JP2020035650A - 電極 - Google Patents
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Abstract
【課題】白金族元素を利用することなく、廉価に作ることができ、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性を発揮することができる電極を提供する。【解決手段】電極１０は、オーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極である。ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比とＮｉメタル微粉体の重量比とＣｕメタル微粉体の重量比とが決定されている。【選択図】図１
Description
本発明は、陽極又は陰極として使用する電極に関する。
低沸点金属である亜鉛を含む多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）を焼成した窒素ドープカーボンに白金を担持させた白金触媒を含む燃料電池電極が開示されている（特許文献１参照）。この燃料電池電極は、低沸点金属である亜鉛を含む多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）を製造原料として用いるため、原料由来の金属をほとんど含まず、大きな比表面積を有するＮＤＣである触媒担持体を得ることができ、少量の白金担持により高活性な白金触媒を得ることができる。さらに、製造原料である多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）由来の金属が含まれていないため、焼成条件を自由に設定できる。すなわち、原料として用いる多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）の有機化合物リンカーの変更や焼成温度の調節により、得られるＮＤＣ中の含窒素量や結晶化度をコントロールすることが可能となる。
固体高分子形燃料電池の電極触媒として各種の白金担持カーボンが広く利用されている。しかし、白金族元素は、貴金属であり、その生産量に限りがある希少な資源であることから、その使用量を抑えることが求められている。さらに、今後の固体高分子形燃料電池の普及に向けて高価な白金以外の金属を利用した非白金触媒を有する廉価な電極の開発が求められている。
本発明の目的は、白金族元素を利用することなく、廉価に作ることができ、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができる電極及びその電極の電極製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、水素ガス発生装置において電気分解を効率よく行うことができ、多量の水素ガスを発生させることができる電極及びその電極の電極製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、陽極又は陰極として使用する電極である。
前記第１の前提における本発明の電極の特徴は、電極が、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、オーステナイト系ステンレスを微粉砕したステンレスアロイ微粉体とＮｉを微粉砕したＮｉメタル微粉体とＣｕを微粉砕したＣｕメタル微粉体とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極では、ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比とＮｉメタル微粉体の重量比とＣｕメタル微粉体の重量比とが決定されていることにある。
本発明の電極の一例としては、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比が、４７〜４９％の範囲にあり、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉメタル微粉体の重量比が、４７〜４９％の範囲にあり、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕメタル微粉体の重量比が、２〜６％の範囲にある。
本発明の電極の他の一例としては、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある。
本発明の電極の他の一例としては、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にある。
本発明の電極の他の一例としては、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある。
本発明の電極の他の一例としては、ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。
本発明の電極の他の一例として、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極では、所定面積の薄板状に圧縮したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の焼成時に最も融点の低いＣｕメタル微粉体が溶融し、溶融したＣｕメタル微粉体をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とが接合されている。
本発明の電極の他の一例としては、オーステナイト系ステンレスが、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つであり、ステンレスアロイ微粉体が、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つである。
前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、陽極又は陰極として使用する電極を製造する電極製造方法である。
前記第２の前提における本発明の電極製造方法の特徴は、電極製造方法が、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、オーステナイト系ステンレスを微粉砕してステンレスアロイ微粉体を作り、Ｎｉを微粉砕してＮｉメタル微粉体を作るとともに、Ｃｕを微粉砕してＣｕメタル微粉体を作る金属微粉体作成工程と、金属微粉体作成工程によって作られたステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、ステンレスアロイ微粉体の重量比とＮｉメタル微粉体の重量比とＣｕメタル微粉体の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程と、微粉体重量比決定工程によって決定した重量比のステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体とを混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を作るアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程と、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧してアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作るアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を作るアロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程とを有することにある。
本発明の電極製造方法の一例として、微粉体重量比決定工程では、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比を４７〜４９％の範囲で決定し、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉメタル微粉体の重量比を４７〜４９％の範囲で決定するとともに、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕメタル微粉体の重量比を２〜６％の範囲で決定する。
本発明の電極製造方法の他の一例としては、アロイ・メタル遷移金属微粉体作成工程が、オーステナイト系ステンレスを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、Ｎｉを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕するとともに、Ｃｕを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する。
本発明の電極製造方法の他の一例としては、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程が、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成したアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作る。
本発明の電極製造方法の他の一例としては、アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程が、最も融点の低いＣｕメタル微粉体を溶融させる温度でアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融したＣｕメタル微粉体をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とを接合する。
本発明の電極製造方法の他の一例としては、オーステナイト系ステンレスがＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つであり、ステンレスアロイ微粉体がＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つである。
本発明に係る電極によれば、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、オーステナイト系ステンレスから作られたステンレスアロイ微粉体とＮｉ（ニッケル）から作られたＮｉメタル微粉体とＣｕ（銅）から作られたＣｕメタル微粉体とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極であり、ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比とＮｉメタル微粉体の重量比とＣｕメタル微粉体の重量比とが決定されているから、電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。電極は、それがオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、高価な白金族元素が使用されておらず、非白金の電極であり、それを廉価に作ることができる。電極は、それが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、水素ガス発生装置におい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。
アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比が４７〜４９％の範囲にあり、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉメタル微粉体の重量比が４７〜４９％の範囲にあり、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕメタル微粉体の重量比が２〜６％の範囲にある電極は、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比やＮｉメタル微粉体の重量比、Ｃｕメタル微粉体の重量比を前記範囲にすることで、ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比やＮｉメタル微粉体の重量比、Ｃｕメタル微粉体の重量比が前記範囲にある電極は、それが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、水素ガス発生装置におい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。
ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある電極は、電極の厚み寸法を前記範囲にすることで、電極の電気抵抗を小さくすることができ、電極に電流をスムースに流すことができる。電極は、それが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を有するとともに、それに電流がスムースに流れるから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、水素ガス発生装置におい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。
ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の空隙率が１５％〜３０％の範囲にある電極は、アロイ・メタル遷移金属薄板電極の空隙率を前記範囲にすることで、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成型され、遷移金属薄板電極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体をアロイ・メタル遷移金属薄板電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することができる。電極は、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。
ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の密度が５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある電極は、アロイ・メタル遷移金属薄板電極の密度を前記範囲にすることで、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成型され、遷移金属薄板電極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体をアロイ・メタル遷移金属薄板電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することができる。電極は、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。
ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にある電極は、ステンレスアロイ微粉体やＮｉメタル微粉体、Ｃｕメタル微粉体との粒径を前記範囲にすることで、ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成型され、アロイ・メタル遷移金属薄板電極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体をアロイ・メタル遷移金属薄板電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することができる。電極は、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。
ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極において、所定面積の薄板状に圧縮したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の焼成時に最も融点の低いＣｕメタル微粉体が溶融し、溶融したＣｕメタル微粉体をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とが接合されている電極は、最も融点のＣｕメタル微粉体をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とを接合することで、多数の微細な流路（通路孔）を有するポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を作ることができるとともに、電極が高い強度を有してその形状を維持することができ、電極に衝撃が加えられたときの電極の破損や損壊を防ぐことができる。電極は、その形状を維持することができるから、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。
オーステナイト系ステンレスがＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つであり、ステンレスアロイ微粉体がＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つである電極は、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３４０のうちの少なくとも１つとＮｉとＣｕとを原料とし、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体、ＳＵＳ３１６アロイ微粉体、ＳＵＳ３４０アロイ微粉体のうちの少なくとも１つとＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極であり、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体、ＳＵＳ３１６アロイ微粉体、ＳＵＳ３４０アロイ微粉体のうちの少なくとも１つとＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比とＮｉメタル微粉体の重量比とＣｕメタル微粉体の重量比とが決定されているから、電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極又は陰極として好適に使用することができる。
本発明に係る電極製造方法によれば、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、オーステナイト系ステンレスを微粉砕してステンレスアロイ微粉体を作り、Ｎｉを微粉砕してＮｉメタル微粉体を作るとともに、Ｃｕを微粉砕してＣｕメタル微粉体を作る金属微粉体作成工程と、金属微粉体作成工程によって作られたステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、ステンレスアロイ微粉体の重量比とＮｉメタル微粉体の重量比とＣｕメタル微粉体の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程と、微粉体重量比決定工程によって決定した重量比のステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体とを混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を作るアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程と、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧してアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作るアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を作るアロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程との各工程によって電極を製造するから、白金族元素を使用しない非白金の電極を廉価に作ることができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができる。電極製造方法は、それによって作られた電極が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、燃料電池において十分な電気を発電することが可能な電極を作ることができ、水素ガス発生装置において電気分解を効率よく行うことが可能であって短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な非白金の電極を作ることができる。
アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程において、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比を４７〜４９％の範囲で決定し、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉメタル微粉体の重量比を４７〜４９％の範囲で決定するとともに、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕメタル微粉体の重量比を２〜６％の範囲で決定する電極製造方法は、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対するステンレスアロイ微粉体の重量比やＮｉメタル微粉体の重量比、Ｃｕメタル微粉体の重量比を前記範囲において決定することで、ステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とＣｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができる。電極製造方法は、それによって作られた電極が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、燃料電池において十分な電気を発電することが可能な電極を作ることができ、水素ガス発生装置において電気分解を効率よく行うことが可能であって短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な非白金の電極を作ることができる。
金属微粉体作成工程がオーステナイト系ステンレスを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、Ｎｉを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕するとともに、Ｃｕを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する電極製造方法は、オーステナイト系ステンレスやＮｉ、Ｃｕを前記範囲の粒径に微粉砕することで、多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成型されて比表面積が大きいポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を作ることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体をアロイ・遷移金属薄板電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な非白金の電極を作ることができる。
アロイ・遷移金属微粉体圧縮物作成工程がアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成したアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作る電極製造方法は、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって多数の微細な流路（通路孔）を有するアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作ることができ、白金族元素を使用しない非白金のポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を廉価に作ることができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができる。電極製造方法は、電極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の電極を作ることができるから、電気抵抗を小さくすることができ、電流をスムースに流すことが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができる。
アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程が最も融点の低いＣｕメタル微粉体を溶融させる温度でアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融したＣｕメタル微粉体をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とを接合する電極製造方法は、最も融点のＣｕメタル微粉体をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体とＮｉメタル微粉体とを接合することで、多数の微細な流路（通路孔）を有するポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な電極を作ることができる。
オーステナイト系ステンレスがＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つであり、ステンレスアロイ微粉体がＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つである電極製造方法は、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３４０のうちの少なくとも１つとＮｉとＣｕとを原料とし、ステンレスアロイ微粉体としてＳＵＳ３０４アロイ微粉体、ＳＵＳ３１６アロイ微粉体、ＳＵＳ３４０アロイ微粉体のうちの少なくとも１つを利用しつつ、金属微粉体作成工程、微粉体重量比決定工程、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程、アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程との各工程によって電極を製造するから、白金族元素を使用しない非白金の電極を廉価に作ることができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができる。
一例として示す電極１０の斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電極の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、電極１０の一例として示す部分拡大正面図であり、図３は、電極１０の他の一例として示す部分拡大正面図である。図１では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。
電極１０は、陽極（アノード燃料極２１）又は陰極（カソード空気極２２）として使用され、固体高分子形燃料電池１８の燃料極１９（触媒電極）や空気極２０（触媒電極）（図６参照）、水素ガス発生装置３１の陽極３２（電極触媒）や陰極３３（電極触媒）（図９参照）として利用される。電極１０は、前面１１及び後面１２を有するとともに、所定の面積及び所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。電極１０は、多数の微細な流路１３（通路孔）を有するポーラス構造（多孔質）のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４である。流路１３（通路孔）には、気体又は液体が通流する。なお、電極１０の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、その用途にあわせて円形や楕円形、多角形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、所定の金属（遷移金属）の仕事関数（物質から電子を取り出すのに必要なエネルギー）の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレス４２（アロイ遷移金属）とＮｉ４３（ニッケル）（メタル遷移金属）とＣｕ４４（銅）（メタル遷移金属）とを原料としている。オーステナイト系ステンレス４２には、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つが使用されている。オーステナイト系ステンレス４２としては、ＳＵＳ３０４を使用することが好ましいが、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３４０、ＳＵＳ３０４＋ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４＋ＳＵＳ３４０、ＳＵＳ３０４＋ＳＵＳ３１６＋ＳＵＳ３４０のいずれかを使用することもできる。ＳＵＳ３０４の仕事関数は、４．７（ｅＶ）、ＳＵＳ３１６の仕事関数は、４．８５（ｅＶ）、ＳＵＳ３４０の仕事関数は、４．７６（ｅＶ）、Ｎｉの仕事関数は、５．２２（ｅＶ）であり、Ｃｕの仕事関数は、５．１０（ｅＶ）である。
電極１０は、オーステナイト系ステンレス４２を微粉砕したステンレスアロイ微粉体４５（微粉状のオーステナイト系ステンレス）とＮｉ４３を微粉砕したＮｉメタル微粉体４６（微粉状のＮｉ）とＣｕ４４を微粉砕したＣｕメタル微粉体４７（微粉状のＣｕ）とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を所定面積の薄板状に圧縮してアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９とし、そのアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９を焼成することから作られている（図１０参照）。
ステンレスアロイ微粉体４５には、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つが使用されている。ステンレスアロイ微粉体４５としては、ＳＵＳ３０４を微粉砕したＳＵＳ３０４アロイ微粉体（微粉状のＳＵＳ３０４）を使用することが好ましいが、ＳＵＳ３１６を微粉砕したＳＵＳ３１６アロイ微粉体（微粉状のＳＵＳ３１６）、ＳＵＳ３４０を微粉砕したＳＵＳ３４０アロイ微粉体（微粉状のＳＵＳ３４０）、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体＋ＳＵＳ３１６アロイ微粉体、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体＋ＳＵＳ３４０アロイ微粉体、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体＋ＳＵＳ３１６アロイ微粉体＋ＳＵＳ３４０アロイ微粉体のいずれかを使用することもできる。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）では、所定面積の薄板状に圧縮したアロイ・メタル金属微粉体混合物４８の焼成時に最も融点の低いＣｕメタル微粉体４７が溶融し、溶融したＣｕメタル微粉体４７をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４６とが接合されている。なお、オーステナイト系ステンレス４２（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３４０）の融点は、１４００〜１４５０℃、Ｎｉ４３の融点は、１４５５℃であり、Ｃｕ４４の融点は、１０８４．５℃である。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）では、ステンレスアロイ微粉体４５（ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つ）の仕事関数とＮｉメタル微粉体４６の仕事関数とＣｕメタル微粉体４７の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比が決定され、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するＮｉメタル微粉体４６の重量比が決定されているとともに、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するＣｕメタル微粉体４７の重量比が決定されている。
アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量（１００％）に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比は、４７〜４９％の範囲、好ましくは、４８％である。アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量（１００％）に対するＮｉメタル微粉体４６の重量比は、４７〜４９％の範囲、好ましくは、４８％である。アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量（１００％）に対するＣｕメタル微粉体４７の重量比は、２〜６％の範囲、好ましくは、４％である。ステンレスアロイ微粉体４５の重量比やＮｉメタル微粉体４６の重量比、Ｃｕメタル微粉体４７の重量比が前記範囲外になると、それら微粉体４５〜４７の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができないとともに、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を圧縮した後に焼成して作られた電極１０が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができない。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）には、径が異なる多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されている。電極１０は、多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されているから、その比表面積が大きい。それら流路１３（通路孔）は、前面１１に開口する複数の通流口１５と後面１２に開口する複数の通流口１７とを有し、電極１０の前面１１の通流口１５と後面１２の通流口１７との間において前面１１から後面１２に向かって電極１０を貫通している。
それら流路１３は、電極１０の前面１１と後面１２との間において電極１０の厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、電極１０の外周縁１６から中心に向かって電極１０の径方向へ不規則に曲折しながら延びている。径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら流路１３は、径方向において部分的につながり、一方の流路１３と他方の流路１３とが互いに連通している。厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら流路１３は、厚み方向において部分的につながり、一方の流路１３と他方の流路１３とが互いに連通している。
それら流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）は、厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している。それら流路１３は、その開口面積（開口径）が大きくなったり、小さくなったりしながら厚み方向と径方向とへ不規則に開口している。また、前面１１に開口する通流口１５と後面１２に開口する通流口１５とは、その開口面積（開口径）が一様ではなく、その面積がすべて相違している。それら流路１３（通路孔）の開口径や前後面１１，１２の通流口１５の開口径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にある。電極１０の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ未満では、その強度が低下し、衝撃が加えられたときに電極１０が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。電極１０の厚み寸法Ｌ１が０．３ｍｍを超過すると、電極１０の電気抵抗が大きくなり、電極１０に電流がスムースに流れず、電極１０が固体高分子形燃料電池１８に使用されたときに燃料電池１８において十分な電気を発電することができず、燃料電池１８に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができない。また、電極１０が水素ガス発生装置３１に使用されたときに電気分解を効率よく行うことができず、水素ガス発生装置３１において短時間に多量の水素ガスを発生させることができない。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあるから、電極１０が高い強度を有してその形状を維持することができ、電極１０に衝撃が加えられたときの電極１０の破損や損壊を防ぐことができる。さらに、電極１０の電気抵抗を小さくすることができ、電極１０に電流がスムースに流れ、電極１０Ａが固体高分子形燃料電池１８に使用されたときに燃料電池１８において十分な電気を発電することができ、燃料電池１８に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。また、電極１０が水素ガス発生装置３１に使用されたときに電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３１において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、その空隙率が１５％〜３０％の範囲、好ましくは、２０％〜２５％の範囲にあり、その相対密度が７０％〜８５％の範囲、好ましくは、７５％〜８０％の範囲にある。電極１０の空隙率が１５％未満であって相対密度が８５％を超過すると、電極１０に開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１５が形成されず、電極１０の比表面積を大きくすることができない。電極１０の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面１１，１２の通流口１５の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、電極１０の強度が低下し、衝撃が加えられたときに電極１０が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、その空隙率及び相対密度が前記範囲にあるから、電極１０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１５を有する多孔質に成型され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら流路１３（通路孔）を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることができる。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、その密度が５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲、好ましくは、５．５ｇ／ｃｍ２〜６．５ｇ／ｃｍ２の範囲にある。電極１０の密度が５．０ｇ／ｃｍ２未満では、電極１０の強度が低下し、衝撃が加えられたときに電極１０が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。電極１０の密度が７．０ｇ／ｃｍ２を超過すると、電極１０に多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されず、電極１０の比表面積を大きくすることができない。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、その密度が前記範囲にあるから、電極１０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１５を有する多孔質に成型され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら流路１３（通路孔）を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることができる。
ステンレスアロイ微粉体４５（ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つ）の粒径やＮｉメタル微粉体４６の粒径、Ｃｕメタル微粉体４７の粒径は、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。ステンレスアロイ微粉体４５やＮｉメタル微粉体４６、Ｃｕメタル微粉体４７の粒径が１０μｍ未満では、それら微粉体４５〜４７によって流路１３（通路孔）が塞がれ、電極１０に開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１５を形成することができず、電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）の比表面積を大きくすることができない。ステンレスアロイ微粉体４５やＮｉメタル微粉体４６、Ｃｕメタル微粉体４７の粒径が２００μｍを超過すると、流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面１１，１２の通流口１５の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、電極１０に開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１５を形成することができず、電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）の比表面積を大きくすることができない。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、ステンレスアロイ微粉体４５やＮｉメタル微粉体４６、Ｃｕメタル微粉体４７の粒径が前記範囲にあるから、電極１０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１５を有する多孔質に成型され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることができる。
図４は、電極１０を使用したセル１７の一例を示す分解斜視図であり、図５は、電極１０を使用したセル１７の側面図である。図６は、電極１０を使用した固体高分子形燃料電池１８の発電を説明する図であり、図７は、電極１０の起電圧試験の結果を示す図である。図８は、電極１０のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。
電極１０を使用したセル１７の一例としては、図４に示すように、電極１０を使用した燃料極１９（アノード）と、電極１０を使用した空気極２０（カソード）と、燃料極１９及び空気極２０に介在する固体高分子電解質膜２１極接合体膜）（フッ素系イオン交換膜）と、燃料極１９の厚み方向外側に位置するセパレータ２２（バイポーラプレート）と、空気極２０の厚み方向外側に位置するセパレータ２３（バイポーラプレート）とから形成されている。それらセパレータ２２，２３には、反応ガス（水素や酸素等）の供給流路が刻設されている（彫り込まれている）。
セル１７では、図５に示すように、燃料極１９や空気極２０、固体高分子電解質膜２１が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体 ２４(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体２４をそれらセパレータ２２，２３が挟み込んでいる。固体高分子形燃料電池１８では、複数のセル１７（単セル）が一方向へ重なり合って直列につながれてセルスタック（燃料電池スタック）を形成する。固体高分子電解質膜２１は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。
燃料極１９とセパレータ２２との間には、ガス拡散層２５が形成され、空気極２０とセパレータ２３との間には、ガス拡散層２６が形成されている。燃料極１９とセパレータ２２との間であってガス拡散層２６の上部及び下部には、ガスシール２７が設置されている。空気極２０とセパレータ２３との間であってガス拡散層２６の上部及び下部には、ガスシール２８が設置されている。
固体高分子形燃料電池１８では、図６に示すように、燃料極１９（電極１０）に水素（燃料）が供給され、空気極２０（電極１０）に空気（酸素）が供給される。燃料極１９（電極１０）では、水素がＨ２→２Ｈ＋＋２ｅ−の反応（触媒作用）によってプロトン（水素イオン、Ｈ＋）と電子とに分解される。その後、プロトンが固体高分子電解質膜２１内を通って空気極２０（電極１０）へ移動し、電子が導線２９内を通って空気極２０へ移動する。固体高分子電解質膜２１には、燃料極１９で生成されたプロトンが通流する。空気極２０では、固体高分子電解質膜２１から移動したプロトンと導線２９を移動した電子とが空気中の酸素と反応し、４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ→２Ｈ２Ｏの反応によって水が生成される。
燃料極１９（電極１０）や空気極２０（電極１０）は、仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレス４２（アロイ遷移金属）とＮｉ４３（メタル遷移金属）とＣｕ４４（メタル遷移金属）とを原料とし、ステンレスアロイ微粉体４５（ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つ）とＮｉメタル微粉体４６とＣｕメタル微粉体４７との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比とＮｉメタル微粉体４６の重量比とＣｕメタル微粉体４７の重量比とが決定されているから、燃料極１９や空気極２０が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。
起電圧試験では、水素ガスを注入してから１５分の間、燃料極１９（電極１０）や空気極２０（電極１０）との間の電圧（Ｖ）を測定した。図７の起電圧試験の結果を示す図では、横軸に測定時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸に燃料極１９（電極１０）や空気極２０（電極１０）との間の電圧（Ｖ）を表す。白金を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池では、図７の起電圧試験の結果を示す図に示すように、電極間の電圧が１．０７９（Ｖ）前後であったのに対し、電極１０（非白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池２１では、燃料極１９（電極１０）や空気極２０（電極１０）との間の電圧（起電力）が１．０４（Ｖ）〜１．０２（Ｖ）であった。
Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極１９（電極１０）や空気極２０（電極１０）との間に負荷３０を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図８のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図では、横軸に電流（Ａ）を表し、縦軸に電圧（Ｖ）を表す。電極１０（非白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池２１では、図８のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図に示すように、白金を担持させた電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池の電圧降下率と大差のない結果が得られた。図７の起電圧試験の結果や図８のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、白金族元素を利用していない非白金の電極１０が、電子を放出させて水素イオンとなる反応を促進させる触媒作用を有するとともに、白金を利用した電極と略同様の酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。
電極１０は、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレス４２（ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つ）（アロイ遷移金属）とＮｉ４３（メタル遷移金属）とＣｕ４４（メタル遷移金属）とを原料とし、オーステナイト系ステンレス４２から作られたステンレスアロイ微粉体４５（ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つ）とＮｉ４３（ニッケル）から作られたＮｉメタル微粉体４６とＣｕ４４（銅）から作られたＣｕメタル微粉体４７とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路１３を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４であり、ステンレスアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４６とＣｕメタル微粉体４７との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比とＮｉメタル微粉体４６の重量比とＣｕメタル微粉体４７の重量比とが決定されているから、電極１０が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極や陰極として好適に使用することができる。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）は、それが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０を固体高分子形燃料電池２１に使用することで、燃料電池２１において十分な電気を発電することができ、燃料電池２１に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することができる。電極１０は、それがオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、高価な白金族元素が使用されておらず、固体高分子形燃料電池２１に使用する非白金の燃料極１９（アノード）や空気極２０（カソード）を廉価に作ることができる。
図９は、電極１０を使用した水素ガス発生装置３１の電気分解を説明する図である。電極１０を使用した水素ガス発生装置３１の一例としては、図９に示すように、電極１０を使用した陽極３２（アノード）と、電極１０を使用した陰極３３（カソード）と、陽極３２及び陰極３３の間に介在する固体高分子電解質膜３４（電極接合体膜）（フッ素系イオン交換膜）と、陽極給電部材３５及び陰極給電部材３６と、陽極用貯水槽３７及び陰極用貯水槽３８と、陽極主電極３９及び陰極主電極４０とから形成されている。
水素ガス発生装置３１では、陽極３２や陰極３３、固体高分子電解質膜３４が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体４１ (Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体４１を陽極給電部材３５と陰極給電部材３６とが挟み込んでいる。固体高分子電解質膜３４は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。陽極給電部材３５は、陽極３２の外側に位置して陽極３２に密着し、陽極３２に＋の電流を給電する。陽極用貯水槽３７は、陽極給電部材３５の外側に位置して陽極給電部材３５に密着している。陽極主電極３９は、陽極用貯水槽３７の外側に位置して陽極給電部材３５に＋の電流を給電する。陰極給電部材３６は、陰極３３の外側に位置して陰極３３に密着し、陰極３３に−の電流を給電する。陰極用貯水槽３８は、陰極給電部材３６の外側に位置して陰極給電部材３６に密着している。陰極主電極４０は、陰極用貯水槽３８の外側に位置して陰極給電部材３６に−の電流を給電する。
水素ガス発生装置３１では、図９に矢印で示すように、陽極用貯水槽３７及び陰極用貯水槽３８に水（Ｈ２Ｏ）が給水され、陽極主電極３９に電源から＋の電流が給電されるとともに、陰極主電極４０に電源から−の電流が給電される。陽極主電極３９に給電された＋の電流が陽極給電部材３５から陽極３２（アノード）に給電され、陰極主電極４０に給電された−の電流が陰極給電部材３６から陰極３３（カソード）に給電される。
陽極３２（電極１０）では、２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２の陽極反応（触媒作用）によって酸素が生成され、陰極３３（電極１０）では、４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２の陰極反応（触媒作用）によって酸素が生成される。プロトン（水素イオン：Ｈ＋）は、固体高分子電解質膜３４内を通って陰極３３（電極１０）へ移動する。固体高分子電解質膜３４には、陽極３２で生成されたプロトンが通流する。
電極１０は、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレス４２とＮｉ４３とＣｕ４４とを原料とし、オーステナイト系ステンレス４２から作られたステンレスアロイ微粉体４５とＮｉ４３（ニッケル）から作られたＮｉメタル微粉体４６とＣｕ４４（銅）から作られたＣｕメタル微粉体４７とを均一に混合・分散したアロイ・遷移金属微粉体混合物４８を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路１３を形成したポーラス構造のアロイ・遷移金属薄板電極１４であり、ステンレスアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４６とＣｕメタル微粉体４７との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比とＮｉメタル微粉体４６の重量比とＣｕメタル微粉体４７の重量比とが決定されているから、電極１０が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、その触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有する非白金の陽極３２や陰極３３として好適に使用することができる。
電極１０（ポーラス構造のアロイ・遷移金属薄板電極１４）は、それが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０を水素ガス発生装置３１に使用することで、水素ガス発生装置３１におい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。電極１０は、それがオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、高価な白金族元素が使用されておらず、水素ガス発生装置３１に使用する非白金の陽極３２や陰極３３を廉価に作ることができる。
図１０は、電極１０の製造方法を説明する図である。電極１０は、図１０に示すように、金属微粉体作成工程Ｓ１、微粉体重量比決定工程Ｓ２、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ３、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ４、アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程Ｓ５を有する電極製造方法によって製造される。電極製造方法は、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレス４２（ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つ）（アロイ遷移金属）とＮｉ４３（メタル遷移金属）とＣｕ４４（メタル遷移金属）とを原料として電極１０を製造する。
金属微粉体作成工程Ｓ１では、オーステナイト系ステンレス４２を微粉砕してステンレスアロイ微粉体４５（ＳＵＳ３０４アロイ微粉体（微粉状のＳＵＳ３０４）とＳＵＳ３１６アロイ微粉体（微粉状のＳＵＳ３１６）とＳＵＳ３４０アロイ微粉体（微粉状のＳＵＳ３４０）とのうちの少なくとも１つ）を作り、Ｎｉ４３を微粉砕してＮｉメタル微粉体４６（微粉状のＮｉ）を作るとともに、Ｃｕ４４を微粉砕してＣｕメタル微粉体４７（微粉状のＣｕ）を作る。金属微粉体作成工程Ｓ１では、微粉砕機によってオーステナイト系ステンレス４２（ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つ）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、微粉砕機によってＮｉ４３を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕するとともに、微粉砕機によってＣｕ４４を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する。
電極製造方法は、オーステナイト系ステンレス４２やＮｉ４３、Ｃｕ４４を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な流路１３（通路孔）を有する多孔質に成型されて比表面積が大きいポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４を作ることができ、それら流路１３を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０（アロイ・遷移金属薄板電極１４）のそれら流路１３における接触面に広く接触させることが可能な電極１０を作ることができる。
微粉体重量比決定工程Ｓ２では、金属微粉体作成工程によって作られたオーステナイトアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４６とＣｕメタル微粉体４７との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するオーステナイトアロイ微粉体４５の重量比を決定し、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するＮｉメタル微粉体４６の重量比を決定するとともに、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するＣｕメタル微粉体４７の重量比を決定する。
微粉体重量比決定工程では、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量（１００％）に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比を４７〜４９％の範囲（好ましくは４８％）で決定し、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量（１００％）に対するＮｉメタル微粉体４６の重量比を４７〜４９％の範囲（好ましくは４８％）で決定するとともに、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量（１００％）に対するＣｕメタル微粉体４７の重量比を２〜６％の範囲（好ましくは２％）で決定する。
電極製造方法は、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８の全重量に対するステンレスアロイ微粉体４５の重量比やＮｉメタル微粉体４６の重量比、Ｃｕメタル微粉体４７の重量比を前記範囲において決定することで、ステンレスアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４６とＣｕメタル微粉体４７との仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電極１０（陽極又は陰極）を作ることができる。
アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ３では、微粉体重量比決定工程によって決定した重量比のステンレスアロイ微粉体４５と微粉体重量比決定工程によって決定した重量比のＮｉメタル微粉体４６と微粉体重量比決定工程によって決定した重量比のＣｕメタル微粉体４７とを混合機に投入し、混合機によってステンレスアロイ微粉体４５、Ｎｉメタル微粉体４６、Ｃｕメタル微粉体４７を攪拌・混合し、ステンレスアロイ微粉体４５、Ｎｉメタル微粉体４６、Ｃｕメタル微粉体４７が均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を作る。
アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ４では、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ３によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を所定圧力で加圧し、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を所定面積の薄板状に圧縮したアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９を作る。アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ４では、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を金型に入れ、金型をプレス機によって加圧（プレス）するプレス加工によってアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９を作る。
プレス加工時におけるプレス圧（圧力）は、５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの範囲にある。プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）に形成される流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）が大きくなり、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ）にしつつ開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路１３（通路孔）をアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）に形成することができない。
プレス圧（圧力）が８００Ｍｐａを超過すると、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）に形成される流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に小さくなり、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ）にしつつ開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路１３（通路孔）をアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）に形成することができない。
電極製造方法は、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物４８を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ）にしつつ開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路１３（通路孔）を形成したアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９（アロイ・メタル遷移金属薄板電極１４）を形成することができる。電極製造方法は、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲）の電極１０を作ることができるから、電気抵抗を小さくすることができ、電流をスムースに流すことが可能な電極１０（陽極又は陰極）を作ることができる。
アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程Ｓ５では、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９を炉（電気炉）に投入し、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９を炉において所定温度で焼成（焼結）して多数の微細な流路１３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４（電極１０）を作る。
アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程Ｓ５では、最も融点の低いＣｕメタル微粉体４７を溶融させる温度でアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９を長時間焼成する。焼成（焼結）時間は、３時間〜６時間である。アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程Ｓ５では、所定面積の薄板状に圧縮したアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物４９の焼成時において、最も融点の低いＣｕメタル微粉体４７が溶融し、溶融したＣｕメタル微粉体４７をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４６とを接合（固着）する。
電極製造方法は、金属微粉体作成工程Ｓ１や微粉体重量比決定工程Ｓ２、アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ３、アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ４、アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程Ｓ５の各工程によって厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲）であって多数の微細な流路１３（通路孔）を形成した電極１０を製造することができ、白金族元素を使用しない非白金の電極１０（陽極又は陰極）を廉価に作ることができるとともに、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電極１０（陽極又は陰極）を作ることができる。
電極製造方法は、それによって作られた電極１０が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、固体高分子形燃料電池１８において十分な電気を発電することが可能であって固体高分子形燃料電池１８に接続された負荷３０に十分な電気エネルギーを供給することが可能な非白金の電極１０を作ることができ、水素ガス発生装置３１において電気分解を効率よく行うことが可能であって短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な非白金の電極１０を作ることができる。
電極製造方法は、最も融点のＣｕメタル微粉体４７をバインダーとしてステンレスアロイ微粉体４５とＮｉメタル微粉体４５とを接合することで、多数の微細な流路１３（通路孔）を有するポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極１４（電極１０）を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な非白金の電極１０を作ることができる。
１０ 電極
１１ 前面
１２ 後面
１３ 流路（通路孔）
１４ ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極
１５ 通流口
１６ 外周縁
１７ セル
１８ 固体高分子形燃料電池
１９ 燃料極
２０ 空気極
２１ 固体高分子電解質膜
２２ セパレータ（バイポーラプレート）
２３ セパレータ（バイポーラプレート）
２４ 膜/電極接合体
２５ ガス拡散層
２６ ガス拡散層
２７ ガスシール
２８ ガスシール
２９ 導線
３０ 負荷
３１ 水素ガス発生装置
３２ 陽極
３３ 陰極
３４ 固体高分子電解質膜
３５ 陽極給電部材
３６ 陰極給電部材
３７ 陽極用貯水槽
３８ 陰極用貯水槽
３９ 陽極主電極
４０ 陰極主電極
４１ 膜/電極接合体
４２ オーステナイト系ステンレス
４３ Ｎｉ（ニッケル）
４４ Ｃｕ（銅）
４５ ステンレスアロイ微粉体
４６ Ｎｉメタル微粉体
４７ Ｃｕメタル微粉体
４８ アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物
４９ アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物
１１ 前面
１２ 後面
１３ 流路（通路孔）
１４ ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極
１５ 通流口
１６ 外周縁
１７ セル
１８ 固体高分子形燃料電池
１９ 燃料極
２０ 空気極
２１ 固体高分子電解質膜
２２ セパレータ（バイポーラプレート）
２３ セパレータ（バイポーラプレート）
２４ 膜/電極接合体
２５ ガス拡散層
２６ ガス拡散層
２７ ガスシール
２８ ガスシール
２９ 導線
３０ 負荷
３１ 水素ガス発生装置
３２ 陽極
３３ 陰極
３４ 固体高分子電解質膜
３５ 陽極給電部材
３６ 陰極給電部材
３７ 陽極用貯水槽
３８ 陰極用貯水槽
３９ 陽極主電極
４０ 陰極主電極
４１ 膜/電極接合体
４２ オーステナイト系ステンレス
４３ Ｎｉ（ニッケル）
４４ Ｃｕ（銅）
４５ ステンレスアロイ微粉体
４６ Ｎｉメタル微粉体
４７ Ｃｕメタル微粉体
４８ アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物
４９ アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物
Claims (14)
- 陽極又は陰極として使用する電極において、
前記電極が、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、前記オーステナイト系ステンレスを微粉砕したステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉを微粉砕したＮｉメタル微粉体と前記Ｃｕを微粉砕したＣｕメタル微粉体とを均一に混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極であり、
前記ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極では、前記ステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉメタル微粉体と前記Ｃｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記ステンレスアロイ微粉体の重量比と前記Ｎｉメタル微粉体の重量比と前記Ｃｕメタル微粉体の重量比とが決定されていることを特徴とする電極。 - 前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記ステンレスアロイ微粉体の重量比が、４７〜４９％の範囲にあり、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｎｉメタル微粉体の重量比が、４７〜４９％の範囲にあり、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｃｕメタル微粉体の重量比が、２〜６％の範囲にある請求項１に記載の電極。
- 前記ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある請求項１又は請求項２記載の電極。
- 前記ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にある請求項１ないし請求項３いずれかに記載の電極。
- 前記ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ２〜７．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある請求項１ないし請求項４いずれかに記載の電極。
- 前記ステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉメタル微粉体と前記Ｃｕメタル微粉体との粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある請求項１ないし請求項５いずれかに記載の電極。
- 前記ポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極では、所定面積の薄板状に圧縮した前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の焼成時に最も融点の低い前記Ｃｕメタル微粉体が溶融し、溶融したＣｕメタル微粉体をバインダーとして前記ステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉメタル微粉体とが接合されている請求項１ないし請求項６いずれかに記載の電極。
- 前記オーステナイト系ステンレスが、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つであり、前記ステンレスアロイ微粉体が、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つである請求項１ないし請求項７いずれかに記載の電極。
- 陽極又は陰極として使用する電極を製造する電極製造方法において、
前記電極製造方法が、所定の金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択されたオーステナイト系ステンレスとＮｉとＣｕとを原料とし、前記オーステナイト系ステンレスを微粉砕してステンレスアロイ微粉体を作り、前記Ｎｉを微粉砕してＮｉメタル微粉体を作るとともに、前記Ｃｕを微粉砕してＣｕメタル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ステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉメタル微粉体と前記Ｃｕメタル微粉体との仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、該ステンレスアロイ微粉体の重量比と該Ｎｉメタル微粉体の重量比と該Ｃｕメタル微粉体の重量比とを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ステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉメタル微粉体と前記Ｃｕメタル微粉体とを混合・分散したアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を作るアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程と、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧してアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作るアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ・メタル遷移金属薄板電極を作るアロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程とを有することを特徴とする電極製造方法。 - 前記微粉体重量比決定工程では、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記ステンレスアロイ微粉体の重量比を４７〜４９％の範囲で決定し、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｎｉメタル微粉体の重量比を４７〜４９％の範囲で決定するとともに、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｃｕメタル微粉体の重量比を２〜６％の範囲で決定する請求項９に記載の電極製造方法。
- 前記アロイ・メタル遷移金属微粉体作成工程が、前記オーステナイト系ステンレスを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、前記Ｎｉを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕するとともに、前記Ｃｕを１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する請求項９又は請求項１０に記載の電極製造方法。
- 前記アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物作成工程が、前記アロイ・メタル遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られたアロイ・メタル遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、前記０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成した前記アロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を作る請求項９ないし請求項１１いずれかに記載の電極製造方法。
- 前記アロイ・メタル遷移金属薄板電極作成工程が、最も融点の低い前記Ｃｕメタル微粉体を溶融させる温度でアロイ・メタル遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融したＣｕメタル微粉体をバインダーとして前記ステンレスアロイ微粉体と前記Ｎｉメタル微粉体とを接合する請求項９ないし請求項１２いずれかに記載の電極製造方法。
- 前記オーステナイト系ステンレスが、ＳＵＳ３０４とＳＵＳ３１６とＳＵＳ３４０とのうちの少なくとも１つであり、前記ステンレスアロイ微粉体が、ＳＵＳ３０４アロイ微粉体とＳＵＳ３１６アロイ微粉体とＳＵＳ３４０アロイ微粉体とのうちの少なくとも１つである請求項９ないし請求項１３いずれかに記載の電極製造方法。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018161213A JP2020035650A (ja) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 電極 |
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| JP2020035650A true JP2020035650A (ja) | 2020-03-05 |
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|---|---|---|---|
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-
2018
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2019
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|---|---|
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