特許 6783418 電極を含む積層構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6783418

(24)【登録日】2020年10月23日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】電極を含む積層構造体

(51)【国際特許分類】

   C25B 9/18 20060101AFI20201102BHJP

   C25B 9/00 20060101ALI20201102BHJP

   C25B 9/08 20060101ALI20201102BHJP

   C25B 13/02 20060101ALI20201102BHJP

   H01M 8/18 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   C25B9/18

   C25B9/00 Z

   C25B9/08

   C25B13/02 302

   H01M8/18

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-536822(P2020-536822)

(86)(22)【出願日】2019年9月25日

(86)【国際出願番号】JP2019037496

【審査請求日】2020年7月22日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390014579

【氏名又は名称】デノラ・ペルメレック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大津 秀緒

(72)【発明者】

【氏名】黒木 向太

【審査官】 ▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１８／０６６０９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５９−０７６５６５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０６−０６１９７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５３−０５１４４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭６０−００９１０９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭５７−１０８２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭６２−０２１８７３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公昭６１−０１０５５５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｂ １／００ − １５／０８

Ｈ０１Ｍ ８／００ − ８／２４

Ｂ０１Ｄ ６１／４２ − ６１／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

扁平なユニットを含む複数のユニットを積層し、緊締具で緊締した電極を含む積層構造体であって、
各ユニットは、両面外周部に枠状の緊締部を備え、各緊締部の表面が互いに押圧されることによって積層されており、一方のユニットの緊締部の幅が他方の緊締部の幅と異なるように形成されており、
前記緊締部は、その表面側に、弾性部材からなるガスケットを備えていることを特徴とし、
前記緊締部の幅の狭い側の外縁部が幅の広い側の外縁部よりも内側に位置するとともに、前記緊締部の幅の狭い側の内縁部が幅の広い側の内縁部よりも内側に位置していることを特徴とする電極を含む積層構造体。

【請求項2】

前期積層されるユニットの間には、隔膜が設けられ、これら各ユニットの緊締部間には前記隔膜が介在されていることを特徴とする請求項１に記載の電極を含む積層構造体。

【請求項3】

前記複数のユニットは、バイポーラエレメント、ミドルチャンバを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電極を含む積層構造体。

【請求項4】

前記複数のユニットは、バイポーラエレメント、ミドルチャンバおよびバイポーラエレメントをこの順に積層して構成された１組のユニット積層体を１単位として複数組積層されることを特徴とする請求項３に記載の電極を含む積層構造体。

【請求項5】

前記複数のユニットは、バイポーラエレメントであることを特徴とする請求項１または２に記載の電極を含む積層構造体。

【請求項6】

前記複数のユニットは、陰極ユニット、陽極ユニットを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電極を含む積層構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極を含む積層構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

電気分解のための電解槽やレドックスフロー電池などを構成するためには、電極を含むユニットを複数積層して、ユニット間を溶液で満たした積層構造体が用いられる。
特許文献１には、溶液の電気分解のための装置が開示されている。複数のバイポーラエレメントをロッドで連結した積層構造体が記載されている。
特許文献２には、陽極と陰極を含む電池セルを複数積層するレドックスフロー電池が開示されている。複数の電池セルを２枚のエンドプレートの間に配置し、ボルトとナットによって積層状態を保持することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第４７５８３２２号

【特許文献2】国際公開第２０１８／０９２２１５号

【特許文献3】特開平９−４９０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１、２に記載のように、複数のユニットによる積層構造体を構成するためには、ロッドやボルトとナットのような、ユニット同士を物理的に押しつける部材（緊締具）が用いられる。積層される複数のユニットは、接着剤や溶接によって接合されているわけではなく、ユニット間の摩擦力によって保持されているので、このような保持機構では、ユニットにズレが生じる危険性を常にかかえている。また、特許文献３に示すような３室電解槽を積層構造体で構成する場合には、構成するユニットに中間室（ミドルチャンバ）がさらに加わるため、陰極室と陽極室で構成される２室電解槽に比べて、構成ユニットの数が約２倍に増える。構成するユニット数の増加は、ユニットのズレの可能性を高める。また、製造品のスループット向上や安定した動作を担保するためには電極面積をある程度大きくする必要があり、このことはユニットの面積を大きくし、保持しなければならない質量が増加するので、さらにユニットのズレ防止に対して悪影響を及ぼす。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ユニットのズレを効果的に防止することが可能な電極を含む積層構造体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明による積層構造体は、扁平なユニットを含む複数のユニットを積層し、緊締具で緊締した電極を含む積層構造体であって、各ユニットは、両面外周部に枠状の緊締部を備え、各緊締部の表面が互いに押圧されることによって積層されており、一方のユニットの緊締部の幅が他方の緊締部の幅と異なるように形成されている。
このような構成によれば、ユニット間のずれを防止することができる。

【0006】

本発明の一態様においては、前記緊締部は、その表面側に、弾性部材からなるガスケットを備えている。
このような構成によれば、本発明を、適切な部材で構成することができる。

【0007】

本発明の一態様においては、前期積層されるユニットの間には、隔膜が設けられ、これら各ユニットの緊締部間には前記隔膜が介在されている。

【0008】

本発明の一態様においては、前記複数のユニットは、バイポーラエレメント、ミドルチャンバを含む。

【0009】

本発明の一態様においては、前記複数のユニットは、バイポーラエレメント、ミドルチャンバおよびバイポーラエレメントをこの順に積層して構成された１組のユニット積層体を１単位として複数組積層される。

【0010】

本発明の一態様においては、前記複数のユニットは、バイポーラエレメントである。

【0011】

本発明の一態様においては、前記複数のユニットは、陰極ユニット、陽極ユニットを含む。
上記のような態様の構成によれば、本発明を適切に実施することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ユニットのズレを効果的に防止することが可能な電極を含む積層構造体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る電極を含む積層構造体を備えた電解槽の斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る積層構造体のユニット間の位置関係を説明するための模式図である。

【図3】本発明の実施形態に係るユニット積層体の位置関係および構成を示す概略斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係るユニット積層体の縦断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る緊締部の拡大図である。

【図6】従来技術に係る緊締部の拡大図である。

【図7】本発明の実施形態に係るユニット積層体の位置関係および構成を示す概略斜視図である。

【図8】本発明の実施形態に係るユニット積層体の縦断面図である。

【図9】本発明の実施形態に係るユニット積層体の位置関係および構成を示す概略斜視図である。

【図10】本発明の実施形態に係るユニット積層体の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
以下に本発明の実施の形態の一例を示す。図１は、本発明の実施形態に係る電極を含む積層構造体を備えた電解槽１の斜視図である。電解槽１は、電極を含む積層構造体２、ミドルチャンバ供給マニフォールド３、ミドルチャンバ排出マニフォールド４、陰極室供給マニフォールド５、陰極室排出マニフォールド６、陽極室供給マニフォールド７、および陽極室排出マニフォールド８を備えている。

【0015】

積層構造体２は、緊締具２５と一対の終端支持フレーム２６、終端陰極エレメント２１、終端陽極エレメント２２と、それらの間に配置される、図１に２個だけ図示される複数のバイポーラエレメント２３（電極を備えた扁平なユニット）と図１には図示しない複数のミドルチャンバとを備えている。一対の終端支持フレーム２６の間には、終端陰極エレメント２１、終端陽極エレメント２２が配置されている。緊締具２５は、ロッド２５１とナット２５２から構成される。

【0016】

終端支持フレーム２６には、緊締具２５のロッド２５１を支持するための支持部材２６１が設けられており、支持部材２６１に形成された孔にロッド２５１を通し、ロッド２５１の両端からナット２５２を螺着し、一対の終端支持フレーム２６の間に配置された、終端陰極エレメント２１、終端陽極エレメント２２、複数のバイポーラエレメント２３および複数のミドルチャンバを両端から締め付けた構成となっており、これら全体が積層構造体２を構成している。

【0017】

図２は、積層構造体２の、終端陰極エレメント２１、終端陽極エレメント２２と、それらの間に配置される、バイポーラエレメント２３とミドルチャンバ２４の位置関係を説明するための模式図である。積層構造体２は、バイポーラエレメント２３、ミドルチャンバ２４およびバイポーラエレメント２３をこの順に積層して構成された１組のユニット積層体２０を１単位として複数組積層されている。また、積層構造体２は、積層方向の終端部の構造を矛盾なく電解槽１として構成するために、終端陰極エレメント２１と終端陽極エレメント２２の積層方向の内側に、それぞれミドルチャンバ２４が配置される。

【0018】

図３は、上述したバイポーラエレメント２３、ミドルチャンバ２４およびバイポーラエレメント２３の１組のユニット積層体２０の位置関係およびそれぞれの構成を示す斜視図である。図４は、このユニット積層体２０が積層されたときの縦断面図である。
バイポーラエレメント２３は、バイポーラエレメント本体２３１、陽極２３２、および陰極２３３から構成されている。バイポーラエレメント本体２３１は、その表裏面に凹所２３４ａ、２３４ｂが形成されており、これら凹所２３４ａ、２３４ｂの周縁部は枠状の凸部２３５ａ、２３５ｂとなっている。凹所２３４ａ内には陽極２３２が設けられており、凹所２３４ｂ内には陰極２３３が設けられている。

【0019】

凸部２３５ａ、２３５ｂの表面には、それぞれ弾性部材からなるガスケット２３６ａ、２３６ｂが貼着されている。凸部２３５ａ、２３５ｂとガスケット２３６ａ、２３６ｂは緊締部２３７ａ、２３７ｂを構成している。
ミドルチャンバ２４は、ミドルチャンバ本体２４１と、このミドルチャンバ本体２４１の表裏面に貼着されたガスケット２４６ａ、２４６ｂで構成されている。ミドルチャンバ本体２４１とガスケット２４６ａ、２４６ｂは、緊締部２４７ａ、２４７ｂを構成している。ミドルチャンバ本体２４１は、枠状に形成されており、その中心部分は空間をなしている。

【0020】

ミドルチャンバ２４を中心に位置させて、その表裏面の両側に、隔膜２０１、２０２が配置され、さらにこれら隔膜２０１、２０２の外側に前記バイポーラエレメント２３、２３が配置され、これら各部が互いに接合されることによって１組のユニット積層体２０が構成されている。
本実施形態では、隔膜２０１は、陽イオン交換膜であり、隔膜２０２は、陰イオン交換膜である。

【0021】

上記の構成において、隔膜２０１と図４の左側のバイポーラエレメント２３の陰極２３３との間の空間は、陰極室２７を構成し、隔膜２０１と隔膜２０２の間の空間は、ミドルチャンバ本体２４１の中心部分の空間を含んで中間室２８を構成しており、隔膜２０２と図４の右側のバイポーラエレメントの陽極２３２との間の空間は陽極室２９を構成している。
ミドルチャンバ２４の緊締部２４７ａ、２４７ｂの幅Ａは、バイポーラエレメントの緊締部２３７ａ、２３７ｂの幅Ｂより広く（幅Ｂと異なるように）形成されている。

【0022】

上記のように構成された電解槽１において硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）を原料として電気分解する場合は、複数の陰極室２７には、陰極室供給マニフォールド５を介して水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）が供給される。複数の中間室２８には、ミドルチャンバ供給マニフォールド３を介して硫酸ナトリウム溶液（Ｎａ_２ＳＯ_４）が供給され、複数の陽極室２９には、陽極室供給マニフォールド７を介して硫酸溶液（Ｈ_２ＳＯ_４）が供給されている。

【0023】

それぞれの薬液が供給された状態で、電解槽１が起動すると、陽極２３２にプラス、陰極２３３にマイナスの電圧が印可される。この電圧の印加によって、陽極２３２が陽分極、陰極２３３が陰分極する。陽極２３２表面では、水（Ｈ_２Ｏ）が酸化されて陽イオンのＨ^＋と酸素（Ｏ_２）が生成され、陰極２３３表面では、水（Ｈ_２Ｏ）が還元されて陰イオンのＯＨ⁻と水素（Ｈ_２）が生成される。
この状態になると電気的中性を保つため、硫酸イオンＳＯ_４^２−が、陰イオン交換膜２０２を通過して中間室２８から陽極室２９へ移動し、ナトリウムイオンＮａ^＋が、陽イオン交換膜２０１を通過して中間室２８から陰極室２７へそれぞれ移動する。

【0024】

上述の生成過程を経て、陽極室２９に、酸素ガス（Ｏ_２）と硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）とが生成され、生成された酸素ガス（Ｏ_２）と硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）は、陽極室排出マニフォールド８を介して製品として回収される。陰極室２７には、水素ガス（Ｈ_２）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）とが生成され、生成された水素ガス（Ｈ_２）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）は、陰極室排出マニフォールド６を介して製品として回収される。
原料として供給された中間室２８の硫酸ナトリウム溶液（Ｎａ_２ＳＯ_４）はリサイクルのためミドルチャンバ排出マニフォールド４を介して回収される。

【0025】

上記生成過程中、陰極室２７には、水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）が供給されているが、上記生成過程を経て、供給されたときの濃度より濃い水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）が陰極室２７に得られる。この水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）を、一部製品として回収し、残りの溶液に純水（Ｈ_２Ｏ）を加え、濃度調節された水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）が陰極室２７に再び供給され、上述の生成過程が繰り返される。

【0026】

次に、上記の電解槽１が備えている積層構造体２の作用、効果について説明する。
図５は、図４に点線の円Ｃで示す部分であって、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ｂとミドルチャンバ２４の緊締部２４７ａの拡大図が示されている。図６は、従来技術の図５に相当する部分であって、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ｂとミドルチャンバ２４０の緊締部２４７の拡大図が示されている。

【0027】

ここで、図４に示された隔膜２０１、２０２の厚さは、バイポーラエレメント２３やミドルチャンバ２４に比べて、かなり薄いので、バイポーラエレメント２３とミドルチャンバ２４のガスケット２３６ａ、２３６ｂ、２４６ａ、２４６ｂ同士を押圧したときに、ガスケット２３６ａ、２３６ｂ、２４６ａ、２４６ｂの形状に追従して変形する。したがって、説明をわかりやすくするため、図５、図６では、図４の隔膜２０１、２０２を省略して記載する。

【0028】

ここで従来技術の図６に示したように、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ｂの幅Ｂと、ミドルチャンバ２４０の緊締部２４７の幅Ｂは、同じである。この構成においては、同じ幅同士のガスケット２３６ｂ、２４０ａを当接させるため、ガスケット２３６ｂ、２４０ａに加わる力が均等でない場合、これらガスケット２３６ｂ、２４０ａ同士の位置にズレが生じ、各ユニットを適切に緊締することができないという問題があった。

【0029】

この点について、詳細に説明すると、ガスケット２３６ｂと２４０ａは、弾性部材で形成されているので、わずかなズレが生じるとガスケットは、矢印ｕと矢印ｖ、および矢印ｘと矢印ｙのように、その端部で互いに作用と反作用に相当する力が働く。これらの力を、図６紙面上下方向（ズレの生じる方向）の成分に分解すると、それぞれ矢印ｕ１、ｖ１、ｘ１、ｙ１のような向きに力が生じていることがわかる。このとき、バイポーラエレメント２３に働く力ｕ１とｘ１は同一方向であり、ｕ１＋ｘ１としてバイポーラエレメント２３に作用する。ミドルチャンバ２４０に働く力ｖ１とｙ１はバイポーラエレメント２３に働く力とは向きが反対の同一方向であり、ｖ１＋ｙ１としてミドルチャンバ２４０に作用する。したがって、力ｕ１＋ｘ１と力ｖ１＋ｙ１の力の作用によって、バイポーラエレメント２３は紙面の上に、ミドルチャンバ２４０は紙面の下に移動する力が増加され、ズレがどんどん拡大することになる。

【0030】

一方、図５においては、ミドルチャンバ２４の緊締部２４７ａの幅Ａは、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ｂの幅Ｂより広く形成されている。このときに働く作用と反作用に相当する力が、矢印ｐ、ｑ、ｓ、ｔで表されており、ズレ方向の成分として、ｐ１、ｑ１、ｓ１、ｔ１として分解して表されている。バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ｂに作用する力ｐ１とｓ１は向きが反対なので相殺される。ミドルチャンバ２４の緊締部２４７ａに作用する力ｑ１とｔ１も向きが逆なので相殺される。結果として、ズレ方向の力は生じないことになる。何らかのきっかけで、わずかなズレが生じたとしても、緊締部２３７ｂが、緊締部２４７ａの幅Ａの中にとどまっている限りにおいて、上述と同一の力の作用が働くので、ズレ方向の力は生じない。

【0031】

以上述べたように、本実施形態においては、ミドルチャンバ２４の緊締部２４７ａ，２４７ｂの幅をバイポーラエレメント２３の緊締部２３７ａ、２３７ｂよりも広く形成されるので、ズレ方向の力は相殺されて生じない。また、わずかなズレに対しても、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ｂが、ミドルチャンバ２４の緊締部２４７ａの幅Ａ内にとどまっている限りは、ズレ方向の力が生じない。したがって、ユニット（バイポーラエレメント２３、ミドルチャンバ２４）のズレを効果的に防止することが可能な電極を含む積層構造体２を提供することができる。

【0032】

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係るユニット積層体３０の斜視図である。図８は、本実施形態のユニット積層体３０の断面図である。本実施形態については、第１実施形態と違う点について説明し、同等の構成のものについては、同じ符号を採用し、その説明を省略する。
本実施形態のユニット積層体３０は、第１実施形態と同じ構造のバイポーラエレメント２３と、緊締部３３７ａ、３３７ｂの幅がバイポーラエレメント２３の緊締部２３７ａ、２３７ｂの幅と異なり他は同様の構造を持つバイポーラエレメント３３とを備えており、バイポーラエレメント２３、バイポーラエレメント３３、およびバイポーラエレメント２３の１組で、ユニット積層体３０を構成している。

【0033】

バイポーラエレメント３３は、バイポーラエレメント本体３３１、陽極３３２、および陰極３３３から構成されている。バイポーラエレメント本体３３１は、その表裏面に凹所３３４ａ、３３４ｂが形成されており、これら凹所３３４ａ、３３４ｂの周縁部は枠状の凸部３３５ａ、３３５ｂとなっている。凹所３３４ａ内には陽極３３２が設けられており、凹所３３４ｂ内には陰極３３３が設けられている。

【0034】

凸部３３５ａ、３３５ｂの表面には、それぞれ弾性部材からなるガスケット３３６ａ、３３６ｂが貼着されている。凸部３３５ａ、３３５ｂとガスケット３３６ａ、３３６ｂは緊締部３３７ａ、３３７ｂを構成している。
バイポーラエレメント３３の緊締部３３７ａ、３３７ｂの幅Ａは、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ａ、２３７ｂの幅Ｂより広く形成されている。

【0035】

バイポーラエレメント２３とバイポーラエレメント３３の間には、隔膜３００が備えられており、本実施形態では、隔膜３００は、陽イオン交換膜である。
図８の左側のバイポーラエレメント２３の陰極２３３と隔膜３００の間の空間は陰極室２７を構成し、隔膜３００とバイポーラエレメント３３の陽極３３２の間の空間は陽極室２９を構成している。

【0036】

本実施形態では、陰極室２７には、水酸化ナトリウム溶液（ＮａＯＨ）が供給され、陽極室２９には、硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）溶液が供給される。薬液が供給された状態で陽極にプラス、陰極にマイナスの電圧が印加されると、陽極３３２が陽分極、陰極２３３が陰分極する。陽極３３２表面では、水（Ｈ_２Ｏ）が酸化されて陽イオンのＨ^＋と酸素（Ｏ_２）が生成され、陰極２３３表面では、水（Ｈ_２Ｏ）が還元されて陰イオンのＯＨ⁻と水素（Ｈ_２）が生成される。
この状態になると電気的中性を保つため、陽極室２９の陽イオンＮａ^＋が陽イオン交換膜（隔膜）３００を通過して陰極室２７に移動し、陽極室２９では、酸素ガス（Ｏ_２）と硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）が生成され、原料の残りの硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）とこれら生成物が混合状態にある、陰極室２７では、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と水素ガス（Ｈ_２）が生成される。それぞれの生成物は、図示しない排出マニフォールドを介して回収される。

【0037】

本実施形態においては、バイポーラエレメント３３の緊締部３３７ａ、３３７ｂの幅Ａは、バイポーラエレメント２３の緊締部２３７ａ、２３７ｂの幅Ｂより広く形成されているので、第１実施形態と同様の作用効果が得られている。

【0038】

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係るユニット積層体４０の斜視図である。図１０は、本実施形態のユニット積層体４０の断面図である。本実施形態については、第１実施形態と違う点について説明し、同等の構成のものについては、同じ符号を採用し、その説明を省略する。
本実施形態のユニット積層体４０は、陽極ユニット４１と陰極ユニット４２とを備えており、陽極ユニット４１、陰極ユニット４２、および陽極ユニット４１の１組で、ユニット積層体４０を構成している。

【0039】

陽極ユニット４１は、枠状の陽極ユニット本体４１１と、陽極４１２から構成されている。陽極ユニット本体４１１は、その内部に陽極４１２がはめ込まれている。
陽極ユニット本体４１１の表面には、それぞれ弾性部材からなるガスケット４１６ａ、４１６ｂが貼着されている。陽極ユニット本体４１１とガスケット４１６ａ、４１６ｂは緊締部４１７ａ、４１７ｂを構成している。

【0040】

陰極ユニット４２は、枠状の陰極ユニット本体４２１と、陰極４２２から構成されている。陰極ユニット本体４２１は、その内部に陰極４２２がはめ込まれている。
陰極ユニット本体４２１の表面には、それぞれ弾性部材からなるガスケット４２６ａ、４２６ｂが貼着されている。陰極ユニット本体４２１とガスケット４２６ａ、４２６ｂは緊締部４２７ａ、４２７ｂを構成している。
陰極ユニット４２の緊締部４２７ａ、４２７ｂの幅Ａは、陽極ユニット４１の緊締部４１７ａ、４１７ｂの幅Ｂより広く形成されている。

【0041】

陽極ユニット４１陰極ユニット４２の間には、隔膜４００が備えられており、本実施形態では、隔膜４００は、陽イオン交換膜である。
陰極ユニット４２の陰極４２２と隔膜４００の間の空間は陰極室２７を構成し、隔膜４００と陽極ユニット４１の陽極４１２の間の空間は陽極室２９を構成している。
陰極室２７と陽極室２９における電気分解による電解槽の動作は、第２実施形態と同じであるので、ここでは説明を省略する。

【0042】

本実施形態においては、陰極ユニット４２の緊締部４２７ａ、４２７ｂの幅Ａは、陽極ユニット４１の緊締部４１７ａ、４１７ｂの幅Ｂより広く形成されているので、第１実施形態と同様の作用効果が得られている。

【0043】

上述した実施形態では、電解槽において水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を生成することについて説明したが、これに限定されない。例えば、第１実施形態の場合は、中間室２８、第２、第３実施形態の場合は、陽極室２９に、硫酸リチウム（Ｌｉ_２ＳＯ_４）を、陰極室２７に水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）を供給し、電気分解によって陰極室２７に水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）と水素（Ｈ_２）を生成してもよい。すなわち生成物によらず、本発明の積層構造体を有するいかなる電解槽も本発明に含まれる。また、電解槽に限定することなく、本発明の積層構造体を有するものであれば、例えば、電池や電気透析等もまた本発明に含まれる。
また、上述した実施形態における緊締部の幅の違いは、上述の実施形態中の記載に限定されない。緊締部の幅は、積層される一方のユニットの緊締部の幅が他方と異なっていれば良い。例えば、第１実施形態においては、バイポーラエレメント３３の緊締部の幅がミドルチャンバの幅より広くても良い。第３実施形態においては、陽極ユニット４１の緊締部の幅が陰極ユニット４２の緊締部の幅より広くても良い。

【符号の説明】

【0044】

２ 積層構造体
２０、３０、４０ ユニット積層体
２３、３３ バイポーラエレメント（ユニット）
２３２、３３２、４１２ 陽極
２３３、３３３、４２２ 陰極
２３６ａ、２３６ｂ、３３６ａ、３３６ｂ バイポーラエレメントのガスケット
２３７ａ、２３７ｂ、３３７ａ、３３７ｂ バイポーラエレメントの緊締部
２４、２４０ ミドルチャンバ（ユニット）
２４７ａ、２４７ｂ、２４７ ミドルチャンバの緊締部
２５ 緊締具
４１ 陽極ユニット（ユニット）
４１６ａ、４１６ｂ 陽極ユニットのガスケット
４１７ａ、４１７ｂ 陽極ユニットの緊締部
４２ 陰極ユニット（ユニット）
４２６ａ、４２６ｂ 陰極ユニットのガスケット
４２７ａ、４２７ｂ 陰極ユニットの緊締部
２０１、２０２、３００、４００ 隔膜

【要約】

【課題】ユニットのズレを効果的に防止することが可能な電極を含む積層構造体を提供する。
【解決手段】扁平なユニットを含む複数のユニット２３、３３、２４、４１、４２を積層し、緊締具２５で緊締した電極２３２、３３２、４１２、２３３、３３３、４２２を含む積層構造体２であって、各ユニット２３、３３、２４、４１、４２は、両面外周部に枠状の緊締部２３７ａ、２３７ｂ、３３７ａ、３３７ｂ、２４７ａ、２４７ｂ、４１７ａ、４１７ｂ、４２７ａ、４２７ｂを備え、各緊締部２３７ａ、２３７ｂ、３３７ａ、３３７ｂ、２４７ａ、２４７ｂ、４１７ａ、４１７ｂ、４２７ａ、４２７ｂの表面が互いに押圧されることによって積層されており、一方のユニットの緊締部２４７ａ、２４７ｂ、３３７ａ、３３７ｂ、４２７ａ、４２７ｂの幅が他方の緊締部２３７ａ、２３７ｂ、４１７ａ、４１７ｂの幅と異なるように形成されている。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】