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JPS6341990B2 - - Google Patents
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JPS6341990B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6341990B2
JPS6341990B2 JP56078682A JP7868281A JPS6341990B2 JP S6341990 B2 JPS6341990 B2 JP S6341990B2 JP 56078682 A JP56078682 A JP 56078682A JP 7868281 A JP7868281 A JP 7868281A JP S6341990 B2 JPS6341990 B2 JP S6341990B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive
cathode
anode
exchange membrane
cation exchange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56078682A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57194272A (en
Inventor
Kimihiko Sato
Yasuo Sajima
Makoto Nakao
Junjiro Iwamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP56078682A priority Critical patent/JPS57194272A/en
Publication of JPS57194272A publication Critical patent/JPS57194272A/en
Publication of JPS6341990B2 publication Critical patent/JPS6341990B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、水素の製造方法に関し、更に詳しく
言えば陽イオン交換膜を用いた特定電極配置の電
解槽で水電解を行なうことからなる、低電圧で効
率よく水素を製造し得る新規な方法に関する。 水素は、最近のエネルギー事情を反映し石油に
代る新しいエネルギー源として多方面から注目さ
れている。そして、水素の工業的製造方法として
は大別して水電解法とコークスや石油のガス化法
が挙げられる。前者の方法は、原料として入手し
易い水が用いられる反面、多数の電解設備が必要
なこと、電流の過不足に対する適応性が不充分で
あること、電解液の炭酸化による劣化が床面積、
設備費などに多くの問題が残されている。他方、
後者の方法は一般に操作が煩雑であると共に設備
もかなり大型なものが要求され、設備費がかなり
かかるなどの問題がある。 更に最近、水電解法の改良として陽イオン交換
基としてスルホン酸基を有する含フツ素陽イオン
交換膜を使用し、該イオン交換膜の一方の面には
白金黒を触媒として用いた陰極を、他方の面には
白金とルテニウムの還元酸化物の合金を触媒とし
て用いた陽極を夫々密着させ、水を電解して効率
よく水素を得る方法が提案されている(特開昭52
―78788号公報などを参照)。この方法は、ガス及
び液透過性の多孔質の陽極や陰極が使用されてお
り、従来この種技術においては避け難いと考えら
れていた被電解液による電気抵抗や、発生する水
素や酸素ガスに基く泡による電気抵抗が減少する
ため、従来法より低電圧で電解し得る手段と考え
られている。 この方法における陽極や陰極は、イオン交換膜
面の表面に密着結合し、埋込まれるように設けら
れ、そして膜と電極との接触界面で電解により発
生したガスが電極から容易に離脱し、且つ電解液
が浸透しうるようにガス及び液透過性にされてい
る。しかしながら、電極とイオン交換膜とが直接
結合されている場合にはそこで電極反応に伴なつ
てガスが発生するため、陽イオン交換膜に膨れな
どの現象が生起し、膜性能が劣化するので長期に
わたつて安定的には実施できないことが判明し
た。 これらの不利益を有さなく、一方では可及的に
槽電圧の小さい電解方法について研究が続けられ
た結果、陽イオン交換膜の表面に電解活性を有し
ないガス及び液透過性の多孔質層を形成し、これ
を介して陽極又は陰極を配置せしめた電解槽にて
水を電解した場合、予想外に低電圧で水素及び酸
素が得られるとともに、前記目的が実質的に解消
しうることが見出され、電極の配置のさせ方につ
いて、さらに検討を加えた結果、ついに本願発明
の製造方法を見出したものである。かくして、本
願は陽極と陰極との間に、ガス及び液透過性の電
極活性を有しない多孔質層を表面の少くとも一方
の面に設けてなる陽イオン交換膜を配置し、該陽
極又は該陰極の少くとも一方が該陽イオン交換膜
よりも剛性の大きい可撓性の空隙性電極であり、
該可撓性電極が変形することにより、該可撓性電
極が該陽イオン交換膜を介して対向する電極面に
密接する水電解槽の陽極側に苛性アルカリを供給
し、陰極側に水を供給して電解することを特徴と
する水素の製造法を要旨とするものである。 かゝる本発明によれば、電極は、上記ガス及び
液透過性の多孔質層を介して配置されるので、膜
と直接に接触することがない。従つて、電極は、
膜又は多孔質層と結合される必要はないので、膜
の寿命によつて、膜とともに廃棄されることもな
い。 また、陽極及び陰極は多孔層を設けて陽イオン
交換膜をはさんでほぼ均一の極間距離に配置され
るため、場所による電流の偏流がなく、局部的に
みても電流密度が一定となる。極間距離がほぼ上
記陽イオン交換膜の厚さ程度と非常に小さいこと
から、電解電圧が小さくなることも当然期待しう
る所である。 さらに、本発明による槽電圧は、予想外に低
く、例えば、上記多孔質層を介さないで、陽極又
は陰極を直接陽イオン交換膜に接触せしめた電解
槽で水を電解する方法に比べて槽電圧は、飛躍的
に低下する。これは、上記多孔質層が上記特開昭
52―78788号公報記載の方法と異なり、電極活性
を有しない実質的に非導電性粒子層から形成され
る場合にも得られることからして、予想外の効果
といわざるを得ない。 本願発明で用いられる電極は金網、エキスパン
ドメタル等の空隙性金属又はこれの上に電極活性
成分を被覆したもので、一般にかなり薄いもので
その厚みは0.1〜3mm程度である。 一方、その大きさは電極室の大きさにほぼ相当
する大きさを有し、大きい場合には、例えば1m
×2mに達する場合もある。 たとえ、これより小さい面積であつても、上述
の如き薄い厚さの電極を多孔質層を設けた陽イオ
ン交換膜を介して対向、近接させ、かつ電極間距
離を場所によらずほぼ一定にすることはかなり難
しいものである。 それは、これらの電極が面積のわりに厚さが薄
く、従つて、たわみやすいために電解液の圧力変
動によつてたわんだり、あるいはそれ自体が製造
の過程でたわんでいたりすることがあるからであ
る。 本発明者等はこれらの問題を解決する方法とし
て電極の少くとも1つを多孔質層を設けた陽イオ
ン交換膜よりも剛性の大きい可撓性のものとし、
該可撓性電極を上記陽イオン交換膜側に変形させ
ることにより充分目的を達しうることを見出した
ものである。 以下、図面をもとに説明する。 第1図は、本発明の方法を実施する場合の多孔
質層を設けた陽イオン交換膜と陽陰極の配置関係
の1例を示す部分断面説明図である。(多孔質層
が陽イオン交換膜の両側に設けられている場合を
示す。)1は多孔質層付着陽イオン交換膜、11
は陽イオン交換膜、12,13は陽極側及び陰極
側多孔質層である。2は例えばエキスパンドメタ
ルに陽極活性成分を担持した陽極であつて、通常
は完全に平面でないため、その部分をやや誇張し
て曲線状に画かれている。3は可撓性陰極であ
る。第1図に示した矢印は可撓性陰極に加える力
の方向を示す。 第2図は、第1図において可撓性陰極に力を加
えた結果を示す部分断面説明図である。多孔質層
付着陽イオン交換膜は、力を加えられて変形した
可撓性陰極に押され、陽極の形状に変形されてい
る。この場合、可撓性陰極の剛性が多孔質層付着
陽イオン交換膜の剛性より大きいために図示の如
く、最終的には陽極の形状に一致するように両者
が変形するのである。もし、剛性の大小関係が逆
の場合には陽極と多孔質層付着陽イオン交換膜の
間に一部隙間を生ずることがあり、好ましくな
い。 第1図、第2図においては多孔質層は陽イオン
交換膜の両側に設けられている例を示したが、必
ずしも両側に設けることは必要でなく、上述の多
孔質層を設ける目的に合わせていずれか一方に設
けることもできる。 また、第1図、第2図では陰極が可撓性である
場合を示したが、勿論、陽極が可撓性であること
もできる。陽陰極ともに可撓性とすることも可能
であるが、通常はいずれか一方のみ可撓性とする
方がよい。 本発明者等の経験によれば、いずれか一方の側
のみに多孔質層を設ける場合には、陽イオン交換
膜の陽極側に設けるのがよいようである。 以下、本発明を、多孔質層が陽イオン交換膜の
両側に設け、陰極のみが可撓性である場合につい
て更に詳しく説明するが、本発明がこのような場
合のみを含むものではないことは上述の説明から
も明らかである。 さて、可撓性陰極を多孔質層付着陽イオン交換
膜の方向に押しつける手段として、各種の方法が
考えられる。それは可撓性陰極を導電性支持体で
押しつける方法である。そして、この導電性支持
体は他の導電手段でもつてマイナス電源に接続さ
れる。 導電性支持体として好ましのものは棒状あるい
は板状の導電性リブ、導電性波状体、導電性網状
体、あるいはクツシヨン性を有する導電部材であ
る。 第3図及び第4図は導電性リブを用いる場合を
示すもので、第3図は多孔質層付着陽イオン交換
膜と陽陰極及び導電性リブの配置関係を示す部分
断面説明図であり、第4図は導電性リブによつて
陰極が多孔質層付着陽イオン交換膜の方向に押し
つけられた状態を示す部分断面説明図である。4
は導電性リブであつて、この場合は紙面に垂直な
板状体である。この導電性リブ4は、陰極3と電
気的に接触が保たれるようになされている。 第5図は導電性支持体として導電性波状体を用
いる場合である。導電性波状体5は陰極と電気的
接触を保つように配置され、陰極を多孔質層付着
陽イオン交換膜の方向に押しつける。 第6図は導電性支持体として導電性網状体を用
いる場合である。導電性網状体6は陰極と電気的
接触を保つように配置され、陰極を多孔質層付着
陽イオン交換膜の方向に押しつける。 第7図は導電性支持体が導電性網状体と導電性
波状体の複合されたものからなる場合である。導
電性複層構造体7は導電性網状体71及び導電性
波状体72,73を積層して構成され、これら7
1,72,73は充分に電気的接触を保持される
ようになされており、この導電性複層構造体7は
陰極と電気的接触を保つて多孔質層付着陽イオン
交換膜の方向へ該陰極を押しつける。導電性複層
構造体7は必ずしも導電性網状体1枚と導電性波
状体2枚から構成されることを要せず、これらを
適宜枚数積層したものでありうる。 第8図及び第9図は、導電性支持体がクツシヨ
ン性を有する導電部材である例を示す。第8図ク
ツシヨン性を有する導電部材がスプリングの場合
であつて、9はスプリングである。第9図はクツ
シヨン性を有する導電部材が板バネの場合であつ
て、9は板バネ、10は例えば平板の導電部材で
ある。 第10図及び第11図は陽陰極ともに可撓性で
ある場合を示す。第10図は多孔質層付着陽イオ
ン交換膜、可撓性陽陰極及び導電性支持体の配置
関係を示す部分断面説明図である。多孔質層付着
陽イオン交換膜1をはさんで配置される陽陰極
2,3はともに可撓性であるため、陽極側導電性
支持体41と陰極側導電性支持体42はお互いに
対向しないように互い違いに配置されることが好
ましい。 第11図は第10図の配置状態で導電性支持体
41,42に力を加え、可撓性電極を変形させ
て、これらをお互いに密接させた状態を示す部分
断面説明図である。 第12図は導電性支持体が導電性ロツドである
場合であつて、陽陰極ともに可撓性である場合を
示す。陽陰極と電気的に接触して配置される導電
性ロツド11はお互いに対向しない互い違いの位
置に配置されることが好ましい。 本発明に用いる電極は、陽極としては、通常白
金族金属、その導電性酸化物又はその導電性還元
酸化物、鉄族金属等が使用され、一方陰極として
は白金族金属、その導電性酸化物又は鉄族金属等
が使用される。なお、白金族金属としては白金、
ロジウム、ルテニウム、パラジウム、イリジウム
が例示され、また鉄族金属としては鉄、コバル
ト、ニツケル、ラネーニツケル、安定化ラネーニ
ツケル、ステンレス、アルカリエツチングステン
レス(特公昭54―19229号公報)、ラネーニツケル
メツキ陰極(特開昭54―112785号公報)、ロダン
ニツケルメツキ陰極(特開昭53―115676号公報)
等が例示される。 空隙性の電極を使用する場合は、該電極は、上
記陽極又は陰極を形成する物質それ自体からこれ
を形成することができる。しかし、白金族金属又
はその導電性酸化物等を使用するときには、通常
チタンやタンタルなどの弁金属のエキスパンデツ
ドメタルの表面にこれらの物質を被覆せしめて形
成するのが好ましい。 一方、本発明において使用されるガス及び液透
過性で耐食性を有する多孔質層は、用いるイオン
交換膜の種類及び電解液の種類によつて異なる
が、ホスホン酸基、スルホン酸基及びカルボキシ
ル基を陽イオン交換基として含有する含フツ素陽
イオン交換膜を使用し、アルカリ性の電解液を使
用して電解を行う場合には、周期律表―A族、
―B族、―B族、鉄族金属、クロム又はマン
ガンなどの単体もしくは合金、酸化物、水酸化
物、窒化物又は炭化物から選ばれる。 また、スルホン酸基、ホスホン酸基を陽イオン
交換基として含有する含フツ素陽イオン交換膜を
使用し、中性ないし、酸性の電解液を使用して電
解を行う場合には、周期律表―A族、―B
族、―B族、鉄族金属などの単体もしくは合
金、酸化物、窒化物、炭化物などから選ばれる。 これらの材質から、本発明の多孔質層を形成す
る場合、上記材料は粉末乃至粒子状で使用し、好
ましくはポリテトラフルオロエチレンなどの含フ
ツ素重合体の懸濁液で結合させて使用される。こ
の際必要ならば両者の混合を均一にするため界面
活性剤が使用される多孔質層を形成する。これら
の混合物は、適宜層状に成形した後、イオン交換
膜表面に圧力及び熱を作用させることにより結合
させ、好ましくは埋込まれる。 又、これら多孔質層の物性としては、陰極、陽
極側ともにほぼ同一であり、平均細孔径0.01〜
2000μ、多孔率10〜99%、空気透過係数1×10-5
〜10モル/cm2・min・cmHgを有するのが適当で
ある。 これら物性が何れも前記範囲を逸脱する場合に
は、所期の低い電解電圧を期待し得なかつたり、
電解電圧の低下現象が不安定となるおそれがある
ので何れも好ましくない。そして上記諸物性のう
ち、平均細孔径0.1〜1000μ、多孔率20〜98%、空
気透過係数1×10-4〜1モル/cm2・min・cmHg
を採用する場合には特に低電圧で安定した電解操
業を期待し得るので好ましい。 又、かかる多孔質層の厚さは、厳密には用いら
れる材質や物性等により決定されるが、一般に
0.1〜500μ、好ましくは1〜300μを採用するのが
適当である。 厚さが前記範囲を逸脱する場合には、電気抵抗
が高くなつたり、ガスの離脱が困難になつたり、
電解液の移動が困難になるのが好ましくない。 本発明において、上記多孔質層を介して配置さ
れる陽極は、該多孔質層面に接触して設けられ
る。かくして多孔質層を介して設けられ、電極
は、陽極又は陰極の何れか一方だけでもよいが、
イオン交換膜の陽極側及び陰極側の両面に設けた
場合には、電解槽電圧を低下させるうえで特に好
ましい。 また、陽極又は陰極の何れか一方が、イオン交
換膜に本発明の多孔質層を介して設けた場合、そ
の対電極は、通常の水電解の場合と同様の組成及
び形状のものが採用される。 実際、上記多孔質層を介して電極を設ける手段
としては、例えば多孔質層を形成する粉末をスク
リーン印刷法等でイオン交換膜に塗布後、加熱圧
着する等の手段を用いて、イオン交換膜の表面に
多孔質層を形成させ、多孔質層の表面に電極を押
しあてることなどが用いられる。 本発明に用いられるイオン交換膜としては、例
えばカルボキシル基、スルホン酸基、燐酸基、フ
エノール性水酸基等の陽イオン交換基を含有する
重合体から成り、かかる重合体としては、含弗素
重合体を採用するのが特に好ましい。イオン交換
基含有の含弗素重合体としては、例えばテトラフ
ルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン等
のビニルモノマーとスルホン酸、カルボン酸、燐
酸基等のイオン交換基に転化し得る反応性基を有
するパーフルオロのビニルモノマーとスルホン
酸、カルボン酸、燐酸基等のイオン交換基を有す
るパーフルオロのビニルモノマーとの共重合体が
好適に使用される。 又、トリフルオロスチレンの膜状重合体にスル
ホン酸基等のイオン交換基を導入したものやスチ
レンジビルベンゼンにスルホン酸基を導入したも
の等も使用出来る。 そして、これらのうち夫々以下の(イ),(ロ)の重合
単位を形成し得る単量体を用いる場合には、比較
的高い電流効率で電解することが出来るので特に
好ましい。 (イ)(―CF2―CXX′)―、(ロ)
The present invention relates to a method for producing hydrogen, and more specifically, to a novel method for efficiently producing hydrogen at low voltage, which involves performing water electrolysis in an electrolytic cell with a specific electrode arrangement using a cation exchange membrane. . Reflecting the recent energy situation, hydrogen is attracting attention from many quarters as a new energy source to replace oil. Industrial hydrogen production methods can be roughly divided into water electrolysis methods and coke or petroleum gasification methods. Although the former method uses water, which is easily available as a raw material, it requires a large number of electrolysis equipment, is insufficiently adaptable to excess or insufficient current, and deterioration due to carbonation of the electrolyte takes up a lot of floor space.
Many issues remain, including equipment costs. On the other hand,
The latter method is generally complicated to operate, requires fairly large equipment, and has problems such as considerable equipment costs. Furthermore, recently, as an improvement to the water electrolysis method, a fluorine-containing cation exchange membrane having a sulfonic acid group as a cation exchange group has been used, and one side of the ion exchange membrane has a cathode using platinum black as a catalyst, and the other side has a cathode using platinum black as a catalyst. A method has been proposed in which an anode using an alloy of reduced oxides of platinum and ruthenium as a catalyst is closely attached to each surface, and water is electrolyzed to efficiently obtain hydrogen (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1983).
(See Publication No. 78788, etc.) This method uses porous anodes and cathodes that are permeable to gases and liquids, and is susceptible to electrical resistance caused by the electrolyte and generated hydrogen and oxygen gas, which were previously thought to be unavoidable in this type of technology. Because the electrical resistance due to the underlying bubbles is reduced, it is considered a method that can perform electrolysis at a lower voltage than conventional methods. In this method, the anode and cathode are closely bonded to and embedded in the surface of the ion exchange membrane, and the gas generated by electrolysis at the contact interface between the membrane and the electrode easily leaves the electrode. It is made gas and liquid permeable so that the electrolyte can penetrate. However, when the electrode and ion exchange membrane are directly connected, gas is generated due to the electrode reaction, which causes phenomena such as swelling in the cation exchange membrane and deteriorates the membrane performance, resulting in long-term It was found that this method could not be implemented stably over a period of time. As a result of continued research into electrolysis methods that do not have these disadvantages and have the lowest cell voltage possible, a porous layer that is permeable to gas and liquid and has no electrolytic activity has been developed on the surface of the cation exchange membrane. When water is electrolyzed in an electrolytic cell in which an anode or a cathode is formed, hydrogen and oxygen can be obtained at an unexpectedly low voltage, and the above purpose can be substantially solved. As a result of further study on how to arrange the electrodes, the manufacturing method of the present invention was finally discovered. Thus, the present invention provides a cation exchange membrane having a gas- and liquid-permeable porous layer having no electrode activity on at least one surface, disposed between an anode and a cathode; at least one of the cathodes is a flexible porous electrode having greater rigidity than the cation exchange membrane;
By deforming the flexible electrode, the flexible electrode supplies caustic alkali to the anode side of the water electrolyzer, which is in close contact with the opposing electrode surface via the cation exchange membrane, and water to the cathode side. The gist is a method for producing hydrogen, which is characterized by supplying hydrogen and electrolyzing it. According to the present invention, the electrode is disposed through the gas- and liquid-permeable porous layer, so that it does not come into direct contact with the membrane. Therefore, the electrode is
Since it does not need to be bonded to the membrane or porous layer, it will not be disposed of along with the membrane at the end of its life. In addition, the anode and cathode are provided with a porous layer and placed at a nearly uniform distance between the poles with a cation exchange membrane in between, so there is no localized current flow, and the current density remains constant even locally. . Since the distance between the electrodes is very small, approximately the thickness of the cation exchange membrane, it is naturally expected that the electrolysis voltage will be reduced. Furthermore, the cell voltage according to the present invention is unexpectedly low compared to, for example, a method of electrolyzing water in an electrolytic cell in which the anode or cathode is brought into direct contact with the cation exchange membrane without passing through the porous layer. The voltage drops dramatically. This is because the porous layer is
Unlike the method described in Japanese Patent No. 52-78788, this can be said to be an unexpected effect since it can also be obtained when the layer is formed from a substantially non-conductive particle layer having no electrode activity. The electrode used in the present invention is a porous metal such as a wire mesh or an expanded metal, or a porous metal coated with an electrode active component, and is generally quite thin, with a thickness of about 0.1 to 3 mm. On the other hand, its size is approximately equivalent to the size of the electrode chamber, and if it is large, for example, 1 m
In some cases, it can reach 2 m. Even if the area is smaller than this, thin electrodes as described above can be placed facing each other and close to each other via a cation exchange membrane provided with a porous layer, and the distance between the electrodes can be kept almost constant regardless of the location. It is quite difficult to do. This is because these electrodes have a small thickness relative to their area and are therefore flexible, so they may bend due to pressure fluctuations in the electrolyte, or they may bend during the manufacturing process. . The present inventors solved these problems by making at least one of the electrodes more rigid and flexible than a cation exchange membrane provided with a porous layer,
It has been discovered that the purpose can be fully achieved by deforming the flexible electrode toward the cation exchange membrane. The explanation will be given below based on the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing an example of the arrangement relationship between a cation exchange membrane provided with a porous layer and an anode and a cathode when carrying out the method of the present invention. (This shows the case where porous layers are provided on both sides of the cation exchange membrane.) 1 is a porous layer attached cation exchange membrane; 11
is a cation exchange membrane, and 12 and 13 are porous layers on the anode side and the cathode side. Reference numeral 2 denotes an anode in which an anode active component is supported on expanded metal, for example, and since it is normally not completely flat, that part is slightly exaggerated and drawn in a curved shape. 3 is a flexible cathode. The arrows shown in FIG. 1 indicate the direction of force applied to the flexible cathode. FIG. 2 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the result of applying force to the flexible cathode in FIG. 1. The porous layer-attached cation exchange membrane is pushed by the flexible cathode, which is deformed by force, and is deformed into the shape of the anode. In this case, since the rigidity of the flexible cathode is greater than the rigidity of the cation exchange membrane attached to the porous layer, both eventually deform to match the shape of the anode, as shown in the figure. If the rigidity is reversed, a gap may be formed between the anode and the cation exchange membrane attached to the porous layer, which is not preferable. Although Figures 1 and 2 show examples in which the porous layer is provided on both sides of the cation exchange membrane, it is not necessarily necessary to provide it on both sides, and depending on the purpose of providing the porous layer described above, It can also be provided on either side. Further, although FIGS. 1 and 2 show the case where the cathode is flexible, it is of course possible that the anode is also flexible. Although it is possible to make both the anode and cathode flexible, it is usually better to make only one of them flexible. According to the experience of the present inventors, when a porous layer is provided on only one side, it seems to be better to provide it on the anode side of the cation exchange membrane. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with respect to a case where porous layers are provided on both sides of a cation exchange membrane and only the cathode is flexible, but it is understood that the present invention does not include only such a case. This is clear from the above explanation. Now, various methods can be considered as means for pressing the flexible cathode in the direction of the porous layer-attached cation exchange membrane. It is a method in which a flexible cathode is pressed against a conductive support. This conductive support is also connected to a negative power source by other conductive means. Preferred examples of the conductive support include rod-shaped or plate-shaped conductive ribs, conductive wavy bodies, conductive net-like bodies, or conductive members having cushioning properties. 3 and 4 show the case where conductive ribs are used, and FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement relationship of the porous layer-attached cation exchange membrane, anode and cathode, and the conductive rib, FIG. 4 is a partial cross-sectional explanatory view showing a state in which the cathode is pressed in the direction of the porous layer-adhered cation exchange membrane by the conductive ribs. 4
is a conductive rib, which in this case is a plate-shaped body perpendicular to the plane of the paper. This conductive rib 4 is configured to maintain electrical contact with the cathode 3. FIG. 5 shows a case where a conductive corrugated body is used as the conductive support. The conductive corrugated body 5 is placed in electrical contact with the cathode and forces it towards the porous layer attached cation exchange membrane. FIG. 6 shows a case where a conductive network is used as the conductive support. The conductive network 6 is placed in electrical contact with the cathode and forces the cathode towards the porous layer attached cation exchange membrane. FIG. 7 shows a case in which the conductive support is composed of a composite of a conductive network and a conductive wavy body. The conductive multilayer structure 7 is constructed by laminating a conductive network body 71 and conductive wavy bodies 72 and 73.
1, 72, and 73 are maintained in sufficient electrical contact, and this conductive multilayer structure 7 maintains electrical contact with the cathode and extends toward the porous layer-attached cation exchange membrane. Press the cathode. The conductive multilayer structure 7 does not necessarily need to be composed of one conductive net-like body and two conductive wavy bodies, and may be formed by laminating an appropriate number of these bodies. FIGS. 8 and 9 show an example in which the conductive support is a conductive member having cushioning properties. FIG. 8 shows a case where the conductive member having cushioning properties is a spring, and 9 is the spring. FIG. 9 shows a case where the conductive member having cushioning properties is a plate spring, where 9 is a plate spring and 10 is, for example, a flat conductive member. FIGS. 10 and 11 show the case where both the anode and cathode are flexible. FIG. 10 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement of the porous layer-adhered cation exchange membrane, the flexible anode and cathode, and the conductive support. Since the anodes 2 and 3 placed across the porous layer-attached cation exchange membrane 1 are both flexible, the anode-side conductive support 41 and the cathode-side conductive support 42 do not face each other. It is preferable that they be arranged alternately. FIG. 11 is an explanatory partial cross-sectional view showing a state in which the conductive supports 41 and 42 are deformed by applying force to the conductive supports 41 and 42 in the arrangement shown in FIG. 10, thereby deforming the flexible electrodes and bringing them into close contact with each other. FIG. 12 shows a case where the conductive support is a conductive rod, and both the anode and cathode are flexible. The conductive rods 11 placed in electrical contact with the anode and cathode are preferably placed at staggered positions and not facing each other. In the electrode used in the present invention, platinum group metals, conductive oxides thereof, or conductive reduced oxides thereof, iron group metals, etc. are usually used as anodes, while platinum group metals, conductive oxides thereof are used as cathodes. Or iron group metals etc. are used. In addition, platinum group metals include platinum,
Rhodium, ruthenium, palladium, and iridium are exemplified, and examples of iron group metals include iron, cobalt, nickel, Raney nickel, stabilized Raney nickel, stainless steel, alkali-etched stainless steel (Japanese Patent Publication No. 19229/1983), and Raney nickel cathode (Special Publication No. 19229). (Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-115676), Rodan-Nitzkelmecki cathode
etc. are exemplified. If a porous electrode is used, it can be formed from the material itself forming the anode or cathode. However, when platinum group metals or conductive oxides thereof are used, it is preferable to coat the surface of an expanded valve metal such as titanium or tantalum with these substances. On the other hand, the gas- and liquid-permeable, corrosion-resistant porous layer used in the present invention has phosphonic acid groups, sulfonic acid groups, and carboxyl groups, although this varies depending on the type of ion exchange membrane and the type of electrolyte used. When using a fluorine-containing cation exchange membrane containing cation exchange groups and performing electrolysis using an alkaline electrolyte, the periodic table - Group A,
-B group, -B group, iron group metals, chromium, manganese, etc. alone or alloys, oxides, hydroxides, nitrides, or carbides. In addition, when using a fluorine-containing cation exchange membrane containing sulfonic acid groups or phosphonic acid groups as cation exchange groups and performing electrolysis using a neutral or acidic electrolyte, the periodic table -A group, -B
The metal is selected from simple substances or alloys, oxides, nitrides, carbides, etc. of group metals such as group metals, group B, and iron group metals. When forming the porous layer of the present invention from these materials, the above-mentioned materials are used in powder or particulate form, preferably combined with a suspension of a fluorine-containing polymer such as polytetrafluoroethylene. Ru. At this time, if necessary, a porous layer is formed in which a surfactant is used to uniformly mix the two. These mixtures are suitably formed into a layer, and then bonded and preferably embedded by applying pressure and heat to the surface of the ion exchange membrane. In addition, the physical properties of these porous layers are almost the same on both the cathode and anode sides, with an average pore diameter of 0.01~
2000μ, porosity 10-99%, air permeability coefficient 1×10 -5
~10 mol/cm 2 ·min·cmHg is suitable. If any of these physical properties deviate from the above range, the desired low electrolytic voltage cannot be expected, or
Both are unfavorable because there is a risk that the electrolytic voltage drop phenomenon may become unstable. Among the above physical properties, the average pore diameter is 0.1 to 1000μ, the porosity is 20 to 98%, and the air permeability coefficient is 1×10 -4 to 1 mol/cm 2・min・cmHg.
It is preferable to employ this method because stable electrolytic operation can be expected especially at low voltage. In addition, the thickness of such a porous layer is strictly determined by the material used and its physical properties, but generally
It is appropriate to use 0.1 to 500μ, preferably 1 to 300μ. If the thickness deviates from the above range, the electrical resistance may increase, gas may be difficult to escape, or
It is undesirable that the movement of the electrolyte becomes difficult. In the present invention, the anode placed through the porous layer is provided in contact with the surface of the porous layer. In this way, it is provided through a porous layer, and the electrode may be either the anode or the cathode, but
When provided on both the anode side and the cathode side of the ion exchange membrane, it is particularly preferable for lowering the electrolytic cell voltage. In addition, when either the anode or the cathode is provided on the ion exchange membrane via the porous layer of the present invention, the counter electrode has the same composition and shape as in the case of ordinary water electrolysis. Ru. In fact, as a means of providing an electrode through the porous layer, for example, the powder forming the porous layer is applied to the ion exchange membrane by screen printing or the like, and then the ion exchange membrane is bonded with heat and pressure. A method of forming a porous layer on the surface of the porous layer and pressing an electrode against the surface of the porous layer is used. The ion exchange membrane used in the present invention is made of a polymer containing a cation exchange group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, or a phenolic hydroxyl group, and such a polymer includes a fluorine-containing polymer. It is particularly preferable to adopt Examples of fluorine-containing polymers containing ion exchange groups include vinyl monomers such as tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene, and perfluorinated polymers having reactive groups that can be converted into ion exchange groups such as sulfonic acid, carboxylic acid, and phosphoric acid groups. A copolymer of a vinyl monomer with a perfluorinated vinyl monomer having an ion exchange group such as a sulfonic acid, carboxylic acid, or phosphoric acid group is preferably used. Also usable are membrane polymers of trifluorostyrene into which ion exchange groups such as sulfonic acid groups have been introduced, and styrene dibylbenzene into which sulfonic acid groups have been introduced. Among these monomers, it is particularly preferable to use monomers that can form the following polymerized units (a) and (b), since electrolysis can be performed with relatively high current efficiency. (B) (-CF 2 -CXX′)-, (B)

【式】 ここでXは弗素、塩素、水素又は―CF3であ
り、X′はX又はCF3(CF2nであり、mは1〜5
であり、Yは次のものから選ばれる。 ―P―A、―O―(CF2n(P,Q,R)―A ここでPは(―CF2a(CXX′)b(CF2)―cであり、
Qは(―CF2―O―CXX′)―dであり、Rは(―
CXX′―O―CF2)―)eであり、(P,Q,R)は
P,Q,Rの少なくとも一つを任意の順序で配列
することを表わす。 X,X′は上記と同じであり、n=0〜1、a,
b,c,d,eは0〜6である。Aは―COOH、
又は―CN,―COF,―COOR,―COOM,―
CONR2R3等の加水分解若しくは中和により、―
COOHに転換し得る官能基を表わす。R1は炭素
数1〜10のアルキル基、Mはアルカリ金属又は第
四級アンモニウム基であり、R2,R3は水素又は
炭素数1〜10のアルキル基を示す。 上記Yの好ましい代表例としては、Aが弗素を
有する炭素と結合された構造を有する、例えば、
次の如きものが挙がられる。 (―CF2)―xA,―O(―CF2)―xA,
[Formula] Here, X is fluorine, chlorine, hydrogen or -CF 3 , X' is X or CF 3 (CF 2 ) n , and m is 1 to 5
, and Y is selected from the following: -PA, -O-(CF 2 ) n (P, Q, R) -A where P is (-CF 2 ) a (CXX') b (CF 2 ) - c ,
Q is (-CF 2 -O-CXX')- d and R is (-
CXX′-O-CF 2 )-) e , and (P, Q, R) represents arranging at least one of P, Q, and R in any order. X, X' are the same as above, n=0~1, a,
b, c, d, e are 0-6. A is - COOH,
or -CN, -COF, -COOR, -COOM, -
By hydrolysis or neutralization of CONR 2 R 3 , etc., -
Represents a functional group that can be converted to COOH. R 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, M is an alkali metal or a quaternary ammonium group, and R 2 and R 3 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Preferred representative examples of the above Y have a structure in which A is bonded to carbon containing fluorine, for example,
The following are mentioned. (-CF 2 )- x A, -O(-CF 2 )- x A,

【式】【formula】

x,y,zは共に1〜10であり、Z,Rfは―
F又は炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基か
ら選ばれた基であり、Aは上記と同様である。 そして、これら共重合体から成る乾燥樹脂1g
当りの膜内カルボン酸基濃度が0.5〜2.5ミリ当量
である含弗素陽イオン交換膜を用いる場合には、
その電流効率は90%以上にも達する。そして、上
記乾燥樹脂1g当りの膜内カルボン酸基濃度が
1.12〜2ミリ当量の場合には、高電流効率で長期
にわたり安定して電解を継続することが出来るの
で特に好ましい。そして、かかるイオン交換容量
を達成するには、上記(イ)及び(ロ)の重合単位から成
る共重合体の場合、好ましくは(ロ)の重合単位が1
〜40モル%、特に3〜25モル%であるのが適当で
ある。 本発明に用いられる好ましいイオン交換膜は、
上記の様な弗素化オレフイン単量体とカルボン酸
基若しくはカルボン酸基に転換し得る官能基を有
する重合能ある単量体との共重合体によつて得ら
れる非架橋性の共重合体から構成されるが、その
分子量は、好ましくは約10万〜200万、特に15万
〜100万が適当である。又、かかる共重合体を製
造するには前記各単量体の一種以上を用い、さら
に第三の単量体を共重合することにより得られる
膜を改質することも出来る。例えば、CF2
CFORf(Rfは炭素数1〜10のパーフルオロアルキ
ル基)を併用することにより、得られる膜に可撓
性を付与したり、或はCF2=CF−CF=CF2、CF2
=CFO(CF21〜3CF=CF2等のジビニルモノマー
を併用することにより、得られる共重合体を架橋
せしめ、膜に機械的強度を付与することも出来
る。弗素化オレフイン単量体とカルボン酸基若し
くは該基に転換し得る官能基を有する重合能であ
る単量体、さらには第三の単量体との共重合は、
既知の任意の手段で行なわれる。即ち、必要に応
じ例えばハロゲン化炭化水素等の溶媒を用い、触
媒重合、熱重合、放射線重合し得る。又、得られ
た共重合体からイオン交換膜に製膜する手段も特
に制限はなく、例えばプレス成形、ロール成形、
押出し成形、溶液流延法、デイスパージヨン成
形、粉末成形等適宜公知の手段を採用し得る。 かくして得られる膜は、その厚さが20〜500μ、
好ましくは50〜400μにせしめるのが適当である。 又、共重合体の製膜工程に相前後し、好ましく
は製膜後に共重合体がカルボン酸基そのものでは
なく、該基に転換し得る官能基の場合には、それ
に応じた適宜な処理により、これらの官能基がカ
ルボン酸基に転換される。例えば、―CN,―
COF,―COOR1,―COOM,―CONR2R3(M,
R1〜R3は上記と同様)の場合には、酸又はアル
カリのアルコール溶液により加水分解又は中和せ
しめてカルボン酸基に転換し、又官能基が二重結
合の場合には、―COF2と反応せしめてカルボン
酸基に転換される。さらに、本発明に用いられる
陽イオン交換膜は、必要に応じ、製膜時にポリエ
チレン、ポリプロピレン等のオレフインの重合
体、好ましくはポリテトラフルオロエチレン、エ
チレンとテトラフルオロエチレンとの共重合体等
の含弗素重合体を混合して成形することも出来、
或はこれらの重合体からなる布、網等の織物、不
織布又は多孔質フイルム等を支持体としたり、金
属製の線や網、多孔体を支持体として用いて膜を
補強することも可能である。 次に本発明を実施例により説明する。 実施例 1 2重量%のメチルセルロース水溶液10部の増粘
剤に対して、粒径1μ以下の変性ポリテトラフル
オロエチレン(ポリテトラフルオロエチレン表面
をテトラフルオロエチレンとCF2
CFOCF2COOCH3の共重合体で被覆した粒子、以
下変性PTFEと記す)を7.0重量%含む水分散液
2.5部および粒径25μ以下の窒化ケイ素粉末5部を
混合し、予め充分混合した後、イソプロピルアル
コール2部およびシクロヘキサノール1部を添加
し、再混練してペーストを得た。 該ペーストをメツシユ数200、厚さ60μのステ
ンレス製スクリーンでその下に厚さ8μのスクリ
ーンマスクを施した印刷板およびポリウレタン製
のスキージーを用いて被印刷基材である、イオン
交換容量が1.70meq/g乾燥樹脂、厚さ210μを有
するポリテトラフルオロエチレンとCF2=CFO
(CF23COOCH3の共重合体から成るイオン交換
膜の一面に20cm×25cmの大きさにスクリーン印刷
した。 イオン交換膜の一面に得られた印刷層を空気中
で乾燥し、ペーストを固化させた。一方イオン交
換膜のもう一方の面に全く同様にして25μ以下の
粒径を有する窒化ケイ素をスクリーン印刷した。
しかる後温度140℃、成型圧力30Kg/cm2の条件で
印刷層をイオン膜に圧着後90℃、25重量%の苛性
カリ水溶液に浸漬して前記イオン膜を加水分解す
ると共にメチルセルロースを溶出せしめた。 該イオン交換膜上に得られた窒化ケイ素層は厚
さ20μ、多孔率70%を有し、酸化チタンが1.5mg/
cm2含まれていた。 次に、開孔寸法6mm×13mm、板厚1.5mmのニツ
ケル製エキスパンドメタル陽極を製作し、また、
開孔寸法3mm×6mm、板厚0.5mmのニツケル製エ
キスパンドメタルを陰極として、第3図、第4図
の如く以下のようにして配置した。導電性支持体
として厚さ4mmのニツケル板を10.3mm間隔で配置
し、そのニツケル板の先端辺を上記ニツケル製エ
キスパンドメタルに溶接し、該導電性支持体の間
隔を少し狭く10mm間隔になるようにニツケル金網
陰極を少したわませて第2図の如く配置した。次
に、該導電性支持体を陽極側に押しつけて第3図
の如くなし、後は、中空パイプ等を用いる公知の
室枠を用いて電解槽を組み立てた。 そして、電解槽の陽極室に30%の苛性カリ水溶
液を供給し、また陰極室に水を供給して、陽陰極
液中の苛性カリ濃度を20%に保ちつつ、90℃で電
解し、以下の結果を得た。 電流密度(A/dm2) 槽電圧(V) 20 1.70 40 1.90 60 2.11 実施例 2 導電性支持体として厚さ0.5mmのニツケル板を
振巾15mm、ピツチ70mmの波板とし、この波板の山
の部分をニツケル製エキスパンドメタル陰極に溶
接すること以外は実施例1と同様に電解槽を組立
て、実施例1と同様にして電解を行つた。結果は
以下の通りであつた。 電流密度(A/dm2) 槽電圧(V) 20 1.73 40 1.94 60 2.15 実施例 3 導電性支持体として20メツシユのニツケル金網
を2cm2当り1ケ所ニツケル製エキスパンドメタル
陰極を溶接したこと以外は実施例1と同様にして
電解を行つた。結果は以下の通りであつた。 電流密度(A/dm2) 槽電圧(V) 20 1.68 40 1.89 60 2.09 実施例 4 実施例2及び実施例3に用いたのと同じニツケ
ル波板とニツケル金網をニツケル波板/ニツケル
波板/ニツケル金網と積層して溶接し、導電性複
層構造体を得た。次に、この導電性複層構造体の
ニツケル金網側の面をニツケル製エキスパンドメ
タル陰極に2cm2当り1ケ所の割合で溶接し、他は
実施例1と同様にして電解槽を組立て、実施例1
と同様にして電解を行つた。結果は以下の通りで
あつた。 電流密度(A/dm2) 槽電圧(V) 20 1.69 40 1.90 60 2.12 実施例 5 陽極を開孔寸法3mm×6mmのニツケル製エキス
パンドメタル、陰極を開孔寸法3mm×6mmのニツ
ケル製エキスパンドメタルとし、これに陽極側導
電性支持体として厚さ4mmのニツケル板を、陰極
側導電性支持体として厚さ4mmのニツケル板を
各々10cm間隔で溶接した。そして実施例1と同様
にして製作された多孔質層付着陽イオン交換膜を
はさんで、これら陽陰極をそれぞれの導電性支持
体が互い違いになるように配置し、各々多孔質層
付着陽イオン交換膜の方へ押しつけた。他は実施
例1と同じようにして電解槽を組立て、実施例1
と同じようにして電解を行つた。結果は以下の通
り。 電流密度(A/dm2) 槽電圧(V) 20 1.68 40 1.88 60 2.08
x, y, z are all 1 to 10, and Z, R f are -
It is a group selected from F or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and A is the same as above. 1 g of dry resin composed of these copolymers
When using a fluorine-containing cation exchange membrane with a carboxylic acid group concentration in the membrane of 0.5 to 2.5 milliequivalents,
Its current efficiency reaches over 90%. Then, the concentration of carboxylic acid groups in the film per gram of dry resin is
In the case of 1.12 to 2 milliequivalents, electrolysis can be stably continued over a long period of time with high current efficiency, which is particularly preferable. In order to achieve such an ion exchange capacity, in the case of a copolymer consisting of the polymerized units of (a) and (b) above, preferably the polymerized unit of (b) is 1.
~40 mol %, especially 3 to 25 mol % is suitable. Preferred ion exchange membranes used in the present invention are:
From a non-crosslinkable copolymer obtained by copolymerizing the above-mentioned fluorinated olefin monomer with a polymerizable monomer having a carboxylic acid group or a functional group convertible to a carboxylic acid group. The molecular weight thereof is preferably about 100,000 to 2,000,000, particularly 150,000 to 1,000,000. Further, in order to produce such a copolymer, one or more of the above-mentioned monomers may be used, and the resulting film may be modified by further copolymerizing a third monomer. For example, CF 2 =
By using CFOR f (R f is a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms) in combination, flexibility can be imparted to the obtained film, or CF 2 =CF−CF=CF 2 , CF 2
By using a divinyl monomer such as =CFO(CF 2 ) 1-3 CF=CF 2 in combination, the resulting copolymer can be crosslinked and mechanical strength can be imparted to the membrane. Copolymerization of a fluorinated olefin monomer with a polymerizable monomer having a carboxylic acid group or a functional group convertible to the carboxylic acid group, and further with a third monomer,
This can be done by any known means. That is, catalytic polymerization, thermal polymerization, or radiation polymerization can be carried out using a solvent such as a halogenated hydrocarbon, if necessary. Furthermore, there is no particular restriction on the method for forming an ion exchange membrane from the obtained copolymer, such as press molding, roll molding,
Any known means such as extrusion molding, solution casting, dispersion molding, powder molding, etc. may be employed as appropriate. The film thus obtained has a thickness of 20 to 500μ,
Preferably, it is appropriate to make it 50 to 400μ. In addition, if the copolymer is not a carboxylic acid group itself but a functional group that can be converted into a carboxylic acid group before or after the copolymer film formation process, preferably after film formation, by appropriate treatment accordingly. , these functional groups are converted to carboxylic acid groups. For example, --CN, --
COF, ―COOR 1 , ―COOM, ―CONR 2 R 3 (M,
R 1 to R 3 are the same as above), it is converted into a carboxylic acid group by hydrolysis or neutralization with an acid or alkali alcohol solution, and when the functional group is a double bond, -COF It is converted into a carboxylic acid group by reacting with 2 . Furthermore, the cation exchange membrane used in the present invention may optionally contain an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, preferably polytetrafluoroethylene, or a copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene during membrane formation. It can also be molded by mixing fluoropolymer.
Alternatively, it is also possible to reinforce the membrane by using fabrics such as cloth, net, nonwoven fabric, or porous film made of these polymers as a support, or by using metal wires, nets, or porous materials as a support. be. Next, the present invention will be explained by examples. Example 1 Modified polytetrafluoroethylene with a particle size of 1 μm or less (the polytetrafluoroethylene surface was mixed with tetrafluoroethylene and CF 2 =
Aqueous dispersion containing 7.0% by weight of particles coated with a copolymer of CFOCF 2 COOCH 3 (hereinafter referred to as modified PTFE)
2.5 parts and 5 parts of silicon nitride powder having a particle size of 25 μm or less were mixed together and thoroughly mixed in advance, and then 2 parts of isopropyl alcohol and 1 part of cyclohexanol were added and kneaded again to obtain a paste. The paste was applied to a printing substrate with an ion exchange capacity of 1.70meq using a printing plate with a mesh count of 200, a 60μ thick stainless steel screen with an 8μ thick screen mask underneath, and a polyurethane squeegee. /g dry resin, polytetrafluoroethylene with thickness 210μ and CF 2 =CFO
Screen printing was performed on one side of an ion exchange membrane made of a copolymer of (CF 2 ) 3 COOCH 3 to a size of 20 cm x 25 cm. The printed layer obtained on one side of the ion exchange membrane was dried in air to solidify the paste. On the other hand, silicon nitride having a particle size of 25 μm or less was screen printed on the other side of the ion exchange membrane in exactly the same manner.
Thereafter, the printed layer was pressed onto the ion membrane at a temperature of 140°C and a molding pressure of 30 kg/cm 2 , and then immersed in a 25% by weight aqueous potassium hydroxide solution at 90°C to hydrolyze the ion membrane and elute methylcellulose. The silicon nitride layer obtained on the ion exchange membrane has a thickness of 20μ, a porosity of 70%, and a content of titanium oxide of 1.5mg/
cm2 included. Next, we fabricated a nickel expanded metal anode with an opening size of 6 mm x 13 mm and a plate thickness of 1.5 mm.
A nickel expanded metal with an opening size of 3 mm x 6 mm and a plate thickness of 0.5 mm was used as a cathode, and was arranged as follows as shown in FIGS. 3 and 4. Nickel plates with a thickness of 4 mm were arranged at 10.3 mm intervals as conductive supports, and the tips of the nickel plates were welded to the expanded nickel metal, so that the intervals between the conductive supports were slightly narrowed to 10 mm intervals. The nickel wire mesh cathode was slightly bent and placed as shown in Figure 2. Next, the conductive support was pressed against the anode side as shown in FIG. 3, and then the electrolytic cell was assembled using a known chamber frame using a hollow pipe or the like. Then, by supplying a 30% caustic potassium aqueous solution to the anode chamber of the electrolytic cell and water to the cathode chamber, electrolysis was carried out at 90°C while maintaining the caustic potassium concentration in the anode and catholyte at 20%, and the following results were obtained. I got it. Current density (A/dm 2 ) Cell voltage (V) 20 1.70 40 1.90 60 2.11 Example 2 A nickel plate with a thickness of 0.5 mm was used as a conductive support and a corrugated plate with a width of 15 mm and a pitch of 70 mm was used. An electrolytic cell was assembled in the same manner as in Example 1, except that the mountain portion was welded to a nickel expanded metal cathode, and electrolysis was carried out in the same manner as in Example 1. The results were as follows. Current density (A/dm 2 ) Cell voltage (V) 20 1.73 40 1.94 60 2.15 Example 3 The following steps were carried out except that a nickel expanded metal cathode was welded at one location per 2 cm 2 of 20 mesh nickel wire mesh as a conductive support. Electrolysis was carried out in the same manner as in Example 1. The results were as follows. Current density (A/dm 2 ) Cell voltage (V) 20 1.68 40 1.89 60 2.09 Example 4 The same nickel corrugated plate and nickel wire mesh used in Examples 2 and 3 were used as nickel corrugated plate/nickel corrugated plate/ It was laminated with nickel wire mesh and welded to obtain a conductive multilayer structure. Next, the surface of this conductive multilayer structure on the nickel wire mesh side was welded to a nickel expanded metal cathode at one location per 2 cm 2 , and an electrolytic cell was assembled in the same manner as in Example 1. 1
Electrolysis was carried out in the same manner. The results were as follows. Current density (A/dm 2 ) Cell voltage (V) 20 1.69 40 1.90 60 2.12 Example 5 The anode was made of nickel expanded metal with openings of 3mm x 6mm, and the cathode was made of nickel expanded metal with openings of 3mm x 6mm. A nickel plate with a thickness of 4 mm was welded to this as a conductive support on the anode side, and a nickel plate with a thickness of 4 mm as a conductive support on the cathode side were welded at intervals of 10 cm. Then, these anodes and cathodes were placed between the porous layer-adhered cation exchange membranes produced in the same manner as in Example 1, so that their respective conductive supports were alternately arranged, and the porous layer-adhered cations were I pushed it towards the exchange membrane. Otherwise, assemble the electrolytic cell in the same manner as in Example 1, and
Electrolysis was carried out in the same manner. The results are as follows. Current density (A/dm 2 ) Cell voltage (V) 20 1.68 40 1.88 60 2.08

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実施するための多孔質層付着
陽イオン交換膜と陽陰極の配置関係を示す部分断
面説明図である。第2図は第1図において可撓性
陰極に力を加えた結果を示す部分断面説明図であ
る。第3図は導電性支持体として導電性リブを用
いる本発明方法を実施するための、多孔質層付着
陽イオン交換膜と陽陰極の配置関係を示す部分断
面説明図である。第4図は第3図において、導電
性リブによつて陰極が多孔質層付着陽イオン交換
膜の方向に押しつけられた状態を示す部分断面説
明図である。第5図は導電性支持体として導電性
波状体を用いる本発明方法を実施するための多孔
質層付着陽イオン交換膜と陽陰極の配置関係を示
す部分断面説明図である。第6図は導電性支持体
として導電性網状体を用いる本発明方法を実施す
るための多孔質層付着陽イオン交換膜と陽陰極の
配置関係を示す部分断面説明図である。第7図は
導電性支持体が導電性網状体と導電性波状体が積
層された複層構造体である本発明方法を実施する
ための多孔質層付着陽イオン交換膜と陽陰極の配
置関係を示す部分断面説明図である。第8図は本
発明を実施するための電解槽の陽陰極、多孔質層
付着陽イオン交換膜及びクツシヨン性を有する導
電性支持体の配置関係を示す部分断面説明図であ
つて、該導電性支持体として板バネを用いる場合
を示す。第9図は本発明を実施するための電解槽
の陽陰極、多孔質層付着陽イオン交換膜及びクツ
シヨン性を有する導電性支持体の配置関係を示す
部分断面説明図であつて、該導電性支持体として
板バネを用いる場合を示す。第1〜9図は陰極の
みが可撓性である場合を示す。第10図は陽陰極
ともに可撓性である場合の本発明方法を実施する
ための多孔質層付着イオン交換膜と陽陰極の配置
関係を示す部分断面説明図である。第11図は第
10図において導電性支持体に力を加えて可撓性
陰極を変形させた後の状態を示す部分断面説明図
である。第12図は陽陰極ともに可撓性である場
合の本発明方法を実施するための多孔質層付着陽
イオン交換膜と陽陰極の配置関係を示す部分断面
説明図であり、導電性支持体が導電性ロツドであ
る場合を示す。
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement relationship between a porous layer-adhered cation exchange membrane and an anode and cathode for carrying out the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional explanatory view showing the result of applying force to the flexible cathode in FIG. 1. FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement of a porous layer-attached cation exchange membrane and an anode and cathode for carrying out the method of the present invention using conductive ribs as a conductive support. FIG. 4 is a partial cross-sectional explanatory view showing a state in which the cathode is pressed toward the porous layer-attached cation exchange membrane in FIG. 3 by the conductive ribs. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the arrangement of a porous layer-attached cation exchange membrane and an anode and cathode for carrying out the method of the present invention using a conductive corrugated body as a conductive support. FIG. 6 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement of a porous layer-attached cation exchange membrane and an anode and cathode for carrying out the method of the present invention using a conductive network as a conductive support. Figure 7 shows the arrangement of the porous layer-adhered cation exchange membrane and anode and cathode for carrying out the method of the present invention, in which the conductive support is a multilayer structure in which a conductive network body and a conductive wavy body are laminated. It is a partial cross-sectional explanatory view showing. FIG. 8 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement relationship of the anode and cathode of the electrolytic cell for carrying out the present invention, the porous layer-attached cation exchange membrane, and the conductive support having cushioning properties. A case is shown in which a leaf spring is used as a support. FIG. 9 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement relationship of the anode and cathode of the electrolytic cell for carrying out the present invention, the porous layer-attached cation exchange membrane, and the conductive support having cushioning properties. A case is shown in which a leaf spring is used as a support. Figures 1-9 show the case where only the cathode is flexible. FIG. 10 is a partial cross-sectional explanatory view showing the arrangement of the porous layer-attached ion exchange membrane and the anode and cathode for carrying out the method of the present invention when both the anode and cathode are flexible. FIG. 11 is a partial cross-sectional explanatory view showing a state after deforming the flexible cathode by applying force to the conductive support in FIG. 10. FIG. 12 is a partial cross-sectional explanatory diagram showing the arrangement relationship between the porous layer-attached cation exchange membrane and the anode and cathode for carrying out the method of the present invention when both the anode and cathode are flexible. The case of a conductive rod is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 陽極と陰極との間に、ガス及び液透過性の電
極活性を有しない多孔質層を表面の少くとも一方
の面に設けてなる陽イオン交換膜を配置し、該陽
極又は該陰極の少くとも一方が該陽イオン交換膜
よりも剛性の大きい可撓性の空隙性電極であり、
該可撓性電極が変形することにより、該可撓性電
極が該陽イオン交換膜を介して対向する電極間に
密接する水電解槽の陽極側に苛性アルカリを供給
し、陰極側に水を供給ずて電解することを特徴と
する水素の製造法。 2 可撓性の空隙性電極が導電性支持体と電気的
接触が保たれている特許請求の範囲第1項の水素
の製造法。 3 導電性支持体が導電性リブである特許請求の
範囲第2項の水素の製造法。 4 導電性支持体が導電性波状体である特許請求
の範囲第2項の水素の製造法。 5 導電性支持体が導電性網状体である特許請求
の範囲第2項の水素の製造法。 6 導電性支持体が導電性波状体と導電性網状体
を積層してなる導電性複層構造体である特許請求
の範囲第2項の水素の製造法。 7 導電性支持体がクツシヨン性を有する導電部
材である特許請求の範囲第2項の水素の製造法。 8 陽極及び陰極が共に可撓性であつて、該陽極
及び該陰極を支える導電性支持体が対向しないよ
うに互い違いに配置されている特許請求の範囲第
1項の水素の製造法。
[Claims] 1. A cation exchange membrane having a gas- and liquid-permeable porous layer with no electrode activity provided on at least one surface is disposed between the anode and the cathode, and at least one of the anode or the cathode is a flexible porous electrode having greater rigidity than the cation exchange membrane;
By deforming the flexible electrode, the flexible electrode supplies caustic alkali to the anode side of the water electrolyzer that is in close contact between the opposing electrodes via the cation exchange membrane, and supplies water to the cathode side. A hydrogen production method characterized by electrolysis without supply. 2. The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the flexible porous electrode is maintained in electrical contact with the conductive support. 3. The method for producing hydrogen according to claim 2, wherein the conductive support is a conductive rib. 4. The method for producing hydrogen according to claim 2, wherein the conductive support is a conductive wavy body. 5. The method for producing hydrogen according to claim 2, wherein the conductive support is a conductive network. 6. The method for producing hydrogen according to claim 2, wherein the conductive support is a conductive multilayer structure formed by laminating a conductive wavy body and a conductive network body. 7. The method for producing hydrogen according to claim 2, wherein the conductive support is a conductive member having cushioning properties. 8. The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein both the anode and the cathode are flexible, and the conductive supports supporting the anode and the cathode are arranged alternately so that they do not face each other.
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