TWI714202B - 電解合成用陽極，及氟氣體的製造方法 - Google Patents

電解合成用陽極，及氟氣體的製造方法 Download PDF

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Abstract

提供一種抑制電解電阻而能夠以低消費電力量來將氟氣體或含氟化合物予以電解合成之電解合成用陽極及電解合成方法。用來將氟氣體予以電解合成之電解合成用陽極(3)，具備由金屬質材料所形成之陽極基體(31)、及由碳質材料所形成且配置於陽極基體(31)的表面上之碳質層(33)。又，金屬質材料，為含有鐵與鎳之鐵基合金。

Description

電解合成用陽極，及氟氣體的製造方法
本發明有關用來將氟氣體或含氟化合物予以電解合成之陽極，及氟氣體或含氟化合物的電解合成方法。
氟氣體或含氟化合物(例如三氟化氮)，能夠藉由將含有氟化物離子的電解液做電氣分解而予以合成(電解合成)。在此電解合成中，一般作為陽極會使用碳電極，但若使用碳電極，則即使以非常小的電流密度做電氣分解，仍可能發生為了得到規定的電流所必要的電解槽電壓成為超過12V這樣的高壓之問題。此現象被稱為陽極效應。 陽極效應產生的原因如以下所述。若進行電解液的電氣分解，則在陽極的表面產生的氟氣體，會和形成陽極的碳反應，因此在陽極的表面，會形成具有共價鍵性的碳-氟鍵結之被膜。此被膜為絕緣性而與電解液之潤濕性(wettability)亦差，因此電流會變得難以流至陽極，而產生陽極效應。
另一方面，當使用金屬電極作為陽極的情形下，可能發生金屬電極溶解的問題、或由於在金屬電極的表面形成氧化物或氟化物所成之絕緣性被膜而電流變得難以流通而消費電力量變高的問題。 此外，當使用以具有鑽石結構的導電性碳質被膜來被覆金屬基體而成之電極(例如參照專利文獻1)作為陽極的情形下，雖可能抑制電解電阻而抑制消費電力量，但其效果說不上充分。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本國專利公開公報　2011年第46994號
發明所欲解決之問題
本發明所欲解決之問題在於，提供一種抑制電解電阻而能夠以低消費電力量來將氟氣體或含氟化合物予以電解合成之電解合成用陽極及電解合成方法。 解決問題之技術手段
為解決前述待解問題，本發明的一態樣如以下的[1]～[8]所述。 [1] 一種電解合成用陽極，係用來將氟氣體予以電解合成之陽極， 具備：由金屬質材料所形成之陽極基體、及由碳質材料所形成且配置於前述陽極基體的表面上之碳質層； 前述金屬質材料，為含有鐵與鎳之鐵基合金。
[2] 如[1]所述之電解合成用陽極，其中，前述金屬質材料，為含有鐵與鎳與鈷之鐵基合金。 [3] 如[1]所述之電解合成用陽極，其中，前述金屬質材料，為含有鐵與鎳與鈷與碳之鐵基合金。 [4] 如[1]所述之電解合成用陽極，其中，前述鐵基合金含有32質量%以上40質量%以下的鎳。
[5] 如[2]所述之電解合成用陽極，其中，前述鐵基合金含有30質量%以上38質量%以下的鎳、與3質量%以上12質量%以下的鈷。 [6] 如[3]所述之電解合成用陽極，其中，前述鐵基合金含有20質量%以上36質量%以下的鎳、與3質量%以上20質量%以下的鈷、與0.01質量%以上1.5質量%以下的碳。
[7] 如[1]～[6]中任一項所述之電解合成用陽極，其中，前述碳質層，由和前述陽極基體相接之內層、及該內層的外側之外層所構成，前述內層為構成前述鐵基合金的金屬當中至少一種與碳混合存在之層，前述外層為由碳所形成之層。 [8] 一種氟氣體的製造方法，包含使用如[1]～[7]中任一項所述之電解合成用陽極來將含有氟化氫的電解液做電氣分解，而將氟氣體予以電解合成。 發明之功效
按照本發明，能夠抑制電解電阻而以低消費電力量來將氟氣體或含氟化合物予以電解合成。
以下說明本發明的一實施形態。另，本實施形態為示意本發明的一例者，本發明不限定於本實施形態。此外，對於本實施形態可施加種種變更或改良，施加了該些變更或改良之形態亦可被包含於本發明。
參照圖1及圖2，說明本實施形態之具備電解合成用陽極的電解裝置的構造。另，圖1為以正交於電解裝置的電解合成用陽極3及電解合成用陰極5的板面且平行於鉛直方向之平面，來將電解裝置假想地切斷而示意之截面圖。此外，圖2為以平行於電解裝置的電解合成用陽極3及電解合成用陰極5的板面且平行於鉛直方向之平面，來將電解裝置假想地切斷而示意之截面圖。
圖1、2所示之電解裝置，具備供電解液10貯留之電解槽1、及配置於電解槽1內而被浸漬於電解液10之電解合成用陽極3及電解合成用陰極5。電解槽1的內部，藉由從電解槽1的蓋1a朝鉛直方向下方延伸之筒狀的隔壁7而被區隔成陽極室12與陰極室14。也就是說，被筒狀的隔壁7圍繞之內側的區域為陽極室12，筒狀的隔壁7之外側的區域為陰極室14。
電解合成用陽極3，就形狀而言不受限定而例如亦可為圓柱狀，惟本例中呈板狀，其板面以平行於鉛直方向之方式配置於陽極室12內。此外，電解合成用陰極5呈板狀，其板面和電解合成用陽極3的板面平行且以藉由2個電解合成用陰極5、5來包夾電解合成用陽極3之方式配置於陰極室14內。 又，在電解合成用陰極5、5的表裏兩板面當中，和相向於電解合成用陽極3的板面為相反側的板面，裝配有用來將電解合成用陰極5、5或電解液10冷卻之冷卻器。圖1、2所示之電解裝置的例子中，冷卻用流體流通的冷卻管16，被裝配於電解合成用陰極5、5作為冷卻器。
作為電解合成用陽極3，能夠使用以下這樣的構成的電極。也就是說，電解合成用陽極3，如圖3所示，為具備由金屬質材料所形成之陽極基體31、及由碳質材料所形成且配置於陽極基體31的表面上之碳質層33的電極。又，形成陽極基體31的金屬質材料，為含有鐵與鎳之鐵基合金。此鐵基合金，可為由鐵及鎳與不可避免雜質所成之合金，亦可為含有鐵及鎳與其以外的合金成分之合金。另，本發明中的鐵基合金，意指以鐵為主成分之合金，也就是說合金成分當中鐵的含有量為最多之合金。
金屬的電阻遠比碳的電阻還低，為數十分之一至數百分之一，故若採用金屬基體作為電解合成用陽極3的基體(陽極基體31)，則能降低電解合成時的電解電阻。又，若將形成陽極基體31的金屬質材料訂為具有特定的合金組成之鐵基合金，則能夠將配置於陽極基體31的表面上之碳質層33的電解電阻抑制得較低。故，若使用本實施形態之電解合成用陽極3，能夠抑制電解電阻而以低消費電力量來將氟氣體或含氟化合物予以電解合成。
此外，當在含有氟化物離子的電解液中使用碳電極作為陽極而進行電解合成的情形下，碳電極會逐漸崩塌而電解電壓會逐漸上昇，並且由於電壓的上昇會進一步誘發碳電極的崩塌，故若碳電極崩塌到一定程度，便必須暫時中斷電解合成而更換碳電極。此外，使用過一次的碳電極便無法以鑽石被膜被覆，故使用完的碳電極只能廢棄。
相對於此，本實施形態之電解合成用陽極3，不易發生電解所造成的崩塌，因此能夠進行穩定的電解合成。故，幾乎沒有中斷電解合成而更換陽極等進行電解槽的維護之必要性，能夠使維護頻率遽減。又，即使是使用過一次的陽極，仍可在表面形成碳質層，故只要陽極基體沒有消失，仍能在表面形成碳質層而繼續使用。 又，亦能以電解合成的氟氣體作為起始原料，來將六氟化鈾(UF6 )、六氟化硫(SF6 )、四氟化碳(CF4 )、三氟化氮等含氟化合物予以化學合成。氟氣體，或六氟化鈾、六氟化硫、四氟化碳、三氟化氮等含氟化合物，在核能產業領域、半導體產業領域、醫農藥品領域、民生用領域等都有用處。
形成碳質層33的碳質材料，只要是含有碳的材料則無特別限定，惟作為碳質材料中含有的碳，例如可舉出鑽石、石墨等結晶性的碳、或碳黑等無定形的碳，此外還有奈米碳管、石墨烯、類鑽碳等。 此外，形成碳質層33的碳質材料，可為僅由碳所成之材料，亦可為由碳與其他成分之混合物(例如碳與金屬之混合物或碳與陶瓷之混合物)所成之材料。當碳質材料為碳與金屬之混合物的情形下，該金屬亦可為形成陽極基體31的金屬質材料中含有之金屬(鐵、鎳、鈷等)。
當碳質材料為碳與其他成分之混合物的情形下，碳質材料中的碳的含有量，較佳是比形成陽極基體31的金屬質材料中的碳的含有量還多且未滿100質量%。例如，當形成陽極基體31的金屬質材料不含有碳的情形下，碳質材料中的碳的含有量較佳是超過0質量%未滿100質量%，當形成陽極基體31的金屬質材料含有碳1.5質量%的情形下，碳質材料中的碳的含有量較佳是超過1.5質量%未滿100質量%。
含有鐵與鎳之鐵基合金中的鎳的含有量並無特別限定，惟為了將碳質層33的電解電阻抑制得更低，較佳是訂為32質量%以上40質量%以下，更佳是訂為34質量%以上38質量%以下。 亦能將形成陽極基體31的金屬質材料，訂為含有鐵與鎳與鈷之鐵基合金。此鐵基合金，可為由鐵、鎳、及鈷與不可避免雜質所成之合金，亦可為含有鐵、鎳、及鈷與其以外的合金成分之合金。
含有鐵與鎳與鈷之鐵基合金中的鎳的含有量並無特別限定，惟為了將碳質層33的電解電阻抑制得更低，較佳是訂為30質量%以上38質量%以下，更佳是訂為31質量%以上35質量%以下。此外，含有鐵與鎳與鈷之鐵基合金中的鈷的含有量並無特別限定，惟為了將碳質層33的電解電阻抑制得更低，較佳是訂為3質量%以上12質量%以下，更佳是訂為4質量%以上7質量%以下。
又，亦能將形成陽極基體31的金屬質材料，訂為含有鐵與鎳與鈷與碳之鐵基合金。此鐵基合金，可為由鐵、鎳、鈷、及碳與不可避免雜質所成之合金，亦可為含有鐵、鎳、鈷、及碳與其以外的合金成分之合金。 含有鐵與鎳與鈷與碳之鐵基合金中的鎳的含有量並無特別限定，惟為了將碳質層33的電解電阻抑制得更低，較佳是訂為20質量%以上36質量%以下，更佳是訂為21質量%以上28質量%以下。
此外，含有鐵與鎳與鈷與碳之鐵基合金中的鈷的含有量並無特別限定，惟為了將碳質層33的電解電阻抑制得更低，較佳是訂為3質量%以上20質量%以下，更佳是訂為6質量%以上16質量%以下。 又，含有鐵與鎳與鈷與碳之鐵基合金中的碳的含有量並無特別限定，惟為了將碳質層33的電解電阻抑制得更低，較佳是訂為0.01質量%以上1.5質量%以下，更佳是訂為0.5質量%以上1.0質量%以下。
又，碳質層33，可為如圖3所示般的一層構造，亦可為如圖4所示般的二層構造。也就是說，碳質層33，亦可由和陽極基體31相接之內層331、與該內層331的外側的外層332所構成。此處，內層331為構成形成陽極基體31的鐵基合金之金屬(鐵、鎳、鈷等)當中至少一種與碳混合存在之層，外層332為由碳所形成之層。
內層331，如上述般，由構成形成陽極基體31的鐵基合金之金屬與碳所成，惟內層331中的碳的含有量，較佳是比形成陽極基體31的金屬質材料中的碳的含有量還多且未滿100質量%。例如，當形成陽極基體31的金屬質材料不含有碳的情形下，內層331中的碳的含有量較佳是超過0質量%未滿100質量%，當形成陽極基體31的金屬質材料含有碳1.5質量%的情形下，內層331中的碳的含有量較佳是超過1.5質量%未滿100質量%。
在陽極基體31的表面上形成碳質層33之方法並無特別限定，惟當如圖3所示般的一層構造的碳質層33的情形下，可舉出在陽極基體31的表面上將碳質層33成膜之方法、或將陽極基體31的表層部予以改質而形成碳質層33之方法。作為成膜方法，例如可舉出以電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法為代表之真空蒸鍍法，濺鍍法，離子鍍(ion plating)法，熱燈絲化學蒸鍍(CVD)法，微波電漿CVD法，電漿電弧噴射(plasma arc jet)CVD法，電漿離子植入法等的乾式成膜方法。特別是，較佳是在陽極基體31的溫度成為比450℃還低的溫度之條件下，將碳質層33成膜。此外，作為改質方法，例如可舉出使用碳氫化合物系氣體等之離子植入法。
此外，當如圖4所示般的二層構造的碳質層33的情形下，可舉出在陽極基體31的表面上接連將碳質層33的內層331與外層332成膜之方法、或將陽極基體31的表層部予以改質而形成內層331以後在內層331之上將外層332成膜之方法。
當在陽極基體31的表面上接連將碳質層33的內層331與外層332成膜的情形下，例如能夠採用以下方法，即，使用上述的乾式成膜方法，一面連續性地改變金屬與碳的組成比一面在陽極基體31的表面上將內層331成膜以後，在內層331之上將外層332成膜。此外，當將陽極基體31的表層部予以改質而形成內層331以後在內層331之上將外層332成膜的情形下，例如能夠採用以下方法，即，藉由使用碳氫化合物系氣體等之離子植入法在陽極基體31的表層部植入碳離子而將該表層部改質，而形成金屬與碳的組成比連續性地變化之內層331以後，藉由上述的乾式成膜方法在內層331之上將外層332成膜。
作為電解合成用陰極5，能夠使用金屬製電極，能夠使用由例如鐵所成之電極。 作為電解液10，能夠使用熔融鹽(molten salt)，例如能夠使用含有氟化氫(HF)之熔融氟化鉀(KF)。 若在電解合成用陽極3與電解合成用陰極5之間，供給例如電流密度0.01A／cm2 以上1A／cm2 以下的電流，則在電解合成用陽極3會生成以氟氣體(F2 )為主成分之陽極氣體，在電解合成用陰極5會生成以氫氣體(H2 )為主成分之陰極氣體作為副產物。
陽極氣體會在陽極室12內的電解液10的液面上的空間蓄積，陰極氣體會在陰極室14內的電解液10的液面上的空間蓄積。電解液10的液面上的空間，藉由隔壁7而被區隔成陽極室12內的空間與陰極室14內的空間，故不會使得陽極氣體與陰極氣體混合。 另一方面，電解液10，針對比隔壁7的下端還上方側的部分是藉由隔壁7而被區隔，但針對比隔壁7的下端還下方側的部分則未被隔壁7區隔而是連續。
此外，在陽極室12，設有將在電解合成用陽極3生成的陽極氣體從陽極室12內排出至電解槽1的外部之排氣口21，在陰極室14，設有將在電解合成用陰極5、5生成的陰極氣體從陰極室14內排出至電解槽1的外部之排氣口23。
以下，進一步詳細說明本實施形態之電解合成用陽極，及使用它之氟氣體或含氟化合物的電解合成方法。 (1)電解槽 進行電解合成之電解槽的材質並無特別限定，惟從耐蝕性的觀點看來，較佳是使用銅、軟鋼、Monel(商標)、鎳合金、氟樹脂等。 為了防止在電解合成用陽極被電解合成的氟氣體或含氟化合物與在電解合成用陰極生成的氫氣體混合，配置有電解合成用陽極的陽極室與配置有電解合成用陰極的陰極室，較佳是如圖1、2所示之電解裝置般，藉由隔壁、隔膜等而其全部或一部分被區隔。
(2)電解液 說明將氟氣體予以電解合成的情形下使用之電解液的一例。當將氟氣體予以電解合成的情形下，能夠使用氟化氫與氟化鉀之混合熔融鹽作為電解液。此電解液中的氟化氫與氟化鉀之莫耳比，例如能夠訂為1.5～2.5：1。 或是，氟化氫與氟化銫(CsF)之混合熔融鹽、或氟化氫與氟化鉀與氟化銫之混合熔融鹽，亦能使用作為電解液。含有氟化銫之電解液的組成比，亦可訂為如以下般。也就是說，電解液中的氟化銫與氟化氫之莫耳比，亦可訂為1：1.0～4.0。此外，電解液中的氟化銫與氟化氫與氟化鉀之莫耳比，亦可訂為1：1.5～4.0：0.01～1.0。
接下來，說明將含氟化合物予以電解合成的情形下使用之電解液的一例。當將含氟化合物予以電解合成的情形下，能夠使用具有欲合成的含氟化合物的氟化前的化學結構之化合物、與氟化氫、與氟化鉀之混合熔融鹽作為電解液。可將具有氟化前的化學結構之化合物做成氣體狀，一面噴入氟化氫與氟化鉀之混合熔融鹽一面進行電解合成，亦可使用令具有氟化前的化學結構之化合物溶解於氟化氫與氟化鉀之混合熔融鹽而成之電解液來進行電解合成。具有氟化前的化學結構之化合物，會和在電解合成用陽極的反應中生成的氟氣體反應，成為含氟化合物。
例如當將三氟化氮予以電解合成的情形下，能夠使用氟化氫與氟化銨(NH4 F)之混合熔融鹽、或氟化氫與氟化鉀與氟化銨之混合熔融鹽作為電解液。 氟化氫與氟化銨之混合熔融鹽的情形下，電解液中的氟化氫與氟化銨之莫耳比，例如能夠訂為1.5～2.5：1。 氟化氫中，一般而言含有0.1質量%以上5質量%以下的水分。當氟化氫中含有的水分比3質量%還多的情形下，亦可藉由例如日本特開平7-2515號公報記載之方法，使氟化氫中含有的水分降低至3質量%以下以後，再使用於電解液。一般而言，要使氟化氫中的水分量簡便地降低並不容易，故當將氟氣體或含氟化合物予以工業地電解合成的情形下，由成本面看來，較佳是使用水分的含有量為3質量%以下的氟化氫。
(3)電解合成用陽極 電解合成用陽極的形狀並無特別限定，如板狀、網目狀、衝孔板狀、將板彎折成圓般的形狀、將產生的氣泡引導至電極的背面之類的形狀、將電解液的循環納入考量之三維結構者等，因陽極基體是由金屬質材料所形成因此能夠自由選擇形狀。
(4)電解合成用陰極 如前述般，作為電解合成用陰極能夠使用金屬製電極。作為形成金屬製電極的金屬的種類，例如可舉出鐵、銅、鎳、Monel(商標)。針對電解合成用陰極的形狀，如同電解合成用陽極。 實施例
以下揭示實施例及比較例，更具體地說明本發明。 [比較例1] 將SGL Carbon公司製的粒狀石墨「SIGRAFINE(註冊商標) ABR」加工成長2cm、寬1cm、厚度0.5cm的板，裝上供電用金屬棒，以電極面成為長1cm、寬1cm的矩形狀之方式予以掩蔽(masking)，做成電極。 將此電極訂為陽極，將Monel(商標)板訂為陰極，製造出和圖1、2所示電解裝置同樣構成的電解裝置。參照電極訂為鎳的腐蝕電位。此外，作為電解液，使用氟化鉀與氟化氫之混合熔融鹽(KF・2HF)。 在鎳的腐蝕電位基準下以陽極的電位成為恆定6V之方式進行定電壓電解，將氟氣體予以電解合成。此時的電流為0.148A，表觀的電流密度為0.148A／cm2 。故，陽極的電解電阻為40.5Ω(=6／0.148)。
[比較例2] 在陽極的表面藉由熱CVD法使導電性鑽石被膜形成，除這點以外如同比較例1，進行電解合成。此時的電流為0.260A，表觀的電流密度為0.260A／cm2 。故，陽極的電解電阻為23.1Ω(=6／0.260)。
[比較例3] 不訂為定電壓電解而是訂為定電流電解，除這點以外如同比較例2，進行電解合成。電流為0.148A，電流密度為0.148A／cm2 。此時的參照電極基準的陽極的電壓為5.23V。故，陽極的電解電阻為35.3Ω(=5.23／0.148)。
[實施例1] 作為陽極使用下記之電極，除這點以外如同比較例1，進行電解合成。實施例1中使用之陽極，具備由金屬質材料所形成之陽極基體、及由碳質材料所形成且配置於陽極基體的表面上之碳質層。形成陽極基體的金屬質材料，為由鐵與鎳與鈷所成之鐵基合金，鐵的含有量為63.5質量%，鎳的含有量為31.5質量%，鈷的含有量為5.0質量%。另，陽極基體的尺寸為長2cm、寬1cm、厚度1mm，以電極面成為長1cm、寬1cm的矩形狀之方式予以掩蔽。
配置於陽極基體的表面上之碳質層，具有由內層與外層所成之二層構造，藉由使用X射線光電子光譜法(XPS)之分析，內層為由碳及金屬(鐵、鎳、鈷)所成之層，外層為實質上僅由碳所成之類鑽碳層。 此內層，是藉由以電漿離子植入法在陽極基體的表層部植入碳離子來將該表層部改質而形成。此外，外層是以電漿離子植入法在內層之上將碳層積而形成。
定電壓電解時的電流為0.454A，表觀的電流密度為0.454A／cm2 。故，陽極的電解電阻為13.2Ω(=6／0.454)。此陽極的電解電阻的值為比較例2的一半程度，可知陽極的電解電阻大大地降低。
[比較例4] 使用由鎳所形成之陽極基體，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.27A，表觀的電流密度為0.27A／cm2 。故，陽極的電解電阻為22.2Ω(=6／0.27)。此外，若持續定電壓電解則電流逐漸變得難以流通，電流降低至0.14A，陽極的電解電阻上昇至42.9Ω(=6／0.14)。
[比較例5] 使用由鐵所形成之陽極基體，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.24A，表觀的電流密度為0.24A／cm2 。故，陽極的電解電阻為25.0Ω(=6／0.24)。此外，若持續定電壓電解則電流逐漸變得難以流通，電流降低至0.14A，陽極的電解電阻上昇至42.9Ω(=6／0.14)。
[實施例2] 不訂為定電壓電解而是訂為定電流電解，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。電流為0.148A，電流密度為0.148A／cm2 。此時的參照電極基準的陽極的電壓為4.60V。故，陽極的電解電阻為31.1Ω(=4.60／0.148)。消費電力量和電壓成比例，故比起比較例1之情形會使消費電力量降低20%以上(100-4.6／6×100)。 一面供給氟化氫，進一步在500小時的期間以相同電流進行定電流電解。其結果，電壓沒有變化，氟氣體的產生電流效率為99%，在電解結束後的陽極的表面亦未發現劣化。
[實施例3] 形成陽極基體的金屬質材料，為由鐵與鎳與鈷所成之鐵基合金，鐵的含有量為61.8質量%，鎳的含有量為32.0質量%，鈷的含有量為6.2質量%，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.472A，表觀的電流密度為0.472A／cm2 。故，陽極的電解電阻為12.7Ω(=6／0.472)。
[實施例4] 形成陽極基體的金屬質材料，為由鐵與鎳與鈷所成之鐵基合金，鐵的含有量為52.0質量%，鎳的含有量為38.0質量%，鈷的含有量為10.0質量%，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.411A，表觀的電流密度為0.411A／cm2 。故，陽極的電解電阻為14.6Ω(=6／0.411)。
[實施例5] 形成陽極基體的金屬質材料，為由鐵與鎳所成之鐵基合金，鐵的含有量為65.0質量%，鎳的含有量為35.0質量%，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.373A，表觀的電流密度為0.373A／cm2 。故，陽極的電解電阻為16.1Ω(=6／0.373)。
[實施例6] 形成陽極基體的金屬質材料，為由鐵與鎳與鈷與碳所成之鐵基合金，鐵的含有量為61.2質量%，鎳的含有量為30.0質量%，鈷的含有量為8.0質量%，碳的含有量為0.8質量%，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.448A，表觀的電流密度為0.448A／cm2 。故，陽極的電解電阻為13.4Ω(=6／0.448)。
[實施例7] 配置於陽極基體的表面上之碳質層，為藉由電漿CVD法而形成之一層構造的類鑽碳層，除這點以外如同實施例1，進行電解合成。此時的電流為0.432A，表觀的電流密度為0.432A／cm2 。故，陽極的電解電阻為13.9Ω(=6／0.432)。
Figure 02_image001
由表1可知，實施例1～7是使用以含有鐵與鎳之鐵基合金來形成陽極基體，而在該陽極基體的表面上具備碳質層之陽極，因此比起使用碳製陽極之比較例1、2或使用金屬製陽極之比較例4、5，能夠將定電壓電解時的電阻穩定地減低。此外，可知當以含有鐵與鎳與鈷之鐵基合金來形成陽極基體的情形下，比起使用碳製陽極之比較例3，定電流電解時的電阻亦能減低。
1:電解槽 3:電解合成用陽極 5:電解合成用陰極 10:電解液 31:陽極基體 33:碳質層 331:內層 332:外層
[圖1] 本發明的一實施形態之具備電解合成用陽極的電解裝置的構造說明截面圖。 [圖2] 將圖1的電解裝置以和圖1相異的平面予以假想地切斷示意之截面圖。 [圖3] 電解合成用陽極的一例示意截面圖。 [圖4] 電解合成用陽極的另一例示意截面圖。
3:電解合成用陽極
31:陽極基體
33:碳質層

Claims (7)

  1. 一種電解合成用陽極，係用來將氟氣體予以電解合成之陽極，具備：由金屬質材料所形成之陽極基體、及由碳質材料所形成且配置於前述陽極基體的表面上之碳質層；前述金屬質材料，為含有鐵與鎳與鈷之鐵基合金。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電解合成用陽極，其中，前述金屬質材料，為含有鐵與鎳與鈷與碳之鐵基合金。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電解合成用陽極，其中，前述鐵基合金含有32質量%以上40質量%以下的鎳。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電解合成用陽極，其中，前述鐵基合金含有30質量%以上38質量%以下的鎳、與3質量%以上12質量%以下的鈷。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之電解合成用陽極，其中，前述鐵基合金含有20質量%以上36質量%以下的鎳、與3質量%以上20質量%以下的鈷、與0.01質量%以上1.5質量%以下的碳。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項所述之電解合成用陽極，其中，前述碳質層，由和前述陽極基體相接之內層、及該內層的外側之外層所構成，前述內層為構成前述鐵基合金的金屬當中至少一種與碳混合存在之層，前述外層為由碳所形成之層。
  7. 一種氟氣體的製造方法，包含使用如申請專利範圍第1~6項中任一項所述之電解合成用陽極來將含有氟化氫的電解液做電氣分解，而將氟氣體予以電解合成。
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