JP2010248007A - Substrate for growing carbon nanotube - Google Patents

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哲 中澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology efficiently producing carbon nanotube using a CVD method. <P>SOLUTION: The apparatus 100 for growing has a hollow cylindrical shape and is provided with a carbon nanotube producing layer 20 and a power generating layer 30. The carbon nanotube producing layer 20 supports a catalyst for accelerating the growth of carbon nanotube on the outer surface. The power generating layer 30 is arranged in the under layer of the carbon nanotube producing layer 20 and has a solid electrolyte 35, an anode 33 provided on the outer surface of the solid electrolyte 35 and a cathode 37 provided on the inner surface of the solid electrolyte 35. The power generating layer 30 generates power using hydrogen of the by-product permeated through the anode 33 from the carbon nanotube producing layer 20 and an oxidation gas supplied from the outside to the cathode 37. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、カーボンナノチューブの製造技術に関する。   The present invention relates to a carbon nanotube manufacturing technique.

カーボンナノチューブの製造方法としては、化学気相成長法（ＣＶＤ法）が知られている（特許文献１等）。ＣＶＤ法では、例えば、外表面にニッケル（Ｎｉ）やコバルト（Ｃｏ）などの触媒金属が担持されたシリコン基板をカーボンナノチューブの成長用基板として用いる。具体的には、この成長用基板を、反応容器である加熱炉内に配置し、７００℃〜１３００℃程度の高温に昇温し、炭化水素などの原料ガスを供給する。すると、成長用基板の触媒担持面において、原料ガスから熱分解された炭素原子が円筒状に連なるように合成され、触媒担持面から上方向に向かって多数の配列されたカーボンナノチューブが成長していく。成長したカーボンナノチューブは基板から採取されるとともに撚糸され、カーボンナノチューブの紡糸繊維を構成する。   As a method for producing carbon nanotubes, a chemical vapor deposition method (CVD method) is known (Patent Document 1, etc.). In the CVD method, for example, a silicon substrate on which a catalytic metal such as nickel (Ni) or cobalt (Co) is supported on the outer surface is used as a substrate for growing carbon nanotubes. Specifically, this growth substrate is placed in a heating furnace that is a reaction vessel, heated to a high temperature of about 700 ° C. to 1300 ° C., and a raw material gas such as hydrocarbon is supplied. Then, on the catalyst supporting surface of the growth substrate, carbon atoms thermally decomposed from the raw material gas are synthesized so as to be connected in a cylindrical shape, and a large number of aligned carbon nanotubes grow upward from the catalyst supporting surface. Go. The grown carbon nanotubes are collected from the substrate and twisted to form a carbon nanotube spun fiber.

ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの生成工程では、カーボンナノチューブが生成されるまで、加熱炉を上述した高温に維持するため、その工程におけるエネルギ効率を向上させることが好ましい。しかし、これまで、こうした要求に対して十分に工夫がなされてこなかったのが実情であった。   In the carbon nanotube production step by the CVD method, the heating furnace is maintained at the above-described high temperature until the carbon nanotube is produced. Therefore, it is preferable to improve energy efficiency in the step. However, until now, it has been the situation that has not been fully devised to meet these requirements.

特開２００６−０２７９４７号公報JP 2006-027947 A 特開２００３−２７７０３１号公報JP 2003-277031 A 特開２００５−３３０１７５号公報JP-A-2005-330175 特開２００６−２３２６０７号公報JP 2006-232607 A 特開平８−１００３２８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-100348

本発明は、ＣＶＤ法を用いてカーボンナノチューブを効率的に生成できる技術を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the technique which can produce | generate a carbon nanotube efficiently using CVD method.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］
化学気相成長法において、加熱炉に収容されて、カーボンナノチューブの生成に供されるカーボンナノチューブの成長用基板であって、外表面にカーボンナノチューブの生成を促進させるための触媒が担持され、中空円筒状に形成された、水素を選択的に透過するカーボンナノチューブ生成層と、中空円筒状の固体電解質と、前記固体電解質の外面に設けられたアノードと、前記固体電解質の内面に設けられたカソードとを有し、前記カーボンナノチューブ生成層の下層に配置された発電層とを備え、前記発電層は、前記カーボンナノチューブの生成に際して、前記カーボンナノチューブの副産物として生成され前記カーボンナノチューブ生成層から前記アノードに透過した水素と、前記加熱炉の外部から前記カソードに供給された酸素を含む酸化ガスとを利用して発電する、カーボンナノチューブの成長用基板。
このカーボンナノチューブの成長用基板によれば、カーボンナノチューブの生成工程において、副産物（副生成物）である水素を反応場から除去することができるため、カーボンナノチューブの成長を促進させることができる。また、副生成物である水素を用いて発電を行うため、カーボンナノチューブの製造工程におけるエネルギ効率を向上させることができる。 [Application Example 1]
In chemical vapor deposition, a carbon nanotube growth substrate that is housed in a heating furnace and used to generate carbon nanotubes, a catalyst for promoting the generation of carbon nanotubes is supported on the outer surface, and hollow. A carbon nanotube generation layer that selectively permeates hydrogen, formed in a cylindrical shape, a hollow cylindrical solid electrolyte, an anode provided on the outer surface of the solid electrolyte, and a cathode provided on the inner surface of the solid electrolyte A power generation layer disposed under the carbon nanotube generation layer, wherein the power generation layer is generated as a by-product of the carbon nanotube when the carbon nanotube is generated, and the anode is formed from the carbon nanotube generation layer. And hydrogen supplied to the cathode from the outside of the heating furnace. Generating power by utilizing the oxidizing gas, the growth substrate of the carbon nanotube.
According to this carbon nanotube growth substrate, hydrogen, which is a by-product (by-product), can be removed from the reaction field in the carbon nanotube production step, so that the growth of the carbon nanotube can be promoted. In addition, since power generation is performed using hydrogen as a by-product, energy efficiency in the carbon nanotube manufacturing process can be improved.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ＣＶＤ法においてカーボンナノチューブを成長させるための成長用基板、その成長用基板を用いたカーボンナノチューブの製造方法および製造装置、それらの製造方法または製造装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms. For example, a growth substrate for growing carbon nanotubes in a CVD method, a carbon nanotube manufacturing method and manufacturing apparatus using the growth substrate, The present invention can be realized in the form of a computer program for realizing the functions of the manufacturing method or manufacturing apparatus, a recording medium on which the computer program is recorded, or the like.

カーボンナノチューブの成長用基板の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of the substrate for carbon nanotube growth. カーボンナノチューブ生成層および発電層の構成を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the structure of a carbon nanotube production | generation layer and an electric power generation layer.

A．実施形態：
図１は本発明の一実施形態としてのカーボンナノチューブの成長用基板の構成を示す概略図である。このカーボンナノチューブの成長用基板１００は、ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの生成に用いられる。なお、図１には、成長用基板１００において成長するカーボンナノチューブ１０が模式的に図示されている。 A. Embodiment:
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a carbon nanotube growth substrate according to an embodiment of the present invention. This carbon nanotube growth substrate 100 is used to produce carbon nanotubes by CVD. FIG. 1 schematically shows the carbon nanotubes 10 that grow on the growth substrate 100.

成長用基板１００は、中空部１１０を有するように円筒状に形成された多層構造の基板である。成長用基板１００は、外側から順に、カーボンナノチューブ１０を成長させるためのカーボンナノチューブ生成層２０と、水素と酸素との電気化学反応によって発電する発電層３０とが積層されている。   The growth substrate 100 is a multilayer substrate formed in a cylindrical shape so as to have a hollow portion 110. In the growth substrate 100, a carbon nanotube generation layer 20 for growing the carbon nanotubes 10 and a power generation layer 30 that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen are stacked in order from the outside.

図２は、成長用基板１００のカーボンナノチューブ生成層２０と、発電層３０との構成を説明するための概略図であり、成長用基板１００を積層方向に沿って切断したときの一部断面を拡大して示した図である。カーボンナノチューブ生成層２０は、触媒層２１と、水素を選択的に透過する水素分離膜層２３とを有する。触媒層２１は、水素分離膜層２３の外表面に形成されており、カーボンナノチューブ１０の生成を促進するための触媒金属の粒子が分散、担持されることにより形成されている。触媒金属としては、鉄（Ｆｅ）系触媒や、ニッケル系触媒を用いることができる。また、これらの他に、コバルトやパラジウム（Ｐｄ）、モリブデン（Ｍｏ）などの遷移金属の単体や、これらの遷移金属が２種以上含まれる合金を用いることができる。一方、水素分離膜層２３としては、例えば、パラジウム（Ｐｄ）や、パラジウム合金によって構成できる。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the carbon nanotube generation layer 20 and the power generation layer 30 of the growth substrate 100, and shows a partial cross-section when the growth substrate 100 is cut along the stacking direction. It is the figure expanded and shown. The carbon nanotube generation layer 20 includes a catalyst layer 21 and a hydrogen separation membrane layer 23 that selectively transmits hydrogen. The catalyst layer 21 is formed on the outer surface of the hydrogen separation membrane layer 23 and is formed by dispersing and supporting catalyst metal particles for promoting the generation of the carbon nanotubes 10. As the catalyst metal, an iron (Fe) catalyst or a nickel catalyst can be used. In addition to these, a simple substance of a transition metal such as cobalt, palladium (Pd), and molybdenum (Mo), or an alloy containing two or more of these transition metals can be used. On the other hand, the hydrogen separation membrane layer 23 can be composed of, for example, palladium (Pd) or a palladium alloy.

発電層３０は、水素拡散層３１と、アノード３３と、固体電解質層３５と、カソード３７とを有する。水素拡散層３１は、熱伝導性および通気性を有する多孔質部材によって構成される。アノード３３は、水素分子のプロトン化を促進する触媒活性を有することが好ましく、例えばパラジウムや白金（Ｐｔ）によって構成することができる。固体電解質層３５は、プロトン伝導性を有する固体電解質によって構成され、例えば、ＢａＣｅＯ3系や、ＳｒＣｅＯ3系、ＳｒＺｒＯ3系のセラミックスプロトン伝導体を用いることができる。カソード３７としては、例えば、ランタンストロンチウムコバルタイト（ＬＳＣ）、ランタンストロンチウムマンガナイト（ＬＳＭ）、ランタンストロンチウムクロマイト等の複合酸化物によって構成することができる。カソード３７は、電気化学反応を促進する触媒活性を有する金属、例えば、パラジウムや白金等により形成することができる。 The power generation layer 30 includes a hydrogen diffusion layer 31, an anode 33, a solid electrolyte layer 35, and a cathode 37. The hydrogen diffusion layer 31 is composed of a porous member having thermal conductivity and air permeability. The anode 33 preferably has a catalytic activity for promoting protonation of hydrogen molecules, and can be composed of, for example, palladium or platinum (Pt). The solid electrolyte layer 35 is made of a solid electrolyte having proton conductivity. For example, a BaCeO 3 -based, SrCeO 3 -based, or SrZrO 3 -based ceramic proton conductor can be used. The cathode 37 can be composed of, for example, a complex oxide such as lanthanum strontium cobaltite (LSC), lanthanum strontium manganite (LSM), lanthanum strontium chromite, or the like. The cathode 37 can be formed of a metal having catalytic activity that promotes an electrochemical reaction, such as palladium or platinum.

成長用基板１００は、例えば、以下のような製造工程によって製造することが可能である。
（ｉ）基材として平板状の固体電解質層３５を準備し、その２つの外表面に、スパッタ法によってアノード３３およびカソード３７を形成する。そして、アノード３３の外表面に平板状の部材として準備された水素拡散層３１を配置する。
（ｉｉ）水素拡散層３１の外表面に、スパッタ法により水素分離膜層２３を形成し、さらに、水素分離膜層２３の外表面にスパッタ法により、触媒層２１を形成するための触媒金属の薄膜を形成する。
（ｉｉｉ）上記工程（ｉ），（ｉｉ）で形成された積層部材を中空の円筒形状に塑性加工する。
なお、上記工程（ｉｉ）において形成された触媒金属の薄膜は、カーボンナノチューブの生成工程の前に加熱される。これによって、触媒金属が粒子化して分散し、触媒層２１が形成される。 For example, the growth substrate 100 can be manufactured by the following manufacturing process.
(I) A flat solid electrolyte layer 35 is prepared as a substrate, and an anode 33 and a cathode 37 are formed on the two outer surfaces by sputtering. Then, the hydrogen diffusion layer 31 prepared as a flat member is disposed on the outer surface of the anode 33.
(Ii) A hydrogen separation membrane layer 23 is formed on the outer surface of the hydrogen diffusion layer 31 by a sputtering method, and a catalyst metal for forming the catalyst layer 21 on the outer surface of the hydrogen separation membrane layer 23 by a sputtering method. A thin film is formed.
(Iii) The laminated member formed in the above steps (i) and (ii) is plastic processed into a hollow cylindrical shape.
The catalytic metal thin film formed in the step (ii) is heated before the carbon nanotube production step. As a result, the catalyst metal is particulated and dispersed, and the catalyst layer 21 is formed.

成長用基板１００は、カーボンナノチューブの生成に際して、触媒を活性化するために、加熱炉に収容され、約７００℃〜１３００℃の温度範囲で加熱される。そして、成長用基板１００の側面外側には、原料ガスが供給される。なお、図１および図２では、原料ガスの供給方向を、ハッチングを付した矢印によって図示してある。   The growth substrate 100 is accommodated in a heating furnace and heated in a temperature range of about 700 ° C. to 1300 ° C. in order to activate the catalyst when generating the carbon nanotubes. A source gas is supplied to the outside of the side surface of the growth substrate 100. In FIG. 1 and FIG. 2, the supply direction of the source gas is illustrated by hatched arrows.

ここで、原料ガスとしては、メタン（ＣＨ4）や、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）、ブタン（Ｃ4Ｈ10）などの脂肪族炭化水素を用いることができる。また、ベンゼン（Ｃ6Ｈ6）などの芳香族環（６員環）を有する環式炭化水素や、これらの炭化水素ガスが２種以上混合された混合ガスを用いることができる。さらに、原料ガスとしては、上記の炭化水素に換えてエタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）などのアルコールを用いることも可能である。 Here, as the raw material gas, aliphatic such as methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), butane (C 4 H 10 ), etc. Hydrocarbons can be used. Further, a cyclic hydrocarbon having an aromatic ring (6-membered ring) such as benzene (C 6 H 6 ), or a mixed gas in which two or more of these hydrocarbon gases are mixed can be used. Further, as the raw material gas, alcohol such as ethanol (C 2 H 5 OH) can be used instead of the above hydrocarbon.

原料ガスが成長用基板１００に供給されると、原料ガスから熱分解された炭素原子が、触媒層２１を構成する触媒金属粒子の外表面において５員環や６員環を連続的に形成する。これによって、各触媒金属粒子を根本として、カーボンナノチューブ１０が、触媒層２１の外表面に対してほぼ垂直上方向に成長していく。即ち、カーボンナノチューブ１０は、成長用基板１００の側面において、略放射状に成長していく（図１）。   When the source gas is supplied to the growth substrate 100, carbon atoms thermally decomposed from the source gas continuously form a 5-membered ring or a 6-membered ring on the outer surface of the catalyst metal particles constituting the catalyst layer 21. . As a result, the carbon nanotubes 10 grow almost vertically upward with respect to the outer surface of the catalyst layer 21 with the catalyst metal particles as the root. That is, the carbon nanotubes 10 grow substantially radially on the side surface of the growth substrate 100 (FIG. 1).

ところで、カーボンナノチューブ１０が成長するのに伴って、カーボンナノチューブ１０の根本では、原料ガスに含まれる水素原子によって、副生成物として水素が生成される。一般に、カーボンナノチューブの根本（反応場）における原料ガスの濃度（以下、単に「原料ガス濃度」と呼ぶ）が著しく低下したときに、カーボンナノチューブの成長は停止する（参考文献：Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ，Ｖｏｌ．１１２，Ｎｏ．１３，２００８参照）。従って、カーボンナノチューブ１０の生成反応をより長く成長させるためには、反応場における水素の濃度を低下させ、原料ガス濃度の低下を抑制することが好ましい。また、反応場における水素の濃度を低下させることにより、原料ガスからの水素の生成を促進することができるため、カーボンナノチューブ１０の生成反応の速度を向上させることができる。   By the way, as the carbon nanotube 10 grows, hydrogen is generated as a by-product in the base of the carbon nanotube 10 by hydrogen atoms contained in the source gas. In general, when the concentration of the raw material gas at the base (reaction field) of carbon nanotubes (hereinafter simply referred to as “raw material gas concentration”) is significantly reduced, the growth of the carbon nanotubes is stopped (reference: J. Phys. Chem). C, Vol. 112, No. 13, 2008). Therefore, in order to grow the production reaction of the carbon nanotubes 10 longer, it is preferable to reduce the concentration of hydrogen in the reaction field and suppress the decrease in the concentration of the source gas. Moreover, since the production | generation of hydrogen from source gas can be accelerated | stimulated by reducing the hydrogen density | concentration in a reaction field, the speed | rate of the production | generation reaction of the carbon nanotube 10 can be improved.

そこで、この成長用基板１００を用いたカーボンナノチューブの生成工程では、成長用基板１００の側面外側に原料ガスを供給するとともに、中空部１１０に空気を供給する。なお、図１および図２では、空気の供給方向を、白抜きの矢印によって図示してある。中空部１１０に空気が供給されることにより、カーボンナノチューブ１０とともに生成された水素が、発電層３０において発電に供される。具体的には、触媒層２１で生成された水素は、水素分離膜層２３によって原料ガスと分離されて水素拡散層３１へと移動し（図２の破線矢印）、水素拡散層３１において、アノード３３の全体に行き渡るように拡散する。さらに、水素は、アノード３３においてプロトン化するとともに、カソード３７に向かって固体電解質層３５を伝導し、カソード３７において、中空部１１０に供給された空気中の酸素との電気化学反応に供される。即ち、成長用基板１００は、水素分離膜を備えた円筒状の固体電解質形燃料電池としても機能する。   Therefore, in the carbon nanotube generation process using the growth substrate 100, the source gas is supplied to the outside of the side surface of the growth substrate 100 and the air is supplied to the hollow portion 110. In FIGS. 1 and 2, the air supply direction is indicated by white arrows. By supplying air to the hollow portion 110, hydrogen generated together with the carbon nanotubes 10 is used for power generation in the power generation layer 30. Specifically, the hydrogen produced in the catalyst layer 21 is separated from the source gas by the hydrogen separation membrane layer 23 and moves to the hydrogen diffusion layer 31 (broken arrow in FIG. 2). It spreads to spread throughout 33. Further, hydrogen is protonated at the anode 33 and conducted through the solid electrolyte layer 35 toward the cathode 37, where it is subjected to an electrochemical reaction with oxygen in the air supplied to the hollow portion 110. . That is, the growth substrate 100 also functions as a cylindrical solid electrolyte fuel cell provided with a hydrogen separation membrane.

発電層３０で発電された電力は、例えば、加熱炉のヒータ部（図示せず）に供給されるものとしても良く、成長用基板１００に電気的に接続された他の外部負荷へと供給されるものとしても良い。また、発電層３０の発電により生じた熱は、成長用基板１００の外表面へと伝達され、反応場の昇温に供される。なお、カソード３７において生成された水は、中空部１１０に供給された空気によって成長用基板１００の外部へと排出される。   The power generated by the power generation layer 30 may be supplied to, for example, a heater section (not shown) of the heating furnace, and supplied to another external load electrically connected to the growth substrate 100. It may be a thing. Further, the heat generated by the power generation of the power generation layer 30 is transferred to the outer surface of the growth substrate 100 and is used to raise the temperature of the reaction field. The water generated in the cathode 37 is discharged outside the growth substrate 100 by the air supplied to the hollow portion 110.

ところで、本実施形態の成長用基板１００では、固体電解質層３５としてプロトン伝導性を有する固体電解質が用いられていたが、これに換えて、酸素イオンを伝導する固体電解質が用いられるものとしても良い。この場合の固体電解質層３５としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）や、酸化セリウム（ＣｅＯ2）系の酸化物によって構成することができる。このような構成であっても、発電層３０において、副生成物である水素と、外部から供給する酸化ガスとを利用して発電することが可能である。 By the way, in the growth substrate 100 of this embodiment, a solid electrolyte having proton conductivity is used as the solid electrolyte layer 35. However, instead of this, a solid electrolyte that conducts oxygen ions may be used. . The solid electrolyte layer 35 in this case can be composed of, for example, yttria-stabilized zirconia (YSZ) or a cerium oxide (CeO 2 ) -based oxide. Even in such a configuration, the power generation layer 30 can generate power using hydrogen as a by-product and an oxidizing gas supplied from the outside.

このように、ＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの生成工程に、この成長用基板１００を用いれば、副生成物である水素を原料ガスから分離して反応場から除去することができる。そのため、カーボンナノチューブ１０の生成反応速度を向上させるとともに、生成されるカーボンナノチューブの長さを増大させることができる。従って、カーボンナノチューブ１０の生成効率を向上させることができる。また、発電層３０の発電において生じた電力や熱をカーボンナノチューブ１０の生成に利用することができるため、カーボンナノチューブ１０の生成工程におけるエネルギ効率を向上させることができる。   Thus, if this growth substrate 100 is used in the carbon nanotube production step by the CVD method, hydrogen as a by-product can be separated from the source gas and removed from the reaction field. Therefore, the generation reaction rate of the carbon nanotube 10 can be improved and the length of the generated carbon nanotube can be increased. Therefore, the production efficiency of the carbon nanotube 10 can be improved. Moreover, since the electric power and heat which generate | occur | produced in the electric power generation of the electric power generation layer 30 can be utilized for the production | generation of the carbon nanotube 10, the energy efficiency in the production | generation process of the carbon nanotube 10 can be improved.

さらに、成長用基板１００は、円筒形状を有しているため、発電時における固体電解質層３５の温度分布の不均一性が、平板状の固体電解質を用いた発電時に比較して改善される。従って、発電層３０から反応場へと伝達される熱量の分布が不均一となることが抑制され、成長用基板１００においてカーボンナノチューブ１０の生成が不均一となることを抑制できる。また、発電時に成長用基板１００内に生じる熱応力が緩和されるため、成長用基板１００の劣化を抑制することができる。   Furthermore, since the growth substrate 100 has a cylindrical shape, the non-uniformity of the temperature distribution of the solid electrolyte layer 35 during power generation is improved as compared with power generation using a flat solid electrolyte. Therefore, nonuniform distribution of the amount of heat transferred from the power generation layer 30 to the reaction field is suppressed, and generation of the carbon nanotubes 10 in the growth substrate 100 can be suppressed from becoming nonuniform. Further, since thermal stress generated in the growth substrate 100 during power generation is relieved, deterioration of the growth substrate 100 can be suppressed.

１０…カーボンナノチューブ
２０…カーボンナノチューブ生成層
２１…触媒層
２３…水素分離膜層
３０…発電層
３１…水素拡散層
３３…アノード
３５…固体電解質層
３７…カソード
１００…成長用基板
１１０…中空部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Carbon nanotube 20 ... Carbon nanotube production layer 21 ... Catalyst layer 23 ... Hydrogen separation membrane layer 30 ... Electric power generation layer 31 ... Hydrogen diffusion layer 33 ... Anode 35 ... Solid electrolyte layer 37 ... Cathode 100 ... Growth substrate 110 ... Hollow part

Claims (1)

化学気相成長法において、加熱炉に収容されて、カーボンナノチューブの生成に供されるカーボンナノチューブの成長用基板であって、
外表面にカーボンナノチューブの生成を促進させるための触媒が担持され、中空円筒状に形成された、水素を選択的に透過するカーボンナノチューブ生成層と、
中空円筒状の固体電解質と、前記固体電解質の外面に設けられたアノードと、前記固体電解質の内面に設けられたカソードとを有し、前記カーボンナノチューブ生成層の下層に配置された発電層と、
を備え、
前記発電層は、前記カーボンナノチューブの生成に際して、前記カーボンナノチューブの副産物として生成され前記カーボンナノチューブ生成層から前記アノードに透過した水素と、前記加熱炉の外部から前記カソードに供給された酸素を含む酸化ガスとを利用して発電する、カーボンナノチューブの成長用基板。 In the chemical vapor deposition method, a carbon nanotube growth substrate that is housed in a heating furnace and used to generate carbon nanotubes,
A catalyst for promoting the generation of carbon nanotubes is supported on the outer surface, and a carbon nanotube generation layer that is formed in a hollow cylindrical shape and selectively transmits hydrogen,
A hollow cylindrical solid electrolyte, an anode provided on an outer surface of the solid electrolyte, and a cathode provided on an inner surface of the solid electrolyte, and a power generation layer disposed under the carbon nanotube generation layer,
With
The power generation layer is an oxidation product including hydrogen generated as a by-product of the carbon nanotube and transmitted to the anode from the carbon nanotube generation layer and oxygen supplied to the cathode from the outside of the heating furnace when generating the carbon nanotube. A substrate for growing carbon nanotubes that generates electricity using gas.
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