[发明专利]气体扩散电极、该电极的接合方法和具有该电极的电解槽

说明书

本申请是发明名称为“气体扩散电极、该电极的接合方法和具有该电极的电解槽”、申请日为2004年3月31日并且申请号为200410033237.6的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及气体扩散电极、气体扩散电极的接合方法，特别涉及用于形成电极面积大的气体扩散电极的气体扩散电极的接合方法、以及具有气体扩散电极的电解槽。

背景技术

对于水溶液的电解，一般在阴极进行氢发生，同时进行各种各样的物质的制造。虽然电解生成的氢与由其他手段得到的比，为高纯度，但是在以取得氢为目的的场合以外，提出了避免氢发生，降低电解电压，减少电解反应中的电能单耗的方案。

即，作为阴极，代替一般的氢发生电极使用氧气扩散电极的场合，在阴极不发生氢，1.2V的电解电压降低是可能的。因此，在使用了气体扩散电极的场合，由于能够减少电解所需要的电能，因此将氧气扩散电极作为阴极的电解方法，在没有氢的高度的利用条件的工厂是极有效的电解方法。

于是，为了防止在阴极的氢生成，降低电解电压，提出了在阴极配置氧气扩散电极，供给氧的电解方法。

气体扩散电极，为了在反应层部形成气体、液体、和固体三相界面，通过使用将含有氟树脂等具有疏水性的合成树脂、和催化剂、导电性物质等的组成物成形的成形体、或者进一步烧结成形的成形体来制造。

另一方面，食盐水的离子交换膜电解槽所代表的工业用水溶液电解槽，进行着大型化，具有数平方米电极面积的大型的电解槽被使用。

在这样的大型电解槽中安装气体扩散电极的场合，面积大的气体扩散电极成为必要，但是制造大面积的气体扩散电极不容易。另外，气体扩散电极由于用氟树脂、导电性物质等的组成物形成，因此机械强度小，当变成大面积时，因自重而变形，或者操作也变难。

于是，为了制作电极面积大的电解槽，配置面积小的多数的气体扩散电极成为必要，在电解液和气体不从相互的接头泄漏的前提下接合多数的气体扩散电极而配置成为必要。

可是，气体扩散电极由含有炭黑等导电性材料和氟树脂的组成物构成，由于与其他构件的粘接性不良好，而且强度也不充分，因此不能够用大的压力接合、固定，所以在可靠的接合上存在问题。

例如，要由聚四氟乙烯之类的氟树脂接合的场合，不能得到充分的接合强度。另外，作为具有与通用的热塑性树脂同样的热熔合特性的氟树脂，可知有四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，将FEP薄膜载置于接合部利用热熔合来接合也是可能的。可是，即使是使用厚度薄的FEP薄膜的场合，由于翘曲使得热熔合的接合部在FEP侧形成凹面，因此接合面不平坦，接合部附近因应力作用而受到损伤，有时在电解槽上的安装变得困难。

另外，由于在翘曲的接合部产生的突起的作用，还有时离子交换膜面受到损伤。

另外，为了制作电极面积大的电解槽，配置面积小的多数的气体扩散电极成为必要，在电解液和气体不泄漏的前提下接合多数的气体扩散电极而配置成为必要。

出于在电解液和气体不泄漏的前提下接合多数的气体扩散电极而配置的目的，在具有2个部位以上的开口部的耐蚀性金属框的开口部，使银板介于中间通过热压气体扩散电极而接合的具有气体扩散电极的电解槽，在JP(A)2000239881中提出。

可是，对气体扩散电极热压的方法，在金属板和含有氟树脂的气体扩散电极的接合部的接合特性不充分。

另外，对气体扩散电极的通电，从气体扩散电极取出埋设于气体扩散电极的气体供给层内的集电体的一部分，将集电体的取出的部分作为气体扩散电极的导电连接端子，与兼具阴极室集电体的阴极板(パン)连接，进行从集电体到阴极板的导电连接。

气体扩散电极的集电体和阴极板的接合部为低电阻的同时，充分进行密封以避免电解液等从接合部泄漏是必要的。

另外，产业上使用的纵1m横1m以上的大电解槽，从大面积气体扩散电极制造上的困难度、或者与阴极板的导电连接等方面考虑，例如大多接合30cm宽左右的多数的单位气体扩散电极分割安装于电解槽。此接合单位气体扩散电极的场合也必须在减小接合部的电阻的同时，进行密封以避免电解液从接合部泄漏。

作为这些气体扩散电极的安装方法，例如在JP(A)2000119888中提出了下述方法：在设于阴极集电框的沟部内插入安装于气体扩散电极的导电体，通过埋入楔使阴极集电框和气体扩散电极接触。

另外，在JP(A)2000199094中示出了下述方法：将露出于气体扩散电极的外周部的气体扩散电极的集电体与阴极集电框焊接，通过密封剂密封其焊接部位，防止电解液浸入。