JP2902651B2 - 高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極用電極とその製造方法 - Google Patents
高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極用電極とその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、酸素−水素電池などの燃料電池の陰極、一
酸化炭素や窒素酸化物等の水素酸化反応のための酸素電
極などに好適に利用できる酸素電極反応用電極に関する
ものである。
酸化炭素や窒素酸化物等の水素酸化反応のための酸素電
極などに好適に利用できる酸素電極反応用電極に関する
ものである。
「従来の技術」 先に本発明者は、単純な金属・酸化物混合物からなる
酸素電極反応用電極としては世界で初めて、平衡酸素電
極電位1.23VvsRHEを１年間以上安定に保持できる酸素電
極反応用電極、IrO2被覆白金電極およびIrO2白金被覆グ
ラファイト電極を開発した（特願昭62−249170号｛特許
番号第2520266号｝参照）。
酸素電極反応用電極としては世界で初めて、平衡酸素電
極電位1.23VvsRHEを１年間以上安定に保持できる酸素電
極反応用電極、IrO2被覆白金電極およびIrO2白金被覆グ
ラファイト電極を開発した（特願昭62−249170号｛特許
番号第2520266号｝参照）。
これらの電極は、白金または白金グラファイトからな
る電極基体表面に、IrO2からなる電極活性化物質層が設
けられてなるものである。
る電極基体表面に、IrO2からなる電極活性化物質層が設
けられてなるものである。
ここで、酸素−水素電池とは、特願昭62−249170号
（特許番号第2520266号）に記載の如く、電解質溶液中
に、黒鉛、白金、ニッケルなどからなる中空の多孔質電
極を挿入し、一方の極（正極）に水素、他方の極（負
極）に酸素を圧入し、この両電極間を導電体で結んだと
き、下記のような反応によって電流が、流れることを応
用した電池として従来から広く知られているものであ
る。
（特許番号第2520266号）に記載の如く、電解質溶液中
に、黒鉛、白金、ニッケルなどからなる中空の多孔質電
極を挿入し、一方の極（正極）に水素、他方の極（負
極）に酸素を圧入し、この両電極間を導電体で結んだと
き、下記のような反応によって電流が、流れることを応
用した電池として従来から広く知られているものであ
る。
正極反応:H2→2H+＋2e （陰極：水素電極） 負極反応:O2＋4H+＋4e→H2O （陽極：酸素電極） この場合、電池として見れば、電子が放出される側
（上記における正極）は陰極となり、電子が流れ込む側
（上記における負極）は陽極となる。
（上記における正極）は陰極となり、電子が流れ込む側
（上記における負極）は陽極となる。
ところで、前記酸素−水素電池における起電力は、水
素平衡電位として求められる。この酸素平衡電位は、陽
極における平衡状態の電位から陰極における標準水素電
極電位を差し引いたものであり、熱力学的な見地から理
論的に求めた値は、1.23VvsRHEとされている。
素平衡電位として求められる。この酸素平衡電位は、陽
極における平衡状態の電位から陰極における標準水素電
極電位を差し引いたものであり、熱力学的な見地から理
論的に求めた値は、1.23VvsRHEとされている。
しかし、理論値に近い酸素平衡電位を安定して得られ
る陽極材料は、現在まで殆ど得られていない。例えば、
Pt/PtO2電極では、平衡電位は得られず、静止電位は最
も貴で1.15V、io10-9A/cm2であり、しかも、安定してい
るのは数日間だけである。また、Ru2O3あるいはPbO2炭
素電極では、静止電位≦0.9V、io＝10-6A/cm2であり、
しかも安定しているのは数日間である。
る陽極材料は、現在まで殆ど得られていない。例えば、
Pt/PtO2電極では、平衡電位は得られず、静止電位は最
も貴で1.15V、io10-9A/cm2であり、しかも、安定してい
るのは数日間だけである。また、Ru2O3あるいはPbO2炭
素電極では、静止電位≦0.9V、io＝10-6A/cm2であり、
しかも安定しているのは数日間である。
このように理論値に近い酸素平衡電位を安定して得ら
れない理由は、陽極において酸素が電極に取り入れられ
る際に電極表面において酸素の解離吸着が阻害されるこ
と、電極表面において複雑な反応が進行し、電位が変化
することによるものと考えられる。
れない理由は、陽極において酸素が電極に取り入れられ
る際に電極表面において酸素の解離吸着が阻害されるこ
と、電極表面において複雑な反応が進行し、電位が変化
することによるものと考えられる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、これらの電極の実用化を図るにあたり、前
者のIrO2被覆白金電極においては、白金板（箔）が高価
なので、高価格となる不満があった。
者のIrO2被覆白金電極においては、白金板（箔）が高価
なので、高価格となる不満があった。
また後者のIrO2白金被覆グラファイト電極において
は、構造的にぜい弱であるうえ、激しい酸化によって分
散してしまう欠点があった。本発明は前記事情に鑑みて
なされたもので、単純な金属・酸化物混合物からなる酸
素電極反応用電極として世界で始めて1.23VvsRHEの選れ
た平衡酸素電極電位を示し、その平衡酸素電極電位を少
なくとも１ケ月以上の長期間常温で維持することができ
る酸素電極反応用電極とその製造方法の提供を目的とす
る。
は、構造的にぜい弱であるうえ、激しい酸化によって分
散してしまう欠点があった。本発明は前記事情に鑑みて
なされたもので、単純な金属・酸化物混合物からなる酸
素電極反応用電極として世界で始めて1.23VvsRHEの選れ
た平衡酸素電極電位を示し、その平衡酸素電極電位を少
なくとも１ケ月以上の長期間常温で維持することができ
る酸素電極反応用電極とその製造方法の提供を目的とす
る。
「発明の目的」 本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、先に本発
明者らが特許出願している優れた酸素電極反応用電極と
同様に平衡酸素電極電位を安定に実現できるうえに、構
造的にも強固で、耐食性にも優れ、かつ安価である酸素
電極反応用電極とその製造方法を提供することを目的と
する。
明者らが特許出願している優れた酸素電極反応用電極と
同様に平衡酸素電極電位を安定に実現できるうえに、構
造的にも強固で、耐食性にも優れ、かつ安価である酸素
電極反応用電極とその製造方法を提供することを目的と
する。
「課題を解決するための手段」 本発明に係る高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電
極反応用電極の基本構成は、ステンレス鋼、チタンある
いはニッケルからなる電極基体の表面に、白金層と酸化
イリジウム層が、相互に接触された状態で積層されてな
る活性層を有する酸素電極反応用電極であり、電解液中
における平衡酸素電極電位として1.23VvsRHEが得られる
ことを特徴とするものである。
極反応用電極の基本構成は、ステンレス鋼、チタンある
いはニッケルからなる電極基体の表面に、白金層と酸化
イリジウム層が、相互に接触された状態で積層されてな
る活性層を有する酸素電極反応用電極であり、電解液中
における平衡酸素電極電位として1.23VvsRHEが得られる
ことを特徴とするものである。
前記の基本構成において、前記酸化イリジウム層中に
強い電子受容性を有するIr4+が発現自在であり、前記平
衡酸素電極電位の1.23VvsRHEが、常温で１ケ月以上保持
される。
強い電子受容性を有するIr4+が発現自在であり、前記平
衡酸素電極電位の1.23VvsRHEが、常温で１ケ月以上保持
される。
次に、前記構成において電解液が、H3BO3水溶液ある
いは、H3PO4水溶液であることが好ましい。
いは、H3PO4水溶液であることが好ましい。
更に本発明は、電解液中に一方の電極である酸素電極
反応用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体
により接続された構成の酸素−水素電池に用いられる前
記基本構成の酸素電極反応用電極であって、電解液中の
一方の電極である酸素電極反応用電極側において、O24H
+＋4e→H2Oなる式で示される反応がなされ、電解液中の
他方の電極側において、H2→2H+＋2eなる式で示される
反応がなされるものであっても良い。
反応用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体
により接続された構成の酸素−水素電池に用いられる前
記基本構成の酸素電極反応用電極であって、電解液中の
一方の電極である酸素電極反応用電極側において、O24H
+＋4e→H2Oなる式で示される反応がなされ、電解液中の
他方の電極側において、H2→2H+＋2eなる式で示される
反応がなされるものであっても良い。
更に、前記電解液中に一方の電極である酸素電極反応
用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体によ
り接続された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電
極反応用電極であって、電解液中の一方の電極である酸
素電極反応用電極側において、O2＋4H+＋4e→H2Oなる式
で示される反応がなされ、電解液中の他方の電極側にお
いて、H2→2H+＋2eなる式で示される反応がなされ、前
記電解液中において酸素電極反応用電極側における素反
応が、（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示され
る電子移動段階と、（OH）adsからOads、O2adsを経てO2
となって発生する反応を具備してなることを特徴とする
ものでも良い。
用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体によ
り接続された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電
極反応用電極であって、電解液中の一方の電極である酸
素電極反応用電極側において、O2＋4H+＋4e→H2Oなる式
で示される反応がなされ、電解液中の他方の電極側にお
いて、H2→2H+＋2eなる式で示される反応がなされ、前
記電解液中において酸素電極反応用電極側における素反
応が、（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示され
る電子移動段階と、（OH）adsからOads、O2adsを経てO2
となって発生する反応を具備してなることを特徴とする
ものでも良い。
前記電解液中に一方の電極である酸素電極反応用電極
と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体により接続
された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電極反応
用電極であって、電解液中の一方の電極である酸素電極
反応用電極側において、O2＋4H+＋4e→H2Oなる式で占め
される反応がなされ、電解液中の他方の電極側におい
て、H2→2H+＋2eなる式で示される反応がなされ、前記
電解液中において酸素電極反応用電極側における素反応
が、（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示される
電子移動段階と、（OH）adsからOads、O2adsを経てO2と
なって発生する反応を具備してなり、前記（OH）adsか
らOads、O2adsを経てO2となって発生する反応が平衡と
され、前記（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示
される電子移動段階により前記酸素電極反応用電極側に
おける反応全体が律速され、この電子移動段階が前記活
性層により活性化されてなるものでも良い。
と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体により接続
された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電極反応
用電極であって、電解液中の一方の電極である酸素電極
反応用電極側において、O2＋4H+＋4e→H2Oなる式で占め
される反応がなされ、電解液中の他方の電極側におい
て、H2→2H+＋2eなる式で示される反応がなされ、前記
電解液中において酸素電極反応用電極側における素反応
が、（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示される
電子移動段階と、（OH）adsからOads、O2adsを経てO2と
なって発生する反応を具備してなり、前記（OH）adsか
らOads、O2adsを経てO2となって発生する反応が平衡と
され、前記（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示
される電子移動段階により前記酸素電極反応用電極側に
おける反応全体が律速され、この電子移動段階が前記活
性層により活性化されてなるものでも良い。
前記の各構成における電極基体が、板状あるいは多孔
質状とされてなるものでも良い。
質状とされてなるものでも良い。
一方、ステンレス鋼、チタンあるいはニッケルからな
る電極基体の表面に白金層を電析させ、次いで酸化イリ
ジウム層を電析させることで電解液中における平衡酸素
電極電位として1.23VvsRHEを発揮する電極を得ることが
できる。
る電極基体の表面に白金層を電析させ、次いで酸化イリ
ジウム層を電析させることで電解液中における平衡酸素
電極電位として1.23VvsRHEを発揮する電極を得ることが
できる。
次に、ステンレス鋼、チタンあるいはニッケルからな
る電極基体の表面に白金層を電析させ、次いでイリジウ
ム元素を含むスラリーを塗布し、次いで加熱処理を施す
ことで電解液中における平衡酸素電極電位として1.23V
vsRHEが得られる電極を得ることができる。
る電極基体の表面に白金層を電析させ、次いでイリジウ
ム元素を含むスラリーを塗布し、次いで加熱処理を施す
ことで電解液中における平衡酸素電極電位として1.23V
vsRHEが得られる電極を得ることができる。
前記の電極基体として、板状のもの、あるいは、多孔
質体からなるものを用いることもできる。
質体からなるものを用いることもできる。
前記活性層は、白金と酸化イリジウムとが接した状態
で存在している層で、白金の層と酸化イリジウムの層の
２層が重ねて設けられた層であっても良い。２層構造の
場合、いずれの層が下層であっても良い。
で存在している層で、白金の層と酸化イリジウムの層の
２層が重ねて設けられた層であっても良い。２層構造の
場合、いずれの層が下層であっても良い。
前記電極基体は、板状あるいは多孔性のものであるこ
とが望ましい。
とが望ましい。
この酸素電極反応用電極の製造方法としては、電極基
体が板状である場合には、電極基体の表面に白金を電析
させた後に酸化イリジウムを電析させる方法や、前記白
金を電析させた後にイリジウム元素を含むスラリーを塗
布し、ついで加熱処理を施す方法が好適である。
体が板状である場合には、電極基体の表面に白金を電析
させた後に酸化イリジウムを電析させる方法や、前記白
金を電析させた後にイリジウム元素を含むスラリーを塗
布し、ついで加熱処理を施す方法が好適である。
ここでイリジウム元素を含むスラリーとしては、イリ
ジウムイオンを含むスラリーや、IrO2の配合されたスラ
リーが好適である。
ジウムイオンを含むスラリーや、IrO2の配合されたスラ
リーが好適である。
またスラリー塗布後に行なわれる加熱処理は、白金の
電析された電析基体にスラリー中のイリジウムが十分固
着する程度の温度で行なわれる。
電析された電析基体にスラリー中のイリジウムが十分固
着する程度の温度で行なわれる。
また多孔性の電極基体からなる酸素電極反応用電極を
製造する場合には、多孔性の電極基体の表面に白金を蒸
着させた後に、酸化イリジウムを電析させる方法や、イ
リジウム元素を含むスラリーを塗布して加熱処理する方
法が好適である。
製造する場合には、多孔性の電極基体の表面に白金を蒸
着させた後に、酸化イリジウムを電析させる方法や、イ
リジウム元素を含むスラリーを塗布して加熱処理する方
法が好適である。
白金を蒸着させるには、高周波炉を用いて真空下で行
うことが望ましい。
うことが望ましい。
「作用」 本発明の酸素反応用電極では、白金および酸化イリジ
ウムからなる活性層が、ステンレス鋼、チタンあるいは
ニッケルからなる電極基体によって支持されている。ま
た、電極基体の表面に、白金層と酸化イリジウム層が、
相互に接触された状態で積層されてなる活性層を有する
ので、電解液中における電極側での電子移動段階が活性
化され、平衡酸素電極電位として1.23VvsRHEの貴い値が
得られる。
ウムからなる活性層が、ステンレス鋼、チタンあるいは
ニッケルからなる電極基体によって支持されている。ま
た、電極基体の表面に、白金層と酸化イリジウム層が、
相互に接触された状態で積層されてなる活性層を有する
ので、電解液中における電極側での電子移動段階が活性
化され、平衡酸素電極電位として1.23VvsRHEの貴い値が
得られる。
「実施例」 （実施例１） ステンレス鋼からなる板体、チタンからなる板体およ
びニッケルからなる板体を電極基体とし、これら電極基
体に白金を50mg/cm2電着し、ついでイリジウム錯体（Na
2IrO4）の水溶液中に浸漬してIrO2を電着した。
びニッケルからなる板体を電極基体とし、これら電極基
体に白金を50mg/cm2電着し、ついでイリジウム錯体（Na
2IrO4）の水溶液中に浸漬してIrO2を電着した。
このようにして得られた電極を、25℃、1NのH3BO3水
溶液およびH3PO4に浸して１気圧の酸素雰囲気中で静止
電位をそれぞれ測定したところ、これらの電極にあって
も平衡酸素電極電位1.23VvsRHEを実現できることが確認
された。またこの電位を２箇月間保持している。
溶液およびH3PO4に浸して１気圧の酸素雰囲気中で静止
電位をそれぞれ測定したところ、これらの電極にあって
も平衡酸素電極電位1.23VvsRHEを実現できることが確認
された。またこの電位を２箇月間保持している。
またこれらの電極は、少量のPtを用いるのみで作成で
き、安価であることが確認された。またこれらの電極は
構造的に強固で、しかも長期の使用にも十分耐える耐食
性を有していることが確認された。
き、安価であることが確認された。またこれらの電極は
構造的に強固で、しかも長期の使用にも十分耐える耐食
性を有していることが確認された。
（実施例２） スポンジ状のステンレス鋼、スポンジ状のチタンおよ
びスポンジ状のニッケルに、高周波炉中で白金を真空蒸
着した。白金の被覆厚は数10〜数100ミクロンであっ
た。ついでこれらのものに、IrO2を含むスラリーを塗布
したあと加熱処理した。
びスポンジ状のニッケルに、高周波炉中で白金を真空蒸
着した。白金の被覆厚は数10〜数100ミクロンであっ
た。ついでこれらのものに、IrO2を含むスラリーを塗布
したあと加熱処理した。
これらの電極を、実施例１と同様にして静止電位を測
定したところ、10〜20分後に1.23VvsRHEを得た。これら
の挙動も策に特願昭62−249170号で提案した酸素電極反
応用電極と同様であった。
定したところ、10〜20分後に1.23VvsRHEを得た。これら
の挙動も策に特願昭62−249170号で提案した酸素電極反
応用電極と同様であった。
またこれらの電極にあっても、実用上十分な強度と耐
食性を有していることが確認された。
食性を有していることが確認された。
（実施例３） 表面状態の異なる電極〜を作成した。
ステンレス鋼板にIrを電析し、ついで酸化処理した
電極。
電極。
ステンレス鋼板にIr4+を含む溶液を塗布し、ついで
700℃で加熱処理した電極。
700℃で加熱処理した電極。
ステンレス鋼板にIrO2を電析させたあと、Ptを電析
し、ついで陰・陽分極処理した電極。
し、ついで陰・陽分極処理した電極。
ステンレス鋼板にPtを電析させたあと、IrO2を電析
し、ついで陰・陽分極処理した電極。
し、ついで陰・陽分極処理した電極。
これらの電極を、Po2＝1atm、Ｔ＝25℃の1.0N H3BO3
水溶液中に浸して静止電位を測定した結果、強い電子受
容性をもつIr4+と電子移動反応に活性な白金とからなる
活性層がステンレス鋼板に設けらたおよびの電極は
選れた酸素電極反応用電極となることが確認された。
水溶液中に浸して静止電位を測定した結果、強い電子受
容性をもつIr4+と電子移動反応に活性な白金とからなる
活性層がステンレス鋼板に設けらたおよびの電極は
選れた酸素電極反応用電極となることが確認された。
（実施例４） 実施例３のの電極と比較して、電極基体がニッケ
ル製である点のみが異なる酸素電極反応用電極と、電極
基体がチタン製である点のみが異なる酸素電極反応用電
極を製作して、同様の試験に供した。
ル製である点のみが異なる酸素電極反応用電極と、電極
基体がチタン製である点のみが異なる酸素電極反応用電
極を製作して、同様の試験に供した。
その結果、いずれの電極もステンレス鋼板からなる前
記の電極と同様の作用効果を有することが確認され
た。
記の電極と同様の作用効果を有することが確認され
た。
またチタン製の電極基体からなる電極は、初期にステ
ンレス製のものよりも高い静止電位を示した。またその
後静止電位はゆっくりと降下したが30日経過した後に
も、平衡酸素電極電位1.23VvsRHE以上の電位を示してい
る。これは、チタンが吸収した酸素種を良く保つためで
あると考えられる。この結果から、電極基体がチタン製
である電極は、高起電力電池に好適であると思われる。
ンレス製のものよりも高い静止電位を示した。またその
後静止電位はゆっくりと降下したが30日経過した後に
も、平衡酸素電極電位1.23VvsRHE以上の電位を示してい
る。これは、チタンが吸収した酸素種を良く保つためで
あると考えられる。この結果から、電極基体がチタン製
である電極は、高起電力電池に好適であると思われる。
（実施例５） ステンレス鋼製の板体およびチタン製の板体を電極基
体とし、これら基体にまずPtを電着した後、ついでIrO2
を電着して、２種類の酸素電極反応用電極を作成した。
体とし、これら基体にまずPtを電着した後、ついでIrO2
を電着して、２種類の酸素電極反応用電極を作成した。
これらの電極について、定電流過渡法により、半定量
的に素反応の時定数を決定した。
的に素反応の時定数を決定した。
その結果、いずれも下記電子移動段階（１）が律速
で、時定数τ10≒1secであることが判明した。
で、時定数τ10≒1secであることが判明した。
（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅ ……（１） （OH）adsがOads、O2adsを経てO2として発生するまで
の接触段階はほぼ平衡である。ただし、数時間を越えて
分極を継続すると、電極内部の吸収酸素種の活量が変化
し、電極表面の過電圧に影響を与えている。すなわち、
分極終了後、電位が平衡に戻るのに長時間かかる。ステ
ンレス鋼またはチタン製の電極基体からなる電極では、
この時間は１日〜数日または数10日である。
の接触段階はほぼ平衡である。ただし、数時間を越えて
分極を継続すると、電極内部の吸収酸素種の活量が変化
し、電極表面の過電圧に影響を与えている。すなわち、
分極終了後、電位が平衡に戻るのに長時間かかる。ステ
ンレス鋼またはチタン製の電極基体からなる電極では、
この時間は１日〜数日または数10日である。
つぎに、ステンレス鋼製の電極をPo2＝1atm、Ｔ＝25
℃の1.0NH3BO3水溶液中に浸漬して、分極曲線を調べ
た。結果を、第１図に示す。陽分極領域の傾斜はｂ＝12
0mVで、前記電子移動段階（１）が律速段階であること
を示している。
℃の1.0NH3BO3水溶液中に浸漬して、分極曲線を調べ
た。結果を、第１図に示す。陽分極領域の傾斜はｂ＝12
0mVで、前記電子移動段階（１）が律速段階であること
を示している。
また交流電流密度i0＝2.3×10-7amp/cm2は、先に提案
したIrO2被覆白金電極の場合よりもやや活性であるが、
これは表面の粗度の影響であり、実質的にはほぼ同等で
あると思われる。このi0から概算される時定数τ10は1.
2secである。
したIrO2被覆白金電極の場合よりもやや活性であるが、
これは表面の粗度の影響であり、実質的にはほぼ同等で
あると思われる。このi0から概算される時定数τ10は1.
2secである。
これらの結果から、この酸素電極反応用電極は、先に
特願昭62−249170号で提案したIrO2被覆白金電極と同等
の高活性極であることが判る。
特願昭62−249170号で提案したIrO2被覆白金電極と同等
の高活性極であることが判る。
つぎにチタン製の電極についても、同様に分極曲線を
求めたところ、吸収酸素種の電位変化を取り除くと、第
１図に示したステンレス鋼製の電極の結果とほぼ同様の
結果が得られた。
求めたところ、吸収酸素種の電位変化を取り除くと、第
１図に示したステンレス鋼製の電極の結果とほぼ同様の
結果が得られた。
「発明の効果」 以上説明したように本発明の電極は、白金層と酸化イ
リジウム層に相互に接触させた活性層を有する酸素電極
反応用電極であり、電解液中における平衡酸素電極電位
として、単純な金属・酸化物混合物からなる電極として
は、先に本発明者らが特許出願している電極と同様に、
世界で始めての1.23VvsRHEが得られ、平衡酸素電極電位
の理論値を安定に実現できるうえ、白金の使用量が少な
く安価に製造できる利点がある。
リジウム層に相互に接触させた活性層を有する酸素電極
反応用電極であり、電解液中における平衡酸素電極電位
として、単純な金属・酸化物混合物からなる電極として
は、先に本発明者らが特許出願している電極と同様に、
世界で始めての1.23VvsRHEが得られ、平衡酸素電極電位
の理論値を安定に実現できるうえ、白金の使用量が少な
く安価に製造できる利点がある。
またステンレス鋼、チタンあるいはニッケルからなる
電極基体は、耐食性に富みかつ高強度なので、本発明の
酸素電極反応用電極は、優れた耐食性を有しかつ構造的
にも強固で、実用的な電極となる。
電極基体は、耐食性に富みかつ高強度なので、本発明の
酸素電極反応用電極は、優れた耐食性を有しかつ構造的
にも強固で、実用的な電極となる。
よって本発明の酸素電極反応用電極によれば、従来よ
りも数100mV起電力が大きく、しかも約100倍の電流を得
ることができる実用燃料電池の他、約100倍の活性を有
する酸化反応のための酸素電極等を製作することができ
る。
りも数100mV起電力が大きく、しかも約100倍の電流を得
ることができる実用燃料電池の他、約100倍の活性を有
する酸化反応のための酸素電極等を製作することができ
る。
また、前記の構造であり、前記酸化イリジウム層中に
強い電子受容性を有するIr4+が発現自在であり、平衡酸
素電極電位としての1.23VvsRHEの値を常温で１ケ月以上
容易に維持することができる。
強い電子受容性を有するIr4+が発現自在であり、平衡酸
素電極電位としての1.23VvsRHEの値を常温で１ケ月以上
容易に維持することができる。
次に、前記電解液が、H3BO3水溶液、あるいは、H3PO4
水溶液であることが好ましい。
水溶液であることが好ましい。
更に、前記構造の酸素電極反応用電極が、電解液中に
一方の電極である酸素電極反応用電極と他方の電極とが
挿入され、両電極が導電体により接続された構成の酸素
−水素電池に用いられる酸素電極反応用電極であるなら
ば、電解液中の一方の電極である酸素電極反応用電極側
において、O2＋4H+＋4e→H2Oなる式で示される反応がな
され、電解液中の他方の電極側において、H2→2H+＋2e
なる式で示される反応がなされる。そして、前記酸素電
極反応用電極側での素反応が、（H2O）ads→（OH）ads
＋H+＋ｅなる式で示される電子移動段階と、（OH）ads
からOads、O2adsを経てO2となって発生する反応を具備
してなる。
一方の電極である酸素電極反応用電極と他方の電極とが
挿入され、両電極が導電体により接続された構成の酸素
−水素電池に用いられる酸素電極反応用電極であるなら
ば、電解液中の一方の電極である酸素電極反応用電極側
において、O2＋4H+＋4e→H2Oなる式で示される反応がな
され、電解液中の他方の電極側において、H2→2H+＋2e
なる式で示される反応がなされる。そして、前記酸素電
極反応用電極側での素反応が、（H2O）ads→（OH）ads
＋H+＋ｅなる式で示される電子移動段階と、（OH）ads
からOads、O2adsを経てO2となって発生する反応を具備
してなる。
また、前記の素反応において、（OH）adsからOads、O
2adsを経てO2となって発生する反応が平衡となり、前記
（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示される電子
移動段階により前記酸素電極反応用電極側における反応
全体が律速され、この電子移動段階が前記活性層により
活性化されてなるので、単純な金属・酸化物混合物から
なる電極としては、先に本発明者らが特許出願している
電極と同様に、世界で始めての電位1.23VvsRHEが得ら
れ、その電位が１ケ月以上安定保持されるといった熱力
学的見地から理論的に求められる最高の電位が長期間安
定して得られる。
2adsを経てO2となって発生する反応が平衡となり、前記
（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示される電子
移動段階により前記酸素電極反応用電極側における反応
全体が律速され、この電子移動段階が前記活性層により
活性化されてなるので、単純な金属・酸化物混合物から
なる電極としては、先に本発明者らが特許出願している
電極と同様に、世界で始めての電位1.23VvsRHEが得ら
れ、その電位が１ケ月以上安定保持されるといった熱力
学的見地から理論的に求められる最高の電位が長期間安
定して得られる。
また、本発明の製造方法によれば、電解液中における
平衡酸素電極電位として1.23VvsRHEが得られ、その電位
を１ケ月以上容易に保持できる優れた酸素電極反応用電
極を得ることができる。また、本発明の製造方法によ
り、耐食性に富み構造的にも強固な酸素電極反応用電極
を得ることができる。
平衡酸素電極電位として1.23VvsRHEが得られ、その電位
を１ケ月以上容易に保持できる優れた酸素電極反応用電
極を得ることができる。また、本発明の製造方法によ
り、耐食性に富み構造的にも強固な酸素電極反応用電極
を得ることができる。
更に、本発明の製造方法によれば、基体上に被覆した
イリジウム元素を還元させることがないので、酸素電極
反応用電極を効率よく製造することができる。
イリジウム元素を還元させることがないので、酸素電極
反応用電極を効率よく製造することができる。
第１図は、実施例５で測定された分極曲線を示すグラフ
である。
である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 4/92 Ｈ０１Ｍ 4/92 (72)発明者 小林 真幸 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−225740（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−171589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−165252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174394（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−154765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−23962（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】ステンレス鋼、チタンあるいはニッケルか
らなる電極基体の表面に、白金層と酸化イリジウム層
が、相互に接触された状態で積層されてなる活性層を有
する酸素電極反応用電極であり、電解液中における平衡
酸素電極電位として1.23VvsRHEが得られることを特徴と
する高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極反応用電
極。 - 【請求項２】前記酸化イリジウム層中に強い電子受容性
を有するIr4+が発現自在であり、前記平衡酸素電極電位
の1.23VvsRHEが、常温で１ケ月以上保持されることを特
徴とする請求項１に記載の高い平衡酸素電極電位を発揮
する酸素電極反応用電極。 - 【請求項３】前記電解液が、H3BO3水溶液、あるいは、H
3PO4水溶液であることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極
反応用電極。 - 【請求項４】電解液中に一方の電極である酸素電極反応
用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体によ
り接続された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電
極反応用電極であって、電解液中の一方の電極である酸
素電極反応用電極側において、 O24H+＋4e→H2O なる式で示される反応がなされ、電解液中の他方の電極
側において、 H2→2H+＋2e なる式で示される反応がなされることを特徴とする請求
項１または２に記載の高い平衡酸素電極電位を発揮する
酸素電極反応用電極。 - 【請求項５】電解液中に一方の電極である酸素電極反応
用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体によ
り接続された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電
極反応用電極であって、電解液中の一方の電極である酸
素電極反応用電極側において、 O2＋4H+＋4e→H2O なる式で示される反応がなされ、電解液中の他方の電極
側において、 H2→2H+＋2e なる式で示される反応がなされ、前記電解液中において
酸素電極反応用電極側における素反応が、 （H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅ なる式で示される電子移動段階と、（OH）adsからOad
s、O2adsを経てO2となって発生する反応を具備してなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高い平衡酸
素電極電位を発揮する酸素電極反応用電極。 - 【請求項６】電解液中に一方の電極である酸素電極反応
用電極と他方の電極とが挿入され、両電極が導電体によ
り接続された構成の酸素−水素電池に用いられる酸素電
極反応用電極であって、電解液中の一方の電極である酸
素電極反応用電極側において、 O2＋4H+＋4e→H2O なる式で示される反応がなされ、電解液中の他方の電極
側において、 H2→2H+＋2e なる式で示される反応がなされ、 前記電解液中において酸素電極反応用電極側における素
反応が、 （H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅ なる式で示される電子移動段階と、（OH）adsからOad
s、O2adsを経てO2となって発生する反応を具備してな
り、 前記（OH）adsからOads、O2adsを経てO2となって発生す
る反応が平衡とされ、 前記（H2O）ads→（OH）ads＋H+＋ｅなる式で示される
電子移動段階により前記酸素電極反応用電極側における
反応全体が律速され、この電子移動段階が前記活性層に
より活性化されてなることを特徴とする請求項１または
２に記載の高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極用
電極。 - 【請求項７】前記電極基体が、板状あるいは多孔質状と
されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに
記載の高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極反応用
電極。 - 【請求項８】ステンレス鋼、チタンあるいはニッケルか
らなる電極基体の表面に白金層を電析させ、次いで酸化
イリジウム層を電析させることで電解液中における平衡
酸素電極電位として1.23VvsRHEが得られる電極を得るこ
とを特徴とする高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電
極用電極の製造方法。 - 【請求項９】ステンレス鋼、チタンあるいはニッケルか
らなる電極基体の表面に白金層を電析させ、次いでイリ
ジウム元素を含むスラリーを塗布し、次いで加熱処理を
施すことで電解液中における平衡酸素電極電位として1.
23VvsRHEが得られる電極を得ることを特徴とする高い平
衡酸素電極電位を発揮する酸素電極反応用電極の製造方
法。 - 【請求項１０】前記電極基体として、板状のもの、ある
いは、多孔質体からなるものを用いることを特徴とする
請求項８または９記載の高い平衡酸素電極電位を発揮す
る酸素電極反応用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235432A JP2902651B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極用電極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235432A JP2902651B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極用電極とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0294364A JPH0294364A (ja) | 1990-04-05 |
| JP2902651B2 true JP2902651B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=16986021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235432A Expired - Lifetime JP2902651B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 高い平衡酸素電極電位を発揮する酸素電極用電極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902651B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10142405B4 (de) * | 2000-09-04 | 2011-09-15 | Schott Ag | Vorrichtung, deren Verwendung und Verfahren zum Einleiten von aggressiven Gasen in eine Glasschmelze |
| JP4590533B2 (ja) * | 2000-11-17 | 2010-12-01 | 国立大学法人九州工業大学 | 空気極およびその製造方法並びに該空気極を用いた空気二次電池 |
| JP4154315B2 (ja) * | 2003-11-21 | 2008-09-24 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| JP5224674B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2013-07-03 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池及び燃料電池発電システム |
| JP5135548B2 (ja) * | 2008-09-02 | 2013-02-06 | 日本電気株式会社 | 電気化学測定装置用電極およびバイオセンサ用電極 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59225740A (ja) * | 1983-06-04 | 1984-12-18 | Tdk Corp | 電極触媒およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63235432A patent/JP2902651B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0294364A (ja) | 1990-04-05 |
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