JP7262739B2 - 電気分解装置の陽極及び陰極の製造方法 - Google Patents
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Description
選択された少なくとも1種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも2種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であるから、白金族金属以外の遷移金属を使用することで、白金族金属の含有量を極力少なくすることができるとともに、白金族金属の触媒活性を利用するとともに遷移金属の触媒活性を利用した陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。
11 陽極(電極)
12 陰極(電極)
13 固体高分子電解質膜
14 陽極給電部材
15 陰極給電部材
16 陽極用貯水槽
17 陰極用貯水槽
18 陽極主電極
19 陰極主電極
20 膜/電極接合体
21 前面
22 後面
23 気孔(連続かつ独立通路孔)
24 マイクロポーラス構造の薄板状電極
25 通流口
26 外周縁
27 水素ガス生成システム
28 直流電源
29 貯水タンク
30 給水ポンプ
31 酸素気液分離器
32 循環ポンプ
33 循環ポンプ
34 水素気液分離器
35 ボンベ
36 固体高分子形燃料電池
37 燃料極
38 空気極
39 固体高分子電解質膜
40 セパレータ
41 セパレータ
42 膜/電極接合体
43 ガス拡散層
44 ガス拡散層
45 ガスシール
46 ガスシール
47 導線
48 負荷
49 白金族金属
50 遷移金属
51 バインダー
52 Pt(白金)
53 Ni(ニッケル)
54 Fe(鉄)
55 Pt(白金)の微粉体(白金族金属微粉体)
56 Ni(ニッケル)の微粉体(遷移金属微粉体)
57 Fe(鉄)の微粉体(遷移金属微粉体)
58 気孔形成材(発泡剤)
59 金属微粉体混合物
60 金属微粉体成形物
L1 厚み寸法
S1 金属選択工程
S2 金属微粉体作成工程
S3 微粉体重量比決定工程
S4 金属微粉体混合物作成工程
S5 金属微粉体成形物作成工程
S6 マイクロポーラス構造薄板電極作成工程
Claims (4)
- 陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備えた電気分解装置の該陽極及び該陰極の製造方法において、
前記陽極及び陰極の製造方法が、各種の白金族金属の中から白金(Pt)を選択するとともに、合成仕事関数が前記白金の仕事関数(5.65(eV))に近似するように、各種の遷移金属の中から仕事関数が5.22(eV)のニッケル(Ni)と前記仕事関数が4.67(eV)の鉄(Fe)とを選択する金属選択工程と、
微粉砕機によって前記白金を微粉砕して粒径が1μm~100μmのPtの白金族金属微粉体を作り、前記微粉砕機によって前記ニッケルを微粉砕して粒径が1μm~100μmのNiの遷移金属微粉体を作るとともに、前記微粉砕機によって前記鉄を微粉砕して粒径が1μm~100μmのFeの遷移金属微粉体を作る金属微粉体作成工程と、
前記金属微粉体作成工程によって作られた前記白金族金属微粉体と前記遷移金属微粉体とを混合した金属微粉体混合物の全重量(100%)に対する前記Ptの微粉体の重量比を4%~10%の範囲に決定し、前記金属微粉体混合物の全重量(100%)に対する前記Niの微粉体の重量比を45%~48%の範囲で決定するとともに、前記金属微粉体混合物の全重量(100%)に対する前記Feの微粉体の重量比を45%~48%の範囲で決定する微粉体重量比決定工程と、
前記微粉体重量比決定工程によって決定した重量比の前記Ptの微粉体と前記Niの微粉体と前記Feの微粉体と、粉状の樹脂系バインダー及び所定量の気孔形成材とを混合機に投入し、前記混合機によって前記Ptの微粉体、前記Niの微粉体、前記Feの微粉体、前記バインダー、前記気孔形成材を攪拌・混合してそれらが均一に混合・分散した金属微粉体混合物を作る金属微粉体混合物作成工程と、
前記金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を射出成形機又は押出成形機に投入し、前記金属微粉体混合物を前記射出成形機によって射出成形し、又は、前記金属微粉体混合物を前記押出成形機によって押し出し成形し、厚み寸法が0.03mm~1.5mmの範囲の所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を作る金属微粉体成形物作成工程と、
前記金属微粉体成形物作成工程によって作られた金属微粉体成形物を脱脂し、前記脱脂した金属微粉体成形物を焼成炉に投入し、前記金属微粉体成形物を焼成炉において900℃~1400℃の温度で2時間~6時間時間焼結(焼成)して多数の微細な気孔を形成したマイクロポーラス構造かつ厚み寸法が0.03mm~1.5mmの範囲の薄板状の前記陽極及び前記陰極を作るマイクロポーラス構造薄板電極作成工程とを有することを特徴とする陽極及び陰極の製造方法。 - 前記陽極及び前記陰極に形成された気孔の平均径が、1~100μmの範囲にある請求項1に記載の陽極及び陰極の製造方法。
- 前記マイクロポーラス構造の薄板状に成形された前記陽極及び前記陰極の気孔率が、70%~85%の範囲にある請求項1又は請求項2に記載の陽極及び陰極の製造方法。
- 前記マイクロポーラス構造の薄板に成形された前記陽極及び前記陰極の密度が、6.0g/cm2~8.0g/cm2の範囲にある請求項1ないし請求項3いずれかに記載の陽極及び陰極の製造方法。
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