气体扩散电极、该电极的接合方法和具有该电极的电解槽的制作方法

专利名称：气体扩散电极、该电极的接合方法和具有该电极的电解槽的制作方法
技术领域：
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。S卩，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 氧，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 夕卜，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(〃 > )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Im横Im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。另外，在JP (A) 2000273679中公开了下述方法向气体扩散电极的接合部填充聚 四氟乙烯(PTFE)细模塑粉，通过超声波溶合该填充部而密封的方法、进一步将聚醚磺酸树 脂用有机溶剂制成液状的溶液作为粘合剂使用，来接合气体扩散电极。另外，在JP (A) 2000239879中公开了下述方法在气体扩散电极上采用热压接合 树脂板，接合其树脂板和阴极板。

发明内容
本发明是提供气体扩散电极的接合方法的，其课题是提供可安装于电极面积大的 电解槽、接合部的气密特性良好的气体扩散电极。又，本发明是以提供电极面积大的电解槽为课题的，是以在组装电解槽时，电解液 和气体从气体扩散电极相互的接头(接合点)的泄漏少，在电解面安装了多数个气体扩散 电极的电极面积大的电解槽为课题的。又，本发明的课题是，提供液体泄漏的防止特性优良、并且接合部的电阻低、不是 以接合部为单单的接合区、接合部也可作为电极而有效地充分利用的气体扩散电极的密封 方法。
本发明是，在气体扩散电极中，至少一个面具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者 全氟羧酸烷基酯层的接合片的各自的该全氟化合物层面作为接合片而配置，加热熔合邻接 的气体扩散电极的气体扩散电极。又，对于气体扩散电极的接合方法，是至少一个面具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟 层、或者全氟羧酸烷基酯层的接合片的各自的该全氟化合物层面面向邻接的气体扩散电极 的两者而配置，并加热熔合各自的气体扩散电极和接合片的气体扩散电极的接合方法。又，对于气体扩散电极的接合方法，是用被覆片被覆气体扩散电极的接合部，涂布 含有耐蚀性合成树脂的粘接性组合物而粘接的气体扩散电极的接合方法。
本发明是，使气体扩散电极的接合部的被粘接面、或者被覆片的被粘接面的至少 任一个预先浸透耐蚀性合成树脂浓度比含有耐蚀性合成树脂的粘接性组合物小的含有耐 蚀性合成树脂的溶液的上述的气体扩散电极的接合方法。本发明是，在气体扩散电极与被覆片之间形成的间隙中填充填充剂的上述的气体 扩散电极的接合方法。本发明是，被覆片其至少表面为微多孔质的上述的气体扩散电极的接合方法。本发明是，耐蚀性合成树脂为四氟乙烯的均聚物或者共聚物的上述的气体扩散电 极的接合方法。又，对于具有气体扩散电极的电解槽，是气体扩散电极的对置于对极侧的电极面 的周围与形成为框状构件的接合框部气密地接合，该框状构件的至少接合框部的与气体扩 散电极的接合面上具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基酯层的同时，该框状 构件的周边部通过密封垫(gasket)而层叠的具有气体扩散电极的电解槽。本发明是在框状构件形成多个接合框部，在各自的接合框部接合了气体扩散电极 的上述的具有气体扩散电极的电解槽。本发明是框状构件用没有接合了的部分的构件一体地形成的上述的具有气体扩 散电极的电解槽。又，对于气体扩散电极的密封方法，是对气体扩散电极的接合部填充含有导电性 碳材料和氟树脂的密封材料，加热处理该密封材料而接合的气体扩散电极的密封方法。本发明是，在气体扩散电极的接合部，将集电体露出于外周部的上述的气体扩散 电极的密封方法。本发明是，气体扩散电极的接合部，对于使配置于气体扩散电极的内部的集电体 露出于外周部的接合部，填充含有导电性碳材料和氟树脂的密封材料，加热处理该密封材 料而接合的气体扩散电极的密封方法。本发明是，密封材料与接合的气体扩散电极的气体供给层或者反应层的至少任一 个的构成成分相同的上述的气体扩散电极的密封方法。本发明是，密封材料含有气体扩散电极的催化物质的上述的气体扩散电极的密封方法。本发明是，气体扩散电极的接合部为阴极室集电框和气体扩散电极的接合部，将 气体扩散电极和阴极室集电框之间密封的气体扩散电极的密封方法。本发明是，气体扩散电极的接合部为邻接的气体扩散电极之间的接合部，密封气 体扩散电极间的气体扩散电极的密封方法。
对于气体扩散电极的修补方法，是在气体扩散电极的损伤的部分填充含有导电性碳材料和氟树脂的密封材料并加热处理的气体扩散电极的密封方法。


图1是说明具有气体扩散电极的离子交换膜电解槽的一实施例的图。图2是说明采用本发明接合方法接合的气体扩散电极的图。图3是说明采用本发明接合方法接合的气体扩散电极的图。图4是说明在本发明的气体扩散电极的接合中使用的接合片的图，是表示截面的 图。图5是从气体扩散电极侧的反应层侧看本发明的具有气体扩散电极的电解槽的 阴极室的平面图。图6是说明在本发明的气体扩散电极的接合中使用的接合片的图，是表示截面的 图。图7是表示、说明本发明的一实施方案的气体扩散电极的密封方法的部分截面 图。图8是表示、说明本发明的另一实施方案的气体扩散电极的密封方法的部分截面 图。图9是表示、说明本发明的另一实施方案的气体扩散电极的密封方法的部分截面 图。图10是说明本发明的其他实施方案的气体扩散电极的接合方法的截面图。图11是表示、说明本发明的其他实施方案的气体扩散电极的接合方法的截面图。图12是表示、说明本发明的其他实施方案的气体扩散电极的接合方法的截面图。图13是表示本发明的一实施例的电解电压性能的图。图14是本发明的比较例的电解电压性能。发明的
具体实施例方式本发明人发现，本发明气体扩散电极，通过在由含有氟树脂的组成物形成的气体 扩散电极上加热熔合至少一个面具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基酯层 的接合片的各自的该全氟化合物层面，形成强度大的接合部是可能的。这样，全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基酯层面，与氟树脂组成物的 亲合性良好，能够通过加热熔合形成强固的接合部，在安装于电解槽后也能够发挥稳定的 性能。又发现，通过配置多个面积小的单位气体扩散电极，在各自的单位气体扩散电极 上，将具有上述全氟化合物层的膜配置作为接合片来接合，提供电极面积大的气体扩散电 极、以及设置了它的气体扩散电极。又，一般由氟树脂、炭黑等导电性物质等形成的气体扩散电极，与其他物质的接合 性不充分，但如本发明那样，通过将电极面周围接合在由至少一个面具有全氟磺酸层、全氟 磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基酯层的框状构件组成的接合框部，能够使接合框部与气体扩 散电极的接合部成为没有泄漏的特性优良的接合部。另外，设置气体扩散电极的接合框部 由于用合成树脂材料形成，因此使密封垫介于中间而叠层来组装电解槽的场合，与密封垫的密合性良好，能够制作没有来自叠层部的泄漏的电解槽。又，本发明通过将设成框状构件的由全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷 基酯层构成的接合框部面向由含有氟树脂的组成物形成的气体扩散电极的电极面加热熔 合，形成强度大、对流体的封口特性优良的接合部成为可能。另外发现，通过在框状构件上 设置多个接合框部，在各接合框部配置并接合气体扩散电极，可制作具有电极面积大的气 体扩散电极的电解槽。通过在框状构件形成多个接合框部，代替在制造、操作等上存在问题的电极面积大的气体扩散电极，制造制造、或者操作比较容易的面积小的单位气体扩散电极多个，通过 安装于各接合框部，提供具有任意面积的气体扩散电极的电解槽成为可能。因此，已经配置了多个工作中的不使用气体扩散电极的电解槽的电解槽电路的一 部分的电解槽的阴极更换为气体扩散电极，能够同样地运转。又，在框状构件用没有接合部的构件一体地形成的场合，能够形成也没有伴随接 合的凹凸等、在组装电解槽时密封特性优良的电解槽。又，作为气体扩散电极的密封方法，着眼于形成气体扩散电极的反应层和气体供 给层的材料，作为用于接合的密封材料，使用含有导电性碳材料和氟树脂、更优选还含有其 他导电性粒子、特别优选还含有气体扩散电极反应层中所含有的催化剂粒子的组成物，力口 热处理密封用材料，用得到的气体透过性材料构成接合部。又，在使用由耐碱性的耐蚀性合成树脂构成的被覆片被覆接合部的同时，使用含 有耐蚀性合成树脂的粘接性组成物粘接，构成接合部。以下参照

本发明。图1是说明具有气体扩散电极的离子交换膜电解槽的一实施例的图，是说明食盐 水的电解槽的图。离子交换膜电解槽1，通过阳离子交换膜2划分成阳极室3和阴极室4，在阳极室 3配置着阳极5。一般地阳极5与阳离子交换膜2密合地配置。阳极5可使用，在由钛等薄膜形成性金属构成的金属网等多孔性支撑体上形成含 有钼族金属、金属氧化物的电极催化剂被覆的电极。另外，阴极室4上形成阴极液室4a，配 置着气体扩散电极6。气体扩散电极6，以由不锈钢、镍、银等耐蚀性材料构成的金属丝网、多孔金属板、 粉末烧结体、金属纤维烧结体、泡沫体等材料作为阴极集电体，在这样的集电体上层叠含有 电极催化剂的反应层和气体扩散层，能够形成气体扩散电极。作为电极催化剂，可使用钼、钯、钌、铱、银、钴等金属或它们的氧化物。这些电极催 化剂，混炼氟化石墨、氟树脂等疏水性材料采用涂布等方法能够形成反应层。另外，气体扩散电极6的背面、即与阳离子交换膜2相反侧的面设有多孔性阴极支 撑体7，形成气体室8。在阳极室3，从设于下部的阳极液供给口 10，食盐水作为阳极液供给到阳极室内， 在阳极上受到电解后，浓度降低的食盐水与在阳极发生的氯一起从设于上部的阳极液流出 口 11排出。又，在阴极室4的气体室8，从设于上部的含氧气体供给口 12供给含氧气体，从设于阴极液室4a下部的阴极液供给口 13供给稀薄的氢氧化钠水溶液。然后，在气体扩散电极6，由通过与氧、水、电子的反应生成的氢氧根离子、和透过离子交换膜到达阴极液室的钠 离子生成氢氧化钠，从上部的阴极液流出口 14取出。另外，从含氧气体排出口 15排出氧含 量降低的气体。图2是说明采用本发明接合方法接合的气体扩散电极的图。图2㈧表示平面图，图2(B)是扩大用A-A’线切开的截面来说明图2 (A)的图。在阴极室4，2个单位气体扩散电极6a、6b通过阴极支撑体7而安装于阴极室隔壁 21。从单位气体扩散电极6a，取出埋入到气体扩散电极6a内部的由网、多孔金属板等构成 的集电体22，在阴极室隔壁21 (以下也称为阴极板)的壁面与接合辅助构件23—起焊接， 形成机械结合和导电连接。在单位气体扩散电极6a、6b热熔合用全氟磺酸树脂形成的接合片24，防止电解液 从两者之间的空间泄漏。又，在单位气体扩散电极6a、6b之间、以及阴极支撑体7之间形成的空间注入填充 齐U，固定接合片也可以。图3是说明采用本发明接合方法接合的气体扩散电极的图。 图3(A)表示平面图，图3(B)是扩大用A_A’线切开的截面来说明图3 (A)的图。在阴极室4，2个单位气体扩散电极6a、6b使阴极支撑体7介于中间而安装于阴极 室隔壁21。在邻接的单位气体扩散电极6a、6b热熔合由全氟磺酸树脂膜构成的接合片24， 防止电解液从两者之间的空间泄漏等。图4是说明在本发明的气体扩散电极的接合中使用的接合片的图，是表示截面的 图。接合片24，如果是至少一个面具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基 酯层的接合片，在可使用各种的接合片，可使用离子交换膜或者作为其前体而制造的膜。图4(A)是用全氟磺酸层25形成了接合片24的。又，图4(B)是在由全氟磺酸构 成的接合片24内部具有增强布26的，能够形成强度更大的接合部。又，图4(C)是在接合片24的一个面形成了全氟磺酸层25的，是在另一个面形成 了与全氟磺酸层不同的氟树脂层27的。又，作为至少在一个面具有全氟磺酸层的接合片，可列举出全氟磺酸系的离子交 换膜，具体可列举出少7 〃才> 324 (杜邦公司制)。又，作为具有全氟磺酰氟层、全氟羧酸烷基酯层的接合片，可列举出作为未作离子 交换基导入处理的前体而提供的7 > $才> 854(旭硝子公司制)。该前体，在一个面具有 全氟磺酰氟层，在另一个面具有全氟羧酸烷基酯层。又，作为全氟磺酸膜使用离子交换膜的场合，将离子交换容量大的面面向被接合 部使之接合为好。又，全氟磺酸膜与钠等金属离子结合，具有钠型等离子交换基的场合，由于不能够 得到充分的接合特性，因此用盐酸等酸处理，制成酸型后使用为好。又，作为全氟磺酸膜，可使用已经安装于食盐电解槽的使用完的离子交换膜。此场 合下，将使用完的离子交换膜用盐酸等酸处理，在将钠基变换成酸型的同时，溶出并除去在 离子交换膜面或其内部所含的各种物质为好。又，与酸处理并用，采用螯合剂进行处理除去 金属化合物也可以。
又，本发明气体扩散电极的接合，可在气体扩散电极载置具有全氟磺酸层的接合 片后，在将热熔合手段加热到接合片的熔融温度以上的温度的同时，加压，熔合。又，在加热 熔合(接)后，通过快速冷却，不给周围造成坏影响就形成强度大的接合部成为可能。举一例，在加热温度270_280°C、压力2MPa的条件下加压后，通过急冷到80°C而能
够接合。 又，对于面积大的气体扩散电极的接合，要接合的部分的面积也变大，但该场合 下，作为热熔合装置，无论是使用与接合片接触而加热的部分的面积大的装置，或者还是使 用加热的部分的面积小的装置，也都可以形成面积大的接合部。图5是从阳离子交换膜侧看本发明的具有气体扩散电极的电解槽阴极室的平面 图。图5㈧表示平面图，图5(B)是扩大用A-A’线切开的截面来说明图5 (A)的图。在阴极室4，4个单位气体扩散电极6a、6b、6c和6d使阴极支撑体7介于中间而安 装于阴极室隔壁21。在阴极支撑体7内部形成了气体室8。单位气体扩散电极6a、6b、6c和6d的各自的周围，热熔合由全氟磺酸树脂膜形成 的、形成了比气体扩散电极的电极面小的接合框部30的框状构件31，防止气体扩散电极固 定、和电解液、或气体从气体扩散电极与框状构件31之间的空间泄漏。又，在框状构件31周围的两面配置密封垫32，能够与阴极室隔壁21的凸缘面33、 以及叠层的离子交换膜或者对极侧的构件密封而叠层。图6是说明本发明的框状构件的图，图6(A)是斜视图，图6(B)至⑶分别是以与 图6㈧不同的缩小比例尺表示图6(A)中A-A’线的截面的图。图6㈧中所示的框状构件31用3个接合框部30形成。作为框状构件31，如图6(B)所示，可使用全部用全氟磺酸层25形成的框状构件。又，图6(C)是在由全氟磺酸层25构成的框状构件31内部具有增强布26的框状 构件，据此可得到框状构件的强度大、同时框状构件的形状稳定性也优良的的框状构件。结 果是形成了和气体扩散电极的接合部强度大，框状部件周围的叠层面的叠层状态稳定的电解槽。图6 (D)是在框状构件31的一个面形成了全氟磺酸层25的框状构件，是在另一个 面形成了与全氟磺酸层不同的氟树脂层27的框状构件。框状构件的制作，在将面积大的片状构件切成所规定的大小后，没有通过切断或 者冲裁而形成的接合的部分的一体地形成配置气体扩散电极的接合框部的为好。可是，也 可以是将带状的构件接合成所规定的形状而制作的框状构件。又，作为只在接合框部具有全氟磺酸层的构件，其他部分用不具有全氟磺酸层的 构件形成也可以。又，框状构件的周边部，与配置于周围的密封垫一体地形成也可以。又，作为至少在一个面具有全氟磺酸层的构件，可列举出全氟磺酸系的离子交换 膜，具体可列举出少7 ^才> 324 (〒工水。> 公司制)。又，作为全氟磺酸膜使用离子交换膜的场合，将离子交换容量大的面面向被接合 部使之接合为好。又，全氟磺酸膜与钠等金属离子结合，具有钠型等离子交换基的场合，由于不能够得到充分的接合特性，因此用盐酸等酸处理，制成酸型后使用为好。又，作为全氟磺酸膜，可使用已经安装于食盐电解槽的使用完的离子交换膜。此场合下，将使用完的离子交换膜用盐酸等酸处理，在将钠基变换成酸型的同时，溶出并除去在 离子交换膜面或其内部所含的各种物质为好。又，与酸处理并用，采用螯合剂进行处理除去 金属化合物也可以。又，作为具有全氟磺酰氟层、全氟羧酸烷基酯层的构件，可列举出作为未作离子交 换基导入处理的前体而提供的7 > $才> 854(旭硝子公司制)。该前体，在一个面具有全 氟磺酰氟层，在另一个面具有全氟羧酸烷基酯层。本发明具有气体扩散电极的电解槽，以规定的间隔配置多个气体扩散电极，并配 置具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基酯层的膜后，可在将热熔合手段加热 到膜的熔融温度以上的温度的同时，加压，熔合。又，在加热熔合后，通过快速冷却，不给周 围造成坏影响就形成强度大的接合部成为可能。举一例，在加热温度270_280°C、压力2MPa的条件下加压后，通过急冷到80°C而能
够接合。下面为气体扩散电极的其他接合方法、特别是在密封部的形成上具有特征的接合 方法。图7是说明本发明一实施例的图，是说明在金属氯化物水溶液的电解用离子交换 膜电解槽中，将气体扩散电极安装于作为阴极集电框的阴极板上，进行电连接的场合的气 体扩散电极的接合方法的一例的图。图7㈧表示从阳离子交换膜侧看的平面图，图7(B)是说明用A-A’线切开图7(A) 的截面的图。图7所示的例子，在阴极室4，2个单位气体扩散电极6a、6b使阴极支撑体7介于 中间而安装于阴极室隔壁21。单位气体扩散电极在阴极室隔壁21上的安装个数，可根据单 位气体扩散电极和阴极室隔壁21的大小来配置规定的个数。气体扩散电极由进行电极反应的反应层和进行向反应层供给气体的至少2层构 成。反应层用疏水性碳、亲水性碳、聚四氟乙烯等氟树脂和催化剂形成。另一方面，气体供 给层用疏水性碳、和聚四氟乙烯等氟树脂形成。又，在气体供给层埋设、安装着由银、镍等导电性优良的网状、多孔状金属制的构 件构成的集电体22。从单位气体扩散电极6a取出埋设于气体扩散电极6a内部的由网、多孔金属板等 构成的集电体22，通过点焊等焊接于安装于阴极室隔壁21壁面的由镍等构成的接合辅助 构件23，形成机械的固定和导电连接。接着，在单位气体扩散电极之间露出的接合部的集电体等，通过填充由含有导电 性碳材料和氟树脂的组成物构成的密封材料并热处理，来形成密封部34。作为用于密封材料的导电性碳材料，可列举出具有导电性的炭黑，具体可列举出 疏水性炭黑、亲水性炭黑、以及它们的混合物。作为疏水性炭黑，可列举出乙炔黑(例如电气化学工业制AB-6)，作为亲水性炭 黑，可列举出乙炔黑(例如电气化学工业制AB-12)。在同时使用疏水性炭黑和亲水性炭黑的场合，配合比例，根据密封材料所要求的亲水性程度来确定，但在疏水性炭黑与亲水性炭黑的重量比100 0-50 50的范围使用。又，碳材料的平均粒子粒径优选为0. 01-10 μ m，更优选为0. 1_2 μ m。又，作为用作为密封材料的氟树脂，使用平均粒子粒径优选为10 μ m以下的微粒 子和微细纤维等。要是具有采用加热处理来烧结，形成具有气体透过性材料的性质，则也能 使用聚四氟乙烯(PTFE)、以及四氟乙烯与其他单体的共聚物或者与其他聚合物的混合物。 又，氟树脂也能够以分散于任意溶剂中的状态使用。
又，导电性碳材料和氟树脂的使用比例，相对于导电性碳材料100重量份，聚四氟 乙烯优选含有30-100重量份、特别优选含有40-70重量份。聚四氟乙烯的使用量少于30 重量份的场合，导电性好，但强度不足，密封特性劣化，发生电解液泄漏的可能，难以起到作 为气体扩散电极的功能。相反，在多于100重量份的场合，密封特性和强度提高，但导电性 和氧等的气体透过性降低，难以起到作为气体扩散电极的功能，故不理想。在含有导电性碳材料和氟树脂的密封材料中进一步添加银、钼族的金属、钴、锰 等的金属粒子和导电性陶瓷等导电性粒子为好。又，这些导电性粒子的平均粒子粒径为 0.01-10 μ m。导电性粒子相对于炭黑100重量份，可优选含有5-100重量份、特别优选含有 20-60重量份。其中，作为该导电性粒子，优选象气体扩散电极中所含有的具有催化功能的 导电性粒子。在含有导电性粒子的场合，气体扩散电极的接合部的导电性提高的同时，该粒 子具有催化功能的场合，密封部，经1天左右的短时间能够与周围的气体扩散电极同样地 发挥作为气体扩散电极的功能。由导电性碳材料、氟树脂和根据需要的其他导电性粒子制备密封材料的场合，使 这些成分乳化或分散于水和醇等溶剂中，制成液状物也可以。此情况下，可根据需要添加非 离子系表面活性剂等表面活性剂，提高导电性碳材料、氟树脂粒子的分散。含有表面活性剂 的液状物的密封材料，原样不动地直接适用于气体扩散电极的接合部也可以。又，在上述液 状物中添加乙醇等醇，将使氟树脂粒子聚集的液体过滤、脱水、干燥后，用醇提取表面活性 剂后，将含有导电性碳材料、氟树脂、或者还含有导电性粒子的密封材料再分散于醇等溶剂 中，适用于气体扩散电极的接合部也可以。又，含有导电性碳材料、氟树脂以及根据需要的导电性粒子的密封材料在气体扩 散电极接合部涂布、喷雾或填充等来适用。适用密封材料后，理想情况是，在室温-200°C 的温度干燥后，通过热压、超声波照射等在所含有的氟树脂的软化点以上的温度、优选 200-500°C、特别优选250-450°C加热处理。该加热处理优选在l_10MPa、特别优选在2_6Mpa 的按压下进行。在此工序中，密封材料所含有的氟树脂被烧结，形成由氧等气体透过，但电解液等 液体不透过、泄漏的致密的气体透过性材料构成的密封部。本发明中，作为上述含有导电性碳材料、氟树脂以及根据需要的导电性粒子的密 封材料，使用与作为接合对象的气体扩散电极相同的组成的材料，在上述加热处理后，与作 为对象的气体扩散电极的气体供给层和/或反应层相同的、优选在面对阴极室的表面形成 反应层为好。此情况下，气体扩散电极的接合部，不仅电阻小，而且起到与气体扩散电极的 其他部分基本相同的气体扩散电极的功能，因此特别优选。图8是说明将本发明气体扩散电极安装于作为阴极集电框的阴极板的场合的气 体扩散电极的接合方法的其他例子的图。
图8(A)表示从阳离子交换膜侧看安装于电解槽的气体扩散电极的平面图，图8(B)是将用A-A’线切开的截面扩大来说明图8(A)的图。图8所示的例子，在阴极室4，2个单位气体扩散电极6a、6b使阴极支撑体7介于 中间而安装于阴极板21。又，在单位气体扩散电极6a、6b的气体供给层埋设、安装着由银、镍等导电性优良 的网状、多孔状金属制的构件构成的集电体22。从单位气体扩散电极6a取出埋设于气体扩散电极6a内部的由网、多孔金属板等 构成的集电体22，通过点焊等焊接于安装于阴极板21壁面的由镍等构成的接合辅助构件 23，形成机械的固定和导电连接。接着，在单位气体扩散电极之间露出的接合部的集电体等，在填充由含有导电性 碳材料和氟树脂的组成物构成的密封材料的同时，一体地形成被覆气体扩散电极表面的表 面被覆部34a后，热处理，形成密封部34。图8中示出的密封部，在热处理后形成的密封部从扩散电极表面凸起的这一点与 图7所示的例子不同，图8的密封部由于扩散电极的接合面积大，因此得到更强固的密封特 性。图9是说明将本发明气体扩散电极安装于作为阴极集电框的阴极板的场合的气 体扩散电极的接合方法的其他例子。图9(A)表示从阳离子交换膜侧看安装于电解槽的气体扩散电极的平面图，图 9(B)是说明用A-A’线切开图9(A)的截面的图。是表示在作为阴极集电框的阴极板上设置的阴极支撑体上，接合单位气体扩散电 极的例子的图，也能够适用于气体扩散电极发生龟裂、脱落部分的场合的修补的情况。在阴极室4，2个单位气体扩散电极6a、6b使阴极支撑体7介于中间而安装于阴极 板21。又，在单位气体扩散电极6a、6b的气体供给层埋设、安装着由银、镍等导电性优良 的网状、多孔状金属制的构件构成的集电体22。在单位气体扩散电极之间露出的接合部的 集电体等，在填充由含有导电性碳材料和氟树脂的组成物构成的密封材料后，热处理，形成 密封部34。本发明的方法，覆盖电极表面的密封材料由于也防止电解液泄漏，并具有导电性 和气体透过性，因此即使存在于气体扩散电极表面上也并不降低作为气体扩散电极的性 能。本发明的密封方法，如上述那样，除了在电解槽中，可用作为将气体扩散电极与阴 极隔壁接合时的密封方法外，还能够用于，在接合多数的单位气体扩散电极并安装于大的 电解槽之前，预先接合单位气体扩散电极并密封的情况。或者，还能够修补安装于电解槽的 气体扩散电极的脱落部分等。这样，预先只接合单位气体扩散电极并密封的方法，图7、图8、图9都同样，使集电 体露出于各单位气体扩散电极的外周部，使露出的集电体相互重合，采用焊接等手段接合， 在此接合部适用含有导电性碳材料、和氟树脂以及根据需要的导电性粒子的密封材料，能 够同样接合。又，本发明的密封方法，在电解槽运转中、或者运转后，气体扩散电极发生损伤的情况下，也能够使用本发明的密封方法进行修补。该情况下的具体方法也与上述场合相同， 使损伤的部分的导电性集电体露出，在填充含有导电性碳材料、氟树脂、炭黑、聚四氟乙烯 和根据需要的导电性粒子的密封材料后，热处理，并同样地进行。其次说明气体扩散电极的接合方法的其他例子。图10是说明接合多个气体扩散电极并安装于电解槽时的本发明的气体扩散电极 的接合方法的一例的截面图。
单位气体扩散电极6a、6b设置着银、镍等导电性优良的网状、多孔状、海绵状等的 集电体22。集电体22可以在单位气体扩散电极中整体埋设，也可以其一部分从单位气体扩 散电极露出。单位气体扩散电极与先前在图7至图9中说明的相同。在图10所示的例子中，在接合部A，单位气体扩散电极6a、6b相对于安装于阴极板 21的网状阴极支撑体7在粘接部40a、40b采用粘合剂固定，安装于单位气体扩散电极的集 电体22接触阴极室支撑体7形成导电连接。向各单位气体扩散电极6a和6b的接合部位涂布粘接性组合物41，用被覆片42被 覆接合部后，再用粘接性组合物被覆接合部周围和被覆片42上。在该接合之时，在单位气体扩散电极6a、6b间有间隙的场合，按达到与单位气体 扩散电极表面相同的高度的方式填充填充剂43也可以。据此，利用阴极液室的液压被覆片42变形，又，由于此变形，能够防止被覆片42从 单位气体扩散电极6a、6b表面剥离。又，在接触单位气体扩散电极周围的阴极隔壁的接合部B，对于阴极隔壁在粘接部 40c采用粘接剂接合。在单位气体扩散电极与阴极隔壁之间注入填充剂43后，在阴极室隔 壁和气体扩散电极上涂布粘接性组合物41。然后，再被覆于被覆片42后，通过涂布粘接性 组合物41可靠地接合成为可能。本发明可使用的被覆片42，须为对阴极液有耐性的材料。食盐水的电解用电解槽， 由于接触强碱性阴极液而使用，因此必须为耐碱性良好的材料。作为理想的材质，可列举出 聚四氟乙烯等氟树脂、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)等橡胶、离子交换膜、碳纤维、镍等 耐碱性的金属薄板。其中特别优选与气体扩散电极的接合性良好并且耐碱性也大的聚四氟 乙烯等氟树脂。又，被覆片42，优选其至少表面为微多孔性的。在表面为微多孔性的密封材的场 合，粘接性组合物41容易浸透到内部，因此实现强固的接合。为使被覆片42表面为微多孔 性，按在被覆片表面形成微细的凹凸的方式加工、或采用微多孔性的原材料片形成被覆片 为好。特别是当使用微多孔性片时，由于得到大的粘接力，因此理想。作为这样的微多孔性 片，优选使用将氟树脂制的片多孔化的片，具体可举出通过拉伸开裂而多孔化的氟树脂片
(夕 ^ 八 > 3' 7* 于 7 夕 7 制 · 7* 于 7 夕 7 /、4 /、° -〉-卜)。被覆片厚度优选为3mm以下，特别优选为0. l_2mm。当大于3mm时，需要增大阴极 与离子交换膜的间隔，并且液体阻力变大，因此不理想。又，被覆片制成确保充分的接合力、不减少电极面积的大小为好，当宽幅过宽时， 气体扩散电极的电解面减少，但过窄时，片材的粘接力变弱。为此，宽幅优选为5-20mm是合 适的。本发明使用的粘接性组合物41，是使对电解液有耐蚀性的合成树脂溶解或者分散于溶剂中的液状物。作为优选的合成树脂，可列举出聚丙烯和聚苯乙烯等烃系树脂、聚四氟 乙烯、偏氟乙烯-丙烯-四氟乙烯共聚物等氟系树脂、聚醚砜系树脂、双酚A型等环氧树脂 等。其中从弹力性和耐药品性等方面考虑，特别优选偏氟乙烯-丙烯-四氟乙烯共聚物、丙 烯-四氟乙烯共聚物等。又，作为耐碱性等耐蚀性的合成树脂，使用偏氟乙烯的聚合物的场合，通过将其交 联，形成网眼结构，能够增加强度。此场合，交联材不足的场合和在聚合物链的一部分残存 未反应部位的场合，作为对气体扩散电极的供给气体，使用含有高浓度氧的气体时，由于推 测为氧化导致的聚合物链断裂的原因，有时发生劣化。另一方面，丙烯-四氟乙烯共聚物由 于对这样的劣化能够充分地耐受，因此优选。又，作为溶解或分散这些合成树脂的溶剂，可举出各种的溶剂。可是，从气体扩散 电极的接合时的作业性考虑，若为速干性则难加工，并且在干燥后在被覆片的树脂材内部 一剩下溶剂，就发生密封面膨胀等障碍，因此具有适当蒸发速度的为好。因此，作为溶剂，优 选在常压的沸点为60-200°C的，特别优选80-150°C的合适。作为这些溶剂的优选例子，可举出四氢呋喃、丙酮、乙甲酮、甲苯、醋酸乙酯、醋酸 丁酯、醋酸异丁酯、环己酮、1，4_二噁烷等。其中，出于加工表面的平滑性和作业时间等的作 业性原因，作为特别优选的溶剂可举出醋酸丁酯和醋酸异丁酯等。使具有耐碱性等耐蚀性的合成树脂溶解或者分散于溶剂中，形成由耐蚀性的合 成树脂构成的粘接性组合物的场合，该组合物中的耐蚀性合成树脂的浓度优选为5-70重 量％、特别优选为10-40重量％是合适的。上述浓度小于5重量％的场合，由于有经过数次 涂布粘接性组合物等的必要，因此不优选，相反大于70重量％的场合，粘性变大，耐蚀性合 成树脂不浸透到电极接合部的细部，由于未发挥充分的密封性，因此不优选。在本发明中，使用了耐碱性的被覆片的、由耐碱性粘接性组合物进行的气体扩散 电极的接合可采用，预先在气体扩散电极1的接合部的被粘接面、被覆片的被粘接面涂布粘接性组合物后，接合两者，按压等手段。按压后，优选在室温-200°c、经1-48小时干燥，挥 发除去粘接性组合物中的溶剂，从而可得到充分大的粘接强度，由于通过在室温-50°C的温 度范围进行1-24小时左右的预干燥，再在50-200°C的温度范围进行1-24小时左右的干燥 能够消除溶剂的挥发不均，因此更优选。再者，本发明气体扩散电极，由于是烧结碳材料和氟树脂微粒子的混合物制成片 状的电极，而不是具有那么大的强度的电极，因此在粘接被覆片的场合，有时气体扩散电极 内部破损，发生剥离，得不到充分的密封性。此情况下，在接合被覆片之前，对于气体扩散电 极的接合部的被粘接面，预先涂布粘接性组合物，使干燥，其后，接合被覆片，据此能够防止 气体扩散电极内部的剥离，能够增加被覆片与气体扩散电极的粘接力。此场合，使用粘接性组合物中的树脂成分的浓度小的粘接性组合物为好，低浓度 的粘接性组合物浸透到气体扩散电极内的导电体附近，得到更强的粘接力。作为这样的低 浓度的粘接性组合物，树脂成分浓度优选为5-35重量％，特别优选为10-20重量％，该树 脂成分的浓度比用于气体扩散电极和被覆片粘接的粘接性组合物的浓度，优选低2-20重 量％，特别优选低5-15重量％是合适的。再者，浸透到气体扩散电极接合部的低浓度的粘 接性组合物与为粘接被覆片而使用的粘接性组合物未必需要是相同种类的，但为了避免粘 接性组合物热膨胀时的体积变化不同等导致的液体的浸入，相同种类的也优选。
再者，粘接性组合物难以浸透到气体扩散电极内，粘接力的改善效果小的场合、和 树脂成分使用高浓度的粘接性组合物的场合，在气体扩散电极的被粘接面以适当的间隔开 孔，通过其孔将树脂液流入到气体扩散电极的导电体和形成气体室的阴极支撑体部分，据 此能够增加粘接力。又，在本发明中，预先在气体扩散电极的接合部的被粘接面、被覆片的被粘接面涂布粘接性组合物，并接合、使之干燥后，再在接合的被覆片上以比该密封材更宽的宽幅涂布 粘接性组合物，能够用粘接性组合物覆盖被覆片及其周围。据此，能够增大被覆片与气体扩 散电极的粘接力，增加气体扩散电极的接合部的密封性。又，作为被覆片使用金属片的场 合，金属片作为阴极而起作用，有时伴有氢发生，因此通过用耐药品性树脂被覆表面能够防 止。图11是说明接合多个气体扩散电极并安装于电解槽时的气体扩散电极的其他接 合方法的截面图。单位气体扩散电极6a、6b设置着银、镍等导电性优良的网状、多孔状、海绵状等的 集电体22。集电体22可以在单位气体扩散电极中整体埋设，也可以其一部分从单位气体扩 散电极露出。单位气体扩散电极与先前在图7至图10中说明的相同。在图11所示的例子中，在接合部A，与单位气体扩散电极6a、6b连接的集电体22， 在阴极室隔壁21的接合辅助构件23通过点焊形成焊接部45a而接合，在与阴极室隔壁之 间形成导电连接。又，向各单位气体扩散电极6a和6b的接合部位涂布粘接性组合物41，在单位气 体扩散电极6a、6b间的间隙，按达到与单位气体扩散电极表面相同的高度的方式填充填充 剂43后，用被覆片42被覆(覆盖)接合部，再用粘接性组合物被覆接合部周围和被覆片42 上。据此，利用阴极液室的液压被覆片42变形，又，由于此变形，能够防止被覆片42从 单位气体扩散电极6a、6b表面剥离。又，在接触单位气体扩散电极周围的阴极隔壁的接合部B，对于阴极隔壁集电体 22在焊接部45b被焊接、接合。在单位气体扩散电极与阴极隔壁之间注入填充剂43后，在 阴极室隔壁和气体扩散电极上涂布粘接性组合物41，再在对被覆片42被覆后，通过涂布粘 接性组合物41能够实现可靠的接合密封。图12是说明气体扩散电极修补时的气体扩散电极的接合以及密封方法的截面 图。气体扩散电极在组入电解槽的作业中的操作、电解槽的运转中有时受到损伤、并 开孔，但通过适用本发明的气体扩散电极的接合、密封方法，修补是可能的。在气体扩散电极6的脱落部位50注入粘接性组合物41后，注入填充剂43，使气体 扩散电极6的液室侧表面和填充剂表面成为均一的面后，在填充剂43上部及其周围的气体 扩散电极6的接合部涂布粘接性组合物41，用被覆片42被覆接合部后，用粘接性组合物41 被覆接合部周围和被覆片42上，据此稳定的运转成为可能。以下显示实施例、比较例说明本发明。实施例1-1
(气体扩散电极的制作)气体扩散电极层叠气体供给层和反应层而制作。(1)气体供给层用原料的制备 在表面活性剂水溶液(水90L、20质量％ (卜，4卜X-100)水溶液12. 5L)中 分散疏水性炭黑(电气化学工业制AB-6平均粒径50nm) 5kg，接着分散聚四氟乙烯分散体 3. 72L(固体成分3. 35kg)，混合后，添加乙醇76kg，通过破坏聚四氟乙烯分散体的微胶粒 (micelle)来聚集。接着过滤、脱水、干燥后，制作丸(粒)状的8. 2kg的成形用原料。(2)反应层用原料的制备在表面活性剂水溶液(水90L、20质量％ (卜，4卜X-100)水溶液12. 5L)中分 散疏水性炭黑(电气化学工业制AB-6) 0.85kg、亲水性炭黑(电气化学工业制AB-12)2kg， 接着添加银微粒子(平均粒径0. 3 μ m) Ikg并分散后，分散聚四氟乙烯分散体1. 57L(固体 成分1.42kg)，混合后，添加乙醇72kg，通过破坏聚四氟乙烯分散体的微胶粒(micelle)来聚集。接着过滤、脱水、干燥后，制作丸状的5. 5kg的成形用原料。(3)成形工序粉碎得到的气体供给层原料，加水，混炼，制备浆液，涂布于由银构成的多孔金属 板(SWlmm、LW2mm、STO. 18mm、厚度0. 3mm)，再在其上粉碎反应层用原料，加乙醇混炼，涂布 制造的浆液并干燥后，用乙醇提取除去表面活性剂。其后，在干燥后在温度360°C、压力4. 9MPa的条件下加压熔合60秒，得到纵 210mm、横53mm、厚Imm的气体扩散电极。(气体扩散电极的接合工序)将得到的气体扩散电极使阴极支撑体介于中间并设4mm的间隔而配置在形成阴 极室的阴极室隔壁，将从气体扩散电极取出的银制的金属网使用辅助接合构件通过焊接接 合于阴极室隔壁。接着，将宽15mm、长210mm的全氟磺酸系离子交换膜(7 Λ水。>公司制少” ^才 > 324)的酸型的构件作为接合片，将离子交换容量大的面配置于气体扩散电极表面，通过 加热接合装置，将接合部位顺序在2MPa压力在280°C的温度加热熔融60秒而接合。接合后，填充水进行试验，结果形成了没有漏水的接合部。又，当要剥离接合片时， 在接合部位剥离之前，在气体扩散电极侧发生裂纹，接合部的强度是充分的。将具有接合的气体扩散电极的电解槽运转40天，结果没有来自接合部位的液体 泄漏，能够稳定地运转。实施例1-2代替在实施例1-1中使用的全氟磺酸系离子交换膜，将未导入离子交换基的离子 交换膜前体(旭硝子公司制7 > $力> F854)作为接合片，将全氟磺酰氟层面面向气体扩 散电极面，利用加热接合装置顺序在2MPa压力在270°C的温度加热熔融60秒而接合。能够 形成与全氟磺酸系离子交换膜同样的强度的接合层。实施例1-3代替在实施例1-1中使用的全氟磺酸系离子交换膜，将未导入离子交换基的离子交换膜前体(旭硝子公司制7 > $力^ F854)作为接合片，将全氟羧酸烷基酯层面面向气体扩散电极面，利用加热接合装置顺序在2MPa压力在270°C的温度加热熔融60秒而接合。 能够形成与全氟磺酸系离子交换膜同样的强度的接合层。比较例1-1代替在实施例1-1中使用的由全氟磺酸构成的接合片，使用宽15mm、长210mm、厚 250 μ m的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)薄膜的接合片，在温度350°C、压力2MPa的条 件下接合，结果在FEP侧发生以气体扩散电极的接合部为底部的凹部，在平板的台座上测 定断面的结果，接合部的宽度方向的端部与凹部的中心比，发生1.5mm的高度差。又，接合 部即使按压多少都不能消除凹凸。实施例2-1(气体扩散电极的制作)气体扩散电极层叠气体供给层和反应层而制作。(1)气体供给层用原料的制备在表面活性剂水溶液(水90L、20质量％ (卜，4卜X-100)水溶液12. 5L)中 分散疏水性炭黑(电气化学工业制AB-6平均粒径50nm) 5kg，接着分散聚四氟乙烯分散体 3. 72L(固体成分3. 35kg)，混合后，添加乙醇76kg，通过破坏聚四氟乙烯分散体的微胶粒来
聚集ο接着过滤、脱水、干燥后，制作丸状的8. 2kg的成形用原料。(2)反应层用原料的制备在表面活性剂水溶液(水90L、20质量％ (卜，4卜> X-100)水溶液12. 5L)中分 散疏水性炭黑(电气化学工业制AB-6) 0.85kg、亲水性炭黑(电气化学工业制AB-12)2kg， 接着添加银微粒子(平均粒径0.3ym)并分散后，分散聚四氟乙烯分散体1.57L(固体成分 1. 42kg)，混合后，添加乙醇72kg，通过破坏聚四氟乙烯分散体的微胶粒来聚集。接着过滤、脱水、干燥后，制作丸状的5. 5kg的成形用原料。⑶成形工序粉碎得到的气体供给层原料，加水，混炼，制备浆液，涂布于由银构成的多孔金属 板(SWlmm、LW2mm、STO. 18mm、厚度0. 3mm)，再在其上粉碎反应层用原料，加乙醇混炼，涂布 制造的浆液并干燥后，用乙醇提取除去表面活性剂。其后，在干燥后在温度360°C、压力4. 9MPa的条件下加压熔合60秒，得到厚Imm的 气体扩散电极。从得到的气体扩散电极切割纵80mm、横35mm的气体扩散电极。(接合工序)在由全氟磺酸构成的大小96mmX96mm的阳离子交换膜(f 7〗才> 324)的中央 部设IOmm的间隔，形成纵56mm、横25mm的2个开口部。在阴极隔壁在规定的部位配置阴极支撑体和气体扩散电极，按气体扩散电极位于 各接合框部的方式配置框状构件，在设于全氟磺酸膜面的开口部配置气体扩散电极，利用 加热接合装置，将气体扩散电极周边部的全氟磺酸膜顺序在2MPa的压力在280°C的温度加 热熔融60秒而接合。配置了气体扩散电极的框状构件在25°C的条件下从反应层侧注入水，加压到 30MPa (量压)，但未发生漏水。
实施例3-1(气体扩散电极的制作)准备在银网(30目)上涂布疏水性炭黑和聚四氟乙烯分散体的混合物，并烧结而 成的片状气体扩散电极。气体扩散电极厚度为Imm(反应层厚0. Imm)，气体供给层由疏水性炭黑60质 量％、聚四氟乙烯40质量％构成，反应层采用炭黑50质量％、PTFE 30%、银粒子催化剂 (0. 3 μ m) 20%构成。(密封用材料的制备) 使表面活性剂水溶液(水90L、20%的卜，4卜 >水溶液12. 5L)吸收疏水性炭黑 (电气化学工业制、商品名AB-6)5kg，在液体中分散到Ιμπι左右。向该分散液添加聚四氟 乙烯分散体3. 72L(PTFE固体成分3. 35kg)并混合后，投入76kg乙醇使聚集，将此炭黑-聚 四氟乙烯混合液用过滤机过滤、并脱水、干燥后，用乙醇提取表面活性剂。(电解槽的组装)如图7所示，气体扩散电极在外周部使集电体露出，将该集电体使用镍制的辅助 导电体通过点焊与阴极隔壁接合。然后，在气体扩散电极的集电体与阴极板的接合部的间隙8mm中涂布、填充事先 准备的每Ig密封用材料加入乙醇3ml而制成填充用材料的填充材，将该部分采用热压机在 360°C、5MPa下进行烧结1分钟，来进行密封。比较例3-1除了在实施例3-1中作为密封材料将四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)制的厚度 100 μ m、宽17mm放置于，将从气体扩散电极露出的导电性集电体从镍圆棒上部采用点焊固 定于阴极隔壁的部分之上，用热压机在320°C、2MPa下进行1分钟的烧结以外，与实施例同 样地实施，进行密封。比较试验使用实施例3-1和比较例3-1得到的气体扩散电极，在下述电解槽工况和运转条 件下进行试验的结果见图13和图14所示。任何电解槽都没有电解液泄漏，得到了良好的密封性，但如图13和图14所示，电 解电压，相对于比较例3-1的电解槽2. 2V，实施例3-1的电解槽为2. IV这一低值。·电解槽的电解反应面尺寸100mmX IOOmm·供给电流30A 阳极《卟乂 > 7夕电极制DSE·离子交换膜..m、”卞F4203 (旭化成> S力X制)·向气体扩散电极供给的气体组成氧含量99. 99容量％ 运转条件温度90°C电解槽出口氢氧化钠水溶液32质量％电解槽出口食盐水浓度210g/L再者，实际温度和浓度在上述目标值以外的场合，从基准值进行10mV/°C -16mV/ 氢氧化钠的浓度(质量％)的补正的换算电压和不进行此补正的电解电压一起记载了。实 施例4-1
在接合多个单位气体扩散电极的同时，使用将它与阴极隔壁电连接的离子交换膜 电解槽进行了食盐水的电解。(气体扩散电极的接合方法)作为单位气体扩散电极使用，在银网的导电体上涂布混合了炭黑和聚四氟乙烯分 散体的混合物，烧结制成为片状的电极。气体供给层由炭黑60质量％、PTFE40质量％构成， 反应层采用炭黑50质量％、PTFE30质量％、银催化剂(平均粒径0. 3 μ m) 20质量％构成。 气体扩散电极厚度1mm，其中0. Imm是反应层。如图11所示，从接合的单位气体扩散电极1的周围露出导电体。将露出的导电体 的端部在阴极隔壁之上重叠，从其上进行点焊，固定于阴极隔壁。再者，在阴极隔壁之上采 用点焊焊接气体室形成用的阴极支撑体。接着，在单位气体扩散电极的接合部，填埋由EPDM橡胶(型号LV-40昭和橡胶公 司制)构成的填充剂，使得接合部表面与气体扩散电极的反应层侧表面面重合。其次，在气体扩散电极的接合部的被粘接面，涂布在乙酸异戊酯中溶解了氟橡胶 的粘接性组合物A(太平化成公司制工4卜〉- > )的树脂成分浓度14质量％的物质，浸 透于气体扩散电极内，使之干燥。再在气体扩散电极的接合面的上述被粘接面涂布树脂成 分浓度24质量％的粘接性组合物。再在其上接合氟树脂制的片(” ^ ^ y ^r r-y >7 制:f τ·〒〃々ζ /、< ^ - * -卜)。再者，在此氟树脂制的片的被粘接面预先涂布粘接性组 合物A的树脂成分浓度24质量％的物质，使之干燥。氟树脂制的片和气体扩散电极的接合部的被粘接面干燥后，在氟树脂制的片上再度以纵、横均比氟树脂制的片宽2mm的宽度涂布树脂成分浓度24质量％的粘接性组合物A， 使之干燥。(使用的离子交换膜电解槽)·气体扩散电极的反应面尺寸横620mmX纵1220mm·阳极《A 乂 l· ？夕电极公司制DSE-JP130·离子交换膜旭化成》S力X制Aciplex_F4203 气体室形成用阴极支撑体桂田7 X手 > 义公司制商品名^ > y -卜j ^ * 工(0. 4Ν 0. 4-M25)表面处理电镀银10 μ m厚(离子交换膜电解槽的运转条件)·电流密度3kA/m2·温度85°C·生成的氢氧化钠浓度32质量％(电解槽的运转结果)在上述条件下连续运转离子交换膜电解槽100天的结果，未发现来自气体扩散电 极接合部位的泄漏，能够稳定地运转。期间，电解电压维持2. 13V，为良好的性能。
权利要求
一种气体扩散电极的接合方法，在气体扩散电极的接合方法中，其特征在于，用被覆片被覆气体扩散电极的接合部，涂布含有耐蚀性合成树脂的粘接性组合物而粘接。
2.根据权利要求1所记载的气体扩散电极的接合方法，其特征在于，使气体扩散电极 的接合部的被粘接面、或者被覆片的被粘接面的至少任一方预先浸透耐蚀性合成树脂浓度 比含有耐蚀性合成树脂的粘接性组合物小的含有耐蚀性合成树脂的溶液。
3.根据权利要求1所记载的气体扩散电极的接合方法，其特征在于，在气体扩散电极 与被覆片之间形成的间隙中填充填充剂。
4.根据权利要求1所记载的气体扩散电极的接合方法，其特征在于，被覆片其至少表 面为微多孔质。
5.根据权利要求1所记载的气体扩散电极的接合方法，其特征在于，耐蚀性合成树脂 为四氟乙烯的均聚物或者共聚物。
全文摘要
气体扩散电极、该电极的接合方法和具有该电极的电解槽。本发明提供一种气体扩散电极、以及使用了该气体扩散电极的电解槽。对于该气体扩散电极，至少在一个面具有全氟磺酸层、全氟磺酰氟层、或者全氟羧酸烷基酯层的接合片的各个的该全氟化合物层面作为接合片而配置，加热熔合邻接的气体扩散电极、或将接合片作为框体而加热熔合、或将邻接的气体扩散电极采用与气体扩散电极的构成材料相同的材料加热熔合并密封。
文档编号H01M4/86GK101838817SQ20101017353
公开日2010年9月22日 申请日期2004年3月31日 优先权日2003年3月31日
发明者冈田尚哉, 市濑修, 斋木幸治, 木村达人, 浅海清人, 浜守光晴, 片山真二, 相川洋明, 邢部次功, 野野村健二 申请人:氯工程公司;东曹株式会社;三井化学株式会社;东亚合成株式会社;株式会社钟化;旭硝子株式会社;旭化成化学株式会社;大曹株式会社;株式会社德山