特表 2024-523350 アルカリ金属アルコキシド生成用の三室電解槽

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】アルカリ金属アルコキシド生成用の三室電解槽

(51)【国際特許分類】

   C25B 9/00 20210101AFI20240621BHJP

   C25B 1/14 20060101ALI20240621BHJP

   C25B 13/07 20210101ALI20240621BHJP

   C25B 9/21 20210101ALI20240621BHJP

   C25B 15/08 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

C25B9/00 Z

C25B1/14

C25B13/07

C25B9/21

C25B15/08 302

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577605

(86)(22)【出願日】2022-06-22

(85)【翻訳文提出日】2024-01-11

(86)【国際出願番号】 EP2022066937

(87)【国際公開番号】W WO2023274794

(87)【国際公開日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】21182468.5

(32)【優先日】2021-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519414848

【氏名又は名称】エボニック オペレーションズ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｅｖｏｎｉｋ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｒｅｌｌｉｎｇｈａｕｓｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １－１１， ４５１２８ Ｅｓｓｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002538

【氏名又は名称】弁理士法人あしたば国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ ハインリック レーンズバーグ

(72)【発明者】

【氏名】マイケル ホルン

(72)【発明者】

【氏名】ジョーン クラウス エリック ウルフ

【テーマコード（参考）】

4K021

【Ｆターム（参考）】

4K021AB25

4K021BA01

4K021BC01

4K021CA15

4K021DB06

4K021DB40

4K021DC15

(57)【要約】

本発明は、第一態様において、３つの室を有し、中間室が、陽イオン透過性の固体電解質、例えばＮａＳＩＣＯＮによって陰極室から仕切られ、拡散バリア、例えば陽イオンまたは陰イオン選択性膜によって陽極室から仕切られている電解槽に関する。
本発明は、中間室が機械的攪拌装置を備えることを特徴とする。
本発明による電解槽は、電解中に電解槽の中間室に濃度勾配が形成され、局所的にｐＨ値が低下し、固体電解質の損傷につながるという課題を解決する。機械的撹拌装置を使用すると、電解中に中間室内の電解質溶液を撹拌することができる。これにより、中間室内の電解質溶液が混合され、ｐＨ勾配の形成が妨げられる。
第二態様において、本発明は、本発明による電解槽内でアルカリ金属アルコキシド溶液を生成する方法に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞と、少なくとも１つの陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞と、少なくとも１つの介装中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞と、を備える電解槽Ｅ＜１００＞であり、
前記Ｋ_Ａ＜１０１＞は、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞と、出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞と、を備え、
前記Ｋ_Ｋ＜１０２＞は、陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞と、入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞と、出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞と、を備え、
前記Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞を備え、拡散バリアＤ＜１１０＞ によってＫ_Ａ＜１０１＞から仕切られ、アルカリ金属陽イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞によってＫ_Ｋ＜１０２＞から仕切られ、
前記Ｋ_Ｍ＜１０３＞とＫ_Ａ＜１０１＞は、Ｋ_Ｍ＜１０３＞からＫ_Ａ＜１０１＞へ液体を送ることができる接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞によって互いに接続されており、
前記中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、機械的撹拌装置＜１２０＞を備える、電解槽Ｅ＜１００＞。

【請求項2】

前記アルカリ金属イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞は、
式 Ｍ^Ｉ _{１＋２ｗ＋ｘ－ｙ＋ｚ}Ｍ^ＩＩ _ｗＭ^ＩＩＩ _ｘＺｒ^ＩＶ _{２－ｗ－ｘ－ｙ}Ｍ^Ｖ _ｙ（ＳｉＯ_４）_ｚ（ＰＯ_４）_３－ｚ
（式中、Ｍ^Ｉは、Ｎａ^＋およびＬｉ^＋から選択され、
Ｍ^ＩＩは、二価の金属陽イオンであり、
Ｍ^ＩＩＩは、三価の金属陽イオンであり、
Ｍ^Ｖは、５価の金属陽イオンであり、
ローマ字の指数Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖは、各金属陽イオンが存在する酸化数を示し、
ｗ、ｘ、ｙ、ｚは実数で、０≦ｘ＜２、０≦ｙ＜２、０≦ｗ＜２、０≦ｚ＜３であり、
ｗ、ｘ、ｙ、ｚは、１＋２ｗ＋ｘ－ｙ＋ｚ≧０かつ２－ｗ－ｘ－ｙ≧０となるように選択される。）
の構造を有する、請求項１記載の電解槽Ｅ＜１００＞。

【請求項3】

前記機械的攪拌装置＜１２０＞は、前記アルカリ金属陽イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞と平行に配置されたプロペラを備える、請求項１または請求項２記載の電解槽Ｅ＜１００＞。

【請求項4】

前記接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞は、前記電解槽Ｅ＜１００＞内に形成されている、請求項１～請求項３のいずれか一項記載の電解槽Ｅ＜１００＞。

【請求項5】

前記機械的攪拌装置＜１２０＞は、前記中間室Ｋ_Ｍ内の容積の１％～９９％の割合ζを占めており、
ζ＝［（Ｖ_Ｏ－Ｖ_Ｍ）／Ｖ_Ｏ］*１００
（式中、Ｖ_Ｏは、前記中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞が前記機械的攪拌装置＜１２０＞を備えない場合に、前記中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に収容可能な最大液体容積であり、
Ｖ_Ｍは、前記中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞が前記機械的攪拌装置＜１２０＞を備える場合に、前記中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に収容可能な最大液体容積である。）
である、請求項１～請求項４のいずれか一項記載の電解槽Ｅ＜１００＞。

【請求項6】

前記機械的攪拌装置＜１２０＞は、明細書記載のスレッド試験に従って、前記入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞と前記接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞間の前記中間室Ｋ_Ｍ内における直接経路を遮断する、
請求項１～請求項５のいずれか一項記載の電解槽Ｅ＜１００＞。

【請求項7】

請求項１～請求項６のいずれか一項記載の電解槽Ｅ＜１００＞内で、アルカリ金属アルコキシドＸＯＲのアルコールＲＯＨ溶液Ｌ_１＜１１５＞を生成する方法であり、
同時進行する以下：
（ａ）前記アルコールＲＯＨを含む溶液Ｌ_２＜１１３＞を前記Ｋ_Ｋ＜１０２＞に通す工程、
（ｂ）陽イオンとしてＸを含む塩Ｓの中性またはアルカリ性水溶液Ｌ_３＜１１４＞を前記Ｋ_Ｍ＜１０３＞に通し、次いで前記Ｖ_ＡＭ＜１１２＞を経由させ、前記Ｋ_Ａ＜１０１＞に通すと同時に、前記機械的撹拌装置 ＜１２０＞が前記Ｋ_Ｍ内で前記溶液Ｌ_３＜１１４＞を攪拌する工程、
（ｃ）前記Ｅ_Ａ＜１０４＞と前記Ｅ_Ｋ＜１０５＞間に電圧を印加する工程
を含み、
これにより、前記出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞に、前記Ｌ_２＜１１３＞よりも前記ＸＯＲの濃度が高い前記溶液Ｌ_１＜１１５＞を供給し、
前記出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞に、前記Ｌ_３＜１１４＞よりも前記Ｓの濃度が低い、前記Ｓの水溶液Ｌ_４＜１１６＞を供給し、
前記Ｘは、アルカリ金属陽イオンであり、前記Ｒは、炭素数１～４のアルキル基である、方法。

【請求項8】

前記Ｘは、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋からなる群から選択される、請求項７記載の方法。

【請求項9】

前記Ｓは、前記Ｘのハロゲン化物、硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩である、請求項７または請求項８記載の方法。

【請求項10】

前記Ｒは、メチルおよびエチルからなる群から選択される、請求項７～請求項９のいずれか一項記載の方法。

【請求項11】

前記Ｌ_２＜１１３＞は、前記アルコールＲＯＨおよび前記アルカリ金属アルコキシドＸＯＲを含む、請求項７～請求項１０のいずれか一項記載の方法。

【請求項12】

前記Ｌ_２＜１１３＞中の前記アルコールＲＯＨに対する前記ＸＯＲの質量比は、１：１００～１：５の範囲内である、請求項１１記載の方法。

【請求項13】

前記Ｌ_１＜１１５＞中の前記ＸＯＲ濃度は、前記Ｌ_２＜１１３＞中の前記ＸＯＲ濃度より１．０１～２．２倍高い、請求項１１または請求項１２記載の方法。

【請求項14】

２０～７０℃の温度および０．５～１．５バールの圧力で行われる、請求項７～請求項１３のいずれか一項記載の方法。

【請求項15】

前記機械的攪拌装置＜１２０＞の攪拌速度は、前記工程（ｂ）の実施時に変動する、請求項７～請求項１４のいずれか一項記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第一態様において、３つの室を有し、中間室が、陽イオン透過性の固体電解質、例えばＮａＳＩＣＯＮによって陰極室から仕切られ、拡散バリアによって陽極室から仕切られている電解槽に関する。
本発明は、中間室が機械的攪拌装置を備えることを特徴とする。
本発明による電解槽は、電解中に電解槽の中間室に濃度勾配が形成され、局所的にｐＨ値が低下し、固体電解質の損傷につながるという課題を解決する。機械的撹拌装置を使用すると、電解中に中間室内の電解質溶液を撹拌することができる。これにより、中間室内の電解質溶液が混合され、ｐＨ勾配の形成が妨げられる。
第二態様において、本発明は、本発明による電解槽内でアルカリ金属アルコキシド溶液を生成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

１．発明の背景
アルカリ金属アルコキシド溶液の電気化学的製造は、重要な工業プロセスであり、例えばドイツ特許出願公開第１０３６０７５８号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２２６０２２号明細書および国際公開第２００５／０５９２０５号パンフレットに記載されている。これらのプロセスの原理は、陽極室にアルカリ金属塩の溶液、例えば塩化ナトリウムまたはＮａＯＨが存在し、陰極室に問題のアルコールまたは問題のアルカリ金属アルコキシドを低濃度で含むアルコール溶液、例えばナトリウムメトキシドまたはナトリウムエトキシドが存在する電解槽に反映されている。陰極室と陽極室は、使用されるアルカリ金属イオンを伝導するセラミック、例えばＮａＳＩＣＯＮ、またはカリウムもしくはリチウムの類似物によって仕切られている。電流を流すと、アルカリ金属の塩化物塩を使用した場合、陽極で塩素が形成され、陰極で水素とアルコキシドイオンが形成される。アルカリ金属イオンが、それに対して選択的なセラミックを介して、中間室から陰極室に移動することにより、電荷のバランスが保たれる。中間室と陽極室間の電荷のバランスは、陽イオン交換膜が使用される場合は陽イオンの移動によって、または陰イオン交換膜が使用される場合は陰イオンの移動によって、または非特異的拡散バリアが使用される場合は両イオン型の移動によって保たれる。これにより、陰極室内のアルカリ金属アルコキシド濃度が上昇し、陽極液中のナトリウムイオン濃度が低下する。

【0003】

ＮａＳＩＣＯＮ固体電解質は、他の化合物の電気化学的製造にも使用される。

【0004】

国際公開第２０１４／００８４１０号パンフレットには、チタン元素または希土類を製造するための電解プロセスが記載されている。このプロセスの原理は、塩化チタンをＴｉＯ_２および対応する酸から生成し、これをナトリウムアルコキシドと反応させてチタンアルコキシドおよびＮａＣｌを得て、最終的にチタン元素およびナトリウムアルコキシドに電気分解することである。

【0005】

国際公開第２００７／０８２０９２号パンフレットおよび国際公開第２００９／０５９３１５号パンフレットには、ＮａＳＩＣＯＮを用いて電解的に生成されたアルコキシドの助けを借りて、まずトリグリセリドを対応するアルカリ金属トリグリセリドに転化し、第２段階において電解的に生成されたプロトンと反応させ、グリセロールおよびそれぞれのアルカリ金属水酸化物を得る、バイオディーゼルの製造方法が記載されている。

【0006】

したがって、従来技術には、イオン透過性層、例えばＮａＳＩＣＯＮ固体電解質を備えた電解槽内で実施するプロセスが記載されている。しかし、これらの固体電解質には通常、水性酸に対する長期安定性に欠けるという欠点がある。これは、陽極室での電解中、酸化プロセス（例えば、不均化または酸素生成によりハロゲンを生成する場合）の結果としてｐＨが低下するという点で課題がある。これらの酸性条件は、このプロセスを工業規模で使用できないほどＮａＳＩＣＯＮ固体電解質を攻撃する。この課題に対処するために、従来技術にさまざまなアプローチが記載されている。

【0007】

例えば、従来技術において三室槽が提案されている。これらは、例えば米国特許第６２２１２２５号明細書など、電気透析の分野で知られている。

【0008】

例えば、国際公開第２０１２／０４８０３２号パンフレットおよび米国特許出願公開第２０１０／００４４２４２号明細書には、そのような三室槽内での次亜塩素酸ナトリウムおよび類似の塩素化合物を調製するための電気化学的プロセスが記載されている。槽の陰極室と中間室は、陽イオン透過性の固体電解質、例えばＮａＳＩＣＯＮによって仕切られている。これを酸性陽極液から保護するために、中間室には、例えば陰極室からの溶液が供給される。米国特許出願公開第２０１０／００４４２４２号明細書には、図６において、次亜塩素酸ナトリウムを得るために、室の外側で中間室からの溶液を陽極室からの溶液と混合する可能性についても記載されている。

【0009】

このような槽は、アルカリ金属アルコキシドを生成または精製するために従来技術においても提案されている。

【0010】

例えば、米国特許第５３８９２１１号明細書には、陽イオン選択性固体電解質または非イオン性隔壁によって室が互いに区切られた三室槽を使用する、アルコキシド溶液の精製方法が記載されている。中間室は、陰極室からの精製アルコキシドまたは水酸化物溶液が、陽極室からの汚染溶液と混ざるのを防ぐために、緩衝室として使用される。

【0011】

ドイツ特許出願公開第４２３３１９１号明細書には、多室槽および複数槽の積層体内での塩およびアルコキシドからのアルコキシドの電解的回収が記載されている。

【0012】

国際公開第２００８／０７６３２７号パンフレットには、アルカリ金属アルコキシドの製造方法が記載されている。これは、三室槽を使用し、その中間室にはアルカリ金属アルコキシドが充填されている（例えば、国際公開第２００８／０７６３２７号パンフレットの段落［０００８］および段落［００６７］を参照）。これにより、中間室と陰極室を隔てる固体電解質が、電解の過程でより酸性になる、陽極室に存在する溶液から保護される。同様の構成が国際公開第２００９／０７３０６２号パンフレットに記載されている。しかしながら、この構成には、アルカリ金属アルコキシド溶液が所望の生成物であるのに、これが消費され、緩衝液として継続的に汚染されるという欠点がある。国際公開第２００８／０７６３２７号パンフレット記載のプロセスのさらなる欠点は、陰極室におけるアルコキシドの生成が、２つの膜または固体電解質を通るアルカリ金属イオンの拡散速度に左右されることである。これは、ひいてはアルコキシド生成の鈍化につながる。

【0013】

さらなる問題は、三室槽の幾何学的形状に起因している。このような室の中間室は、拡散バリアによって陽極室から仕切られ、イオン伝導性セラミックによって陰極室から仕切られている。これにより、電解中、ｐＨ勾配の進行とデッドボリュームが不可避的に生じる。これにより、イオン伝導性セラミックが損傷し、その結果、電解に必要な電圧が増加し、および／またはセラミックの破損につながる可能性がある。

【0014】

この影響は電解槽全体で生じるが、中間室はイオン伝導性セラミックによって境界されているため、ｐＨの低下は中間室において特に重大である。ガスは通常、陽極と陰極で生成され、これらの室内では少なくともある程度の混合が生じる。対照的に、中間室ではそのような混合は起こらず、その中でｐＨ勾配が進行する。この望ましくない影響は、送り出された塩水が一般に比較的ゆっくりと電解槽を通るという事実によって増大する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】ドイツ特許出願公開第１０３６０７５８号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００６／０２２６０２２号明細書

【特許文献3】国際公開第２００５／０５９２０５号パンフレット

【特許文献4】国際公開第２０１４／００８４１０号パンフレット

【特許文献5】国際公開第２００７／０８２０９２号パンフレット

【特許文献6】国際公開第２００９／０５９３１５号パンフレット

【特許文献7】米国特許第６２２１２２５号明細書

【特許文献8】国際公開第２０１２／０４８０３２号パンフレット

【特許文献9】米国特許出願公開第２０１０／００４４２４２号明細書

【特許文献10】米国特許第５３８９２１１号明細書

【特許文献11】ドイツ特許出願公開第４２３３１９１号明細書

【特許文献12】国際公開第２００８／０７６３２７号パンフレット

【特許文献13】国際公開第２００９／０７３０６２号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

したがって、本発明の目的は、アルカリ金属アルコキシドの電解的調製の改良法、およびそのような方法に特に適した電解室を提供することであった。これらは、前述の欠点を持たず、特に、ｐＨ勾配が形成される前の固体電解質の保護の向上と、従来技術と比較した使用反応物質の節約とを保証するものである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

２．発明の簡単な説明
驚くべきことだが、今回発見されたのは、本発明が取り組む課題を解決する電解槽およびプロセスである。

【0018】

本発明の第一態様では、電解槽Ｅ＜１００＞は、少なくとも１つの陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞と、少なくとも１つの陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞と、少なくとも１つの介装中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞と、を備え、
Ｋ_Ａ＜１０１＞は、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞と、出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞と、を備え、
Ｋ_Ｋ＜１０２＞は、陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞と、入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞と、出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞と、を備え、
Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞を備え、拡散バリアＤ＜１１０＞ によってＫ_Ａ＜１０１＞から仕切られ、アルカリ金属陽イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞によってＫ_Ｋ＜１０２＞から仕切られ、
Ｋ_Ｍ＜１０３＞とＫ_Ａ＜１０１＞は、Ｋ_Ｍ＜１０３＞からＫ_Ａ＜１０１＞へ液体を送ることができる接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞によって互いに接続されており、
中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、機械的攪拌装置＜１２０＞を備えている。

【0019】

第二態様では、本発明は、
本発明の第一態様による電解槽Ｅ＜１００＞内で、アルカリ金属アルコキシドＸＯＲのアルコールＲＯＨ溶液Ｌ_１＜１１５＞を生成する方法であり、
同時進行する以下：
（ａ）アルコールＲＯＨを含む溶液Ｌ_２＜１１３＞をＫ_Ｋ＜１０２＞に通す工程、
（ｂ）陽イオンとしてＸを含む塩Ｓの中性またはアルカリ性水溶液Ｌ_３＜１１４＞をＫ_Ｍ＜１０３＞に通し、次いでＶ_ＡＭ＜１１２＞を経由させ、Ｋ_Ａ＜１０１＞に通すと同時に、機械的攪拌装置＜１２０＞がＫ_Ｍ＜１０３＞内で溶液Ｌ_３＜１１４＞を攪拌する工程、
（ｃ）Ｅ_Ａ＜１０４＞とＥ_Ｋ＜１０５＞間に電圧を印加する工程
を含み、
これにより、出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞に、Ｌ_２＜１１３＞よりもＸＯＲの濃度が高い溶液Ｌ_１＜１１５＞を供給し、
出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞に、Ｌ_３＜１１４＞よりもＳの濃度が低い、Ｓの水溶液Ｌ_４＜１１６＞を供給し、
Ｘは、アルカリ金属陽イオンであり、Ｒは、炭素数１～４のアルキル基である方法に関する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明による電解槽＜１００＞および本発明による方法の好ましい実施形態を示す。

【図2】図２は、本発明による電解槽のさらなる実施形態と、図１に示されるものに対応する本発明による方法とを示す。

【0021】

図１は、本発明による電解槽＜１００＞および本発明による方法の好ましい実施形態を示す。三室槽Ｅ＜１００＞は、陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞と、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞と、介装中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞と、を備える。

【0022】

陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞は、陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞と、入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞と、出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞と、を備える。
陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞は、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞と、出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞と、を備え、接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞を介して中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に接続されている。
中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞を備える。
三室は、三室槽Ｅ＜１００＞の外壁＜１１７＞によって境界されている。陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞も、ナトリウムイオンを選択的に透過するＮａＳＩＣＯＮ固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞によって中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞から仕切られている。中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞はさらに、拡散バリアＤ＜１１０＞によって陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞から仕切られている。ＮａＳＩＣＯＮ固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞および拡散バリアＤ＜１１０＞は、三室槽Ｅ＜１００＞の深さおよび高さ方向の全体にわたって延びている。拡散バリアＤ＜１１０＞はガラス製である。

【0023】

図１による実施形態では、接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞は、電解槽Ｅ＜１００＞の外側に、特にチューブまたはホースにより形成され、その材料は、ゴム、金属およびプラスチックから選択され得る。接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞を介して、三室槽Ｅ＜１００＞の外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞の外側において、液体を中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞から陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞に送ることが可能である。接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の底部において電解槽Ｅ＜１００＞の外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞を貫通する出口Ａ_ＫＭ＜１１８＞と、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の底部において電解槽Ｅ＜１００＞の外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞を貫通する入口Ｚ_ＫＡ＜１１９＞と、を繋いでいる。

【0024】

ｐＨ１０．５の塩化ナトリウム水溶液Ｌ_３＜１１４＞が、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞を経由して、重力方向に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に導入される。中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞からの出口Ａ_ＫＭ＜１１８＞と陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞への入口Ｚ_ＫＡ＜１１９＞との間に形成された接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞を陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞へ接続する。塩化ナトリウム溶液Ｌ_３＜１１４＞は、この接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞を通って中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞から陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞に送られる。
ナトリウムメトキシドのメタノール溶液Ｌ_２＜１１３＞は、入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞を経由して陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞に送られる。

【0025】

同時に、陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞と陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞との間に電圧が印加される。これにより、電解質Ｌ_２＜１１３＞中のメタノールが還元され、陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞にメトキシドとＨ_２が発生する（ＣＨ_３ＯＨ＋ｅ^－→ＣＨ_３Ｏ^－＋１／２Ｈ_２）。同時に、ナトリウムイオンが、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞からＮａＳＩＣＯＮ固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞を通って陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞に拡散する。全体として、これにより、陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞内のナトリウムメトキシド濃度が上昇し、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液Ｌ_１＜１１５＞が得られ、そのナトリウムメトキシド濃度はＬ_２＜１１３＞と比較して上昇している。

【0026】

陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞では、塩素イオンの酸化が起こり、塩素分子が生成される（Ｃｌ^－→１／２Ｃｌ_２＋ｅ^－）。出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞では、水溶液Ｌ_４＜１１６＞が得られ、このＮａＣｌ含量はＬ_３＜１１４＞と比較して低減されている。水中の塩素ガス（Ｃｌ_２）は、Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＯＣｌ＋ＨＣｌの反応により、次亜塩素酸および塩酸を生成し、さらに水分子との酸性反応を起こす。酸性は、ＮａＳＩＣＯＮ固体電解質＜１１１＞を損傷するが、本発明による構成によって陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞に限定され、したがって、電解槽Ｅ＜１００＞内ではＮａＳＩＣＯＮ固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞から遠ざけられる。これにより、その寿命が大幅に延びる。

【0027】

中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞には、電動モーター＜１２２＞によって作動するプロペラ撹拌機＜１２１＞の形の機械撹拌装置＜１２０＞もある。そのプロペラ撹拌機は、伝送路＜１２４＞を介して電気モーターに接続されている。プロペラ撹拌機＜１２１＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内に自由に吊り下げられているが、外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞の内側に固定されていてもよい。伝送路＜１２４＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の外壁の切欠き＜１２５＞を通って電解槽Ｅ＜１００＞内に達している。入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞から供給された水溶液Ｌ_３＜１１４＞が、プロペラ撹拌機＜１２１＞の作動により混合され、渦流および乱流が生じる。溶液中のこの乱流Ｌ_３＜１１４＞が、電解の進行時に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内にｐＨ勾配が形成されるのを防ぎ、そして、ＮａＳＩＣＯＮ固体電解質＜１１１＞に直接隣接する溶液のｐＨ低下が進行するのを防ぐ。これにより、ＮａＳＩＣＯＮ固体電解質＜１１１＞の耐用年数がさらに長くなる。

【0028】

図２は、本発明による電解槽のさらなる実施形態と、図１に示されるものに対応する本発明による方法とを示す。違いは、機械的攪拌装置＜１２０＞が、図１記載のプロペラ撹拌機＜１２１＞ではなく、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の外側に配置された磁気撹拌系＜１２３－２＞で操作可能な磁気撹拌バー＜１２３－１＞を備えている点である。図１に示す実施形態と同様に、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞から供給された水溶液Ｌ_３＜１１４＞は、この機械的撹拌装置＜１２０＞によって渦流される。溶液Ｌ_３＜１１４＞中のこの乱流は、電解の進行時に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内に形成されたｐＨ勾配を破壊する。

【0029】

４．発明の詳細な説明
４．１ 電解槽Ｅ
本発明の第一態様は、電解槽Ｅ＜１００＞に関する。本発明の第一態様における電解槽Ｅ＜１００＞は、少なくとも１つの陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞と、少なくとも１つの陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞と、少なくとも１つの介装中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞と、を備える。これには、２つ以上の陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞および／または陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞および／または中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞を有する電解槽Ｅ＜１００＞も含まれる。これらの室がモジュールの形態で互いに繋がれているこのような電解槽は、例えばドイツ特許出願公開第２５８１４３号明細書および米国特許出願公開第２００６／０２２６０２２号明細書に記載されている。

【0030】

陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞は、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞を備える。この種の有用な陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞は、本発明の第二態様における本発明による方法の条件下で安定である、当業者によく知られているすべての電極である。これらは、特に、国際公開第２０１４／００８４１０号パンフレットの段落［０２４］またはドイツ特許出願公開第１０３６０７５８号明細書の段落［０３１］に記載されている。この電極Ｅ_Ａ＜１０４＞は、単層から構成されてもよく、またはそれぞれが穿孔または拡張処理されていてもよい互いに平行な複数の平面層から構成されてもよい。陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞は、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ニッケル、コバルト、タングステン酸ニッケル、チタン酸ニッケル、チタンまたはＫｏｖａｒ（登録商標）（個々の成分が好ましくは以下の通りである鉄／ニッケル／コバルト合金：鉄５４質量％、ニッケル２９質量％、コバルト１７質量％）などの担体上に担持された貴金属（特に白金など）からなる群から選択される材料を含む。さらに可能な陽極材料は、特にステンレス鋼、鉛、グラファイト、炭化タングステン、二ホウ化チタンである。好ましくは、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞は、酸化ルテニウム／酸化イリジウムで被覆されたチタン陽極（ＲｕＯ_２＋ＩｒＯ_２／Ｔｉ）を含む。

【0031】

陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞は、陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞を備える。この種の有用な陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞は、条件下で安定である当業者によく知られたすべての電極である。これらは、特に、国際公開第２０１４／００８４１０号パンフレットの段落［０２５］またはドイツ特許出願公開第１０３６０７５８号明細書の段落［０３０］に記載されている。この電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞は、メッシュウール、三次元マトリックス構造および「ボール」からなる群から選択され得る。 陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞は、特に、鋼、ニッケル、銅、白金、白金メッキ金属、パラジウム、炭素担持パラジウム、チタンからなる群から選択される材料を含む。好ましくは、Ｅ_Ｋ＜１０５＞はニッケルを含む。

【0032】

少なくとも１つの中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞が、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞と陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞との間に存在する。

【0033】

電解槽Ｅ＜１００＞は通常、外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞を有する。外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞は、鋼、好ましくはゴム引き鋼、プラスチック、特にＴｅｌｅｎｅ（登録商標）（熱硬化性ポリジシクロペンタジエン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＶＣ－Ｃ（後塩素化ポリ塩化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）からなる群から選択される材料から作製される。Ｗ_Ａ＜１１７＞は、入口および出口用に特に穿孔処理されていてよい。Ｗ_Ａ＜１１７＞内には、少なくとも１つの陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞と、少なくとも１つの陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞と、少なくとも１つの介装中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞とがある。

【0034】

Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、拡散バリアＤ＜１１０＞によってＫ_Ａ＜１０１＞から、アルカリ金属陽イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞によってＫ_Ｋ＜１０２＞から仕切られている。

【0035】

拡散バリアＤ＜１１０＞については、本発明の第二態様における本発明による方法の条件下で安定なすべての材料を使用することができ、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞内に存在する液体から中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞へのプロトンの移動を防止または遅延させることができる。

【0036】

使用される拡散バリアＤ＜１１０＞は、特に、非イオン特異性隔壁または特定のイオンに対して透過性の膜である。拡散バリアＤ＜１１０＞は、好ましくは非イオン特異性隔壁である。

【0037】

非イオン特異性隔壁の材料は、特に、織物（特に繊維織物または金属織物である）、ガラス（特に焼結ガラスまたはガラスフリットである）、セラミック（特にセラミックフリット）、膜ダイアフラムからなる群から選択され、より好ましくはガラスである。

【0038】

拡散バリアＤ＜１１０＞が「特定のイオンに対して透過性の膜」である場合、本発明によれば、それぞれの膜は、他のイオンに優先して特定のイオンが拡散するのを促進することを意味する。より具体的には、これが意味するのは、特定の電荷タイプのイオンが、その反対電荷のイオンに優先して拡散するのを促進する膜である。よりいっそう好ましくは、特定のイオンに対して透過性の膜はまた、ある電荷タイプを有する特定のイオンが、同じ電荷タイプを有する他のイオンに優先して拡散するのを促進する。

【0039】

拡散バリアＤ＜１１０＞が「特定のイオンに対して透過性の膜」である場合、拡散バリアＤ＜１１０＞は、特に、陰イオン伝導性膜または陽イオン伝導性膜である。

【0040】

本発明によれば、陰イオン伝導性膜は、陰イオンを選択的に伝導する膜であり、好ましくは特定の陰イオンを選択的に伝導する膜である。つまり、それらは、陽イオン、特にプロトンの拡散よりも陰イオンの拡散を促進する。よりいっそう好ましくは、それらは、特定の陰イオンの拡散を、他の陰イオンの拡散に優先して、さらに促進する。

【0041】

本発明によれば、陽イオン伝導性膜は、陽イオンを選択的に伝導する膜であり、好ましくは特定の陽イオンを選択的に伝導する膜である。つまり、それらは、陰イオンの拡散よりも陽イオンの拡散を促進する。よりいっそう好ましくは、それらは、特定の陽イオンの拡散を、他の陽イオンの拡散に優先して、さらに促進する。より好ましくは、プロトンに優先して、プロトンではない陽イオンの拡散、より好ましくはナトリウム陽イオンの拡散を促進する。

【0042】

「特定のイオンＸの拡散を、他のイオンＹの拡散に優先して促進する」とは、より具体的には、当該膜における所定温度でのイオンタイプＸの拡散係数（単位：ｍ^２／秒）が、当該膜におけるイオンタイプＹの拡散係数よりも１０倍、好ましくは１００倍、好ましくは１，０００倍高いことを意味する。

【0043】

拡散バリアＤ＜１１０＞が「特定のイオンに対して透過性の膜」である場合、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞から中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞へのプロトンの拡散を特に効率的に防ぐために、拡散バリアＤ＜１１０＞は、陰イオン伝導性膜であることが好ましい。

【0044】

使用される陰イオン伝導性膜は、特に、塩Ｓに包含される陰イオンに対して選択的な膜である。そのような膜は当業者に知られており、当業者によって使用されることができる。

【0045】

塩Ｓは、好ましくは、Ｘのハロゲン化物、硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩であり、さらに好ましくはハロゲン化物である。

【0046】

ハロゲン化物は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物である。最も好ましいハロゲン化物は、塩化物である。

【0047】

使用される陰イオン伝導性膜は、好ましくは、ハロゲン化物、好ましくは塩化物に対して選択的な膜である。

【0048】

陰イオン伝導性膜は、例えば、Ｍ．Ａ． Ｈｉｃｋｎｅｒ、Ａ．Ｍ． Ｈｅｒｒｉｎｇ、Ｅ．Ｂ． Ｃｏｕｇｈｌｉｎ、高分子化学ジャーナル第Ｂ部：高分子物理学２０１３、５１、１７２７～１７３５頁、Ｃ．Ｇ． Ａｒｇｅｓ、Ｖ． Ｒａｍａｎｉ、Ｐ．Ｎ． Ｐｉｎｔａｕｒｏ、電気化学会インターフェース２０１０、１９、３１～３５頁、国際公開第２００７／０４８７１２号パンフレット、およびＶｏｌｋｍａｒ Ｍ． Ｓｃｈｍｉｄｔ、教科書「電気化学工学：基礎、反応技術、プロセス最適化」初版（２００３年１０月８日）の１８１頁に記載されている。

【0049】

よりいっそう好ましくは、使用される陰イオン伝導性膜は、ポリエチレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルケトン、ポリスチレン、ポリプロピレン、およびポリパーフルオロエチレンなどのフッ素化膜、好ましくはポリスチレンから特に選択される有機ポリマーである。これらは、－ＮＨ_３ ^＋、－ＮＲＨ_２ ^＋、－ＮＲ_３ ^＋、＝ＮＲ^＋、－ＰＲ_３ ^＋から選択される共有結合した官能基を有する。 式中、Ｒは、好ましくは１～２０個の炭素原子を有するアルキル基、または他の陽イオン性基である。それらは、－ＮＨ_３ ^＋、－ＮＲＨ_２ ^＋および－ＮＲ_３ ^＋から選択され、より好ましくは－ＮＨ_３ ^＋および－ＮＲ_３ ^＋から選択され、よりいっそう好ましくは－ＮＲ_３ ^＋である共有結合した官能基を有することが好ましい。

【0050】

拡散バリアＤ＜１１０＞が陽イオン伝導性膜である場合、それは、特に、塩Ｓに包含される陽イオンに対して選択的な膜である。よりいっそう好ましくは、拡散バリアＤ＜１１０＞は、アルカリ金属陽イオン伝導性膜であり、よりいっそう好ましくはカリウムおよび／またはナトリウムイオン伝導性膜であり、最も好ましくはナトリウムイオン伝導性膜である。

【0051】

陽イオン伝導性膜は、例えば、Ｖｏｌｋｍａｒ Ｍ． Ｓｃｈｍｉｄｔ、教科書「電気化学工学：基礎、反応技術、プロセス最適化」初版（２００３年１０月８日）の１８１頁に記載されている。

【0052】

よりいっそう好ましくは、使用される陽イオン伝導性膜は、ポリエチレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルケトン、ポリスチレン、ポリプロピレン、およびポリパーフルオロエチレンなどのフッ素化膜、好ましくはポリスチレンおよびポリパーフルオロエチレンから特に選択される有機ポリマーである。これらは、－ＳＯ_３ ^－、－ＣＯＯ^－、－ＰＯ_３ ^２－および－ＰＯ_２Ｈ^－、好ましくは－ＳＯ_３ ^－から選択される共有結合した官能基を有する（ドイツ特許出願公開第１０２０１００６２８０４号明細書、米国特許第４，８３１，１４６号明細書に記載）。

【0053】

これは、例えば、スルホン化ポリパーフルオロエチレン（Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、ＣＡＳ番号：３１１７５－２０－９）であり得る。これらは、例えば、国際公開第２００８／０７６３２７号パンフレットの段落［０５８］、米国特許出願公開第２０１０／００４４２４２号明細書の段落［００４２］、または米国特許出願公開第２０１６／０２０４４５９号明細書から当業者に知られており、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標）Ｆ、Ｆｌｅｍｉｏｎ（登録商標）、Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）、Ｕｌｔｒｅｘ（登録商標）、ＰＣ－ＳＫ（登録商標）の商品名で市販されている。Ｎｅｏｓｅｐｔａ（登録商標）膜は、例えば、Ｓ．Ａ．Ｍａｒｅｅｖ、Ｄ．Ｙｕ．Ｂｕｔｙｌｓｋｉｉ、Ｎ．Ｄ．Ｐｉｓｍｅｎｓｋａｙａ、Ｃ．Ｌａｒｃｈｅｔ、Ｌ．Ｄａｍｍａｋ、Ｖ．Ｖ．Ｎｉｋｏｎｅｎｋｏ、膜科学ジャーナル２０１８、５６３、７６８～７７６頁に記載されている。

【0054】

陽イオン伝導性膜が拡散バリアＤ＜１１０＞として使用される場合、これは、例えばスルホン酸基で官能化されたポリマー、特に下記の式Ｐ_{ＮＡＦＩＯＮ}のものであり得る。式中、ｎおよびｍは、独立して、１から１０^６までの整数、好ましくは１０から１０^５までの整数、より好ましくは１０^２から１０^４までの整数である。

【0055】

【化1】

【0056】

有用なアルカリ金属陽イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞は、陽イオン、特にアルカリ金属陽イオン、よりいっそう好ましくはナトリウム陽イオンを、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞から陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞へ輸送できるすべての固体電解質である。このような固体電解質は当業者に知られており、例えば、ドイツ特許出願公開第１０２０１５０１３１５５号明細書、国際公開第２０１２／０４８０３２号明細書の段落［００３５］、［００３９］、［００４０］、米国特許出願公開第２０１０／００４４２４２号明細書の段落［００４０］、［００４１］、ドイツ特許出願公開第１０３６０７５８号明細書の段落［０１４］～［０２５］に記載されている。これらは、ＮａＳＩＣＯＮ、ＬｉＳＩＣＯＮ、ＫＳＩＣＯＮの名前で市販されている。ナトリウムイオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞が好ましく、ＮａＳＩＣＯＮ構造を有することがさらに好ましい。本発明に従って使用可能なＮａＳＩＣＯＮ構造は、例えば、Ｎ．Ａｎａｎｔｈａｒａｍｕｌｕ、Ｋ．Ｋｏｔｅｓｗａｒａ Ｒａｏ、Ｇ．Ｒａｍｂａｂｕ、Ｂ．Ｖｉｊａｙａ Ｋｕｍａｒ、Ｖｅｌｃｈｕｒｉ Ｒａｄｈａ、Ｍ．Ｖｉｔｈａｌ、Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ２０１１、４６、２８２１～２８３７頁にも記載されている。

【0057】

ＮａＳＩＣＯＮは、好ましくは、下記式の構造を有する。
Ｍ^Ｉ _{１＋２ｗ＋ｘ－ｙ＋ｚ}Ｍ^ＩＩ _ｗＭ^ＩＩＩ _ｘＺｒ^ＩＶ _{２－ｗ－ｘ－ｙ}Ｍ^Ｖ _ｙ（ＳｉＯ_４）_ｚ（ＰＯ_４）_３－ｚ

【0058】

式中、Ｍ^Ｉは、Ｎａ^＋、Ｌｉ^＋から選択され、好ましくはＮａ^＋である。
Ｍ^ＩＩは、二価の金属陽イオンであり、好ましくはＭｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｃｏ^２＋、Ｎｉ^２＋から選択され、より好ましくはＣｏ^２＋、Ｎｉ^２＋から選択される。
Ｍ^ＩＩＩは、三価の金属陽イオンであり、好ましくはＡｌ^３＋、Ｇａ^３＋、Ｓｃ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｙ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｓｍ^３＋、Ｌｕ^３＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋から選択され、より好ましくはＳｃ^３＋、Ｌａ^３＋、Ｙ^３＋、Ｇｄ^３＋、Ｓｍ^３＋から選択され、特に好ましくはＳｃ^３＋、Ｙ^３＋、Ｌａ^３＋から選択される。
Ｍ^Ｖは、５価の金属陽イオンであり、好ましくはＶ^５＋、Ｎｂ^５＋、Ｔａ^５＋から選択される。

【0059】

ローマ数字のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖは、それぞれの金属陽イオンの酸化数を示している。

【0060】

ｗ、ｘ、ｙ、ｚは実数であり、０≦ｘ＜２、０≦ｙ＜２、０≦ｗ＜２、０≦ｚ＜３であり、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは１＋２ｗ＋ｘ－ｙ＋ｚ≧０かつ２－ｗ－ｘ－ｙ≧０となるように選択される。

【0061】

本発明によれば、よりいっそう好ましくは、ＮａＳＩＣＯＮは、式Ｎａ_{（１＋ｖ）}Ｚｒ_２Ｓｉ_ｖＰ_{（３-ｖ）}Ｏ_１２の構造を有する。式中、ｖは、０≦ｖ≦３の実数である。最も好ましくは、ｖ＝２．４である。

【0062】

陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞はまた、液体、例えば溶液Ｌ_２＜１１３＞の陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞への添加と、そこに存在する液体、例えば溶液Ｌ_１＜１１５＞の除去と、を可能にする入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞および出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞を備える。入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞と出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞は、溶液が陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞を流れる際、陰極電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞と接触するように、陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞に取り付けられている。これは、アルカリ金属アルコキシドＸＯＲのアルコールＲＯＨ溶液Ｌ_２＜１１３＞をＫ_Ｋ＜１０２＞に通す際、本発明の第二態様で本発明による方法を実施して、出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞で溶液Ｌ_１＜１１５＞を得るために必要な条件である。

【0063】

陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞はまた、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞内に存在する液体、例えば水溶液Ｌ_４＜１０６＞の除去を可能にする出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞を備える。さらに、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞は、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞を備える。さらに、Ｋ_Ａ＜１０１＞とＫ_Ｍ＜１０３＞は、液体をＫ_Ｍ＜１０３＞からＫ_Ａ＜１０１＞へ送ることができる接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞により互いに接続されている。その結果、溶液Ｌ_３＜１１４＞は、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞を経由してＫ_Ｍ＜１０３＞に導入され、これは、Ｋ_Ｍ＜１０３＞を通過し、次いでＶ_ＡＭ＜１１２＞を経由して陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞に送られ、最後に陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞を通過する。Ｖ_ＡＭ＜１１２＞と出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞は、溶液Ｌ_３＜１１４＞が陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞を流れる際、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞と接触するように、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞に取り付けられている。これは、溶液Ｌ_３＜１１４＞が最初にＫ_Ｍ＜１０３、次にＶ_ＡＭ＜１１２＞、次にＫ_Ａ＜１０１＞を通る際、第二態様で本発明による方法を実施して、出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞で水溶液Ｌ_４＜１１６＞を得るために必要な条件である。

【0064】

入口Ｚ_ＫＫ＜１０７＞、Ｚ_ＫＭ＜１０８＞、Ｚ_ＫＡ＜１１９＞および出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞、Ａ_ＫＡ＜１０６＞、Ａ_ＫＭ＜１１８＞は、当業者に知られている方法によって電解槽Ｅ＜１００＞に取り付けられ得る。

【0065】

接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞は、電解槽Ｅ＜１００＞内および／または電解槽Ｅ＜１００＞の外側、好ましくは電解槽Ｅ＜１００＞内に形成され得る。

【0066】

接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞が電解槽Ｅ＜１００＞内に形成される場合、接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞は、拡散バリアＤ＜１１０＞内の少なくとも１つの穿孔により形成されることが好ましい。

【0067】

接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞が電解槽Ｅ＜１００＞の外側に形成される場合、電解槽Ｅ＜１００＞の外側に延びるＫ_Ｍ＜１０３＞およびＫ_Ａ＜１０１＞の接続により、形成されることが好ましい。
特にその中で、外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞を貫通する出口Ａ_ＫＭ＜１１８＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内、好ましくは中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の底部に形成され、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の上端に位置していることがより好ましい。外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞を貫通する入口Ｚ_ＫＡ＜１１９＞は、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞内、好ましくは陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の底部に形成される。これらは、導管、例えばパイプまたはホース、好ましくはゴムおよびプラスチックから選択される材料を含むものにより接続される。そして、出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞は、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の上端に位置していることがより好ましい。

【0068】

「中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の底部にある出口Ａ_ＫＭ＜１１８＞」とは、溶液Ｌ_３＜１１４＞が重力方向に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞から出るように、出口Ａ_ＫＭ＜１１８＞が電解槽Ｅ＜１００＞に取り付けられていることを意味する。

【0069】

「陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の底部にある入口Ｚ_ＫＡ＜１１９＞」とは、溶液Ｌ_３＜１１４＞が重力に逆らって陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞に入るように、入口Ｚ_ＫＡ＜１１９＞が電解槽Ｅ＜１００＞に取り付けられていることを意味する。

【0070】

「中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の上端にある入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞」とは、溶液Ｌ_３＜１１４＞が重力方向に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に入るように、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞が電解槽Ｅ＜１００＞に取り付けられていることを意味する。

【0071】

「陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の上端にある出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞」とは、溶液Ｌ_４＜１１６＞が重力に逆らって陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞から出るように、出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞が電解槽Ｅ＜１００＞に取り付けられていることを意味する。

【0072】

この実施形態は、出口Ａ_ＫＭ＜１１８＞が外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞により中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の底部に形成され、入口Ｚ_ＫＡ＜１１９＞が外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞により陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の底部に形成される場合に特に有利であり、したがって好ましい。この構成により、特に簡単な方法で、陽極室Ｋ_Ａ内で生成されたガスを、Ｌ_４＜１１６＞とともに、それらをさらに分離するために、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞から除去することが可能となる。

【0073】

特に、接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞が電解槽Ｅ＜１００＞の外側に形成される場合、図１により具体的に示すように、Ｚ_ＫＭ＜１０８＞とＡ_ＫＭ＜１１８＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞の両端に配置される。（つまり、電解槽Ｅ＜１００＞の下端にＺ_ＫＭ＜１０８＞、電解槽Ｅ＜１００＞の上端にＡ_ＫＭ＜１１８＞、またはその逆。）そして、Ｚ_ＫＡ＜１１９＞とＡ_ＫＡ＜１０６＞は、陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞の外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞の両端に配置される。（つまり、電解槽Ｅ＜１００＞の下端にＺ_ＫＡ＜１１９＞、電解槽Ｅ＜１００＞の上端にＡ_ＫＡ＜１０６＞、またはその逆。）この配置により、Ｌ_３＜１１４＞は、２つの室Ｋ_Ｍ＜１０３＞およびＫ_Ａ＜１０１＞を必ず通過する。Ｚ_ＫＡ＜１１９＞とＺ_ＫＭ＜１０８＞を電解槽Ｅ＜１００＞の同じ側に形成することが可能であり、その場合、Ａ_ＫＭ＜１１８＞とＡ_ＫＡ＜１０６＞も自動的に電解槽Ｅ＜１００＞の同じ側に形成される。あるいは、図１に示すように、Ｚ_ＫＡ＜１１９＞とＺ_ＫＭ＜１０８＞を電解槽Ｅ＜１００＞の両側に形成することも可能であり、その場合、Ａ_ＫＭ＜１１８＞とＡ_ＫＡ＜１０６＞も自動的に電解槽Ｅ＜１００＞の両側に形成される。

【0074】

接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞が電解槽Ｅ＜１００＞内に形成される場合、これは特に、電解槽Ｅ＜１００＞の上端または底部、好ましくは図２に示すような上端である、電解槽Ｅ＜１００＞の一方の側（「Ａ側」）に実装され得る。そして、Ａ側には、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞と出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞とがあり、拡散バリアＤ＜１１０＞がこの側（「Ａ側」）から電解槽Ｅ＜１００＞に向かって延びているが、電解セルＥ＜１００＞のＡ側と反対の側（「Ｂ側」）には完全には届いていない。つまり、Ｂ側は、電解槽Ｅ＜１００＞の底部または上端である。同時に、拡散バリアＤ＜１１０＞は、三室槽Ｅ＜１００＞の高さの５０％以上、好ましくは三室槽Ｅ＜１００＞の高さの６０％～９９％、より好ましくは三室槽Ｅ＜１００＞の高さの７０％～９５％、よりいっそう好ましくは三室槽Ｅ＜１００＞の高さの８０％～９０％、さらに好ましくは三室槽Ｅ＜１００＞の高さの８５％に及んでいる。拡散バリアＤ＜１１０＞は、三室漕Ｅ＜１００＞のＢ側に接していないので、拡散バリアＤ＜１１０＞と三室槽Ｅ＜１００＞のＢ側の外壁Ｗ_Ａ＜１１７＞との間には隙間が生じる。この場合、その隙間が接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞である。この形状により、Ｌ_３＜１１４＞は、２つの室Ｋ_Ｍ＜１０３＞およびＫ_Ａ＜１０１＞を必ず通過する。

【0075】

これらの実施形態により、塩水溶液Ｌ_３＜１１４＞が、陽極電極Ｅ_Ａ＜１０４＞と接触する前に、酸感受性固体電解質を通過して流れ、その結果、酸が形成されることが最も確実になる。

【0076】

本発明によれば、「電解槽Ｅ＜１００＞の底部」とは、電解槽Ｅにおいて溶液（例えば、図１のＡ_ＫＭ＜１１８＞の場合にはＬ_３＜１１４＞）が重力と同じ方向に電解槽Ｅから流れ出る側、または電解槽Ｅにおいて溶液（例えば、図１および図２のＺ_ＫＫ＜１０７＞の場合にはＬ_２＜１１３＞、および図１のＡ_ＫＡ＜１１９＞の場合にはＬ_３＜１１４＞）が重量に逆らって電解槽Ｅに供給される側である。

【0077】

本発明によれば、「電解槽Ｅの上端」とは、電解槽Ｅにおいて溶液（例えば、図１および図２中、Ａ_ＫＡ＜１０６＞の場合にはＬ_４＜１１６＞、およびＡ_ＫＫ＜１０９＞の場合にはＬ_１＜１１５＞）が重量に逆らって電解槽Ｅから流れ出る側、または電解槽Ｅにおいて溶液（例えば、図１および図２のＺ_ＫＭ＜１０８＞の場合にはＬ_３＜１１４＞）が重力と同じ方向に電解槽Ｅに供給される側である。

【0078】

本発明によれば、中間室Ｋ_Ｍは、機械的撹拌装置＜１２０＞を備える。本発明によれば、機械的撹拌装置＜１２０＞は固体の材料である。この種の適切な機械的撹拌装置は、電解条件に対して十分に不活性である、当業者に公知のすべての撹拌装置である。
機械的撹拌装置＜１２０＞は、特に、ゴム、プラスチック、特にポリスチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、ＰＶＣ－Ｃから選択されるもの、ガラス、磁器、金属から選択される少なくとも１つの材料を含む。金属は、特に、金属、またはチタン、鉄、モリブデン、クロム、ニッケル、白金、金、銀から選択される２つ以上の金属の合金、好ましくはチタン、鉄、モリブデン、クロム、ニッケル、白金、金、銀から選択される少なくとも２つの金属を含む合金、よりいっそう好ましくは、鉄の他に、チタン、モリブデン、クロム、ニッケル、白金、金、銀から選択される少なくとも１つのさらなる金属を含む鋼合金、最も好ましくはステンレス鋼である。

【0079】

よりいっそう好ましくは、機械的撹拌装置＜１２０＞は、磁気撹拌系で作動できるように磁性材料を含む。

【0080】

機械的撹拌装置＜１２０＞は、特に、プロペラ撹拌機、ピッチブレード撹拌機、ディスク撹拌機、タンブリングディスク撹拌機、中空ブレード撹拌機、インペラ撹拌機、クロスビーム撹拌機、アンカー撹拌機、パドル撹拌機、ゲート撹拌機、ヘリカル撹拌機、歯付きディスク撹拌機、小容量攪拌機から選択され、好ましくはプロペラ撹拌機である。

【0081】

機械的撹拌装置＜１２０＞は、典型的には、モーターによって駆動され、モーターは、好ましくは電解槽Ｅ＜１００＞の外側の電気モーターである。例えば、これは、伝送路＜１２４＞を介してプロペラ撹拌機＜１２１＞に接続されたモーター＜１２２＞であり得る。図１に示すように、伝送路＜１２４＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の外壁にある切欠き＜１２５＞を通り、電解槽Ｅ＜１００＞内に延びている。

【0082】

あるいは、図２に示すような、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の外側に配置された磁気攪拌系＜１２３－２＞によって操作される磁気攪拌バー＜１２３－１＞のように、プロペラ攪拌機は磁性であってもよい。

【0083】

磁気撹拌装置＜１２０＞は、図１に示すように、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内に緩く吊り下げられていてよい。

【0084】

あるいは、機械的撹拌装置＜１２０＞はまた、例えば固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞、拡散バリアＤ＜１１０＞、または中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞の内部を境界する外壁＜１１７＞に固定され得る。固定は、当業者に公知の方法、例えばねじ接続、クランプ、接着剤による接着（ポリマー接着剤、ＰＶＣ接着剤）により行うことができる。

【0085】

本発明の第一態様による電解槽Ｅ＜１００＞の好ましい実施形態では、機械的撹拌装置＜１２０＞は、アルカリ金属陽イオン伝導性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞と平行に配置されたプロペラを備える。

【0086】

本発明の第一態様による電解槽Ｅ＜１００＞の好ましい実施形態では、機械的撹拌装置＜１２０＞は、中間室Ｋ_Ｍ内の容積の１％～９９％、より好ましくは２％～５０％、よりいっそう好ましくは３％～４０％、よりいっそう好ましくは４％～３０％、よりいっそう好ましくは５％～２０％、最も好ましくは６％～１０％の割合ζを占めている。

【0087】

割合ζ（単位：％）は、ζ＝［（Ｖ_Ｏ－Ｖ_Ｍ）／Ｖ_Ｏ］*１００により計算される。

【0088】

Ｖ_Ｏは、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞が機械的撹拌装置＜１２０＞を備えない場合に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に収容できる液体、例えば電解質Ｌ_３＜１１４＞の最大体積である。
Ｖ_Ｍは、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞が機械的撹拌装置＜１２０＞を備える場合に中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に収容できる液体、例えば電解質Ｌ_３＜１１４＞の最大体積である。

【0089】

驚くべきことだが、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内の機械的攪拌装置＜１２０＞により、本発明による方法の中で中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞を通る電解質Ｌ_３＜１１４＞に乱流および渦流が引き起こされることが分かっている。これにより、電解中のｐＨ勾配形成が遅くなるかまたは完全に防止され、それにより酸感受性固体電解質Ｆ_Ｋ＜１１１＞が保護され、それ故に電解の実行時間を長くしたり、電解槽の寿命を延ばしたりすることができる。

【0090】

機械的攪拌装置＜１２０＞は、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞と陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞とを通る電解質Ｌ_３＜１１４＞の流れを充分可能にするかまたは完全に遮断しないように、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞に取り付けられることは明らかであろう。
本発明による電解槽の好ましい実施形態では、機械的攪拌装置＜１２０＞は、入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞と接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞とが中間室Ｋ_Ｍにおいて直接的に繋がるのを遮断する。

【0091】

中間室Ｋ_Ｍにおいて入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞および接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞間の直接的ルートが遮断されているか否かは、次の「スレッド試験」により確認される。
１．入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞から中間室Ｋ_Ｍに通じる開口部に糸を通し、接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞から中間室Ｋ_Ｍに通じる開口部からその糸を出す。糸は、その端が中間室Ｋ_Ｍの外側まで伸びるほど十分に長い。
２．糸が切れることなくピンと張った状態になるように、糸の両端に反対方向の力をかける。
３．糸を中間室に入れ、工程１．および工程２．に従ってピンと張った時に、作動中の機械的攪拌装置に接触する糸が少なくとも１本ある場合、中間室Ｋ_Ｍにおいて入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞および接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞間の直接的ルートを遮断するという要件は満たされている。
４．糸を中間室に入れ、工程１．および工程２．に従ってピンと張った時に、作動中の機械的攪拌装置に接触する糸がない場合、中間室Ｋ_Ｍにおいて入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞および接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞間の直接的ルートを遮断するという要件は満たされていない。

【0092】

糸は、特に、ミシン糸（例えば、Ｇｕｔｅｒｍａｎｎ社製）、釣り糸、紐から作製されている。
最も好ましくは、例えばＨｅｍｉｎｇｗａｙ社またはＮｅｘｏｓ社から販売されているような、直径０．２ｍｍの釣り糸がスレッド試験に使用される。

【0093】

４．２ 本発明による方法
本発明の第二態様による方法は、本発明の第一態様による電解槽Ｅ＜１００＞において、アルカリ金属アルコキシドＸＯＲのアルコールＲＯＨ溶液Ｌ_１＜１１５＞を生成する方法である。

【0094】

本発明の第二態様による方法は、同時に進行する工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。

【0095】

工程（ａ）において、アルコールＲＯＨを含む溶液Ｌ_２＜１１３＞、好ましくはアルカリ金属アルコキシドＸＯＲとアルコールＲＯＨを含む溶液Ｌ_２＜１１３＞は、Ｋ_Ｋ＜１０２＞を通って送られる。Ｘは、アルカリ金属陽イオンであり、Ｒは炭素数１～４のアルキル基である。

【0096】

Ｘは、好ましくはＬｉ^＋、Ｋ^＋、Ｎａ^＋からなる群から選択され、より好ましくはＫ^＋、Ｎａ^＋からなる群から選択される。最も好ましくは、Ｘ＝Ｎａ^＋である。

【0097】

Ｒは、好ましくはｎ－プロピル、イソ－プロピル、エチルおよびメチルからなる群から選択され、より好ましくはエチルおよびメチルからなる群から選択される。Ｒは、最も好ましくはメチルである。

【0098】

溶液Ｌ_２＜１１３＞は、水を含まないことが好ましい。本発明によれば、「水を含まない」とは、溶液Ｌ_２＜１１３＞中のアルコールＲＯＨの重量に対する、溶液Ｌ_２＜１１３＞中の水の重量（質量比）が、１：１０以下、より好ましくは１：２０以下、よりいっそう好ましくは１：１００以下、さらに好ましくは０．５：１００以下であることを意味する。

【0099】

溶液Ｌ_２＜１１３＞がＸＯＲを含む場合、溶液Ｌ_２＜１１３＞全体に対する、溶液Ｌ_２＜１１３＞中のＸＯＲの質量割合は、特に、０重量％～３０重量％を超え、好ましくは５重量％～２０重量％、より好ましくは１０重量％～２０重量％、より好ましくは１０重量％～１５重量％、最も好ましくは１３重量％～１４重量％、非常に最も好ましくは１３重量％である。

【0100】

溶液Ｌ_２＜１１３＞がＸＯＲを含む場合、溶液Ｌ_２＜１１３＞中のアルコールＲＯＨに対するＸＯＲの質量比は、特に、１：１００～１：５の範囲、より好ましくは１：２５～３：２０の範囲、よりいっそう好ましくは１：１２～１：８の範囲、さらに好ましくは１：１０である。

【0101】

工程（ｂ）において、陽イオンとしてＸを含む塩Ｓの中性またはアルカリ性水溶液Ｌ_３＜１１４＞は、Ｋ_Ｍ＜１０３＞を通り、次いでＶ_ＡＭ＜１１２＞を経由して、Ｋ_Ａ＜１０１＞を通ると同時に、機械的攪拌装置＜１２０＞は、Ｋ_Ｍ＜１０３＞内で溶液Ｌ_３＜１１４＞を攪拌する。

【0102】

塩Ｓは、好ましくはＸのハロゲン化物、硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、炭酸水素塩または炭酸塩であり、より好ましくはハロゲン化物である。

【0103】

ハロゲン化物は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物である。最も好ましいハロゲン化物は、塩化物である。

【0104】

水溶液Ｌ_３＜１１４＞のｐＨは、７．０以上、好ましくは７～１２の範囲、より好ましくは８～１１の範囲、よりいっそう好ましくは１０～１１、最も好ましくは１０．５である。

【0105】

溶液Ｌ_３＜１１３＞中の塩Ｓの質量割合は、溶液Ｌ_３＜１１３＞全体に対し、好ましくは０重量％～２０重量％を超える範囲、好ましくは１重量％～２０重量％、より好ましくは５重量％～２０重量％、よりいっそう好ましくは１０重量％～２０重量％、最も好ましくは２０重量％である。

【0106】

次いで、工程（ｃ）において、Ｅ_Ａ＜１０４＞とＥ_Ｋ＜１０５＞との間に電圧が印加される。

【0107】

これにより、充電源から陽極へ電流が移動し、イオンを介して陰極へ電荷が移動し、そして最終的に電流が充電源に戻ってくる。充電源は当業者には知られており、典型的には、交流を直流に変換し、かつ変圧器を介して特定の電圧を生成することができる整流器である。

【0108】

これにより、次のような結果が生じる。
Ｌ_１＜１１５＞中のＸＯＲ濃度がＬ_２＜１１３＞中のＸＯＲ濃度よりも高い状態で、溶液Ｌ_１＜１１５＞が出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞で得られる。
Ｌ_４＜１１６＞中のＳ濃度がＬ_３＜１１４＞中のＳ濃度よりも低い状態で、Ｓの水溶液Ｌ_４＜１１６＞が出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞で得られる。

【0109】

特に、本発明の第二態様による方法では、電流密度（＝中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内に存在する陽極液と接触する固体電解質の面積に対する、電解槽に供給される電流の比）が１０～８０００Ａ／ｍ^２の範囲、より好ましくは１００～２０００Ａ／ｍ^２の範囲、よりいっそう好ましくは３００～８００Ａ／ｍ^２、さらに好ましくは４９４Ａ／ｍ^２である電流が流れるように電圧を印加する。これは、当業者であれば標準的な方法で測定することができる。中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内に存在する陽極液と接触する固体電解質の面積は、特に、０．００００１～１０ｍ^２、好ましくは０．０００１～２．５ｍ^２、より好ましくは０．０００２～０．１５ｍ^２、よりいっそう好ましくは２．８３ｃｍ^２である。

【0110】

本発明の第二態様による方法の工程（ｃ）は、２つの室Ｋ_Ｍ＜１０３＞およびＫ_Ａ＜１０１＞が少なくとも部分的にＬ_３＜１１４＞で満たされ、Ｋ_Ｋ＜１０２＞が少なくとも部分的にＬ_２＜１１３＞で満たされているときに実施されることは明らかであろう。

【0111】

工程（ｃ）においてＥ_Ａ＜１０４＞およびＥ_Ｋ＜１０５＞間で電荷の移動が発生するという事実は、回路が保護される程度までＬ_２＜１１３＞またはＬ_３＜１１４＞が電極Ｅ_Ａ＜１０４＞およびＥ_Ｋ＜１０５＞を覆うように、Ｋ_Ｋ＜１０２＞、Ｋ_Ｍ＜１０３＞、およびＫ_Ａ＜１０１＞が同時にＬ_２＜１１３＞またはＬ_３＜１１４＞で満たされていることを意味する。

【0112】

これは特に、Ｌ_３＜１１４＞の液体ストリームがＫ_Ｍ＜１０３＞、Ｖ_ＡＭ＜１１２＞およびＫ_Ａ＜１０１＞を絶え間なく通り、Ｌ_２＜１１３＞の液体ストリームがＫ_Ｋ＜１０２＞を通り、Ｌ_３＜１１４＞の液体ストリームが電極Ｅ_Ａ＜１０４＞を覆い、Ｌ_２＜１１３＞の液体ストリームが電極Ｅ_Ｋ＜１０５＞を少なくとも部分的に、好ましくは完全に覆う場合に当てはまる。

【0113】

中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞内で機械的攪拌装置＜１２０＞により攪拌された電解質Ｌ_３＜１１４＞のストリームのおかげで、この室内には典型的なｐＨ勾配が形成されない。この効果は、機械的攪拌装置＜１２０＞が、中間室Ｋ_Ｍにおいて入口Ｚ_ＫＭ＜１０８＞と接続Ｖ_ＡＭ＜１１２＞とが直接的に繋がるのを遮断する場合にさらに高まる。これは、機械的攪拌装置＜１２０＞が、中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞を通る電解液Ｌ_３＜１１４＞の流路内にあり、絶え間ない流れを中断するためである。

【0114】

この所望の効果は、本発明の第二態様による方法において、工程（ｂ）の実施時に機械的攪拌装置＜１２０＞の攪拌速度を変化させることにより増大させることができ、これにより、ｐＨ勾配の形成を妨げるさらなる乱流を発生させることができる。

【0115】

さらに好ましい実施形態では、本発明の第二態様による方法は、連続的に実施される。すなわち、工程（ｃ）のとおり電圧を印加しながら、工程（ａ）および工程（ｂ）が連続的に実施される。

【0116】

工程（ｃ）の実施後、Ｌ_１＜１１５＞中のＸＯＲ濃度がＬ_２＜１１３＞中のＸＯＲ濃度よりも高い状態で、溶液Ｌ_１＜１１５＞が出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞で得られる。Ｌ_２＜１１３＞が既にＸＯＲを含んでいる場合、Ｌ_１＜１１５＞中のＸＯＲ濃度は、Ｌ_２＜１１３＞中のＸＯＲ濃度よりも、好ましくは１．０１～２．２倍、より好ましくは１．０４～１．８倍、よりいっそう好ましくは１．０７７～１．４倍、さらに好ましくは１．０７７～１．０８倍、最も好ましくは１．０７７倍高く、Ｌ_１＜１１５＞およびＬ_２＜１１３＞中のＸＯＲの質量割合は、より好ましくは１０重量％～２０重量％、よりいっそう好ましくは１３重量％～１４重量％の範囲である。

【0117】

Ｌ_４＜１１６＞中のＳ濃度がＬ_３＜１１４＞中のＳ濃度よりも低い状態で、Ｓの水溶液Ｌ_４＜１１６＞が出口Ａ_ＫＡ＜１０６＞で得られる。

【0118】

水溶液Ｌ_３＜１１４＞中の陽イオンＸの濃度は、好ましくは３．５～５モル／Ｌの範囲であり、より好ましくは４モル／Ｌである。水溶液Ｌ_４＜１１６＞中の陽イオンＸの濃度は、いずれの場合も、使用される水溶液Ｌ_３＜１１４＞の濃度より０．５モル／Ｌ低いことがより好ましい。

【0119】

特に、本発明の第二態様による方法は、２０℃～７０℃、好ましくは３５℃～６５℃、より好ましくは３５℃～６０℃、よりいっそう好ましくは３５℃～５０℃の温度、かつ０．５バール～１．５バール、好ましくは０．９バール～１．１バール、より好ましくは１．０バールの圧力で実施される。

【0120】

本発明による方法を実施する過程で、水素が典型的には陰極室Ｋ_Ｋ＜１０２＞内で生成され、これは出口Ａ_ＫＫ＜１０９＞を経由して、溶液Ｌ_１＜１１５＞とともに槽から除去され得る。次いで、本発明の特定の実施形態では、水素と溶液Ｌ_１＜１１５＞との混合物を、当業者に公知の方法により分離することができる。使用されるアルカリ金属化合物がハロゲン化物、特に塩化物である場合、塩素または他のハロゲンガスが陽極室Ｋ_Ａ＜１０１＞で生成される可能性があり、これは出口Ａ_ＫＫ＜１０６＞を経由して、溶液Ｌ_４＜１１６＞とともに槽から除去され得る。さらに、酸素および／または二酸化炭素が生成される可能性もあり、これらも同様に除去され得る。次いで、本発明の特定の実施形態では、塩素、酸素および／またはＣＯ_２と溶液Ｌ_４＜１１６＞との混合物を、当業者に公知の方法により分離することができる。次いで、塩素、酸素および／またはＣＯ_２ガスを溶液Ｌ_４＜１１６＞から分離した後、当業者に公知の方法によりこれらを分離することも同様に可能である。

【0121】

これらの結果は、従来技術に照らして、驚くべきものであり、予期せぬものであった。本発明による方法は、従来技術のように、緩衝液として陰極部からのアルコキシド溶液を犠牲にする必要がなく、酸に不安定な固体電解質を腐食から守る。したがって、本発明による方法は、生成物溶液を中間室に使用して、全体の転化率が低減させる、国際公開第２００８／０７６３２７号パンフレット記載の方法よりも効率的である。さらに、酸に不安定な固体電解質は、機械的攪拌装置＜１２０＞によってｐＨ勾配の形成が防止されるため、安定化される。

【実施例】

【0122】

比較例１
２０重量％のＮａＣｌの水溶液を陽極室に供給し、１０重量％のメタノール性ＳＭ溶液を陰極室に供給する陰極プロセスにより、ナトリウムメトキシド（ＳＭ）を生成した。この電解槽は、中間室に機械的攪拌装置が無い点、すなわち、図１に示すプロペラ撹拌機＜１２１＞が無い（したがって、モーター＜１２２＞および伝送路＜１２４＞も無し）点を除き、図１に示すものに対応する３つの室から構成されていた。中間室および陽極室間の接続は、電解槽の底部に取り付けられたホースにより設置した。陽極室と中間室は、２．８３ｃｍ^２の陰イオン交換膜ＡＭＸ（トクヤマ社、ポリマー上のアンモニウム基）によって仕切った。陰極室と中間室は、面積２．８３ｃｍ^２のＮａＳＩＣＯＮ型セラミックによって仕切った。このセラミックは、式Ｎａ_３．４Ｚｒ_２．０Ｓｉ_２．４Ｐ_０．６Ｏ_１２の化学組成を有していた。
陽極液を、中間室を経由して陽極室へ移動させた。陽極液の流量は１Ｌ／時間、陰極液の流量は９０ｍＬ／時間であり、０．１４Ａの電流を印加した。温度は３５℃であった。電解を５Ｖの定電圧で５００時間行った。長期間にわたり、中間室でｐＨ勾配が発生することが観察された。これは、電解の過程でイオンが電極へ移動したことと、陽極でのさらなる反応において生成されたプロトンが拡散したこととに起因する。このｐＨの局所的上昇は、固体電解質を攻撃し、特に、稼働期間が非常に長い場合に固体電解質の腐食や破損を引き起こす可能性があるため、望ましくない。

【0123】

比較例２
１つの陽極室と１つの陰極室のみを備え、陽極室がＮａＳＩＣＯＮ型セラミックによって陰極室から仕切られた二室槽を使用して、比較例１を再現した。したがって、この電解槽は中間室を備えていなかった。これは、比較例１と比較してセラミックがさらに速く腐食する点に現れており、これは電圧曲線の急速な上昇をもたらす。開始電圧値が５Ｖ未満である場合、１００時間以内に２０Ｖ超まで上昇する。

【0124】

実施例１
ＮＡＳＩＣＯＮ固体電解質と平行に配置されたプロペラ攪拌機を備える機械的攪拌装置を使用して、比較例１を再現した。この配置により、中間室を通る電解液の均一な流れが妨げられ、電解液に乱流が生じる。これにより、電解中にｐＨ勾配が形成されにくくなる。

【0125】

実施例２
磁気攪拌系＜１２３－２＞によって操作される十字型磁気攪拌バー＜１２３－１＞を備える中間室Ｋ_Ｍ＜１０３＞を使用して、比較例１を再現した。この配置も中間室を通る電解液の均一な流れを妨げ、乱流を引き起こす。これにより、電解中にｐＨ勾配が形成されにくくなる。

【0126】

結果
本発明による方法において本発明による三室槽を使用すると、固体電解質の腐食が防止される。同時に、中間室のためにアルカリ金属アルコキシド生成物を犠牲にする必要がなく、電圧が一定に保たれる。２つの比較例１および比較例２の比較から明らかなこれらの利点は、本発明の驚くべき効果を強調している。

【0127】

さらに、中間室において電解液に渦流および乱流が生じると、進行する電解によって蓄積されたｐＨ勾配が緩和または破壊され、電解室の延命につながる。この勾配は、特に稼働期間が非常に長い場合に、電解をより困難にし、腐食を引き起こし、最終的には固体電解質の破壊を引き起こす可能性がある。本発明の実施例１および実施例２による実施では、このｐＨ勾配が破壊され、それにより、二室槽よりも三室槽によってもたらされる上述の利点に加えて、固体電解質の安定性がさらに高まる。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】