JP5622294B2 - 電解液中の電極間の物質移動過程は電圧印加で促進 - Google Patents

Description

本発明は、電気化学ポテンシャル列の大きい電極と電気化学ポテンシャル列の小さい電極は、離間し配置、その間に小さい布、樹脂、炭クロスを挿入、そして少し大きい布、樹脂、炭クロスに固着、電極は積層、又平行に並べて、電気化学ポテンシャル列の小さい方は陰極とし、電気化学ポテンシャル列の大き方は陽極になり、陰極と陽極の両極を創り、電位差により電気化学反応（酸化還元反応）は起こり、電気力線による電場形成、静電気発生で電子、陽イオン、陰イオンの流れをアノード、カソードに吸収、吸着現象で微粒子、水の中にとけて「イオン」の状態なった放射性物質、金属イオン、遊物質、微生物、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７、血液成分は電極表面へ吸集、固着する陰極と陽極の両極を備えた電極体に関する。

厚生労働省は腸管出血性大腸菌Ｏ１５７で汚染された生食用での牛肝臓（レバー）を殺菌するためコバルト６０などの放射性物質を使ってガンマ線を生レバーに照射し、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７の死滅を国立医薬品衛生研究所で研究することが公開されている。

大阪府立大学大学院、科学環境学科研究所では腸管出血性大腸菌Ｏ１５７で汚染された生食用の牛肝臓（レバー）を高濃度の塩素系消毒薬で洗浄した後、急速冷凍し、丁寧に解凍すると、菌の量が激減することを公開されている。

放射能の微粒子を捕集するために空気入口と空気出口を備えたケーシングの、ファンで空気を通過させて、空気中に散在する微粒子を高電圧の印加でイオン化する、イオン化部、電気捕集部と放射線強さ検出する放射線検出器を備えた放射能測定器付微粒子補集装置が公開されている。

公開特許公報 平３−２５２８公報

しかし牛肝臓（レバー）食品を殺菌するために放射線の照射は原則的に禁止、食品の安全面で放射線照射した牛生レバーを食すのは健康面に問題がある。

又生レバーを高濃度の塩素系消毒薬を注入する殺菌は、塩素系消毒薬処理後の後始末の洗浄、さらに急速冷凍し、丁寧に解凍する処理が大変であり、又高濃度の塩素系消毒薬の影響で、生レバーの変色、味変化、塩素の臭いが残り、健康面に影響を与える問題がある。

又特許文献１の技術では、放射能の微粒子を捕集するために空気をファンで流すために大がかりの装置が必要、この装置では放射性物質で汚染された高温ガス、煙、水、海水から汚染物質の回収が困難、さらに装置を稼働させるエネルギーを必要とする。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、微生物、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７で汚染生レバーの殺菌は放射線照射、また高濃度の塩素系消毒薬等を利用することにより健康面に影響を与える副作用があり、本発明は、薬剤、抗生物質、放射線を利用せず、電極体は電気二重層キャパシタ機能を持ち、電極体から発生する、電子の流れ（静電気）、光放電現象、直流電気、電気化学反応で微生物の細胞膜表面はマイナスに帯電しているため電極表面へ吸集、特異吸集、固着することにより滅菌する。

放射性物質は、水の中「イオン」の状態になってとけているため、「放射性物質を除染処理する」装置は稼働させるために、エネルギーを使用するが、本発明の電極体は積層電極、又は平行に並べた電極は、電位差により電気化学反応が起こり、高温条件、又低温条件で太陽光、水蒸気の存在の空気中、水蒸気、煙水、湯、海水、雪の中、氷の中で２４時間作動、電子の流れ、静電気、直流電気を発電する機能を発揮、陰極から陽極への電子の流れ、電気力線、電場形成で微粒子、微生物、イオンは陽極、陰極の表面へ吸集、固着するため、放射性物質を除去するファン付の放射能測定器付微粒子補集める装置は不要である。

電気化学ポテンシャル列の大きい電極と電気化学ポテンシャル列の小さい電極は積層、又は平行に組み込み電気二重層キャパシタを形成、その間に布、樹脂、又は炭クロスを挿入、少し大きい布、樹脂、又は炭クロスに固着、陰極と陽極を創り、電気化学ポテンシャル列の電位差（起電力）を原動力として、電気化学反応（酸化還元反応）は起こり、マイナス電極（陰極）からプラス電極（陽極）に向けて絶えず電子の流れ「電流」、「直流静電気」が発生、マイナスイオンが電極の「プラス電気極」に吸い付けられる（吸着作用）、次々に「マイナス電極」に運ばれていき、マイナス電極側からマイナス電子がはじき飛ばされ（放電、反発作用）プラス電極へ、電気力線に沿って飛んでいき電場が形成、その結果、浮遊する微粒子、水、海水に溶けた放射性物質の「イオン」、並びに水に浮遊する微生物は陰極、又は陽極の電極表面へ電荷移動過程、物質（イオン）移動過程で吸集、固着により除去、又は滅菌するために、陰極と陽極を備えたことを特徴とする電極体。

本発明の電極体は、太陽光、水蒸気の存在のもとに（空気中）接触、煙、海水、水、高温条件、湯、低温条件、雪、氷が浮かぶ海水、凍結した氷の中に浸漬することにより、金属間は接触状態になり電食、腐食作用が起こり、電位差は電気化学反応（酸化還元反応）を起こす原動力で、並びに水、又水蒸気がある限り発電し続ける直流発電機能と電池機能を有し、陰極から陽極へ電子の流れが発生により、電気力線、電場が形成され、直流の静電気を絶えず発生、電子、陽イオン、陰イオンの流れにより、陰極、陽極の電極表面へ吸集、固着する、電着現象、めっき現象、吸着現象を促進するため、さらに乾電池、電池、直流電源の電圧印加することを特徴とする電極体。

実験で、本発明の電極体は、電気化学ポテンシャル列の大きい電極と電気化学ポテン シャル列の小さい電極を離間し配置、その電極間は疎結合で、水蒸気の存在のもとに（空気中）接触、太陽光、風、煙、水蒸気又は海水、水、高温条件、湯、低温条件、水、氷の浮かぶ海水、凍結した氷の中に浸漬することにより発電を発揮、微粒子、イオン、微生物は陽極、陰極へ吸集、固着することを発見した。

更に、実験でアルミニウム線１．０ｍｍと銀線０．３ｍｍを炭クロスの上に離間し配置し、固着、培養液（１００ｍｌ）を入れて浄化体を製作し、電解液に浸漬、さらに一般細菌（大腸菌）を入れ観察すると電位差で電気化学反応により静電気が発生、電場形成、電解液中に分散の大腸菌群は陰極の銀線に集菌、細菌は銀線電極の表面に集菌、陰極に引寄せられ、さらに単１形電池、１．５Ｖを接続、直流電源の電圧印加で、電流が流れ電気化学反応（酸化還元作用）で大腸菌は１２時間経過すると、大腸菌群は集積死滅、検査で殺菌が検出されず、微生物の滅菌時間が短縮、殺菌効果が向上、直流電源の電圧印加で電気化学反応の促進が実証する。

更に実験で３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）はイオン交換水にＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ ＲＩＭＤ ５０９９３９（Ｏ１５７：Ｈ７）腸管出血性大腸菌Ｏ１５７を約１０^５ＣＦＵ／ｍＬの試験菌を含むイオン交換水１００ｍＬを加えて、３積層電極の試験品を浸漬、次に電極体の試験品に単一乾電池１．５Ｖを接続し電圧印加、すると１８０分で、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７は滅菌を確認、直流電源（乾電池）の電圧印加により電気化学反応の促進を実験で実証する。（［００９０］財団法人北里環境化学センター、添付資料の試験報告書をご参照）

電極の亜鉛材（トタン板）１枚を炭クロスに固着した１層電極と銀、亜鉛（トタン板）、銅を離間し炭クロスを挿入した３積層電極は大きい炭クロスに固着、各電極を電解液に入れ、金属イオンの発生量を比較すると金属イオンは３積層電極の方は１層電極より多く溶出、電食作用、腐食作用は異なる起電力レベルの、電位差が大きい３積層電極は金属イオンが強く、電気化学反応を起こし、さらに単一乾電池、１．５Ｖで電圧印加すれば電圧、電流値が大きくなり、電気化学反応を促進、さらに４から１０積層電極に増やせば、反応が促進される。

電気化学ポテンシャル列（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｒｉｅｓ）の異なる種類の金属で起電力（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）レベル持った金属は、陽極的材料（電気化学ポテンシャル列上より正の側）と陰極的材料（電気化学ポテンシャル列下より負の側）の電位差をつける組み合わせで、陽極と陰極を創り、電位差は電気化学反応を起こす原動力で、電気力線、電場を形成し、さらに陽極的材料は電池の負極、陰極的材料は電池の正極へ導線を接触させ、乾電池、電池、直流電源により電圧印加で電気化学反応を促進するために、電圧印加することを特徴とする電極体。

電気化学ポテンシャル列の異なる種類の金属としては［００１９］表１に記載されたものがあるが、 異なる起電力（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）レベルを持つ金属を水蒸気の存在のもとで接触、又水中に浸漬すると、これらの一方向は陽極、他方は陰極となり（アノード、カソード）、両者間に電位差が生じ、かかる電気化学反応により発電効果を発揮、電気化学ポテンシャル列の起電力レベルの差が大きいほど、電場形成、直流の静電気を発生、電圧と電流等は大きい値を生じるので、電極表面における電着現象、めっき現象、金属腐食作用、電食作用、腐食電池を応用し、乾電池、電池、直流電源の電圧印加により電気化学反応を促進することを利用する。

前記金属は、遷移金属、マンガン、フェライト、チタン酸バリウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、マグネシウム合金、酸化チタン、硫黄、アルミニュウム、アルミニウム／マンガン合金、カドミウムめっき鋼、８０錫／ ２０錫めっき鋼、亜鉛めっき鉄／鋼、トタン、亜鉛、亜鉛合金、クロム、鉄、軟鉄または鋼鉄、軟鉄または鋼、錫、真鍮、ジュラルミン、鉛、クロムめっき鋼、軟質半田、ニッケル下地クロムめっき鋼、錫めっき鋼、高クロムステンレス鋼、１２％クロムステンレス鋼、銅、銅合金、銀半田、銅合金、ニッケルめっき鋼、銀、ロジウム下地めっき銅、銀／金合金、炭、活性炭、パラジゥム、白金、金のうちの異なる種類の金属で、電位差が有ることが好ましい。

ここで、「布、樹脂」とは、布、紙、合成繊維、不織布、ゴム、シリコン樹脂、樹脂、合成樹脂等からなる板状体を広く含む概念であり、乾燥状態で電気的絶縁体を有するものが好ましく、水蒸気の存在のもとに布、紙、不織布、ゴム、シリコン樹脂、樹脂、合成樹脂、接着剤、うるしが接触しているとき、又電解液（水、海水、湯）で布、樹脂、紙、不織布、ゴム、シリコン樹脂、樹脂、合成樹脂、接着剤、うるしの材料が湿った状態で布、樹脂の端と端の間は電気絶縁体から材料の端と端の間で電気抵抗が生じ、電導性のある材料に変化する材料を利用する。

「炭クロス」とは、炭の両面を布又は樹脂で挟んだものであり、わし（和紙）炭、竹炭、木炭、活性炭、微粒子活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブを布で両面から挟み固着した炭クロスは水蒸気の存在のもと接触しているとき、又電解液（水、海水、湯、氷）で湿ったときわし（和紙）炭、竹炭、木炭、活性炭、微粒子活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブ材料が湿り、電気絶縁体から材料の端と端の間で電気抵抗が生じ、電導性のある材料に変化する材料を利用する。

炭、活性炭の利用として、電気化学ポテンシャル列の大きい電極と、電気化学ポテンシャル列の小さい電極は、電位差をつけて組み合わせ、電極と電解質溶液をつなげた系の電気化学反応で発生する電気エネルギー、電解質の正負両イオンが電圧を加える充電によって、電極表面に吸収され、電極内の正負電荷と対を作り、電気を貯蔵、そして電気二重層が消滅することによって、電気エネルギーを放出すること（放電）となり、この充電および放電は電解質の正負の両イオンがそれぞれ負極と正極に物理的に吸着および脱着されることによって生じるもので、貯蔵する電気二重キャパシタにわし（和紙）炭、竹炭、木炭、活性炭、微粒子活性炭、カーボンブラック、カーボンナノチューブを利用する。

本発明は、生物、又微生物（細菌、カビ、酵母、ウイルス、Ｏ１５７）を滅菌する電気的殺菌、又電気化学的殺菌、並びに発電は電気化学ポテンシャル列の異なる電極で、電極は離間し組み合わせ、電位差（起電力）をつけて布、又炭クロスに固着、電極と電解液をつなげた系において湿った電極、布、樹脂又炭クロスは接触し、電極内の電子と電解液の界面で電子がやりとりされる、電気二重層の電気化学系反応の反応性は電位差により電気化学反応を起こす原動力とすることを特徴とし、さらに乾電池、電池、直流電源の電圧印加により電位差を大きくし、電気化学反応が促進することを利用する。

電位差をつけた電極は多数個を離間し組み込み、金属電極間が疎結合で、布、樹脂（布、不織布、ゴム、シリコン樹脂、樹脂、合成樹脂、接着剤、うるし）、又炭クロス（和紙炭、活性炭を布に固着）を挿入し固着、電極は水蒸気の存在のもとに接触し、又電解液の存在のもとに接触するとき電極、電極と布、樹脂と電極、又電極と炭クロス間は電気絶縁体から電気抵抗が生じ、電導性へ変化、電極が接触しているとき起こる電食作用、電解腐食作用は一つの金属から他の金属へ電流が流れる腐食電池となり、電極間は電気絶縁性から電気抵抗を有し電導性を生じ、さらに電極間は電導性をおびる布、樹脂又炭クロスに固着することを特徴とする。

金属イオンは微生物の細胞質膜、細胞壁の表面に付着、細胞質の電子伝達系とイオ伝導が影響をうけ腐食における局部電池機構と類似の機構、すき間腐食の反応が進行し滅菌するため、電極と電解液の界面で電気二重層の電気化学系反応で、光放電による水の電気分解、電池反応、着電、めっきを起こす反応エネルギーは電気エネルギーに変換され、金属イオンの生成を特徴とする。

微生物の細胞膜、細胞の壁は電場形成、静電気発生、放電の電流破壊、電圧破壊、コロナ放電で破壊され滅菌する反応性を起こすため、面積が有る導体性の電極は電極と電極が離間し布、樹脂又炭クロスを平行に挿入して固着、平行キャパシタとし、電解液で接触した導体性の電極と電解液をつなげた系の界面で電子がやりとりする、電気二重層キャパシタは布、樹脂又炭クロスの活性炭電極が、電気エネルギーを貯蔵する蓄電池機能を持ち、電極と溶解液の陽イオン、陰イオンがそれぞれ負極と正極に物理的に吸集、および脱着による充電、放電を繰り返す腐食電池は、さらに乾電池、電池、直流電源で電圧印加して電位差を大きくし、電気化学反応を促進することを特徴とする。

放射性物質は、水の中に「イオン」の状態になってとけているため、イオンが非常に小さいため、泥水から泥を取り去るフィルターなどではとりわけることが困難、しかし、放射性物質が水の中に「イオン」の状態になってとけているので、電気化学ポテンシャル列の小さい金属と電気化学ポテンシャル列の大きい金属、すなわち異なる起電力レベルを持つ金属の電極は、電位差により電気化学反応が起こり、陰極、陽極間に電子の流れ、静電気により、放射性物質は、水の中にとけてイオンの状態になつてとけているため、陰極、又は陽極の電極表面へ吸集、固着する。

少なくとも２種類の電気ポテンシャル列の大きい電極と電気ポテンシャル列の小さい電極は、導体性が有り、電極板は面積が有り、電極板を離間して配置、離間を設けた極板の間に布、樹脂又は炭、活性炭の誘電体を挿入、電極板を平行に配置し大きい布、樹脂又炭クロスに固着、電極が平行板になり金属板の内部に電荷が集中し強い電場が作られ、電位差により電気化学反応が起こり、電気エネルギーを充電、放電できる電気二重層キャパシタの蓄電機能を持ち、平行キャパシタ機能を持つことを特徴としている。

電気化学系反応の反応性は陽極的材料の電極（電気化学ポテンシャル列上より正の側）の面積は小さくし、腐食により陽極へ電子供給量を多くする陰極的材料の電極（電気化学ポテンシャル列下より負の側）は面積を大きくし、陽極的材料と陰極的材料（アソード、カソード）を離間し布、樹脂又炭クロスを固着、又間隔を設け、さらに動作電極、準電極、又補助電極は２から１０の多数個を離間し組み合わせて電位差を大きくし、さらに陽極、陰極へ乾電池、電池、直流電源で電圧印加することを特徴とする。

組み合わせる異なる電極は電気化学的ポテンシャル列の大きいものと電気化学的ポテンシャル列小さいものと差は０．２５Ｖ以上とし、さらに０．７５Ｖ以上であれば電気化学反応が促進される。

陽極的（電気化学ポテンシャル列上より正側）材料の被覆されていない面積は、陰極的（電気化学ポテンシャル列下より負側）材料それよりも大きくする。

電極材料の表面から発生するガス（水素、酸素）抜くため、電極の表面は粗面化、孔明、又筆で表面を拭く、又電極材料をエクスパンドメタル状に加工し使用、電気化学反応を促進する。

標準分解電圧、２５℃、１ａｔｍで、１．２３Ｖ以上をえるために、さらに電圧印加により、理論稼働電圧は１．４８Ｖに達し、電気化学反応を促進させる。

硝酸銀の水溶液から銀を析出させる（銀めっき）反応で銀イオンから電子を受け取り、銀原子になるような反応過程を電荷移動過程と呼ぶ。銀が析出する場合、電子を受け取るＡｇ^＋は溶液本体中から電子を受け取る場所である電極表面ごく近傍の電荷移動反応層まで到着しなければならない。この過程を物質輸送過程いとう。

小久見善八編著、「電気化学」、（株）オーム社、平成２０年３月１０日、Ｐ４２

金属の電解採取、電解製錬に使用する方式、鉱石を酸とともにばい焼し、湿式処理を行って電解液を製作して電解を行い、ガソードに目的金属を析出させ、アノードには炭素あるいはＡｇ−Ｓｂのような不溶性の電極を使用し、その電源は直流電源を使用。この方法で採取している金属には、Ｚｎ，Ｓｎ，ＮｉＣｒ，Ｍｎなどがあり、亜鉛の鉱石は閃亜鉛鉱（ＺｎＳ）である。鉱石を１０００℃でばい焼し、ＺｎＯを得る。この後、硫酸酸性の電解廃液をリサイクルしてＺｎＯを浸出して電解液とする。電解槽の一例を［図１２］（図３．７）に示す。

美浦隆、佐藤祐一、神谷信行、奥山優、縄舟秀美、湯浅真著「電気科学の基礎と応用」、（株）朝倉書店、２００９年３月２５日、８１，８２

電流とは電極反応（電極／溶液界面出の電荷移動、電荷移動過程）速度を表す。

大堺利行、加藤健司、桑畑進著「電気化学」（株）化学同人出版、２０１０年９月２０日発行、Ｐ８８

電荷移動過程によって、電極表面と電極近傍の溶液との間には反応関与物質の濃度差（厳密には電気化学ポテンシャル差）が生じ、物質移動が起こり、これを物質移動過程と呼ぶ。

大堺利行、加藤健司、桑畑進著、「電気化学」、（株）化学同人出版、２０１０年９月２０日発行、Ｐ８７

実験で３００ｍＬ容量のビーカーに、３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）を入れ、温度計を設置、イオン交換水にＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ ＲＩＭＤ ５０９９３９（Ｏ１５７：Ｈ７）腸管出血性 大腸菌Ｏ１５７を約１０^５ＣＦＵ／ｍＬの試験菌を含むイオン交換水１００ｍＬを加えて３積層電極の試験品を浸漬、次に３積層電極の試験品に単一乾電池１．５Ｖを接続し印加、浸漬、さらに３積層電極を浸漬しないコントロールとの３件の除菌性能評価試験を実施、直流電源（乾電池）の電流印加で電気化学反応の促進により、Ｏ１５７の滅菌の時間が短縮される。（［００９０］財団法人北里環境化学センター、添付資料の試験報告書をご参照）

５、６０、１８０分の所定時間経過後、ビーカ−から試験水１ｍＬを採取し、ＳＣＤＬＰ培地９ｍＬと混合、これを適宜１０倍段階希釈し、原液または希釈１ｍＬずつ２枚のシャーレに入れ、ＳＣＤ寒天培地との混釈平板とし、これらの寒天培地を３５℃で４８時間培養し、試験水１ｍＬあたりの菌数を測定、さらに３積層電極の試験品を浸漬しない条件のコントロールを同様に試験し、対照とする。

上記の３積層電極の除菌性能を比較すると３積層電極の試験品を浸漬しないコントロールの場合は１８０分経過後、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７、６８０，０００→４２０，０００ＣＦＵ／ｍＬの滅菌効果はない。

３積層電極の試験品を浸漬の場合は腸管出血性大腸菌Ｏ１５７、６８０，０００→８８，０００ＣＦＵ／ｍＬに大幅に減少、電気化学反応（酸化還元反応）で、３積層電極は滅菌することを確認する。

３積層電極の試験品に単一乾電池１．５Ｖを電圧印加、すなわち電圧を負荷により電気学反応が促進され、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７、６８０，０００→＜１０ＣＦＵ未満／ｍＬになり１８０分の短時間で抗菌・除菌効果が認められることを確認する。

実験で、電気化学反応（酸化還元反応）により陽極的材料、陰極的材料の表面に酸化還元反応、電気分解で発生する気泡のガス（水素、酸素）が材料の表面に付着により電気化学反応が低下を防ぐため、材料の表面にガスの逃げ孔を開け、表面に付着した、気泡を除去するため、電極表面に打撃を与え、又筆で掃くと、ガスが多く電極表面から水面に浮き上がり、直流電圧が０．００２Ｖから０．０１Ｖに上昇する。

実験で、上記の電極へ電圧印加することにより電気化学反応が促進され、両極に吸集、固着が進み、金属イオンの濃度が増し、Ｚｎ：０．８５→１．９、Ｃｕ：０．０３６→４．１、Ａｇ：＜０．００１→０．０９８ｍｇ／Ｌとなり、電極へ電圧印加しない場合よりは滅菌の処理時間の大幅な短縮が図られたことを確認、（［００５０］と［００９０］の表２、１８０分作用後における試験水の金属濃度をご参照）

３積層電極のＡｇ−Ｃｕ材は電気化学ポテンシャル列のＡｇは起電力−０．８０Ｖ、Ｃｕは起電力−０．３４Ｖ、Ｚｕは起電力＋０．７６Ｖで、乾電池の正極はＡｇ、Ｃｕに、負極はＺｕ材に接続し、直流電源で電圧印加する。

実験で、３積層電極に電圧印加した乾電池はアルカリ乾電池、（株）オーム電機ＬＲ２０、１．５Ｖ単一形を利用、電圧変化は１．６１Ｖ→１．５７Ｖで１８０分経過後の測定電圧である。（測定器：デジタル・マルチメータＤＲ７００、三和電気計器株式会社）

上記の実験で３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）を使用した電極に単一乾電池、マンガン電池により１．５Ｖの電圧印加した条件のＺｎ−Ａｇ電極の電位差と電流値を測定、Ｚｎ−Ａｇ間電位差：１．４２４Ｖ、電池開放電圧：１．４２５Ｖ、Ｚｎ−電池間電流：０．４４３ｍＡである。（測定器：ソースメジャーユニット、２６１２、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製、マルソメータ、３４４０１Ａ、Ａｇｉｌｅｎｔ ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ製、新潟県工業技術総合研究所、第２４−０７７５号、試験等成績表［００５９］をご参照）

上記の実験で３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）を使用した電極に単一乾電池、マンガン電池により１．５Ｖの電圧を無印加した条件のＺｎ−Ａｇ電極の電位差と電流値を測定、Ｚｎ−Ａｇ間電位差：０．８８１Ｖ、Ｚｎ−Ａｇ間電極の電流：０．１４５ｍＡである。（測定器：ソースメジャーユニット、２６１２、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製、マルソメータ、３４４０１Ａ、Ａｇｉｌｅｎｔ ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ製新潟県工業技術総合研究所、第２４−０７７５号、試験等成績表［００５９］をご参照）

実験で、上記の測定で直流電源は電圧印加した場合と、無印加の場合を比較すると、電圧は０．８８１Ｖ→１．４２４Ｖ、電流は０．１４５ｍＡ→０．４４３ｍＡに電圧、電流値は増え、無印加より電圧印加の方が電圧、電流値が増加する。

実験で、電極体の電気化学反応が促進されると電極表面へ吸集、固着、酸化皮膜、金属イオンが電着し反応がおそくなるが、直流電源は正極と負極の導線を入れ替える替えると、電極表面を覆っていた物質が電解液に溶け出て、電極表面がきれいになり、反応が進む、さらに水に溶け出て、汚れた物質をポンプで汲み出し、水を交換すれば電気化学反応が促進される。

上記の単一乾電池、１．５Ｖの直流電源の電圧印加と無印加とを比較すると電極間の電圧０．８８１Ｖ→１．４２４Ｖ、電流値０．１４５ｍＡ→０．４４３ｍＡに電圧、電流値は増加し、電気化学反応は促進により、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７は、６８０，０００→＜１０未満ＣＦＵの滅菌する処理時間は大幅に短縮する。

上記Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ電極を純水に浸漬して、Ｚｎ−Ａｇの電極の電位差、電流、抵抗値とＺｎ−Ｃｕ電極にマンガン電池により電圧印加した条件Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ電極間の電位差と電流値を測定の結果、新潟県工業技術総合研究所、第２４−０７７５号、試験等成績表は下記［００５９］に添付する。

上記の実験で、純水に浸漬した３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）を使用の電極は単一乾電池、マンガン電池により１．５Ｖの電圧印加した条件のＺｎ−Ａｇ電極の電位差をデジタル・マルチメータ、７３５２Ａ、（株）エーディーシーで測定、パソコン、Ａ５６１／ＤＷ、富士通製で電圧の変化を描画、電圧は測定開始から２７０秒で１．４６１Ｖで、光放電現象が起こり、０．００７Ｖに下降、１．４５４Ｖになり、その後充電（直流発電）を開始、元の電圧に復帰する。（［図７］をご参照）

上記の実験で、純水に浸漬した３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）を使用した電極は単一乾電池、マンガン電池の電圧印加をしない場合条件Ｚｎ−Ａｇ電極の電位差をデジタル・マルチメータ、７３５２Ａ、（株）エーディーシーで測定、パソコン、Ａ５６１／ＤＷ、富士通製で電圧の変化を描画、電圧は測定開始から８０秒で０．７７９Ｖで、光放電現象が起こり、０．０４９Ｖに下降、０．７３０Ｖになり、その後充電（直流発電）を開始、元の電圧に復帰する。（［図８］をご参照）

電気が流れるときは、必ず閉回路が掲載されている。（図２．１）に示すような電気分解を行う場合について考えると、電流は外部電源の正極から出て、そこにつながっている電極（アノード）を通り、電解液を経て外部電源の負極につながっている電極（これをカソード）を通って、外部電源の負極に戻る、しかし、電子は負電荷を有しているので、電流とは逆向きに外部電源の負極からカソードに向かって流れ、アノードを経て外部電源の正極に戻る、このとき電解液中では、電子が直接動くのではない、上に述べたように、電解液の溶液は電気伝導率が小さく電子は流れにくい、電荷を有しているものはイオンであるので、電解液ではイオンが電気を運ぶ、すなわち、電解液中のカチオンはカソードに向かって動く、一方、アニオンはアノードに向かって動く。（［図１３］の（図２．１）をご参照。）

小久見善八著、「電気化学」、（株）オーム社、２００８年３月１０日、Ｐ１４

微生物は負に帯電しているため、１組の異種金属電極間中の電解質に浮遊する微生物は酸化還元電位の低い金属電極表面に誘引され、堆積することで除菌できる。

富岡敏一著、「防菌防黴」、日本防菌防黴学会、２０１０ＶＯＬ３８Ｎｏ．１０、平成２２年１０月１０日、Ｐ２７

放射性物質は、水の中に「イオン」の状態になってとけている。イオンは非常に小さいため、泥水から泥を取り去るフィルターなどで取り分けることができない。

「原発と放射能」、ＮｅＷｔｏｎ、（株）ニュートンプレス、２０１１年７月７日、２０１１／７、Ｐ２５

用・排水中に含まれている重金属などの金属イオンが、電気石の電極に電着、固定されることによってこれらの金属イオンを水から除去することができる。電着固定された金属は、強酸により、または友づりによる研磨によって再び使用することができる。原子力廃液などに含まれている放射性金属を電着により固定、濃縮分離することができる。

綿抜邦彦、久保田昌治著、「新しい水の科学と利用技術」、（株）サンエンスフォーラム、１９９２年１１月１０日、Ｐ３０９

上記電極、亜鉛材（トタン板）、銅材、銀材の３積層電極と電解液（水道水）をプラスチック容器に５０ｍｌ入れ静電気容量を測ると電位は−０．８〜−１ｋｖ、乾燥状態で電極単体では−０．５ｋｖの高静電気を帯電する（３０分経過測定）。（測定器はスタティックロケーター、型式：Ｚ−２０１、ホーザン株式会社）

上記の３積層電極は水に浸漬すると直流電圧、電流を発生する直流発電機となり、発生する電圧は０．９８Ｖ、電流は１．１５ｍＡ、抵抗は１．８ＫΩを発生し増減を繰り返す水電池となる。（デジタル・マルチメータＤＲ７００、三和電気計器株式会社）

「細胞機能の電場制御」の項目で、細胞に及ぼす電気効果はいろいろと知られている。これら電気効果は次の３種類 に大別される［図６］（図９．２２）。第一は細胞への誘電効果である。導電性の低い媒体に 懸濁した細胞に大きな電界が印加されると、誘電体としての細胞に電荷の分極が生じ、細胞の連珠現象などが認められる。電界がさらに大きくなると誘電破壊と同様に、細胞融合が起こる。この現象を利用した細胞融合装置や、細胞内に物質を導入するエレクトロポレーション装置はすでに実用化されている。第二は、細胞表面、あるいは溶液中の電気化学的し、その結果は、細胞機能に影響が及ぶ効果である。これは主として細胞の殺傷に利用される。第三は、電極表面に接触した細胞に認められる電気効果であり、電極表面での電気化学反応を伴わない電気効果である。

財団法人電気化学会著、「電気化学便覧」丸善株式会社出版、平成１２年６月３０日発行、Ｐ３３８

電極上で培養したＨｅＬａ細胞について、−０．２Ｖ〜＋１．２Ｖ定電位を印加したときの細胞の形態および増殖に及ぼす電気効果を示す。細胞膜表面はマイナスに帯電しているため−０．２Ｖから＋０．４Ｖで細胞は電位に応じて、本来の紡錘形から球状へと形態変化が観察されるものの死に至ることはない。＋０．７Ｖでは徐々に死滅し、＋１．２Ｖではすべての細胞が１時間以内で滅菌する。

財団法人電気化学会著、「電気化学便覧」丸善株式会社出版、平成１２年６月３０日発行、Ｐ３３９

遷移元素とは、周期表で第３族元素から第１１族元素の間に存在する元素の総称であり、遷移金属とも呼ばれ、第１２族元素（亜鉛族元素、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ）は化学的性質が典型元素の金属に似ており、またイオン化してもｄ軌道が１０電子で満たされ閉殻していることから日本では一般に典型元素に分類されるが、遷移元素に分類される例も多く見られる。

出典：フリー百科事典『ウィキペディア（Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）

金属の表面は酸化皮膜、電解皮膜で覆われると電気化学反応が遅くなるため対策として、マンガン、亜鉛、ムアルミニウム等は表面が酸化被膜で覆われ、有機化合物に速やかに電子を与えることができないため、金属から１電子移動に、異なる種類の金属を微量添加して金属から有機化合物への電子移動（還元）が促進できる。（金属は還元能力を持っている）。

金属の表面は酸化皮膜、電解皮膜で覆われると電気化学反応が遅くなるため対策として、マンガンに微量の塩化鉛とＭｅ_３ＳｉＣｌを用いると、マンガンの酸化皮膜を取り除き、活性化でき、電子移動（還元）を促進できる。

金属の表面は酸化皮膜、電解皮膜で覆われると電気化学反応が遅くなるため対策として、アルミニウムの還元力は強いため、にインジジウムを微量加えるとアルミニウム金属が活性化でき、電子移動（還元）を促進できる。

金属の表面は酸化皮膜、電解皮膜で覆われると電気化学反応が遅くなるため対策として、亜鉛には微量の鉛が含まれていると、亜鉛からの電子移動（還元）が大きく阻害されるため、少量のＭｅ_３ＳｉＣｌを添加より鉛の阻害効果が抑えられ、電子移動（還元）を促進できる。

放射性物質は、水の中に「イオン」の状態になってとけている。イオンは非常に小さいいため、泥水から泥を取り去るフィルターなどでとりわけることができない。

奈良林直、鈴木達也著、Ｎｅｗｔｏｎ 原発と放射能、緊急大特集第２弾、２０１１年７月号、１続報−福島第一原発事故、２０１１年７月７日発行、Ｐ２５

上記の電極間は疎結合であり、細分化された個々のコンポーネント（異なる電極間）同士の結びつきが比較的穏やかで、独立性が強い状態のことであり、異なる電極間は密接に連携している状態の密結合ではない。

電池のときと同じように、電位の高い方を陽極、低い方を陰極という、電解するには鉛蓄電池の充電（直流電源の陽極を鉛蓄電池の陽極に、電源の陰極を電池の陰極につなぐこと（第１２図））のときのように、直流電源の陽極を電解の陽極、電源の陰極を電解における陰極につなぐことが大切である。すると電流は陽極から入って、電解液の中を通り、陰極を出て、電源にもどる。（［図１１］の（第１２図）を参照）

菊池真一、松野武雄、塩野繁雄、向坊隆著、「電気と光の化学」、日本化学会、大日本図書株式会社、昭和３６年９月３０日、７版発行、Ｐ４６

“ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ”（電位）は酸化電位の符号を逆にしたものであると定義することによって、ある程度の統一がとれ、少なくとも混同を避けたつもりである。

Ｈ．Ｈ．ユーリック、Ｒ．Ｗ．レヴィー共著、岡本剛、松田精吾、松島厳共訳、「腐食反応とその制御」産業図書株式会社出版、２００７年１２月２５日発行、Ｐ．Ｖ

財団法人北里環境科学センター、試験報告書「積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ）」による腸管出血性大腸菌Ｏ１５７の除菌性評価試験、下記［００９０］に添付します。

［図１］は、３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ）を積層にし、電極間５に布、樹脂又は炭クロス１１を挿入、固着、さらに少し大きい布、樹脂又は炭クロス１１を挿入し、固着した電極は水４にいれた水槽２に浸漬、電極間は導線３、直流電源（単一乾電池、１．５Ｖ）１に接続し電圧印加、電気化学反応が促進、微粒子、微生物が陰極、陽極へ吸集、固着が促進される電極体１３の断面図。

［図２］は、陽極材は９、又は８、７、１０を配置、陰極材は６を１０枚積層にし、電極間５に布、樹脂又炭クロス１１を挿入し固着、少し大きい布、樹脂又は炭クロス１１に固着、陽極の面積にたいし、陰極の面積を２〜１０倍にして電位差を大きくし、電気化学反応を促進させる、電極体１３の傾視図。

［図３］は、陽極材７、又は８、９、１０の外周に布、樹脂又は炭クロス１１を挿入し、接着剤１２で固着、さらに外の外周に陰極材６を巻き、材料は１８０度捻じって、表と裏がつながった「メビウスの環」を形成、表面電流が一周しただけでは、表面電流は閉じないで、二周して閉じるようにし電気化学を促進、メビウスの環に沿って一周するとベクトルは反転し、表から出発していつの間に裏に抜けるメビウスの環で、表と裏の端面が、異種材料と接触しないように、同材の両端が直線の導線、又メビウス輪状にねじった導線で結線、発生する電圧、電流値を増す電極体１３の傾視図。

［図４］は、中心部は陽極材９、又は８、７、１０を配置、その外周のリム、ホークは、陰極材６を配置、陰極面積は陽極面積よりも２〜１０倍に大きくし、電気化学反応を促進するリム、ホーク状電極体１３の平面図。

［図５］は、［図４］のリムとホーク状の電極体のＡ−Ａ断面図

［図６］は、［００７２］に記載の（図９．２２）細胞に及ばす種々の３種類の直流電気効果、第一（ａ）は誘電効果により陽極＋、陰極−電極の誘電効果により細胞は並ぶ、第二（ｂ）は細胞表面物質の電気化学反応（酸化還元物質）により電極と−電子ｅ⁻やりとり）が起こる、第三（ｃ）は電気表面の電気効果により細胞が電極表面に吸着、細胞に及ぼす種々の電気効果を示す図。

［図７］は、上記の実験で純水に浸漬した３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）使用した電極は単一乾電池、マンガン電池により１．５Ｖの電圧印加した条件の、Ｚｎ−Ａｇ電極の電位差はデジタル・マルチメータ、７３５２Ａ、（株）エーディーシーで測定、その結果をパソコン、Ａ５６１／ＤＷ、富士通製で電圧の変化を描画、電圧は測定開始から２７０秒で１．４６１Ｖで、光放電現象が起こり、０．００７Ｖに下降、１．４５４Ｖになり、その後充電（直流発電）を開始、元の電圧に復帰する電圧の状況を示し、腸管出血性Ｏ１５７を１８０分経過後、滅菌した、電極体が発生する電圧の波形図。

［図８］は、上記の実験で純水に浸漬した３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）を使用した電極は単一乾電池、マンガン電池の電圧印加をしない場合条件、Ｚｎ−Ａｇ電極の電位差はデジタル・マルチメータ、７３５２Ａ、（株）エーディーシーで測定、パソコン、Ａ５６１／ＤＷ、富士通製で電圧の変化を描画、電圧は測定開始から、８０秒で０．７７９Ｖで、光放電現象が起こり、０．０４９Ｖに下降、０．７３０Ｖになり、その後充電（直流発電）を開始、元の電圧に復帰する電圧の状況を示し、腸管出血性Ｏ１５７を１８０分で大幅に滅菌した電極体が発生する電圧の波形図。

［図９］は、上記の実験で純水に浸漬した３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）使用した電極は単一乾電池、マンガン電池により１．５Ｖの電圧印加した電極体で、導線はＺｎ−Ｃｕ−Ａｇに配線した電極体の写真。

［図１０］は、上記の実験で純水に浸漬した３積層電極（Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｇ、炭クロス挿入）使用した電極は単一乾電池、マンガン電池の無印加の電極体の写真。

［図１１］は、［００８５］の（第１２図）は、鉛蓄電池の充電するとき、直流電源の陽極（＋）を鉛蓄電池の陽極に、電源の陰極（−）を電池の陰極につなぐ、鉛蓄電池の充電法図。

［図１２］は、［００３７］の（図３．７）は、亜鉛の鉱石は閃亜鉛鉱であり、鉱石は１０００℃でばい焼し、ＺｎＯを得て硫酸酸性の電解廃液をリサイクルしてＺｎＯを浸出して電解液とし、電解槽の一例で、直流電源の−はカソードに、＋はアノードに接続しＺｎ^２＋＋２^ｅ−→Ｚｎがカソードの電極に析出するＺｎＯの電解採取図。

［図１３］は、［００６２］の（図２．１）は、電気分解を行うときは、必ず２つの電極をそれらが互いに接触しないようにして電解質溶液（電解液）に浸して、ここに直流の電源を接続して電流を流す、導線は直流電源の＋はアノード、−はカソードに接続する塩化ナトリゥム水溶液の電気分解図。

本発明の実態形態を示す直流電源で電圧印加する電極体の部分断面図 電位差を大きくするため、陰極面積は陽極面積よりを大きくした電極 体の傾視図 電極体の電圧、電流を増やすための「メビウスの環」の傾視図 中心部に陽極、外周に陰極を配置した電極体の平面図 電極体のＡ−Ａ断面図 細胞に及ぼす種々の電気効果を示す図 電極体は直流電源で電圧印加した時の電圧波形図 電極体は直流電源を印加しない時の電圧波形図 電極体は直流電源で電圧印加、配線した電極 電極体は直流電源で印加しない電極 鉛蓄電池の充電法図 ＺｎＯの電解採取図 塩化ナトリゥム水溶液の電気分解図

１ 乾電池、電池、直流電源
２ 水槽
３ 導線
４ 電解質溶液（電解液、純水、水、湯、海水、氷の浮かぶ海水、凍結の海水）
５ 電極（積層電極、平行電極）
６ 電極材Ａ（金、白金、バナジュウム、ロジウム下地めっき銅、銀／金合金、銀、炭、活性炭）
７ 電極材Ｂ（ニッケルめっき鋼、銀半田、銅合金、銅、高クロムステンレス鋼、１２％クロムステンレス鋼）
８ 電極材Ｃ（ニッケル下地クロムめっき鋼、クロムめっき鋼、軟質半田、鉛、ジュラルミン、真鍮、錫）
９ 電極材Ｄ（鉄、軟鉄または鋼、クロム、亜鉛、亜鉛合金、８０錫／２０錫めっき鋼、亜鉛めっき鉄／鋼（トタン）、カドミウムめっき鋼、アルミニウム／マンガン合金、アルミニウム）
１０ 電極材Ｅ（酸化チタン、硫黄、マグネシウム、マグネシウム合金、ナトリウム、カリウム、フェライト、チタン酸バリウム）
１１ 布、樹脂、炭クロス
１２ 接着剤（塗料、シリコン樹脂、接着剤、うるし）
１３ 電極体
１４ 電圧計Ｖ（電圧計、デジタル・マルチメータ）

Claims (3)

1. 銅、銀及び亜鉛からなる３つの電極の間に、布、樹脂、又は炭クロスを挿入してなり、乾電池の正極に銅及び銀の電極を接続し、前記乾電池の負極に亜鉛の電極を接続してなる電極体であって、
   前記電極体を純水に浸漬し、前記電極に電圧を印加せず、前記亜鉛の電極と前記銀の電極とを開放した状態で、前記銅の電極と前記銀の電極とを短絡させたとき、前記亜鉛の電極と前記銀の電極との間の電位差は０．８８１Ｖであり、前記亜鉛の電極と前記銀の電極との間の抵抗は１．４５ｋΩであり、更に前記銅の電極と前記銀の電極とを開放したとき、前記亜鉛の電極と前記銀の電極との間の抵抗は３．４０ｋΩであり、
   前記電極を、大腸菌が混入した水中に浸漬することで、前記大腸菌を死滅させることを特徴とする電極体。
2. 前記電極体を純水に浸漬し、開放電圧１．４２５Ｖの前記乾電池の正極に前記銅及び前記銀の電極を接続し、前記乾電池の負極に前記亜鉛の電極を接続した状態で、前記銅の電極と前記銀の電極とを短絡させたとき、前記亜鉛の電極と前記銀の電極との間の電位差は１．４２４Ｖであり、前記亜鉛の電極と前記乾電池との間に流れる電流は０．４４３ｍＡであることを特徴とする請求項１に記載の電極体。
3. 前記電極をエクスパンドメタル状に加工したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電極体。