[发明专利]碱水电解用隔膜及碱水电解装置

说明书

提供在进行碱水电解时即使在高电流密度下也能够将电解电压抑制为较低、不易引起层间剥离的碱水电解用隔膜及碱水电解装置。碱水电解用的隔膜(1)，其具有：包含具有磺酸型官能团的聚合物且不包含具有羧酸型官能团的聚合物的离子交换膜(10)、和作为隔膜的至少一面的最表层而设置的亲水性层，离子交换膜(10)的厚度为25～250μm。或者碱水电解用的隔膜(1)，其具有：离子交换膜(10)、埋入离子交换膜(10)中的由织布形成的加强材料(16)、及作为隔膜的至少一面的最表层而设置的亲水性层。

技术领域

本发明涉及碱水电解用隔膜及碱水电解装置。

背景技术

在太阳能发电、风力发电等利用了可再生能源的发电中，发电量根据时区、自然条件而发生变化。因此，提出了将剩余电力转化为氢。经转化的氢能够贮藏、运输，可以用作甲烷、甲醇等的化学原料，可以通过直接燃烧来作为热源使用，也可以供给至燃料电池而再次转化为电力。作为将剩余电力转化为氢的方法，水的电解通常是最受关注的方法。作为电解中使用的液体，除了纯水以外，通常为碱水溶液(氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液等)，在装置的大型化容易的方面、设备的初期投资成本廉价的方面，碱水溶液是有利的。

碱水电解使用如下碱水电解装置，其具备：具备阴极及阳极的电解槽；和以将电解槽内划分为阴极侧的阴极室和阳极侧的阳极室的方式安装于电解槽内的隔膜。

对碱水电解用隔膜要求下述的性能。

·为了节约电力从而效率良好地进行碱水电解，需要将电解电压抑制为较低。

·为了使在阴极产生的氢和在阳极产生的氧彼此不混合，需要降低隔膜的透气性。

作为碱水电解用隔膜，例如，已知有下述隔膜。

(1)具有当量重量为950g/当量(换算为离子交换容量时为1.05毫当量/g干燥树脂)的具有磺酸型官能团的含氟离子交换膜和聚四氟乙烯的芯材的离子透过性隔膜(专利文献1)。

(2)由包含具有磺酸型官能团的聚合物的层与包含具有羧酸型官能团的聚合物的层的层叠体形成的碱水电解用隔膜(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/191140号

专利文献2：日本特开2015-117407号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，使用(1)、(2)的碱水电解用隔膜的情况下，为了增多每个电解设备的氢产生量而提高碱水电解的电流密度的情况下，存在电解电压变高的问题。

另外，使用(2)的碱水电解用隔膜的情况下，在包含具有磺酸型官能团的聚合物的层与包含具有羧酸型官能团的聚合物的层之间容易引起剥离。

另外，为了提高电力单位消耗，用阳极和阴极直接夹持隔膜的零间隙电解槽的导入正在推进。但是，零间隙电解槽中，存在更容易发生由气体在隔膜的表面的附着引起的电解电压的上升的问题。

本发明的目的在于，提供在进行碱水电解时、即使在高电流密度下也能够将电解电压抑制得较低、不易引起层间剥离的碱水电解用隔膜及碱水电解装置。

用于解决问题的方案

本发明具有以下方案。

1一种碱水电解用隔膜，其具有：离子交换膜，其包含具有磺酸型官能团的聚合物且不包含具有羧酸型官能团的聚合物；和亲水性层，其作为隔膜的至少一面的最表层而设置，前述离子交换膜的厚度为25～250μm。