特許 6963978 電解槽

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963978

(24)【登録日】2021年10月20日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】電解槽

(51)【国際特許分類】

   C25B 15/06 20060101AFI20211028BHJP

   C25B 9/05 20210101ALI20211028BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20211028BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   C25B15/06

   C25B9/05

   C25B9/00 A

   C25B1/04

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-229310(P2017-229310)

(22)【出願日】2017年11月29日

(65)【公開番号】特開2019-99845(P2019-99845A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003182

【氏名又は名称】株式会社トクヤマ

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(74)【代理人】

【識別番号】100101203

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(72)【発明者】

【氏名】田中 康行

(72)【発明者】

【氏名】宮川 泰典

【審査官】 大塚 美咲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３３２５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４１９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｂ １５／０６

Ｃ２５Ｂ １／０４

Ｃ２５Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の極室を構成し、外周部に第１のフランジ部を有する、第１の電解エレメントと、
第２の極室を構成し、外周部に第２のフランジ部を有する、第２の電解エレメントと、
前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部との間に挟持された、電気絶縁性を有するガスケットと、
前記第１の極室と前記第２の極室とを隔てる隔膜と
を含み、
前記第１のフランジ部は、前記第２のフランジ部に向かい合い且つ前記ガスケットと接する、第１の端面を有し、
前記第２のフランジ部は、前記第１のフランジ部の前記第１の端面に向かい合い且つ前記ガスケットと接する、第２の端面を有し、
前記ガスケットは、前記第１の端面と前記第２の端面との間に挟持され、
前記第１のフランジ部が、前記ガスケットの外周部に前記ガスケットの外周側から接する、ガスケット押さえ部を備え、
前記ガスケット押さえ部は、前記第１の電解エレメント及び前記第２の電解エレメントの積層方向において、前記第２の電解エレメント側に向けて前記第１の端面よりも突出して延在し、
前記第２のフランジ部は、該第２のフランジ部の外周部において、前記積層方向において前記第１の電解エレメントとは反対側に向けて、前記第２の端面から後退した後退部を有し、
前記後退部は、前記ガスケット押さえ部の少なくとも一部を受け容れることが可能に形成されており、
前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部とが接触していない、電解槽。

【請求項2】

前記第１のフランジ部、及び、前記第２のフランジ部が、導電性材料を含み、
前記ガスケット押さえ部と前記第２のフランジ部との間の短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材をさらに有する、
請求項１に記載の電解槽。

【請求項3】

前記ガスケット押さえ部は、前記電気絶縁部材を介して、前記ガスケットの外周部に前記ガスケットの外周側から接する、
請求項２に記載の電解槽。

【請求項4】

前記第１の電解エレメントと、前記第２の電解エレメントとが、同一の形状を有する、
請求項１〜３のいずれかに記載の電解槽。

【請求項5】

アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、
（ａ）請求項１〜４のいずれかに記載の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程
を含み、
前記工程（ａ）において、
前記第１の極室が陽極室であり、
前記第２の極室が陰極室であり、
前記陰極室の内部の圧力が、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される、
アルカリ水電解方法。

【請求項6】

アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、
（ａ）請求項１〜４のいずれかに記載の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程
を含み、
前記工程（ａ）において、
前記第１の極室が陰極室であり、
前記第２の極室が陽極室であり、
前記陰極室の内部の圧力が、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される、
アルカリ水電解方法。

【請求項7】

前記工程（ａ）において、前記陽極室の内部の圧力が、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される、
請求項５又は６に記載のアルカリ水電解方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電解槽に関し、より詳しくは、アルカリ水の電解、特に加圧条件下でのアルカリ水の電解に好適に用いることのできる電解槽に関する。

【背景技術】

【0002】

水素ガスおよび酸素ガスの製造方法として、アルカリ水電解法が知られている。アルカリ水電解法においては、アルカリ金属水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ等。）が溶解した塩基性の水溶液（アルカリ水）を電解液として用いて水を電気分解することにより、陰極から水素ガスが発生し、陽極から酸素ガスが発生する。アルカリ水電解用の電解槽としては、イオン透過性の隔膜によって区画された陽極室および陰極室を備え、陽極室に陽極が、陰極室に陰極がそれぞれ配置された電解槽が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０１３／１９１１４０号パンフレット

【特許文献2】特開２００２−３３２５８６号公報

【特許文献3】特許第４４５３９７３号公報

【特許文献4】国際公開２０１４／１７８３１７号パンフレット

【特許文献5】特許第６０９３３５１号公報

【特許文献6】特開２０１５−１１７４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１は、一の実施形態に係る従来のアルカリ水電解槽９００を模式的に説明する部分断面図である。ゼロギャップ型電解槽９００は、陽極室Ａと陰極室Ｃとを隔てる導電性の隔壁９１１及びフランジ部９１２を備える電解エレメント（極室ユニット）９１０、９１０、…と、隣接する電解エレメント９１０、９１０の間に配置されたイオン透過性の隔膜９２０と、隔膜９２０と電解エレメント９１０のフランジ部９１２との間に配置され、隔膜９２０の周縁部を挟み込むガスケット９３０、９３０と、一方の極室ユニットの隔壁９１１から立設された導電性のリブ９１３、９１３、…に保持された陽極９４０と、他方の電解エレメントの隔壁９１１から立設された導電性のリブ９１４、９１４、…に保持された集電体９５０及び該集電体９５０に接して配置された導電性の弾性体９６０に保持された柔軟な陰極９７０と、を備えている。陰極９７０の周縁部および導電性の弾性体９６０の周縁部は、集電体９５０の周縁部に固定されている。電解槽９００においては、導電性の弾性体９６０が柔軟な陰極９７０を隔膜９２０及び陽極９４０に向けて押し付けることにより、隣接する陰極９７０及び陽極９４０の間に隔膜９２０が挟み込まれている。

【0005】

アルカリ水の電解によって発生したガスは、通常、所定の圧力まで圧縮された状態で商業的に流通される。極室内部の圧力が略常圧である場合、該極室から回収されるガスも略常圧であるので、電解槽から回収されたガスを電解槽の外部で所定の圧力まで圧縮する外部圧縮装置が必要になる。極室内の圧力が常圧よりも高ければ、そのような外部圧縮装置の能力が低くて済むか、又はそのような外部圧縮装置が不要になり、ガスの製造コストを低減できると考えられる。また極室内の圧力を高めれば、極室内で発生したガスが極液中で形成する気泡が小さくなるので、電極間の抵抗が低減され、したがって電流密度が同一でも電解電圧を低減することができ、省エネルギー化が可能になると考えられる。

【0006】

しかしながら、図１に示す従来の電解槽９００において極室内部の圧力を高めると、極室内部の圧力によってガスケット９３０、９３０が外周側に向けて押し出されるように変形し、最終的にはガスケット９３０、９３０が電解エレメントのフランジ部９１２、９１２の間から逸脱するおそれがある。

【0007】

本発明は、極室内部の圧力に対する耐性を高めた電解槽を提供することを課題とする。また、該電解槽を用いたアルカリ水電解方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、次の［１］〜［８］の形態を包含する。
［１］ 第１の極室を構成し、外周部に第１のフランジ部を有する、第１の電解エレメントと、
第２の極室を構成し、外周部に第２のフランジ部を有する、第２の電解エレメントと、
前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部との間に挟持された、電気絶縁性を有するガスケットと、
前記第１の極室と前記第２の極室とを隔てる隔膜と
を含み、
前記第１のフランジ部は、前記第２のフランジ部に向かい合い且つ前記ガスケットと接する、第１の端面を有し、
前記第２のフランジ部は、前記第１のフランジ部の前記第１の端面に向かい合い且つ前記ガスケットと接する、第２の端面を有し、
前記ガスケットは、前記第１の端面と前記第２の端面との間に挟持され、
前記第１のフランジ部が、前記ガスケットの外周部に前記ガスケットの外周側から接する、ガスケット押さえ部を備え、
前記ガスケット押さえ部は、前記第１の電解エレメント及び前記第２の電解エレメントの積層方向において、前記第２の電解エレメント側に向けて前記第１の端面よりも突出して延在し、
前記第２のフランジ部は、該第２のフランジ部の外周部において、前記積層方向において前記第１の電解エレメントとは反対側に向けて、前記第２の端面から後退した後退部を有し、
前記後退部は、前記ガスケット押さえ部の少なくとも一部を受け容れることが可能に形成されている、電解槽。

【0009】

［２］ 前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部とが接触していない、［１］に記載の電解槽。

【0010】

［３］ 前記第１のフランジ部、及び、前記第２のフランジ部が、導電性材料を含み、
前記ガスケット押さえ部と前記第２のフランジ部との間の短絡を防ぐように配置された電気絶縁部材をさらに有する、［１］又は［２］に記載の電解槽。

【0011】

［４］ 前記ガスケット押さえ部は、前記電気絶縁部材を介して、前記ガスケットの外周部に前記ガスケットの外周側から接する、［３］に記載の電解槽。

【0012】

［５］ 前記第１の電解エレメントと、前記第２の電解エレメントとが、同一の形状を有する、［１］〜［４］のいずれかに記載の電解槽。

【0013】

［６］ アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、
（ａ）［１］〜［５］のいずれかに記載の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記第１の極室が陽極室であり、前記第２の極室が陰極室であり、前記陰極室の内部の圧力が、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される、アルカリ水電解方法。

【0014】

［７］ アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、
（ａ）［１］〜［５］のいずれかに記載の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程を含み、
前記工程（ａ）において、前記第１の極室が陰極室であり、前記第２の極室が陽極室であり、前記陰極室の内部の圧力が、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される、アルカリ水電解方法。

【0015】

［８］ 前記工程（ａ）において、前記陽極室の内部の圧力が、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される、［６］又は［７］に記載のアルカリ水電解方法。

【発明の効果】

【0016】

本発明の電解槽においては、第１の電解エレメントが備えるガスケット押さえ部が、ガスケットの外周部にガスケットの外周側から接するので、極室内部の圧力に起因するガスケットの変形が抑制される。さらに第２の電解エレメントが後退部を備えるので、第１の電解エレメントと第２の電解エレメントとが電気的に短絡することがない。したがって本発明の電解槽によれば、極室内部の圧力を高めた条件でも、より安全に運転することが可能になる。

【0017】

本発明のアルカリ水電解方法によれば、本発明の電解槽を用いてアルカリ水の電解を行うので、極室内部の圧力を高めた条件でも、より安全に電解を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一の実施形態に係る従来のアルカリ水電解槽９００を模式的に説明する断面図である。

【図2】本発明の一の実施形態に係る電解槽１００を模式的に説明する断面図である。

【図3】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽２００を模式的に説明する断面図である。

【図4】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽３００を模式的に説明する断面図である。

【図5】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽４００を模式的に説明する断面図である。

【図6】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽５００を模式的に説明する断面図である。

【図7】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽６００を模式的に説明する断面図である。

【図8】本発明の他の一の実施形態に係る電解槽７００を模式的に説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の上記した作用および利得は、以下に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。なお、図面は必ずしも正確な寸法を反映したものではない。また図では、一部の符号を省略することがある。本明細書においては特に断らない限り、数値Ａ及びＢについて「Ａ〜Ｂ」という表記は「Ａ以上Ｂ以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Ｂのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Ａにも適用されるものとする。また「又は」及び「若しくは」の語は、特に断りのない限り論理和を意味するものとする。

【0020】

＜１．電解槽＞
図２は、本発明の一の実施形態に係る電解槽１００を模式的に説明する断面図である。電解槽１００は、アルカリ水電解用の電解槽である。図２に示すように、電解槽１００は、陽極室Ａ（第１の極室）を構成する第１の電解エレメント１０と；陰極室Ｃ（第２の極室）を構成する第２の電解エレメント２０と；第１の電解エレメント１０と第２の電解エレメント２０とに挟持された、電気絶縁性を有するガスケット３０、３０（以下において「ガスケット３０」ということがある。）と；ガスケット３０に挟持され、陽極室Ａと陰極室Ｃとを区画するイオン透過性の隔膜４０と；陽極室Ａ（第１の極室）に配置された陽極（第１の電極）５０と；陰極室Ｃ（第２の極室）に配置された陰極（第２の電極）６０と、を備えている。第１の電解エレメント１０は、導電性の背面隔壁１１と、背面隔壁１１の外周部に設けられた第１のフランジ部１２とを有する。第２の電解エレメント２０も、導電性の背面隔壁２１と、背面隔壁２１の外周部に設けられた第２のフランジ部２２とを有する。背面隔壁１１、２１は、隣接する電解セル同士を区画し、かつ、隣接する電解セル同士を電気的に直列に接続する。第１のフランジ部１２は、背面隔壁１１、隔膜４０、及びガスケット３０とともに陽極室Ａ（第１の極室）を画定し、第２のフランジ部２２は、背面隔壁２１、隔膜４０、及びガスケット３０とともに陰極室Ｃ（第２の極室）を画定する。

【0021】

第１の電解エレメント１０はさらに、背面隔壁１１から突き出すように設けられた導電性リブ１３、１３、…（以下において「導電性リブ１３」ということがある。）を備え、陽極５０は導電性リブ１３によって保持されている。導電性リブ１３は背面隔壁１１及び陽極５０と電気的に導通している。第２の電解エレメント２０はさらに、背面隔壁２１から突き出すように設けられた導電性リブ２３、２３、…（以下において「導電性リブ２３」ということがある。）を備え、陰極６０は導電性リブ２３によって保持されている。導電性リブ２３は背面隔壁２１及び陰極６０と電気的に導通している。なお図２には示していないが、第１のフランジ部１２は陽極室Ａに陽極液を供給する陽極液供給流路と、陽極液Ａから陽極液および陽極で発生したガスを回収する陽極液回収流路とを備えている。また第２のフランジ２２は陰極室Ｃに陰極液を供給する陰極液供給流路と、陰極室Ｃから陰極液および陰極で発生したガスを回収する陰極液回収流路とを備えている。

【0022】

第１のフランジ部１２は、第２のフランジ部２２に向かい合い且つガスケット３０と接する、第１の端面１２ａを有する。第２のフランジ部２２は、第１のフランジ部１２の第１の端面１２ａに向かい合い且つガスケット３０と接する、第２の端面２２ｂを有する。第１の端面１２ａと第２の端面２２ｂとの間に、ガスケット３０、３０が挟持されている。

【0023】

第１のフランジ部１２はさらに、ガスケット３０の外周部にガスケット３０の外周側から接する、ガスケット押さえ部１２ｃを備える。ガスケット押さえ部１２ｃは、第１の電解エレメント１０及び第２の電解エレメント２０の積層方向Ｘ（すなわち図２の紙面左右方向。）において、第２の電解エレメント２０側に向けて第１の端面１２ａよりも突出して延在している。第２のフランジ部２２は、該第２のフランジ部２２の外周部において、積層方向Ｘにおいて第１の電解エレメント１０とは反対側に向けて、第２の端面２２ｂから後退した後退部２２ｄを有する。後退部２２ｄは、ガスケット押さえ部１２ｃの少なくとも一部を受け容れることが可能に形成されている。すなわち、第２の端面２２ｂと後退部２２ｄとの間に形成された段差は、ガスケット押さえ部１２ｃの先端側の少なくとも一部を受け容れることができる。第２の端面２２ｂと後退部２２ｄとの間に形成された段差がガスケット押さえ部１２ｃの先端側の少なくとも一部を受け容れているとき、ガスケット押さえ部１２ｃの先端部１２ｅは、積層方向Ｘにおいて、第２の端面２２ｂよりも後退部２２ｄ側に存在する。電解槽１００において、第１のフランジ部１２と第２のフランジ部２２とは接触していないので、第１のフランジ部１２と第２のフランジ部とが電気的に短絡することはない。

【0024】

背面隔壁１１及び２１の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。第１のフランジ部１２及び第２のフランジ部２２の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料のほか、強化プラスチック等の非金属材料も用いることができる。このうち前記金属材料は、耐食性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。第１の電解エレメント１０の背面隔壁１１と第１のフランジ部１２とは溶接や接着等で接合されていてもよく、同一の材料で一体に形成されていてもよい。同様に第２の電解エレメント２０の背面隔壁２１と第２のフランジ部２２とは溶接や接着等で接合されていてもよく、同一の材料で一体に形成されていてもよい。ただし、極室内部の圧力に対する耐性を高めることが容易である点で、第１の電解エレメント１０の背面隔壁１１と第１のフランジ部１２とは同一の材料で一体に形成されていることが好ましく、第２の電解エレメント２０の背面隔壁２１と第２のフランジ部２２とは同一の材料で一体に形成されていることが好ましい。

【0025】

ガスケット３０としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能であり、電気絶縁性を有するガスケットを特に制限なく用いることができる。図２にはガスケット３０の断面が表れている。ガスケット３０は平坦な形状を有し、隔膜４０の周縁部を挟持する一方で、第１のフランジ部１２の第１の端面１２ａと第２のフランジ部２２の第２の端面２２ｂとの間に挟持される。ガスケット３０は、耐アルカリ性を有するエラストマーによって形成されていることが好ましい。ガスケット３０の材料の例としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム（ＳＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＴ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＵＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）等のエラストマーを挙げることができる。また、アルカリ耐性を有しないガスケット材料を使用する場合、該ガスケット材料の表面に耐アルカリ性を有する材料の層を被覆等して設けて使用しても良い。

【0026】

隔膜４０としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能なイオン透過性の隔膜を特に制限なく用いることができる。隔膜４０は、ガス透過性が低く、電気伝導度が小さく、強度が高いことが望ましい。隔膜４０の例としては、アスベストや変性アスベストからなる多孔質膜、ポリスルホン系ポリマーを用いた多孔質隔膜、ポリフェニレンスルファイド繊維を用いた布、フッ素系多孔質膜、無機系材料と有機系材料との両方を含むハイブリッド材料を用いた多孔質膜等の多孔質隔膜を挙げることができる。またこれらの多孔質隔膜以外にも、フッ素系等のイオン交換膜を隔膜４０として用いることも可能である。

【0027】

陽極（第１の電極）５０としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陽極を特に制限なく用いることができる。陽極５０は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。触媒層は多孔質であることが好ましい。陽極５０の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ニッケル鉄、バナジウム、モリブデン、銅、銀、マンガン、白金族元素、黒鉛、若しくはクロム、又はそれらの組み合わせを用いることができる。陽極５０においてはニッケルからなる導電性基材を好ましく用いることができる。触媒層は元素としてニッケルを含む。触媒層は、酸化ニッケル、金属ニッケル、若しくは水酸化ニッケル、又はそれらの組み合わせを含むことが好ましく、ニッケルと他の１種以上の金属との合金を含んでもよい。触媒層は金属ニッケルからなることが特に好ましい。なお、触媒層は、クロム、モリブデン、コバルト、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、亜鉛、白金族元素、もしくは希土類元素、またはそれらの組み合わせをさらに含んでもよい。触媒層の表面に、ロジウム、パラジウム、イリジウム、若しくはルテニウム、又はそれらの組み合わせが追加的な触媒としてさらに担持されていてもよい。陽極５０の導電性基材は剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陽極５０を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陽極５０を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網等を挙げることができる。

【0028】

陰極（第２の電極）６０としては、アルカリ水電解用の電解槽に使用可能な陰極を特に制限なく用いることができる。陰極６０は通常、導電性基材と、該基材の表面を被覆する触媒層とを備える。陰極６０の導電性基材としては、例えば、ニッケル、ニッケル合金、ステンレススチール、軟鋼、ニッケル合金、又は、ステンレススチール若しくは軟鋼の表面にニッケルメッキを施したものを好ましく採用できる。陰極６０の触媒層としては、貴金属酸化物、ニッケル、コバルト、モリブデン、若しくはマンガン、若しくはそれらの酸化物、又は貴金属酸化物からなる触媒層を好ましく採用できる。陰極６０を構成する導電性基材は例えば剛性の基材であってもよく、可撓性の基材であってもよい。陰極６０を構成する剛性の導電性基材としては、例えばエキスパンドメタル、パンチドメタル等を挙げることができる。また陰極６０を構成する可撓性の導電性基材としては、例えば金属ワイヤーで織った（又は編んだ）金網等を挙げることができる。

【0029】

導電性リブ１３及び導電性リブ２３としては、アルカリ水電解槽に用いられる公知の導電性リブを特に制限なく用いることができる。電解槽１００において、導電性リブ１３は第１の電解エレメント１０の背面隔壁１１から立設されており、導電性リブ２３は第２の電解エレメント２０の背面隔壁２１から立設されている。導電性リブ１３が陽極５０を第１の電解エレメント１０に対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブ１３の接続方法、形状、数、及び配置は特に制限されない。また導電性リブ２３が陰極６０を第２の電解エレメント２０に対して固定および保持できる限りにおいて、導電性リブの２３の接続方法、形状、数、及び配置も特に制限されない。導電性リブ１３及び導電性リブ２３の材質としては、アルカリ耐性を有する剛性の導電性材料を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の金属材料を好ましく採用できる。これら金属材料は、耐食性や導電性を向上させるために、ニッケルめっきを施して用いても良い。

【0030】

電解槽１００によれば、第１の電解エレメント１０がガスケット押さえ部１２ｃを備え、ガスケット押さえ部１２ｃが、ガスケット３０の外周部にガスケット３０の外周側から接するので、極室内部の圧力に起因するガスケット３０の変形が抑制される。さらに第２の電解エレメント２０が第２のフランジ部２２において後退部２２ｄを備えるので、第１の電解エレメント１０と第２の電解エレメント２０とが電気的に短絡することがない。したがって電解槽１００によれば、極室内部の圧力を高めた条件でも、より安全に運転することが可能になる。

【0031】

本発明に関する上記説明では、第１の電解エレメント１０が画定する第１の極室に陽極５０が配置され、第２の電解エレメント２０が画定する第２の極室に陰極６０が配置される形態の電解槽１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、第１の電解エレメントが画定する第１の極室に陰極が配置され、第２の電解エレメントが確定する第２の極室に陽極が配置される形態の電解槽とすることも可能である。かかる形態においては、第１の極室が陰極室であり、第２の極室が陽極室である。

【0032】

図３は、本発明の他の一の実施形態に係る電解槽２００を模式的に説明する断面図である。図３において、図２に既に表れた要素には図２における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽２００は、電解槽１００と同様にアルカリ水電解用の電解槽である。電解槽２００において、第１のフランジ部１２及び第２のフランジ部２２は、導電性材料によって構成されている。電解槽２００は、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃと第２のフランジ部２２との短絡を防ぐように配設された電気絶縁部材１４、２４をさらに備える点において、電解槽１００と異なっている。

【0033】

電気絶縁部材１４は、ガスケット押さえ部１２ｃの先端部１２ｅを覆うように、第１のフランジ部１２に接して設けられている。電気絶縁部材２４は、第２の端面２２ｂと後退部２２ｄとの間の段差によって生じた、第２の端面２２ｂ及び後退部２２ｄの両方に連続する段差面２２ｆを覆うように、第２のフランジ部２２に接して設けられている。電気絶縁部材１４、２４の材質としては、例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ウレタンゴム（ＡＵ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のエラストマー；ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、フェノール樹脂（ＰＦ）等の非フッ素系樹脂；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフロオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂などの電気絶縁性材料を特に制限なく採用できる。電気絶縁部材１４及び２４を第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃ及び第２のフランジ部２２の段差面２２ｆに固定するにあたっては、接着、ライニング、溶着等の公知の手法を特に制限なく用いることができる。

【0034】

このような電解槽２００によっても、上記説明した電解槽１００と同様の効果を得ることが可能である。また電解槽２００においては、第１のフランジ部１２がガスケット押さえ部１２ｃの先端部１２ｅに電気絶縁部材１４を備えるので、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃと第２のフランジ部２２の後退部２２ｄとが直接接触して短絡を生じることがない。また第２のフランジ部２２が段差面２２ｆに電気絶縁部材２２ｆを備えるので、仮に第１の電解エレメント１０の軸心と第２の電解エレメント２０の軸心とがずれたとしても、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの内周面１２ｇと第２のフランジ部２２の段差面２２ｆとが直接接触して短絡を生じることがない。したがって電解槽２００によれば、第１の電解エレメント１０において第１のフランジ部１２が導電性材料で構成され、第２の電解エレメント２０において第２のフランジ部２２が導電性材料で構成されている場合においても、第１の電解エレメントと第２の電解エレメントとが電気的に短絡する事態を抑制することが容易になる。

【0035】

本発明に関する上記説明では、電気絶縁部材１４、２４を備える形態の電解槽２００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。図４は、他の一の実施形態に係る電解槽３００を模式的に説明する断面図である。図４において、図２〜３に既に表れた要素には図２〜３における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽３００は、電気絶縁部材１４、２４に代えて電気絶縁部材２４’を備える点において、電解槽２００と異なっている。電気絶縁部材２４’は、第２のフランジ部２２の段差面２２ｆ及び後退部２２ｄを覆うように、第２のフランジ部に接して設けられている。電気絶縁部材２４’の材質、および、電気絶縁部材２４’を第２のフランジ部２２の段差面２２ｆ及び後退部２２ｄに固定する手法としては、電解槽２００について上記説明した電気絶縁部材１４、２４と同様の材質および固定方法を採用できる。

【0036】

電解槽３００によっても、上記説明した電解槽２００と同様の効果を得ることが可能である。電解槽３００においては、第２のフランジ部２２の後退部２２ｄが電気絶縁部材２４’によって覆われているので、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２（の先端部１２ｅ）と第２のフランジ部２２の後退部２２ｄとが直接に接触して短絡を生じることがない。また第２のフランジ部２２の段差面２２ｆが電気絶縁部材２４’によって覆われているので、仮に第１の電解エレメント１０の軸心と第２の電解エレメント２０の軸心とがずれたとしても、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの内周面１２ｇと第２のフランジ部２２の段差面２２ｆとが直接接触して短絡を生じることがない。

【0037】

本発明に関する上記説明では、電気絶縁部材１４、２４を備える電解槽２００、及び、電気絶縁部材２４’を備える電解槽３００を例に挙げたが、本発明はこれらの形態に限定されない。図５は、他の一の実施形態に係る電解槽４００を模式的に説明する図である。図５において、図２〜４に既に表れた要素には図２〜４における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽４００は、電気絶縁部材１４、２４に代えて電気絶縁部材１４’を備える点において、電解槽２００（図３）と異なっている。電気絶縁部材１４’は、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの先端部１２ｅ及び内周面１２ｇを覆うように、第１のフランジ部１２に接して設けられている。電解槽４００において、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃは、電気絶縁部材１４’を介して、ガスケット３０の外周部にガスケット３０の外周側から接している。

【0038】

電解槽４００によっても、上記説明した電解槽２００と同様の効果を得ることが可能である。電解槽４００においては、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの先端部１２ｅが電気絶縁部材１４’によって覆われているので、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２（の先端部１２ｅ）と第２のフランジ部２２の後退部２２ｄとが直接に接触して短絡を生じることがない。また第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの内周面１２ｇが電気絶縁部材１４’によって覆われているので、仮に第１の電解エレメント１０の軸心と第２の電解エレメント２０の軸心とがずれたとしても、第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの内周面１２ｇと第２のフランジ部２２の段差面２２ｆとが直接接触して短絡を生じることがない。

【0039】

本発明に関する上記説明では、隔膜４０と陽極５０とが直接に接触せず、また隔膜４０と陰極６０とが直接に接触していない形態の電解槽１００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。例えば、隔膜と陽極とが直接に接触し、且つ隔膜と陰極とが直接に接触する形態の、いわゆるゼロギャップ型の電解槽とすることも可能である。図６は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽５００を模式的に説明する断面図である。図６において、図２〜５に既に表れた要素には図２〜５における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽５００は、電解槽１００と同様にアルカリ水電解用の電解槽である。電解槽５００は、陰極室Ｃ（第２の極室）に、導電性リブ２３に保持された集電体７０と、集電体７０に保持された導電性の弾性体８０とをさらに備え、陰極６０が可撓性を有する陰極であって、弾性体８０によって陰極６０が陽極５０に向けて押し付けられることにより、隔膜４０と陽極５０が直接に接触し且つ隔膜４０と陰極６０とが直接に接触している点において、電解槽１００と異なっている。

【0040】

集電体７０としては、アルカリ水電解槽において使用可能な公知の集電体を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の耐アルカリ性を有する金属材料や、これにニッケルめっきを施した材料からなる、エキスパンドメタル、パンチドメタル等を好ましく採用できる。集電体７０を導電性リブ２３に保持するにあたっては、溶接やピン止め、端部の折り返し施工等の公知の手法を特に制限なく採用できる。電解槽５００において、導電性リブ２３は背面隔壁２０及び集電体２０と電気的に導通しており、集電体２０は導電性リブ２３及び導電性の弾性体８０と電気的に導通している。

【0041】

導電性の弾性体８０としては、アルカリ水電解槽において用いられる公知の導電性弾性体を特に制限なく用いることができ、例えばニッケル、鉄等の単体金属やＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼等の耐アルカリ性を有する金属材料や、これにニッケルめっきを施した材料からなる、金属線の集合体からなる弾性マット、コイルばね、板バネ等を好ましく採用できる。弾性体８０を集電体７０に保持するにあたっては、溶接やピン止め等の公知の手法を特に制限なく採用できる。電解槽５００において、導電性の弾性体８０は集電体７０及び陰極６０と電気的に導通している。

【0042】

電解槽５００における陰極６０としては、電解槽１００に関連して上記説明した陰極６０のうち、可撓性を有するものを採用できる。陰極６０の周縁部は集電体７０に保持されている。陰極６０を集電体７０に保持するにあたっては、溶接やピン止め、端部の折り返し施工等の公知の手法を特に制限なく採用できる。

【0043】

このような電解槽５００によっても、上記説明した電解槽１００と同様の効果を得ることが可能である。また、ゼロギャップ型電解槽の形態は上記電解槽５００（図６）の形態に限定されるものではなく、本発明は他の形態のゼロギャップ型電解槽にも好ましく適用できる。

【0044】

本発明に関する上記説明では、単一のセルのみを備える電解槽１００、２００、３００、４００、及び５００を例に挙げたが、本発明はこれらの形態に限定されない。例えば、第１の電解エレメント１０及び第２の電解エレメント２０の組によって構成された電解セルが複数直列に接続された形態の電解槽とすることも可能である。図７は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽６００を模式的に説明する断面図である。図７において、図２〜６に既に表れた要素には図２〜６における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽６００は、上記説明した電解槽（電解セル）１００（図２）が２つ直接に接続された構造を有している。すなわち電解槽６００は、第１の電解セル１００ａと、第２の電解セル１００ｂとを備え、第１の電解セル１００ａ及び第２の電解セル１００ｂはそれぞれ上記説明した電解槽（電解セル１００）と同一の構成を有している。第１の電解セル１００ａの第１の電解エレメント１０の背面隔壁１１は陽極端子に接続されている。第１の電解セル１００ａの第２の電解エレメント２０の背面隔壁２１は、第２の電解セル１００ｂの第１の電解エレメント１０の背面隔壁１１と接して配置されている。第２の電解セル１００ｂの第２の電解エレメント２０の背面隔壁２１は陰極端子に接続されている。

【0045】

本発明に関する上記説明では、２つの電解セルを備える電解槽６００を例に挙げたが、本発明は当該形態に限定されない。電解槽が備える電解セルの数は自由に選択できる。

【0046】

本発明に関する上記説明では、第１の電解エレメントと第２の電解エレメントとが異なる形状を有する形態の電解槽１００、２００、３００、４００、５００、及び６００を例に挙げたが、本発明はこれらの形態に限定されない。例えば、少なくとも１つの電解セルにおいて、第１の電解エレメントと第２の電解エレメントとが同一の形状を有していてもよい。図８は、そのような他の一の実施形態に係る電解槽７００を模式的に説明する図である。図８において、図２〜７に既に表れた要素には図２〜７における符号と同一の符号を付し、説明を省略することがある。電解槽７００は、陽極端子に接続された陽極エンドエレメント１０と；陰極端子に接続された陰極エンドエレメント２０と；陽極エンドエレメント１０と陰極エンドエレメント２０との間に配置された、同一の形状を有する複数の電解エレメント１１０、２１０と；それぞれ複数のガスケット３０、隔膜４０、陽極５０、及び陰極６０と、を備える。隔膜４０は、陽極エンドエレメント１０と、これに隣接する電解エレメント１１０との間、陰極エンドエレメント２０と、これに隣接する電解エレメント２１０との間、及び、電解エレメント１１０と電解エレメント２１０との間に配置され、それぞれガスケット３０に挟持されている。陽極エンドユニット１０と電解エレメント１１０とによって陽極室Ａ１及び陰極室Ｃ１が画定され、電解エレメント１１０と電解エレメント２１０とによって陽極室Ａ２及び陰極室Ｃ２が画定され、電解エレメント２１０と陰極エンドユニット２０とによって陽極室Ａ３及び陰極室Ｃ３が画定されている。陽極室Ａ１、Ａ２、及びＡ３のそれぞれに陽極５０が配置され、陰極室Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３のそれぞれに陰極６０が配置されている。

【0047】

陽極エンドエレメント１０及び陰極エンドエレメント２０は、それぞれ、上記説明した電解槽１００（図２）における第１の電解エレメント１０及び第２の電解エレメント２０と同一の構成を有する。陽極エンドエレメント１０の背面隔壁１１が陽極端子に接続されており、陰極エンドエレメント２０の背面隔壁２１が陰極端子に接続されている。また陽極エンドエレメント１０が画定する陽極室Ａ１において陽極５０は導電性リブ１３に保持されており、陰極エンドエレメント２０が画定する陰極室Ｃ３において陰極２０は導電性リブ２３に保持されている点についても上記同様である。

【0048】

電解エレメント１１０は、導電性の背面隔壁１１１と、背面隔壁１１１の外周部から陰極エンドユニット２０側に延在する第１のフランジ部１１２と、背面隔壁１１１の外周部から陽極エンドユニット１０側に延在する第２のフランジ部１２２と、を備える。電解エレメント１１０において、第１のフランジ部１１２と第２のフランジ部１２２とは一体に形成されている。電解エレメント１１０において、背面隔壁１１１の陽極エンドユニット１０側には導電性リブ１２３が背面隔壁１１１から突出して設けられている。導電性リブ１２３は陰極室Ｃ１において陰極６０を保持しており、陰極室Ｃ１に配置された陰極６０及び背面隔壁１１１と電気的に導通している。電解エレメント１１０において、背面隔壁１１１の陰極エンドユニット２０側には導電性リブ１１３が背面隔壁１１１から突出して設けられている。導電性リブ１１３は陽極室Ａ２において陽極５０を保持しており、陽極室Ａ２に配置された陽極５０及び電解エレメント１１０の背面隔壁１１１と電気的に導通している。背面隔壁１１１、導電性リブ１１３、１２３の構成は、電解槽１００（図２）に関連して上記説明した背面隔壁１１、導電性リブ１３、２３と同様である。第１のフランジ部１１２及び第２のフランジ部１２２の構成は、第１のフランジ部１１２と第２のフランジ部１２２とが一体に形成されているほかは、電解槽１００（図２）に関連して上記説明した第１のフランジ部１２及び第２のフランジ部２２と同様である。すなわち電解エレメント１１０の第１のフランジ部１１２は、第１の端面１１２ａ及びガスケット押さえ部１１２ｃを備え、これらはそれぞれ、陽極エンドユニット１０の第１の端面１２ａ及びガスケット押さえ部１２ｃと同一の形状を有する。また電解エレメント１１０の第２のフランジ部１２２は、第２の端面１２２ｂ及び後退部１２２ｄを備え、これらはそれぞれ、陰極エンドユニット２０の第２の端面２２ｂ及び後退部２２ｄと同一の形状を有する。

【0049】

同様に、電解エレメント２１０は、導電性の背面隔壁２１１と、背面隔壁２１１の外周部から陰極エンドユニット２０側に延在する第１のフランジ部２１２と、背面隔壁２１１の外周部から陽極エンドユニット１０側に延在する第２のフランジ部２２２と、を備える。電解エレメント２１０において、第１のフランジ部２１２と第２のフランジ部２２２とは一体に形成されている。電解エレメント２１０において、背面隔壁２１１の陽極エンドユニット１０側には導電性リブ２２３が背面隔壁２１１から突出して設けられている。導電性リブ２２３は陰極室Ｃ２において陰極６０を保持しており、陰極室２１に配置された陰極６０及び背面隔壁２１１と電気的に導通している。電解エレメント２１０において、背面隔壁２１１の陰極エンドユニット２０側には導電性リブ２１３が背面隔壁２１１から突出して設けられている。導電性リブ２１３は陽極室Ａ３において陽極５０を保持しており、陽極室Ａ３に配置された陽極５０及び電解エレメント２１０の背面隔壁２１１と電気的に導通している。背面隔壁２１１、導電性リブ２１３、２２３の構成は、電解槽１００（図２）に関連して上記説明した背面隔壁１１、導電性リブ１３、２３と同様である。第１のフランジ部２１２及び第２のフランジ部２２２の構成は、第１のフランジ部２１２と第２のフランジ部２２２とが一体に形成されているほかは、電解槽１００（図２）に関連して上記説明した第１のフランジ部１２及び第２のフランジ部２２と同様である。すなわち電解エレメント２１０の第１のフランジ部２１２は、第１の端面２１２ａ及びガスケット押さえ部２１２ｃを備え、これらはそれぞれ、陽極エンドユニット１０の第１の端面１２ａ及びガスケット押さえ部１２ｃと同一の形状を有する。また電解エレメント２１０の第２のフランジ部２２２は、第２の端面２２２ｂ及び後退部２２２ｄを備え、これらはそれぞれ、陰極エンドユニット２０の第２の端面２２ｂ及び後退部２２ｄと同一の形状を有する。

【0050】

電解槽７００は、陽極室Ａ１及び陰極室Ｃ１を備える第１の電解セルと、陽極室Ａ２及び陰極室Ｃ２を備える第２の電解セルと、陽極室Ａ３及び陰極室Ｃ３を備える第３の電解セルとが、直列に接続された構成を有している。
第１の電解セルについては、陽極エンドユニット１０の第１のフランジ部１２の第１の端面１２ａと、電解エレメント１１０の第２のフランジ部１２２の第２の端面１２２ｂとが向かい合っており、これらの間にガスケット３０及び隔膜４０の組が挟持されて、陽極室Ａ１及び陰極室Ｃ１が画定されている。陽極エンドユニット１０の第１のフランジ部１２のガスケット押さえ部１２ｃの先端側の少なくとも一部が、電解エレメント１１０の第２のフランジ部１２２の第２の端面１２２ｂと後退部１２２ｄとの間に形成された段差に受け容れられている。陽極エンドユニット１０の第１のフランジ部１２と電解エレメント１１０の第２のフランジ部１２２とは直接に接触していないので、両者が電気的に短絡することはない。第１の電解セルを構成する第１の電解エレメントは陽極エンドユニット１０であり、第１の電解セルを構成する第２の電解エレメントは電解エレメント１１０である。
第２の電解セルについては、電解エレメント１１０の第１のフランジ部１１２の第１の端面１１２ａと、電解エレメント２１０の第２のフランジ部２２２の第２の端面２２２ｂとが向かい合っており、これらの間にガスケット３０及び隔膜４０の組が挟持されて、陽極室Ａ２及び陰極室Ｃ２が画定されている。電解エレメント１１０の第１のフランジ部１１２のガスケット押さえ部１１２ｃの先端側の少なくとも一部が、電解エレメント２１０の第２のフランジ部２２２の第２の端面２２２ｂと後退部２２２ｄとの間に形成された段差に受け容れられている。電解エレメント１１０の第１のフランジ部１１２と電解エレメント２１０の第２のフランジ部２２２とは直接に接触していないので、両者が電気的に短絡することはない。第２の電解セルを構成する第１の電解エレメントは電解エレメント１１０であり、第２の電解セルを構成する第２の電解エレメントは電解エレメント２１０である。
第３の電解セルについては、電解エレメント２１０の第１のフランジ部の第１の端面２１２ａと、陰極エンドユニット２０の第２のフランジ部２２の第２の端面２２ｂとが向かい合っており、これらの間にガスケット３０及び隔膜４０の組が挟持されて、陽極室Ａ３及び陰極室Ｃ３が画定されている。電解エレメント２１０の第１のフランジ部のガスケット押さえ部２１２ｃの先端側の少なくとも一部が、陰極エンドユニット２０の第２のフランジ部２２の第２の端面２２ｂと後退部２２ｄとの間に形成された段差に受け容れられている。電解エレメント２１０の第１のフランジ部２１２と陰極エンドユニット２０の第２のフランジ部２２とは直接に接触していないので、両者が電気的に短絡することはない。第３の電解セルを構成する第１の電解エレメントは電解エレメント２１０であり、第３の電解セルを構成する第２の電解エレメントは陰極エンドユニット２０である。

【0051】

電解槽７００によれば、上記説明した電解槽１００（図２）と同様の効果を得ることができるほか、陽極エンドユニット１０、電解エレメント１１０及び２１０、並びに陰極エンドユニット２０が略インロー構造を有するので、電解槽を組み立てる際の位置決め等の作業性を高めることができる。

【0052】

＜２．アルカリ水電解方法＞
本発明の第２の態様に係るアルカリ水電解方法は、アルカリ水を電解して水素を製造する方法であって、（ａ）本発明の電解槽を用いてアルカリ水を電解する工程を含む。工程（ａ）における電解槽としては、上記説明したいずれの形態の電解槽も用いることができる。アルカリ水としては、アルカリ水電解法による水素の製造に用いられる公知の塩基性水溶液（例えばＫＯＨ水溶液、ＮａＯＨ水溶液等。）を特に制限なく用いることができる。

【0053】

工程（ａ）は、本発明の電解槽の各第１の極室および各第２の極室に極液（アルカリ水）を供給し、陽極−陰極間に所定の電解電流が流れるように電圧を印加することにより、行うことができる。電解により発生したガスを各極室から極液とともに回収し、気液分離を行うことにより、陰極室から水素ガスを、及び陽極室から酸素ガスを、それぞれ回収することができる。気液分離によりガスから分離された極液は、必要に応じて水を補充しつつ、各極室へ再度供給することができる。

【0054】

工程（ａ）において、第１の極室が陽極室、第２の極室が陰極室であってもよく、第１の極室が陰極室、第２の極室が陽極室であってもよい。いずれの場合においても、陰極室内部の圧力は大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持される。陰極室内部の圧力は大気圧に対して４００ｋＰａ以上高圧であることが好ましく、８００ｋＰａ以上高圧であることがより好ましい。陰極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧＋１０００ｋＰａ未満とすることができる。陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室から水素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストを削減し、設備全体として省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陰極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陰極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極−陰極間の抵抗が減少し、したがって電解電圧を低減することが可能になる。

【0055】

工程（ａ）において、陽極室内部の圧力も、大気圧に対して２０ｋＰａ以上高圧に維持されることが好ましい。陽極室内部の圧力は大気圧に対して４００ｋＰａ以上高圧であることが好ましく、８００ｋＰａ以上高圧であることがより好ましい。陽極室内部の圧力の上限は電解槽を構成する部材の強度にもよるが、例えば大気圧＋１０００ｋＰａ未満とすることができる。陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室から酸素ガスを回収した後の昇圧工程における圧縮率を低減、または昇圧工程を省略することができるので、設備コストをさらに削減し、設備全体としてさらなる省スペース化および省エネルギー化を図ることが可能になる。また陽極室内部の圧力が上記下限値以上であることにより、陽極室で発生する気泡のサイズが小さくなるので、陽極−陰極間の抵抗がさらに減少し、したがって電解電圧をさらに低減することが可能になる。

【0056】

工程（ａ）において、陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差は、例えば５．０ｋＰａ未満であることが好ましく、１．０ｋＰａ未満であることがより好ましい。陰極室内部の圧力と陽極室内部の圧力との差が上記上限値未満であることにより、陽極室−陰極室間の差圧に起因してガスが隔膜を透過して陽極室から陰極室へ又は陰極室から陽極室へ移動することを抑制すること、及び、隔膜が損傷する事態を抑制することが容易になる。

【0057】

本発明のアルカリ水電解方法によれば、本発明の電解槽を用いてアルカリ水の電解を行うので、極室内部の圧力を高めた条件でも、より安全に電解を行うことが可能である。

【符号の説明】

【0058】

１０ 第１の電解エレメント（陽極エンドユニット）
２０ 第２の電解エレメント（陰極エンドユニット）
１１０、２２０、９１０ 電解エレメント
１１、２１、１１１、２１１、９１１ 背面隔壁
１２、１１２、２１２ 第１のフランジ部
９１２ フランジ部
１２ａ、１１２ａ、２１２ａ 第１の端面
１２ｃ、１１２ｃ、２１２ｃ ガスケット押さえ部
１２ｅ、１１２ｅ、２１２ｅ （ガスケット押さえ部の）先端部
１２ｇ ガスケット押さえ部の内周面
２２、１２２、２２２ 第２のフランジ部
２２ｂ、１２２ｂ、２２２ｂ 第２の端面
２２ｄ、１２２ｄ、２２２ｄ 後退部
２２ｆ （第２の端面および後退部に連続する）段差面
１３、１１３、２１３、２３、１２３、２２３、９１３ 導電性リブ
１４、１４’、２４、２４’ 電気絶縁部材
３０、９３０ ガスケット
４０、９２０ （イオン透過性の）隔膜
５０、９４０ 陽極
６０、９７０ 陰極
７０、９５０ 集電体
８０、９６０ 導電性の弾性体
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、９００ 電解槽
１００ａ 第１の電解セル
１００ｂ 第２の電解セル
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３ 陽極室
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 陰極室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】