2000 Fiscal Year Annual Research Report
ガス拡散電極による省エネルギー型食塩電解プロセスの開発
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12355030
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
須藤 雅夫 静岡大学, 工学部, 教授 (80154615)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長本 英俊 工学院大学, 工学部, 教授 (40111471)
幸田 清一郎 東京大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10011107)
岡島 敬一 静岡大学, 工学部, 助手 (60303533)
亀山 秀雄 東京農工大学, 工学部, 教授 (10114448)
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| Keywords | ガス拡散電極 / 電解プロセス / ソーダ工業 / 省エネルギー |
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| Research Abstract |
ガス拡散電極の実用化のためには、高温高濃度のアルカリ溶液による電極の腐食や、触媒の消耗や欠落といったガス拡散電極自体にかかわる技術的な問題点を改善する必要がある。そこで、電極のアルカリ溶液に対する耐久性の向上を目指し、電極表面へフッ素系膜を被覆処理し、電解液と電極との直接接触を制御することを検討した。ここではナフィオンの膜厚を変えた4種類の電極を作成し、試験を行った。また、ELAT電極を用いた加速試験を行い、耐久性試験を行った。
ナフィオン薄膜被覆電極では、膜電圧を低く保つためには電極に被覆する薄膜は10μm以下に製膜する必要があることが分かった。また、加速試験より、未被覆電極に対し電極内の濡れ性を6分の1に、電極内の触媒の消耗を5分の1に抑えることができた。
プラズマ重合陽イオン交換膜被覆電極では、被覆する膜を薄膜化することで、膜抵抗の小さい電極を作製することができた。また、加速試験より、未被覆電極に対し電極内の濡れ性を3分の1に、電極内の触媒の消耗を8分の1に抑えることができた。
プラズマ重合陰イオン交換膜被覆電極では、被覆する膜の膜厚が大きな電極でも膜抵抗が小さく、他の膜を被覆した電極に対し最も電極性能に優れた電極を作製することができた。また、加速試験より、未被覆電極に対し電極内の濡れ性を6分の1に、電極内の触媒の消耗を8分の1に抑えることができ、最も耐久性に優れた電極となった。
電極寿命評価より、耐久性が1年の電極に荷電薄膜を被覆することで、耐久性を約5年と向上させることができると推論した。また、ガス拡散電極の高濃度アルカリ溶液に対する耐久性向上策として、電極表面に荷電薄膜を被覆することの有効性を示した。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Masao Sudoh: "Impedance analysis of gas-diffusion electrode coated with a thin layer of fluoro ionomer to enhance its stability in oxygen reduction"J.Electrochem.Soc.. 147. 3739-3744 (2000)
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[Publications] Masao Sudoh: "Oxygen-utilization Performance of Trickle-bed Cathode for On-site Electrochemical Production of hydrogen Peroxide"Electrochemistry. 69. 154-159 (2001)
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[Publications] Masao Sudoh: "Mathematical modeling of trickle-bed cathode with variable wettability for on-site electrochemical production of hydrogen peroxide"Environmental aspects of Electrochemical Tech.. PV-99-39. 207-218 (2000)
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[Publications] Masao Sudoh: "Crosslinked poly (vinyl alcohol) membrane for pervaporative dehydration of acetic acid"J.Soc.Fiber Sci.Tech.Japan. 56. 317-320 (2000)
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[Publications] Masao Sudoh: "Evaluation of functional groups and electrochemical properties of plasmatreated active carbon fiber electrode for electric double-layer capacitor"The 3rd Int.Symp.on Electrochem.Tech.Application in Electronics. PV-99-34. 395-404 (2000)
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[Publications] 須藤雅夫: "アルカリ性過酸化水素製造用電解槽における陽イオン交換膜の汚染防止方法"日本繊維学会誌. 56. 309-316 (2000)
