，存在运转操作繁杂、由于需要附带设备而使电解成本上升等问题。从经济的方面考虑也应当对这些问题进行改善。因此，需要一种防止阴极劣化而无需在电解槽停止时流通保护电流的方法。

作为防止逆电流导致的阴极劣化的技术，专利文献2中公开了一种通过分散镀在集电体的表面形成了阮内镍的电解用阴极结构体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第WO2004/048643号小册子

专利文献2：日本专利第4846869号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，通过分散镀附着于集电体上的阮内镍与集电体的密合性弱，因此在电解中有时也会剥离。若夹入将集电体和阴极电连接的弹性体，则弹性体所接触的部分的阮内镍有时也会物理性地剥离。另外，若使用碱展开处理后的比表面积过大的阮内镍，在某些情况下，电解槽停止后若拆开框架后的阴极结构体内的阮内镍与空气接触则有可能发热或着火，处理时需要注意。此外，专利文献2中记载的技术无法适用于具有原本不存在集电体的电极结构的电解槽。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制电解停止时逆电流所导致的阴极劣化、且耐久性高的电解池及电解槽。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明人进行了反复深入的研究，结果发现：通过在电解池中将阴极与比阴极易于氧化的逆电流吸收层电连接，能够大幅抑制逆电流所导致的阴极劣化，从而完成了本发明。即，本发明如下所述。

本发明提供一种电解池，所述电解池具备：阳极室、阴极室、将阳极室与阴极室隔开的隔离壁、设置于阳极室的阳极、设置于阴极室的阴极、和具有基材和形成于该基材上的逆电流吸收层并设置于阴极室内的逆电流吸收体，阳极与阴极被电连接，阴极与逆电流吸收层被电连接。另外，本发明提供具备上述电解池的电解槽。

逆电流吸收层优选包含氧化还原电位比阴极低的元素(氧化还原电位低的元素)。

逆电流吸收层优选包含选自由C、Cr、Ni、Ti、Fe、Co、Cu、Al、Zr、Ru、Rh、Pd、Ag、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Bi、Cd、Hg、Mn、Mo、Sn、Zn、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu组成的组中的1种以上的元素。

逆电流吸收层优选为包含Ni或NiO的多孔质层，并且，在上述逆电流吸收层的粉末X射线衍射图中，衍射角2θ＝44.5°处的Ni金属的衍射线峰的半峰宽为0.6°以下。

逆电流吸收层优选的是，在利用氮气吸附法测定的细孔径分布曲线中，细孔径为10nm以上的细孔的细孔容积为总细孔容积的80％以上。

逆电流吸收层优选是通过在基材的表面的至少一部分喷镀Ni或NiO而形成的。

逆电流吸收层更优选是通过在基材的表面的至少一部分喷镀NiO后对上述NiO进行还原处理而形成的。

阴极优选具有Ni基材和形成于该Ni基材上的催化剂层。

本发明的第1方式中，优选阴极室进一步具有集电体、支撑该集电体的支撑体、和金属弹性体，金属弹性体配置于集电体和阴极之间，支撑体配置于集电体和隔离壁之间，隔离壁、支撑体、集电体、金属弹性体和阴极被电连接。

上述第1方式中，逆电流吸收体的基材的至少一部分可以为集电体，在集电体的表面可以形成有逆电流吸收层。

上述第1方式中，逆电流吸收体的基材的至少一部分可以为金属弹性体，在金属弹性体的表面可以形成有逆电流吸收层。

上述第1方式中，逆电流吸收体的基材的至少一部分可以为隔离壁，在隔离壁的表面可以形成有逆电流吸收层。