JP2020117780A - Electrode for electrolysis and production method of electrode for electrolysis - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電解用電極及び電解用電極の製造方法に関し、より詳細には、塩水を電解することで塩素を発生させるために使用される電解用電極及び電解用電極の製造方法に関する。 The present disclosure relates to an electrode for electrolysis and a method for manufacturing an electrode for electrolysis, and more particularly, to an electrode for electrolysis used for generating chlorine by electrolyzing salt water and a method for manufacturing the electrode for electrolysis.
従来、水道水に食塩を加えた希薄食塩水を電解して塩素を発生させ、この塩素と水との反応により次亜塩素酸を生成する技術が知られている(特許文献1)。 BACKGROUND ART Conventionally, there is known a technique in which dilute saline solution obtained by adding salt to tap water is electrolyzed to generate chlorine, and hypochlorous acid is produced by a reaction between the chlorine and water (Patent Document 1).
特許文献1には、電解用電極として、チタン又はチタン合金よりなる電極基体と、該電極基体上に設けられた酸化チタン層と、該酸化チタン層上に設けられた、金属換算で、酸化イリジウム3〜30モル%と酸化タンタル70〜97モル%の複合体からなる中間酸化物層と、該中間酸化物層上に設けられた、金属換算で、酸化ロジウム2〜35モル%、酸化イリジウム30〜80モル%、酸化タンタル6〜35モル%及び白金12〜62モル%の複合体、とからなる電解用電極が記載されている。
特許文献1に記載された電解用電極では、電極基体と複合体(触媒層)との間に酸化チタン層と中間酸化物層との積層構造を有しているので、導電性が低下してしまう。
The electrode for electrolysis described in
本開示の目的は、導電性の向上を図ることが可能な電解用電極及び電解用電極の製造方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide an electrode for electrolysis and a method for manufacturing the electrode for electrolysis, which can improve conductivity.
本開示の一態様に係る電解用電極は、チタン基板と、中間層と、触媒層と、を備える。前記チタン基板は、第1主面及び前記第1主面とは反対側の第2主面を有する。前記中間層は、前記チタン基板の前記第1主面側に形成されている。前記触媒層は、前記中間層上に形成されている。前記中間層は、酸化チタン層と、白金層と、複数の導体部分と、を有する。前記酸化チタン層は、前記チタン基板の前記第1主面上に形成されている。前記白金層は、前記酸化チタン層上に形成されている。前記複数の導体部分は、前記白金層から前記酸化チタン層を貫通して前記チタン基板内へ延びており、前記チタン基板と接している。 An electrode for electrolysis according to an aspect of the present disclosure includes a titanium substrate, an intermediate layer, and a catalyst layer. The titanium substrate has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. The intermediate layer is formed on the first main surface side of the titanium substrate. The catalyst layer is formed on the intermediate layer. The intermediate layer has a titanium oxide layer, a platinum layer, and a plurality of conductor portions. The titanium oxide layer is formed on the first main surface of the titanium substrate. The platinum layer is formed on the titanium oxide layer. The plurality of conductor portions extend from the platinum layer through the titanium oxide layer into the titanium substrate, and are in contact with the titanium substrate.
本開示の一態様に係る電解用電極の製造方法は、中間層形成工程と、触媒層形成工程と、を備える。前記中間層形成工程では、第1主面及び前記第1主面とは反対側の第2主面を有するチタン基板の前記第1主面側に中間層を形成する。前記触媒層形成工程では、前記中間層上に触媒層を形成する。前記中間層形成工程は、クラック形成工程と、水素化チタン膜形成工程と、塗布工程と、熱処理工程と、を有する。前記クラック形成工程では、前記チタン基板の前記第1主面から前記チタン基板内に延びる複数のマイクロクラックを形成する。前記水素化チタン膜形成工程では、前記チタン基板の前記第1主面と前記チタン基板における前記複数のマイクロクラックの各々の内周面とに跨る水素化チタン膜を形成する。前記塗布工程では、溶媒と白金化合物とを含む溶液を前記水素化チタン膜上に塗布する。前記熱処理工程では、酸素を含む雰囲気中で前記溶液を乾燥させる熱処理を行うことにより、前記白金化合物を熱分解するとともに、前記水素化チタン膜を熱分解する。 A method for manufacturing an electrode for electrolysis according to an aspect of the present disclosure includes an intermediate layer forming step and a catalyst layer forming step. In the intermediate layer forming step, an intermediate layer is formed on the first main surface side of a titanium substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. In the catalyst layer forming step, a catalyst layer is formed on the intermediate layer. The intermediate layer forming step includes a crack forming step, a titanium hydride film forming step, a coating step, and a heat treatment step. In the crack forming step, a plurality of microcracks extending from the first main surface of the titanium substrate into the titanium substrate are formed. In the titanium hydride film forming step, a titanium hydride film is formed extending over the first main surface of the titanium substrate and the inner peripheral surface of each of the plurality of microcracks in the titanium substrate. In the coating step, a solution containing a solvent and a platinum compound is coated on the titanium hydride film. In the heat treatment step, the platinum compound is thermally decomposed and the titanium hydride film is thermally decomposed by performing heat treatment of drying the solution in an atmosphere containing oxygen.
本開示の他の一態様に係る電解用電極の製造方法は、中間層形成工程と、触媒層形成工程と、を備える。前記中間層形成工程では、第1主面及び前記第1主面とは反対側の第2主面を有するチタン基板の前記第1主面側に中間層を形成する。前記触媒層形成工程では、前記中間層上に触媒層を形成する。前記中間層形成工程は、穴形成工程と、クラック形成工程と、水素化チタン膜形成工程と、塗布工程と、熱処理工程と、を有する。前記穴形成工程では、前記チタン基板の前記第1主面に複数の穴を形成する。前記クラック形成工程では、前記複数の穴の各々の内周面から前記チタン基板内に延びる複数のマイクロクラックを形成する。前記水素化チタン膜形成工程では、前記チタン基板の前記第1主面と前記チタン基板における前記複数の穴の各々の内周面と前記複数のマイクロクラックの各々の内周面とに跨る水素化チタン膜を形成する。前記塗布工程では、溶媒と白金化合物とを含む溶液を前記水素化チタン膜上に塗布する。前記熱処理工程では、酸素を含む雰囲気中で前記溶液を乾燥させる熱処理を行うことにより、前記白金化合物を熱分解するとともに、前記水素化チタン膜を熱分解する。 A method for manufacturing an electrode for electrolysis according to another aspect of the present disclosure includes an intermediate layer forming step and a catalyst layer forming step. In the intermediate layer forming step, an intermediate layer is formed on the first main surface side of a titanium substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. In the catalyst layer forming step, a catalyst layer is formed on the intermediate layer. The intermediate layer forming step includes a hole forming step, a crack forming step, a titanium hydride film forming step, a coating step, and a heat treatment step. In the hole forming step, a plurality of holes are formed in the first main surface of the titanium substrate. In the crack forming step, a plurality of microcracks extending from the inner peripheral surface of each of the plurality of holes into the titanium substrate is formed. In the titanium hydride film forming step, hydrogenation across the first main surface of the titanium substrate, the inner peripheral surface of each of the plurality of holes in the titanium substrate, and the inner peripheral surface of each of the plurality of microcracks. Form a titanium film. In the coating step, a solution containing a solvent and a platinum compound is coated on the titanium hydride film. In the heat treatment step, the platinum compound is thermally decomposed and the titanium hydride film is thermally decomposed by performing heat treatment of drying the solution in an atmosphere containing oxygen.
本開示の上記態様に係る電解用電極及び電解用電極の製造方法によれば、導電性の向上を図ることが可能となる。 According to the electrolysis electrode and the method for producing the electrolysis electrode according to the above aspect of the present disclosure, it is possible to improve the conductivity.
下記の実施形態1、2等において説明する図1A、1B、2A〜2C、3、4、5A〜5E、6A、6B、7A〜7C、8、9、10A、10B、11A及び11Bは、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。 1A, 1B, 2A to 2C, 3, 4, 5A to 5E, 6A, 6B, 7A to 7C, 8, 9, 10A, 10B, 11A and 11B described in the following first and second embodiments are schematic. It is a schematic diagram, and the ratio of the size and thickness of each constituent element in the diagram does not necessarily reflect the actual dimensional ratio.
(実施形態1)
(1.1)概要
以下、実施形態1に係る電解用電極1について、図1A及び1Bに基づいて説明する。
(Embodiment 1)
(1.1) Overview Hereinafter, the
電解用電極1は、塩水を電解することで塩素を発生させるために使用される電極である。ここにおいて、塩水は、例えば、食塩水である。電解用電極1を、塩水を電解する用途で用いる場合、例えば、電源から直流電圧を印加する陽極と陰極とのうち陽極として電解用電極1を用いることにより、食塩水を電解して塩素を発生させ、この塩素と水との反応により次亜塩素酸水を生成することができる。
The
電解用電極1は、チタン基板2と、中間層3と、触媒層6と、を備える。中間層3は、チタン基板2と触媒層6との間に介在している。
The
(1.2)電解用電極の各構成要素
以下、電解用電極1の各構成要素についてより詳細に説明する。
(1.2) Each component of the electrode for electrolysis Each component of the electrode for
(1.2.1)チタン基板
チタン基板2は、第1主面21と、第1主面21とは反対側の第2主面22と、を有する。チタン基板2の平面視形状(チタン基板2をチタン基板2の厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状である。チタン基板2の厚さは、例えば、100μm以上2mm以下であり、一例として、500μmである。チタン基板2の平面視でのサイズは、例えば、25mm×60mmである。
(1.2.1) Titanium Substrate The
チタン基板2は、純チタンであるが、例えば、パラジウム、ニッケル、ルテニウム、タンタル、アルミニウム、バナジウムのうち少なくとも1種の不純物が添加されていてもよい。
The
(1.2.2)触媒層
触媒層6は、中間層3上に形成されている。電解用電極1は、触媒層6と中間層3との界面を有する。つまり、触媒層6は、中間層3を介してチタン基板2上に設けられている。
(1.2.2) Catalyst Layer The
触媒層6は、例えば、白金とイリジウムとを含む。イリジウムは、塩素を発生させるための触媒として機能する。触媒層6では、イリジウムが白金に分散されている。
The
(1.2.3)中間層
中間層3は、チタン基板2の第1主面21側に形成されている。
(1.2.3) Intermediate Layer The
中間層3は、酸化チタン層4と、白金層5と、複数の導体部分50と、を有する。
The
酸化チタン層4は、チタン基板2の第1主面21上に形成されている。酸化チタン層4は、膜状である。
The titanium oxide layer 4 is formed on the first
白金層5は、酸化チタン層4上に形成されている。白金層5は、膜状である。
The
複数の導体部分50は、白金層5から酸化チタン層4を貫通してチタン基板2内へ延びており、チタン基板2と接している。複数の導体部分50の各々の材料は、白金である。複数の導体部分50は、白金層5と連続している。つまり、複数の導体部分50は、白金層5と一体に形成されている。これにより、電解用電極1では、白金層5が複数の導体部分50によりチタン基板2と電気的に接続されている。
The plurality of
複数の導体部分50の各々は、枝部51と、複数のコンタクト部52と、を含む。枝部51は、白金層5から酸化チタン層4を貫通してチタン基板2内へ枝状に延びている。複数のコンタクト部52は、枝部51から分岐してチタン基板2内へ延びておりチタン基板2に接している。
Each of the plurality of
中間層3は、複数の介在部41を更に備える。複数の介在部41は、酸化チタン層4から複数の枝部51の各々に沿ってチタン基板2内へ延びている。複数の介在部41の各々が複数の枝部51のうち対応する枝部51とチタン基板2との間に介在している。複数の介在部41の各々の材料は、酸化チタンである。複数の介在部41は、酸化チタン層4と連続している。つまり、複数の介在部41は、酸化チタン層4と一体に形成されている。
The
電解用電極1では、酸化チタン層4の一部が触媒層6と接している。
In the
(1.3)電解用電極の製造方法
電解用電極1の製造方法の一例について、図2A〜2C、3、4及び5A〜5Eに基づいて説明する。なお、図5Aは、図4の要部拡大図である。
(1.3) Method for Manufacturing Electrode for Electrolysis An example of a method for manufacturing the
電解用電極の製造方法では、図2Aに示すようにチタン基板2を準備し、図2Bに示すようにチタン基板2の第1主面21側に中間層3を形成する中間層形成工程を行い、その後、図2Cに示すように中間層3上に触媒層6を形成する触媒層形成工程を行う。
In the method of manufacturing the electrode for electrolysis, the
中間層形成工程では、クラック形成工程、水素化チタン膜形成工程、塗布工程及び熱処理工程を順次行うことにより、中間層3を形成する。
In the intermediate layer forming step, the
クラック形成工程では、図3、4及び5Aに示すように、チタン基板2の第1主面21からチタン基板2内に延びる複数のマイクロクラック24を形成する。ここにおいて、クラック形成工程では、放電加工法(EDM:Electrical Discharge Machining)により複数のマイクロクラック24を形成する。複数のマイクロクラック24の各々の形成位置は、複数の枝部51のうち対応する枝部51の形成位置に対応している。マイクロクラック24の幅は、例えば、0.1μm〜10μmである。
In the crack forming step, as shown in FIGS. 3, 4 and 5A, a plurality of
クラック形成工程では、例えば図3に示すようにEDMワイヤ9をチタン基板2の第1主面21と略平行となるように対向させてEDMワイヤ9とチタン基板2との間に電気火花10を発生させることにより、チタン基板2にマイクロクラック24を形成する。図3中の矢印D1は、EDMワイヤ9の移動方向を示している。つまり、EDMワイヤ9をチタン基板2の第1主面21に沿った方向D1に移動させる。
In the crack forming step, for example, as shown in FIG. 3, the EDM wire 9 is opposed to the first
水素化チタン膜形成工程では、図5Bに示すように、チタン基板2の第1主面21とチタン基板2における複数のマイクロクラック24の各々の内周面241とに跨る水素化チタン膜7を形成する。ここにおいて、水素化チタン膜形成工程では、例えば、フッ化水素を含む薬品による水素化処理又は水素ガス雰囲気中での熱処理又は水素プラズマ処理によってチタン基板2の一部を水素化することで水素化チタン膜7を形成する。水素ガス雰囲気での熱処理の温度(プロセス温度)は、例えば、300℃〜800℃である。水素プラズマ処理を行う場合のプロセス温度は、例えば、室温(例えば、27℃)であるが、これに限らない。水素プラズマ処理の場合には、水素ガス雰囲気中での熱処理の場合と比べて、プロセス温度の低温化を図れる。
In the titanium hydride film forming step, as shown in FIG. 5B, the
塗布工程では、図5Cに示すように、溶媒と白金化合物とを含む溶液8を水素化チタン膜7上に塗布する。溶液8は、溶媒に白金化合物を溶解させた溶液である。溶媒は、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルと塩酸とエタノールとを混合した液体である。白金化合物は、例えば、塩化白金酸であるが、これに限らず、例えば、塩化白金等であってもよい。
In the coating step, as shown in FIG. 5C, a
熱処理工程では、酸素を含む雰囲気中で溶液8を乾燥させる熱処理を行うことにより、白金化合物を熱分解するとともに、水素化チタン膜7を熱分解する。熱処理工程では、溶液8を焼成することにより、図5Eに示すように、白金層5、複数の枝部51及び複数のコンタクト部52を形成する。図5Dにおける点線の矢印は、熱処理工程において、溶液8における溶媒が蒸発する経路を模式的に示している。また、熱処理工程では、水素化チタン膜7からH2ガスを生成しながら、酸素とチタンとの反応により酸化チタンを生成することにより、図5Eに示すように、酸化チタン層4及び複数の介在部41を形成する。図5Dにおける実線の矢印は、熱処理工程において、水素化チタン膜7から発生するH2ガスの移動する経路を模式的に示している。酸化チタン層4及び複数の介在部41の各々は、溶液8における溶媒の蒸発によってできたスペース、水素化チタン膜7からのH2ガスの発生によってできたスペース等へ延びるように形成される。熱処理工程で形成される酸化チタン層4の一部は、白金層5を貫通して露出する。また、熱処理工程で形成されるコンタクト部52は、複数の枝部51のうち対応する枝部51を覆う介在部41を貫通してチタン基板2内へ延びている。
In the heat treatment step, the platinum compound is thermally decomposed and the
触媒層形成工程では、例えば、触媒層6の元になる白金化合物とイリジウム化合物とを含む溶液を塗布してから、焼成することにより、触媒層6を形成する。溶液は、例えば、溶媒に白金化合物とイリジウム化合物とを溶解させた溶液である。溶媒は、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルと塩酸とエタノールとを混合した液体である。白金化合物は、例えば、塩化白金酸であるが、これに限らず、例えば、塩化白金等であってもよい。イリジウム化合物は、例えば、塩化イリジウム酸であるが、これに限らず、例えば、塩化イリジウム、硝酸イリジウム等であってもよい。焼成条件は、焼成温度と、焼成時間と、を含む。焼成温度は、例えば、500℃〜700℃であり、一例として、560℃である。焼成時間は、例えば、10分〜20分であり、一例として15分である。
In the catalyst layer forming step, the
実施形態1に係る電解用電極の製造方法では、触媒形成工程までの工程を終了することにより、電解用電極1を得ることができる。
In the method for manufacturing an electrolysis electrode according to the first embodiment, the
(1.4)効果
実施形態1に係る電解用電極1では、中間層3がチタン基板2の第1主面21上の酸化チタン層4と、この酸化チタン層4上の白金層5と、複数の導体部分50と、を備え、白金層5からチタン基板2内へ延びた複数の導体部分50の各々の一部がチタン基板2と接触していることにより、導電性の向上を図れる。
(1.4) Effects In the
また、実施形態1に係る電解用電極1は、酸化チタン層4から複数の枝部51の各々に沿ってチタン基板2内へ延びており、各々が複数の枝部51のうち対応する枝部51とチタン基板2との間に介在している複数の介在部41を更に備えることにより、耐食性の向上を図れる。
Further, the
(実施形態2)
(2.1)概要
以下、実施形態2に係る電解用電極1aについて、図6A及び6Bに基づいて説明する。
(Embodiment 2)
(2.1) Overview Hereinafter, the
実施形態2に係る電解用電極1aは、実施形態1に係る電解用電極1と同様、塩水を電解することで塩素を発生させるために使用される電極である。
The
電解用電極1aは、チタン基板2aと、中間層3aと、触媒層6aと、を備える。中間層3aは、チタン基板2aと触媒層6aとの間に介在している。
The
(2.2)電解用電極の各構成要素
以下、電解用電極1aの各構成要素についてより詳細に説明する。
(2.2) Components of Electrode for Electrolysis Each component of the electrode for
(2.2.1)チタン基板
チタン基板2aは、実施形態1に係る電解用電極1におけるチタン基板2と同様、第1主面21aと、第1主面21aとは反対側の第2主面22aと、を有する。チタン基板2aの平面視形状は、長方形状である。
(2.2.1) Titanium Substrate The
チタン基板2aは、純チタンであるが、例えば、パラジウム、ニッケル、ルテニウム、タンタル、アルミニウム、バナジウムのうち少なくとも1種の不純物が添加されていてもよい。
The
(2.2.2)触媒層
触媒層6aは、中間層3a上に形成されている。電解用電極1aは、触媒層6aと中間層3aとの界面を有する。つまり、触媒層6aは、中間層3aを介してチタン基板2a上に設けられている。
(2.2.2) Catalyst Layer The
触媒層6aは、実施形態1に係る電解用電極1における触媒層6と同様、例えば、白金とイリジウムとを含む。
The
(2.2.3)中間層
中間層3aは、チタン基板2aの第1主面21a側に形成されている。
(2.2.3) Intermediate Layer The
中間層3aは、酸化チタン層4aと、白金層5aと、複数の導体部分50aと、を有する。
The
酸化チタン層4aは、チタン基板2aの第1主面21a上に形成されている。酸化チタン層4aは、膜状である。
The
白金層5aは、酸化チタン層4a上に形成されている。白金層5a(図11B参照)は、膜状である。
The
複数の導体部分50aの各々は、突出部53と、複数の第1コンタクト部54と、複数の枝部55と、複数の第2コンタクト部56と、を含む。複数の導体部分50aの各々の材料は、白金である。複数の導体部分50aは、白金層5aと連続している。つまり、複数の導体部分50aは、白金層5aと一体に形成されている。これにより、電解用電極1aでは、白金層5aが複数の導体部分50aによりチタン基板2と電気的に接続されている。
Each of the plurality of
複数の突出部53は、白金層5aから酸化チタン層4aを貫通してチタン基板2a内へ突出している。複数の突出部53の各々は、先細りする形状である。複数の突出部53の各々は、図6Aの紙面に直交する方向の全長に亘って形成されている。
The plurality of
複数の第1コンタクト部54は、突出部53からチタン基板2a内へ延びておりチタン基板2aに接している。
The plurality of
複数の枝部55は、突出部53からチタン基板2a内へ枝状に延びている。
The plurality of
複数の第2コンタクト部56は、複数の枝部55の各々から分岐してチタン基板2a内へ延びておりチタン基板2aに接している。これにより、複数の第2コンタクト部56は、チタン基板2aと電気的に接続されている。
The plurality of
中間層3aは、複数の第1介在部43と、複数の第2介在部45と、を更に備える。
The
複数の第1介在部43は、酸化チタン層4aから複数の突出部53の各々に沿ってチタン基板2a内へ延びている。複数の第1介在部43の各々が複数の突出部53のうち対応する突出部53とチタン基板2aとの間に介在している。複数の第1介在部43の各々の材料は、酸化チタンである。複数の第1介在部43は、酸化チタン層4aと連続している。つまり、複数の第1介在部43は、酸化チタン層4aと一体に形成されている。
The plurality of first intervening
複数の第2介在部45は、第1介在部43の各々から複数の枝部55の各々に沿ってチタン基板2a内へ延びている。複数の第2介在部45の各々が複数の枝部55のうち対応する枝部55とチタン基板2aとの間に介在している。複数の第2介在部45の各々の材料は、酸化チタンである。複数の第2介在部45は、対応する第1介在部43と連続している。
The plurality of
(2.3)電解用電極の製造方法
以下、実施形態2に係る電解用電極1aの製造方法について図7A〜7C、8、9、10A、10B、11A及び11Bに基づいて説明する。なお、実施形態1に係る電解用電極1の製造方法と同様の工程については説明を適宜省略する。
(2.3) Method for manufacturing electrode for electrolysis A method for manufacturing the
電解用電極の製造方法では、図7Aに示すようにチタン基板2aを準備し、図7Bに示すようにチタン基板2aの第1主面21a側に中間層3aを形成する中間層形成工程を行い、その後、図7Cに示すように中間層3a上に触媒層6aを形成する触媒層形成工程を行う。
In the method for manufacturing an electrode for electrolysis, a
中間層形成工程は、穴形成工程と、クラック形成工程と、水素化チタン膜形成工程と、塗布工程と、熱処理工程と、を備える。 The intermediate layer forming step includes a hole forming step, a crack forming step, a titanium hydride film forming step, a coating step, and a heat treatment step.
穴形成工程では、チタン基板2aの第1主面21aに、複数の突出部53に一対一に対応する複数の穴25(図8及び9参照)を形成する。クラック形成工程では、複数の穴25の各々の内周面251からチタン基板2a内に延びる複数のマイクロクラック26を形成する。穴形成工程では、放電加工法により複数の穴25を形成する。ここにおいて、穴形成工程では、例えば図8に示すようにEDMワイヤ9をチタン基板2aの第1主面21aからチタン基板2aの厚さ方向に沿った方向D2へ移動させることにより穴25を形成しながら、EDMワイヤ9とチタン基板2aとの間に電気火花10を発生させることにより、チタン基板2aに穴25の内周面251からマイクロクラック26を形成する。穴形成工程では、EDMワイヤ9をチタン基板2aの厚さ方向に沿った方向D2へ移動させる過程を、平面視におけるEDMワイヤ9とチタン基板2aとの相対的な位置関係を変えて穴25の数だけ繰り返す。実施形態2に係る電解用電極の製造方法では、穴形成工程がクラック形成工程を兼ねている。
In the hole forming step, a plurality of holes 25 (see FIGS. 8 and 9) corresponding to the plurality of protruding
水素化チタン膜形成工程では、図10Aに示すように、チタン基板2aの第1主面21aとチタン基板2aにおける複数の穴25の各々の内周面251と複数のマイクロクラック26の各々の内周面261とに跨る水素化チタン膜7aを形成する。ここにおいて、水素化チタン膜形成工程では、例えば、フッ化水素を含む薬品による水素化処理又は水素ガス雰囲気中での熱処理又は水素プラズマ処理によってチタン基板2aの一部を水素化することで水素化チタン膜7aを形成する。水素ガス雰囲気での熱処理の温度は、例えば、300℃〜800℃である。
In the titanium hydride film forming step, as shown in FIG. 10A, the first
塗布工程では、図10Bに示すように、溶媒と白金化合物とを含む溶液8aを水素化チタン膜7a上に塗布する。溶液8aは、溶媒に白金化合物を溶解させた溶液である。溶媒は、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルと塩酸とエタノールとを混合した液体である。白金化合物は、例えば、塩化白金酸であるが、これに限らず、例えば、塩化白金等であってもよい。
In the coating step, as shown in FIG. 10B, a
熱処理工程では、酸素を含む雰囲気中で溶液8aを乾燥させる熱処理を行うことにより、白金化合物を熱分解するとともに、水素化チタン膜7aを熱分解する。熱処理工程では、溶液8aを焼成することにより、白金層5a、複数の突出部53、複数の第1コンタクト部54、複数の枝部55及び複数の第2コンタクト部56を形成する(図11B参照)。図11Aにおける点線の矢印は、熱処理工程において、溶液8aにおける溶媒が蒸発する経路を模式的に示している。また、熱処理工程では、水素化チタン膜7aからH2ガスを生成しながら、酸素とチタンとの反応により酸化チタンを生成することにより、酸化チタン層4a、複数の第1介在部43及び複数の第2介在部45を形成する(図11B参照)。図11Aにおける実線の矢印は、熱処理工程において、水素化チタン膜7aから発生するH2ガスの移動する経路を模式的に示している。酸化チタン層4a、複数の第1介在部43及び複数の第2介在部45は、溶液8aにおける溶媒の蒸発によってできたスペース、水素化チタン膜7aからのH2ガスの発生によってできたスペース等へ延びるように形成される。熱処理工程で形成される第1コンタクト部54は、対応する突出部53を覆う第1介在部43を貫通してチタン基板2a内へ延びている。熱処理工程で形成される第2コンタクト部56は、対応する枝部55を覆う第2介在部45を貫通してチタン基板2a内へ延びている。
In the heat treatment step, the platinum compound is thermally decomposed and the
触媒層形成工程では、例えば、触媒層6aの元になる白金化合物とイリジウム化合物とを含む溶液を塗布してから、焼成することにより、触媒層6aを形成する。溶液は、例えば、溶媒に白金化合物とイリジウム化合物とを溶解させた溶液である。溶媒は、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルと塩酸とエタノールとを混合した液体である。白金化合物は、例えば、塩化白金酸であるが、これに限らず、例えば、塩化白金等であってもよい。イリジウム化合物は、例えば、塩化イリジウム酸であるが、これに限らず、例えば、塩化イリジウム、硝酸イリジウム等であってもよい。焼成条件は、焼成温度と、焼成時間と、を含む。焼成温度は、例えば、500℃〜700℃であり、一例として、560℃である。焼成時間は、例えば、10分〜20分であり、一例として15分である。
In the catalyst layer forming step, for example, the
(2.4)効果
実施形態2に係る電解用電極1aでは、中間層3aがチタン基板2aの第1主面21a上の酸化チタン層4aと、この酸化チタン層4a上の白金層5aと、複数の導体部分50aと、を備え、白金層5aからチタン基板2a内へ延びた複数の導体部分50aの各々の一部がチタン基板2aと接触していることにより、導電性の向上を図れる。
(2.4) Effects In the electrode for
また、実施形態2に係る電解用電極1aは、複数の第1介在部43と複数の第2介在部45とを更に備えることにより、耐食性の向上を図れる。
Further, the
実施形態1、2は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。 Embodiments 1 and 2 are only one of the various embodiments of the present disclosure. The embodiments can be variously modified according to the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved.
例えば、実施形態1に係る電解用電極1におけるチタン基板2の平面視形状は、長方形状に限らず、例えば、正方形状であってもよい。実施形態2に係る電解用電極1aにおけるチタン基板2aについても同様である。
For example, the plan view shape of the
また、実施形態1に係る電解用電極1では、触媒層6が酸化物(例えば、酸化イリジウム等)を含んでいてもよい。実施形態2に係る電解用電極1aでは、触媒層6aが酸化物(例えば、酸化イリジウム等)を含んでいてもよく、酸化チタン層4aの一部が触媒層6aと接していてもよい。
In addition, in the
また、実施形態1に係る電解用電極1は、チタン基板2の第1主面21側のみに中間層3及び触媒層6が形成されているが、これに限らず、チタン基板2の第2主面22側にも中間層3及び触媒層6が形成されていてもよい。この場合、電解用電極1は、チタン基板2と、2つの中間層3と、2つの触媒層6と、を備える。チタン基板2は、一対の主面(第1主面21及び第2主面22)を有する。2つの中間層3のうち一方の中間層3は、チタン基板2の第1主面21側に形成され、他方の中間層3は、第2主面22側に形成されている。2つの触媒層6は、2つの中間層3に一対一に対応し、対応する中間層3上に形成されている。複数の導体部分50は、白金層5から酸化チタン層4を貫通してチタン基板2内へ延びており、チタン基板2と接している。電解用電極1の製造方法では、チタン基板2の一対の主面(第1主面21及び第2主面22)の各々に対して中間層3を形成し、各々の中間層3上に触媒層6を形成する。同様に、実施形態2に係る電解用電極1aは、チタン基板2aの第1主面21a側のみに中間層3a及び触媒層6aが形成されているが、これに限らず、チタン基板2aの第2主面22a側にも中間層3a及び触媒層6aが形成されていてもよい。この場合、電解用電極1aの製造方法では、チタン基板2aの一対の主面(第1主面21a及び第2主面22a)の各々に対して中間層3aを形成し、各々の中間層3a上に触媒層6aを形成する。
Further, in the
また、実施形態1に係る電解用電極の製造方法では、例えばマイクロクラック24の幅が比較的大きい場合(例えば、1μm〜10μmの場合)、水素化チタン膜形成工程において、CVD法によって水素化チタン膜7を形成してもよい。また、実施形態2に係る電解用電極の製造方法では、水素化チタン膜形成工程において、例えばマイクロクラック26の幅が比較的大きい場合(例えば、1μm〜10μmの場合)、CVD法によって水素化チタン膜7aを形成してもよい。
Further, in the method for manufacturing an electrode for electrolysis according to the first embodiment, for example, when the width of the
また、実施形態2に係る電解用電極の製造方法では、穴形成工程において、複数の穴25を、エッチング技術、レーザ加工技術等を利用して形成し、穴形成工程の後のクラック形成工程において、放電加工法により複数の穴25の各々の内周面251からチタン基板2a内に延びる複数のマイクロクラック24を形成してもよい。
Further, in the method of manufacturing the electrode for electrolysis according to the second embodiment, in the hole forming step, the plurality of
(まとめ)
以上説明した実施形態等から以下の態様が開示されている。
(Summary)
The following aspects are disclosed from the embodiments and the like described above.
第1の態様に係る電解用電極(1;1a)は、チタン基板(2;2a)と、中間層(3;3a)と、触媒層(6;6a)と、を備える。チタン基板(2;2a)は、第1主面(21;21a)及び第1主面(21;21a)とは反対側の第2主面(22;22a)を有する。中間層(3;3a)は、チタン基板(2;2a)の第1主面(21;21a)側に形成されている。触媒層(6;6a)は、中間層(3;3a)上に形成されている。中間層(3;3a)は、酸化チタン層(4;4a)と、白金層(5;5a)と、複数の導体部分(50;50a)と、を有する。酸化チタン層は、チタン基板(2;2a)の第1主面(21;21a)上に形成されている。白金層(5;5a)は、酸化チタン層(4;4a)上に形成されている。複数の導体部分(50;50a)は、白金層(5;5a)から酸化チタン層(4;4a)を貫通してチタン基板(2;2a)内へ延びており、チタン基板(2;2a)と接している。 The electrolysis electrode (1; 1a) according to the first aspect includes a titanium substrate (2; 2a), an intermediate layer (3; 3a), and a catalyst layer (6; 6a). The titanium substrate (2; 2a) has a first main surface (21; 21a) and a second main surface (22; 22a) opposite to the first main surface (21; 21a). The intermediate layer (3; 3a) is formed on the first main surface (21; 21a) side of the titanium substrate (2; 2a). The catalyst layer (6; 6a) is formed on the intermediate layer (3; 3a). The intermediate layer (3; 3a) has a titanium oxide layer (4; 4a), a platinum layer (5; 5a), and a plurality of conductor portions (50; 50a). The titanium oxide layer is formed on the first main surface (21; 21a) of the titanium substrate (2; 2a). The platinum layer (5; 5a) is formed on the titanium oxide layer (4; 4a). The plurality of conductor portions (50; 50a) extend from the platinum layer (5; 5a) through the titanium oxide layer (4; 4a) into the titanium substrate (2; 2a), and the titanium substrate (2; 2a). ).
第1の態様に係る電解用電極(1;1a)では、導電性の向上を図ることが可能となる。 In the electrode (1; 1a) for electrolysis according to the first aspect, it is possible to improve conductivity.
第2の態様に係る電解用電極(1)では、第1の態様において、複数の導体部分(50)の各々は、枝部(51)と、複数のコンタクト部(52)と、を含む。枝部(51)は、白金層(5)から酸化チタン層(4)を貫通してチタン基板(2)内へ枝状に延びている。複数のコンタクト部(52)は、枝部(51)から分岐してチタン基板(2)内へ延びておりチタン基板(2)に接している。中間層(3)は、複数の介在部(41)を更に備える。複数の介在部(41)は、酸化チタン層(4)から複数の枝部(51)の各々に沿ってチタン基板(2)内へ延びている。複数の介在部(41)の各々が複数の枝部(51)のうち対応する枝部(51)とチタン基板(2)との間に介在している。 In the electrolysis electrode (1) according to the second aspect, in the first aspect, each of the plurality of conductor portions (50) includes a branch portion (51) and a plurality of contact portions (52). The branch portion (51) extends from the platinum layer (5) through the titanium oxide layer (4) into the titanium substrate (2) in a branch shape. The plurality of contact portions (52) branch from the branch portion (51), extend into the titanium substrate (2), and are in contact with the titanium substrate (2). The intermediate layer (3) further includes a plurality of intervening portions (41). The plurality of intervening portions (41) extend from the titanium oxide layer (4) along the plurality of branch portions (51) into the titanium substrate (2). Each of the plurality of intervening portions (41) is interposed between the corresponding branch portion (51) among the plurality of branch portions (51) and the titanium substrate (2).
第2の態様に係る電解用電極(1)では、耐食性の向上を図ることが可能となる。 In the electrode for electrolysis (1) according to the second aspect, it is possible to improve the corrosion resistance.
第3の態様に係る電解用電極(1a)では、第1の態様において、複数の導体部分(50a)の各々は、突出部(53)と、複数の第1コンタクト部(54)と、複数の枝部(55)と、複数の第2コンタクト部(56)と、を含む。突出部(53)は、白金層(5)から酸化チタン層(4a)を貫通してチタン基板(2a)内へ突出している。複数の第1コンタクト部(54)は、突出部(53)からチタン基板(2a)内へ延びておりチタン基板(2a)に接している。複数の枝部(55)は、突出部(53)からチタン基板(2a)内へ枝状に延びている。複数の第2コンタクト部(56)は、複数の枝部(55)の各々から分岐してチタン基板(2a)内へ延びておりチタン基板(2a)に接している。中間層(3a)は、複数の第1介在部(43)と、複数の第2介在部(45)と、を更に備える。複数の第1介在部(43)は、酸化チタン層(4a)から複数の突出部(53)の各々に沿ってチタン基板(2a)内へ延びている。複数の第1介在部(43)の各々が複数の突出部(53)のうち対応する突出部(53)とチタン基板(2a)との間に介在している。複数の第2介在部(45)は、第1介在部(43)の各々から複数の枝部(55)の各々に沿ってチタン基板(2a)内へ延びている。複数の第2介在部(45)の各々が複数の枝部(55)のうち対応する枝部(55)とチタン基板(2a)との間に介在している。 In the electrolysis electrode (1a) according to the third aspect, in the first aspect, each of the plurality of conductor portions (50a) includes a protrusion (53), a plurality of first contact portions (54), and a plurality of first contact portions (54). A branch portion (55) and a plurality of second contact portions (56). The protrusion (53) penetrates the titanium oxide layer (4a) from the platinum layer (5) and protrudes into the titanium substrate (2a). The plurality of first contact portions (54) extend from the protrusion (53) into the titanium substrate (2a) and are in contact with the titanium substrate (2a). The plurality of branch portions (55) extend in a branch shape from the protruding portion (53) into the titanium substrate (2a). The plurality of second contact portions (56) branch from each of the plurality of branch portions (55), extend into the titanium substrate (2a), and are in contact with the titanium substrate (2a). The intermediate layer (3a) further includes a plurality of first intervening portions (43) and a plurality of second intervening portions (45). The plurality of first intervening portions (43) extend from the titanium oxide layer (4a) into the titanium substrate (2a) along each of the plurality of protruding portions (53). Each of the plurality of first intervening portions (43) is interposed between the corresponding protrusion (53) of the plurality of protrusions (53) and the titanium substrate (2a). The plurality of second intervening portions (45) extend into the titanium substrate (2a) from each of the first intervening portions (43) along each of the plurality of branch portions (55). Each of the plurality of second interposition portions (45) is interposed between the corresponding branch portion (55) of the plurality of branch portions (55) and the titanium substrate (2a).
第3の態様に係る電解用電極(1a)では、耐食性の向上を図ることが可能となる。 In the electrode (1a) for electrolysis according to the third aspect, it becomes possible to improve the corrosion resistance.
第4の態様に係る電解用電極(1;1a)では、第1〜3の態様のいずれか一つにおいて、触媒層(6;6a)が酸化物を含む。酸化チタン層(4;4a)の一部が触媒層(6;6a)と接している。 In the electrode (1; 1a) for electrolysis according to the fourth aspect, in any one of the first to third aspects, the catalyst layer (6; 6a) contains an oxide. A part of the titanium oxide layer (4; 4a) is in contact with the catalyst layer (6; 6a).
第4の態様に係る電解用電極(1;1a)では、触媒層(6;6a)と中間層(3;3a)との密着性の向上を図れる。 In the electrolysis electrode (1; 1a) according to the fourth aspect, it is possible to improve the adhesion between the catalyst layer (6; 6a) and the intermediate layer (3; 3a).
第5の態様に係る電解用電極の製造方法は、中間層形成工程と、触媒層形成工程と、を備える。中間層形成工程では、第1主面(21)及び第1主面(21)とは反対側の第2主面(22)を有するチタン基板(2)の第1主面(21)側に中間層(3)を形成する。触媒層形成工程では、中間層(3)上に触媒層(6)を形成する。中間層形成工程は、クラック形成工程と、水素化チタン膜形成工程と、塗布工程と、熱処理工程と、を有する。クラック形成工程では、チタン基板(2)の第1主面(21)からチタン基板(2)内に延びる複数のマイクロクラック(24)を形成する。水素化チタン膜形成工程では、チタン基板(2)の第1主面(21)とチタン基板(2)における複数のマイクロクラック(24)の各々の内周面(241)とに跨る水素化チタン膜(7)を形成する。塗布工程では、溶媒と白金化合物とを含む溶液(8)を水素化チタン膜(7)上に塗布する。熱処理工程では、酸素を含む雰囲気中で溶液(8)を乾燥させる熱処理を行うことにより、白金化合物を熱分解するとともに、水素化チタン膜(7)を熱分解する。 The method for producing an electrode for electrolysis according to the fifth aspect includes an intermediate layer forming step and a catalyst layer forming step. In the intermediate layer forming step, the titanium substrate (2) having the first main surface (21) and the second main surface (22) opposite to the first main surface (21) is provided on the first main surface (21) side. The intermediate layer (3) is formed. In the catalyst layer forming step, the catalyst layer (6) is formed on the intermediate layer (3). The intermediate layer forming step includes a crack forming step, a titanium hydride film forming step, a coating step, and a heat treatment step. In the crack forming step, a plurality of microcracks (24) extending from the first main surface (21) of the titanium substrate (2) into the titanium substrate (2) are formed. In the titanium hydride film forming step, titanium hydride that straddles the first main surface (21) of the titanium substrate (2) and the inner peripheral surface (241) of each of the plurality of microcracks (24) in the titanium substrate (2). Form a film (7). In the coating step, a solution (8) containing a solvent and a platinum compound is coated on the titanium hydride film (7). In the heat treatment step, the platinum compound is thermally decomposed and the titanium hydride film (7) is thermally decomposed by performing a heat treatment of drying the solution (8) in an atmosphere containing oxygen.
第5の態様に係る電解用電極の製造方法では、導電性の向上を図ることが可能となる。 The electrolysis electrode manufacturing method according to the fifth aspect can improve conductivity.
第6の態様に係る電解用電極の製造方法は、第5の態様において、クラック形成工程では、放電加工法により複数のマイクロクラック(24)を形成する。 In the method for manufacturing an electrode for electrolysis according to the sixth aspect, in the fifth aspect, in the crack forming step, a plurality of microcracks (24) are formed by an electric discharge machining method.
第6の態様に係る電解用電極の製造方法では、複数のマイクロクラック(24)を容易に形成することができる。 In the method of manufacturing an electrode for electrolysis according to the sixth aspect, a plurality of microcracks (24) can be easily formed.
第7の態様に係る電解用電極の製造方法は、中間層形成工程と、触媒層形成工程と、を備える。中間層形成工程では、第1主面(21a)及び第1主面(21a)とは反対側の第2主面(22a)を有するチタン基板(2a)の第1主面(21a)側に中間層(3a)を形成する。触媒層形成工程では、中間層(3a)上に触媒層(6a)を形成する。中間層形成工程は、穴形成工程と、クラック形成工程と、水素化チタン膜形成工程と、塗布工程と、熱処理工程と、を有する。穴形成工程では、チタン基板(2a)の第1主面(21a)に複数の穴(25)を形成する。クラック形成工程では、複数の穴(25)の各々の内周面(251)からチタン基板(2a)内に延びる複数のマイクロクラック(26)を形成する。水素化チタン膜形成工程では、チタン基板(2a)の第1主面(21a)とチタン基板(2a)における複数の穴(25)の各々の内周面(251)と複数のマイクロクラック(26)の各々の内周面(261)とに跨る水素化チタン膜(7a)を形成する。塗布工程では、溶媒と白金化合物とを含む溶液(8a)を水素化チタン膜(7a)上に塗布する。熱処理工程では、酸素を含む雰囲気中で溶液(8a)を乾燥させる熱処理を行うことにより、白金化合物を熱分解するとともに、水素化チタン膜(7a)を熱分解する。 The method for manufacturing an electrode for electrolysis according to the seventh aspect includes an intermediate layer forming step and a catalyst layer forming step. In the intermediate layer forming step, a titanium substrate (2a) having a first main surface (21a) and a second main surface (22a) opposite to the first main surface (21a) is provided on the first main surface (21a) side. The intermediate layer (3a) is formed. In the catalyst layer forming step, the catalyst layer (6a) is formed on the intermediate layer (3a). The intermediate layer forming step includes a hole forming step, a crack forming step, a titanium hydride film forming step, a coating step, and a heat treatment step. In the hole forming step, a plurality of holes (25) are formed in the first main surface (21a) of the titanium substrate (2a). In the crack forming step, a plurality of micro cracks (26) extending from the inner peripheral surface (251) of each of the plurality of holes (25) into the titanium substrate (2a) are formed. In the titanium hydride film forming step, the first main surface (21a) of the titanium substrate (2a), the inner peripheral surface (251) of each of the plurality of holes (25) in the titanium substrate (2a), and the plurality of microcracks (26). ), the titanium hydride film (7a) is formed so as to straddle each inner peripheral surface (261). In the coating step, a solution (8a) containing a solvent and a platinum compound is coated on the titanium hydride film (7a). In the heat treatment step, the platinum compound is thermally decomposed and the titanium hydride film (7a) is thermally decomposed by performing a heat treatment of drying the solution (8a) in an atmosphere containing oxygen.
第7の態様に係る電解用電極の製造方法では、導電性の向上を図ることが可能となる。 In the method of manufacturing an electrode for electrolysis according to the seventh aspect, it is possible to improve conductivity.
第8の態様に係る電解用電極の製造方法は、第7の態様において、穴形成工程では、放電加工法により複数の穴(25)を形成する。穴形成工程がクラック形成工程を兼ねている。 In the method for manufacturing an electrode for electrolysis according to an eighth aspect, in the seventh aspect, in the hole forming step, a plurality of holes (25) are formed by an electric discharge machining method. The hole forming process also serves as a crack forming process.
第8の態様に係る電解用電極の製造方法では、複数の穴(25)と複数のマイクロクラック(26)とを同じ工程で形成することができる。 In the method of manufacturing the electrode for electrolysis according to the eighth aspect, the plurality of holes (25) and the plurality of microcracks (26) can be formed in the same step.
第9の態様に係る電解用電極の製造方法は、第5〜8の態様のいずれか一つにおい、水素化チタン膜形成工程では、フッ化水素を含む薬品による水素化処理又は水素ガス雰囲気中での熱処理又は水素プラズマ処理によってチタン基板(2;2a)の一部を水素化することで水素化チタン膜(7;7a)を形成する。
A method for producing an electrode for electrolysis according to a ninth aspect is the method for producing an electrode for electrolysis according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein in the titanium hydride film forming step, hydrogenation treatment with a chemical containing hydrogen fluoride or a hydrogen gas atmosphere is performed. Part of the titanium substrate (2; 2a) is hydrogenated by the heat treatment in
第9の態様に係る電解用電極の製造方法では、水素化チタン膜(7;7a)を容易に形成することができる。 In the method for manufacturing an electrode for electrolysis according to the ninth aspect, the titanium hydride film (7; 7a) can be easily formed.
1、1a 電解用電極
2、2a チタン基板
21、21a 第1主面
22、22a 第2主面
24 マイクロクラック
241 内周面
25 穴
251 内周面
26 マイクロクラック
261 内周面
3、3a 中間層
4、4a 酸化チタン層
41 介在部
43 第1介在部
45 第2介在部
5、5a 白金層
50、50a 導体部分
51 枝部
52 コンタクト部
53 突出部
54 第1コンタクト部
55 枝部
56 第2コンタクト部
6、6a 触媒層
7、7a 水素化チタン膜
8、8a 溶液
1, 1a Electrode for
Claims (9)
前記チタン基板の前記第1主面側に形成されている中間層と、
前記中間層上に形成されている触媒層と、を備え、
前記中間層は、
前記チタン基板の前記第1主面上に形成されている酸化チタン層と、
前記酸化チタン層上に形成されている白金層と、
前記白金層から前記酸化チタン層を貫通して前記チタン基板内へ延びており、前記チタン基板と接している複数の導体部分と、を有する、
電解用電極。 A titanium substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
An intermediate layer formed on the first main surface side of the titanium substrate;
A catalyst layer formed on the intermediate layer,
The intermediate layer is
A titanium oxide layer formed on the first main surface of the titanium substrate;
A platinum layer formed on the titanium oxide layer,
A plurality of conductor portions which extend from the platinum layer through the titanium oxide layer into the titanium substrate and are in contact with the titanium substrate,
Electrode for electrolysis.
前記白金層から前記酸化チタン層を貫通して前記チタン基板内へ枝状に延びている枝部と、
前記枝部から分岐して前記チタン基板内へ延びており前記チタン基板に接している複数のコンタクト部と、を含み、
前記中間層は、
前記酸化チタン層から前記複数の枝部の各々に沿って前記チタン基板内へ延びており、各々が前記複数の枝部のうち対応する枝部と前記チタン基板との間に介在している複数の介在部を更に備える、
請求項1に記載の電解用電極。 Each of the plurality of conductor portions is
Branches extending from the platinum layer through the titanium oxide layer into the titanium substrate in a branch shape,
A plurality of contact portions that branch from the branch portion and extend into the titanium substrate and are in contact with the titanium substrate;
The intermediate layer is
A plurality of titanium oxide layers extending from the titanium oxide layer into the titanium substrate along each of the plurality of branches, each of which is interposed between the corresponding branch of the plurality of branches and the titanium substrate. Further includes an intervening part of
The electrode for electrolysis according to claim 1.
前記白金層から前記酸化チタン層を貫通して前記チタン基板内へ突出している突出部と、
前記突出部から前記チタン基板内へ延びており前記チタン基板に接している複数の第1コンタクト部と、
前記突出部から前記チタン基板内へ枝状に延びている複数の枝部と、
前記複数の枝部の各々から分岐して前記チタン基板内へ延びており前記チタン基板に接している複数の第2コンタクト部と、を含み、
前記中間層は、
前記酸化チタン層から前記複数の突出部の各々に沿って前記チタン基板内へ延びており、各々が前記複数の突出部のうち対応する突出部と前記チタン基板との間に介在している複数の第1介在部と、
前記第1介在部の各々から前記複数の枝部の各々に沿って前記チタン基板内へ延びており、各々が前記複数の枝部のうち対応する枝部と前記チタン基板との間に介在している複数の第2介在部と、を更に備える、
請求項1に記載の電解用電極。 Each of the plurality of conductor portions is
A protrusion protruding from the platinum layer into the titanium substrate through the titanium oxide layer,
A plurality of first contact portions extending from the protruding portion into the titanium substrate and in contact with the titanium substrate;
A plurality of branch portions extending in a branch shape from the protrusion into the titanium substrate;
A plurality of second contact portions that branch from each of the plurality of branch portions and extend into the titanium substrate and are in contact with the titanium substrate;
The intermediate layer is
A plurality of extending from the titanium oxide layer into the titanium substrate along each of the plurality of protrusions, each interposed between the corresponding protrusion of the plurality of protrusions and the titanium substrate; A first intervening part of
Each of the first intervening portions extends into the titanium substrate along each of the plurality of branch portions, and each of the first intervening portions is interposed between the corresponding branch portion of the plurality of branch portions and the titanium substrate. Further comprising a plurality of second intervening portions,
The electrode for electrolysis according to claim 1.
前記酸化チタン層の一部が前記触媒層と接している、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電解用電極。 The catalyst layer contains an oxide,
Part of the titanium oxide layer is in contact with the catalyst layer,
The electrode for electrolysis according to any one of claims 1 to 3.
前記中間層上に触媒層を形成する触媒層形成工程と、を備え、
前記中間層形成工程は、
前記チタン基板の前記第1主面から前記チタン基板内へ延びる複数のマイクロクラックを形成するクラック形成工程と、
前記チタン基板の前記第1主面と前記チタン基板における前記複数のマイクロクラックの各々の内周面とに跨る水素化チタン膜を形成する水素化チタン膜形成工程と、
溶媒と白金化合物とを含む溶液を前記水素化チタン膜上に塗布する塗布工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記溶液を乾燥させる熱処理を行うことにより、前記白金化合物を熱分解するとともに、前記水素化チタン膜を熱分解する熱処理工程と、を有する、
電解用電極の製造方法。 An intermediate layer forming step of forming an intermediate layer on the first main surface side of a titanium substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
A catalyst layer forming step of forming a catalyst layer on the intermediate layer,
The intermediate layer forming step,
A crack forming step of forming a plurality of microcracks extending from the first main surface of the titanium substrate into the titanium substrate;
A titanium hydride film forming step of forming a titanium hydride film across the first main surface of the titanium substrate and the inner peripheral surface of each of the plurality of microcracks in the titanium substrate;
A coating step of coating a solution containing a solvent and a platinum compound on the titanium hydride film,
By performing a heat treatment to dry the solution in an atmosphere containing oxygen, while thermally decomposing the platinum compound, a heat treatment step of thermally decomposing the titanium hydride film,
Manufacturing method of electrode for electrolysis.
請求項5に記載の電解用電極の製造方法。 In the crack forming step, the plurality of microcracks are formed by an electric discharge machining method,
The method for producing the electrode for electrolysis according to claim 5.
前記中間層上に触媒層を形成する触媒層形成工程と、を備え、
前記中間層形成工程は、
前記チタン基板の前記第1主面に複数の穴を形成する穴形成工程と、
前記複数の穴の各々の内周面から前記チタン基板内に延びる複数のマイクロクラックを形成するクラック形成工程と、
前記チタン基板の前記第1主面と前記チタン基板における前記複数の穴の各々の内周面と前記複数のマイクロクラックの各々の内周面とに跨る水素化チタン膜を形成する水素化チタン膜形成工程と、
溶媒と白金化合物とを含む溶液を前記水素化チタン膜上に塗布する塗布工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記溶液を乾燥させる熱処理を行うことにより、前記白金化合物を熱分解するとともに、前記水素化チタン膜を熱分解する熱処理工程と、を有する、
電解用電極の製造方法。 An intermediate layer forming step of forming an intermediate layer on the first main surface side of a titanium substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface;
A catalyst layer forming step of forming a catalyst layer on the intermediate layer,
The intermediate layer forming step,
A hole forming step of forming a plurality of holes in the first main surface of the titanium substrate;
A crack forming step of forming a plurality of microcracks extending from the inner peripheral surface of each of the plurality of holes into the titanium substrate,
A titanium hydride film forming a titanium hydride film extending over the first main surface of the titanium substrate, the inner peripheral surface of each of the plurality of holes in the titanium substrate, and the inner peripheral surface of each of the plurality of microcracks. Forming process,
A coating step of coating a solution containing a solvent and a platinum compound on the titanium hydride film,
By performing a heat treatment to dry the solution in an atmosphere containing oxygen, while thermally decomposing the platinum compound, a heat treatment step of thermally decomposing the titanium hydride film,
Manufacturing method of electrode for electrolysis.
前記穴形成工程が前記クラック形成工程を兼ねている、
請求項7に記載の電解用電極の製造方法。 In the hole forming step, the plurality of holes are formed by an electric discharge machining method,
The hole forming step also serves as the crack forming step,
The method for manufacturing the electrode for electrolysis according to claim 7.
請求項5〜8のいずれか一項に記載の電解用電極の製造方法。 In the titanium hydride film forming step, the titanium hydride film is formed by hydrogenating a part of the titanium substrate by hydrogenation treatment with a chemical containing hydrogen fluoride, heat treatment in a hydrogen gas atmosphere, or hydrogen plasma treatment. Form,
A method for manufacturing the electrode for electrolysis according to claim 5.
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WO2023188704A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electrolysis electrode |
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- 2019-01-24 JP JP2019010641A patent/JP2020117780A/en active Pending
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