JP7153887B2

JP7153887B2 - 電解用電極

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Publication number: JP7153887B2
Application number: JP2021563754A
Authority: JP
Inventors: モハマドエルマン; 奎敏神農; 博史足立
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2022-10-17
Anticipated expiration: 2040-09-18
Also published as: WO2021117311A1; EP4074864A1; US20230008403A1; CN114787423A; JPWO2021117311A1

Description

本開示は、電解用電極に関し、より詳細には、酸化イリジウムと白金とを含む電解用電極に関する。

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）。

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開示されている。

電解用電極では、耐久性の向上が望まれている。

特開２００９－５２０６９号公報

本開示の目的は、耐久性の向上を図ることが可能な電解用電極を提供することにある。

本開示の一態様に係る電解用電極は、導電性基板と、触媒層と、酸化タンタル層と、を備える。前記導電性基板は、少なくともチタンを含む。前記触媒層は、前記導電性基板上に設けられている。前記触媒層は、白金と酸化イリジウムとを含む。前記酸化タンタル層は、前記触媒層上に設けられている。前記触媒層は、前記導電性基板側とは反対側の主面から凹んだ各々の深さが０．１μｍ以上である複数の凹部を有する。前記酸化タンタル層は、前記触媒層における前記主面上に設けられている第１部分と、前記触媒層における前記複数の凹部のうち少なくとも１つの凹部の内面上に設けられている第２部分と、を含む。前記触媒層では、前記複数の凹部によって前記触媒層の一部が露出している。

図１Ａは、実施形態に係る電解用電極の断面図である。図１Ｂは、同上の電解用電極の要部説明図である。図２は、同上の電解用電極の触媒層に含まれる粒子の説明図である。図３Ａ～３Ｄは、同上の電解用電極の製造方法を説明するための工程断面図である。図４は、比較例２に係る電解用電極の断面図である。図５は、実施形態の一実施例に係る電解用電極、比較例１に係る電解用電極及び比較例２に係る電解用電極の耐久性試験の結果を示すグラフである。

下記の実施形態等において説明する図１Ａ、１Ｂ、２、３Ａ～３Ｄ及び４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。

（実施形態）
以下、実施形態に係る電解用電極１について、図１Ａ～３Ｄに基づいて説明する。

（１）概要
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。

（２）電解用電極の各構成要素
電解用電極１は、図１Ａに示すように、導電性基板２と、触媒層４と、酸化タンタル層５と、を備える。触媒層４は、導電性基板２上に設けられている。酸化タンタル層５は、触媒層４上に設けられている。電解用電極１は、導電性基板２と触媒層４との間に設けられている中間層３を更に備える。

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。

（２．１）導電性基板
導電性基板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。導電性基板２の平面視形状（導電性基板２を導電性基板２の厚さ方向から見たときの外周形状）は、長方形状である。導電性基板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。導電性基板２の平面視でのサイズは、例えば、２５ｍｍ×６０ｍｍである。

導電性基板２は、少なくともチタンを含む。導電性基板２は、一例として、チタン基板である。導電性基板２の材料は、チタン又はチタンを主成分とする合金（以下、チタン合金という）である。チタン合金は、例えば、チタン－パラジウム合金、チタン－ニッケル－ルテニウム合金、チタン－タンタル合金、チタン－アルミニウム合金、チタン－アルミニウム－バナジウム合金等である。

導電性基板２の第１主面２１は、中間層３の密着性を高める観点から、粗面であるのが好ましい。実施形態に係る電解用電極１では、導電性基板２の第１主面２１は、中間層３を設ける前に粗面化されている。導電性基板２の第１主面２１の表面粗さに関し、算術平均粗さＲａは、例えば、０．７μｍであり、最大高さＲｚは、７μｍである。算術平均粗さＲａ及び最大高さＲｚについては、例えば、ＪＩＳＢ０６０１－２００１（ＩＳＯ４２８７－１９９７）で規定されている。算術平均粗さＲａ及び最大高さＲｚは、例えば、断面ＳＥＭ像（Cross-sectional Scanning Electron Microscope Image）から測定した値である。

（２．２）中間層
中間層３は、導電性基板２上に設けられている。より詳細には、中間層３は、導電性基板２の第１主面２１上に設けられている。電解用電極１は、導電性基板２と中間層３との界面を有する。中間層３は、塩水及び塩素に対する耐食性を有し導電性基板２よりも耐食性の高い材料で形成されているのが好ましい。また、電解用電極１全体の電気伝導性を高める観点からは、中間層３の材料は導電性を有し電気伝導性の高い材料であるのが好ましい。中間層３の材料は、例えば、遷移金属又は遷移金属を含む混合物であり、例えば、白金、タンタルと白金とイリジウムとの混合物、イリジウム、酸化イリジウム、ニッケルである。中間層３の材料は、一例として、白金である。中間層３の厚さは、例えば、０．２μｍ以上５μｍ以下であり、一例として、０．６μｍである。

（２．３）触媒層
触媒層４は、中間層３上に設けられている。電解用電極１は、触媒層４と中間層３との界面を有する。つまり、触媒層４は、中間層３を介して導電性基板２上に設けられている。

触媒層４は、白金と酸化イリジウムとを含む。触媒層４は、図１Ｂに示すように、複数の複合粒子４１と、複数の気孔４２と、を含む多孔質層である。複数の複合粒子４１の各々は、図２に示すように、白金粒子４１１と、酸化イリジウム粒子４１２と、を含む。複数の複合粒子４１の各々では、例えば、１つの白金粒子４１１に対して複数の酸化イリジウム粒子４１２が結合されている。触媒層４では、白金により酸化イリジウムが分散されている。酸化イリジウムは、塩素を発生させるための触媒として機能する。触媒層４において、白金と酸化イリジウムとのモル比は、例えば、８：５であるが、これに限らない。電解用電極１の使用による経時変化に伴うイリジウムの凝集を抑制する観点から、酸化イリジウムのモル量は、白金のモル量以下であるのが好ましい。触媒層４は、白金と酸化イリジウムとの他に、イリジウムを含んでいてもよい。ここにおいて、複合粒子４１では、白金粒子４１１に対して、酸化イリジウム粒子４１２の他にイリジウム粒子が結合されていてもよい。また、触媒層４では、白金粒子４１１同士が結合されていてもよい。触媒層４における結合状態は、特に限定されない。

触媒層４は、導電性基板２側とは反対側の主面４０から凹んだ複数の凹部４５を有する。電解用電極１では、複数の凹部４５によって触媒層４の一部が露出している。複数の凹部４５の各々は、例えば、触媒層４に形成されているクラックである。より詳細には複数の凹部４５の各々は、触媒層４の厚さ方向からの平面視で線状のクラックである。複数のクラック（凹部４５）の形状は、互いに異なる。また、クラックは、触媒層４の厚さ方向に沿って形成されていてもよいし、触媒層４の厚さ方向の途中で曲がっていてもよい。

複数の凹部４５の各々の深さは、例えば、０．１μｍ以上である。複数の凹部４５の各々の深さは、中間層３に達する深さであってもよいし、中間層３に達しない深さであってもよい。実施形態に係る電解用電極１では、複数の凹部４５が中間層３を貫通するようには形成されておらず、導電性基板２の第１主面２１の全面が中間層３により覆われている。導電性基板２の厚さ方向からの平面視で、複数の凹部４５の各々の幅は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、０．３μｍ以上３μｍ以下であるのが、より好ましい。導電性基板２の厚さ方向からの平面視での凹部４５の幅は、触媒層４の主面４０での短手方向（長さ方向に直交する方向）における開口幅である。導電性基板２の厚さ方向からの平面視で、複数の凹部４５の各々の長さは、導電性基板２の各辺の長さよりも短い。

触媒層４の厚さは、例えば、０．１μｍ～１０μｍである。

また、導電性基板２の厚さ方向からの平面視で、触媒層４の主面４０の面積をＳ１とし、触媒層４の主面４０における複数の凹部４５の各々の開口面積の合計面積をＳ２とした場合、Ｓ１＋Ｓ２に対するＳ２の割合は、例えば、５％以上５０％以下である。Ｓ１＋Ｓ２に対するＳ２の割合は、塩素発生効率の向上を図る観点から５％以上であるのが好ましい。また、Ｓ１＋Ｓ２に対するＳ２の割合は、触媒層４の剥離等を抑制する観点から５０％以下であるのが好ましく、２０％以下であるのが、より好ましい。つまり、Ｓ１＋Ｓ２に対するＳ２の割合は、５％以上２０％以下であるのが、より好ましい。

（２．４）酸化タンタル層
酸化タンタル層５は、触媒層４の酸化イリジウムの溶出を抑制する機能を有する。

酸化タンタル層５は、図１Ｂに示すように、触媒層４における主面４０上に設けられている第１部分５１と、触媒層４における複数の凹部４５のうち少なくとも１つの凹部４５の内面４５１上に設けられている第２部分５２と、を含む。酸化タンタル層５は、触媒層４における複数の凹部４５の各々の内面４５１上に第２部分５２を有しているのが好ましい。

酸化タンタル層５内のタンタル、酸化イリジウムにおけるイリジウムのモル量は、イリジウムのモル量と白金のモル量との合計モル量に対して６０％以下であるのが好ましい。

（２．５）酸化タンタル
電解用電極１は、複数の気孔４２のうち少なくとも１つの気孔４２に設けられ触媒層４に接している酸化タンタル４３を更に含む。酸化タンタル４３は、例えば、酸化タンタル層５の形成時に形成される。酸化タンタル４３は、触媒層４の複合粒子４１に接している。

（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３Ａ～３Ｄに基づいて説明する。

電解用電極１の製造方法では、まず、導電性基板２を準備し、その後、粗面化工程、中間層形成工程、触媒層形成工程、及び酸化タンタル層形成工程を順次行う。

粗面化工程では、例えば、導電性基板２をシュウ酸水溶液に浸漬することにより、導電性基板２の第１主面２１を粗面化する（図３Ａ参照）。粗面化工程は、必須の工程ではない。粗面化工程の後の導電性基板２の第１主面２１の表面粗さに関し、算術平均粗さＲａは、例えば、０．７μｍであり、最大高さＲｚは、７μｍである。算術平均粗さＲａ及び最大高さＲｚは、例えば、表面粗さ計のZygoで測定した値である。

中間層形成工程では、導電性基板２の第１主面２１上に中間層３を形成する（図３Ｂ参照）。中間層３は、例えば、白金層である。中間層形成工程では、中間層３の元になる溶液を塗布してから、熱処理を行い、その後、焼成を行うことにより、中間層３を形成する。溶液は、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。中間層３の形成方法は、上述の例に限らず、例えば、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、めっき法等であってもよい。

触媒層形成工程では、中間層３上に触媒層４（図３Ｃ参照）を形成する。触媒層形成工程は、第１ステップと、第２ステップと、を有する。

触媒層形成工程の第１ステップでは、少なくとも１回の塗布工程と少なくとも１回の乾燥工程とを行うことにより、導電性基板２上の中間層３上に触媒層４の元になる触媒材料層を形成する。塗布工程及び乾燥工程の回数は、例えば、触媒層４の所定厚さに応じて決められる。塗布工程及び乾燥工程の回数については、触媒層４の所定厚さが厚いほど、塗布工程及び乾燥工程の回数を増やせばよい。例えば、触媒形成工程では、第１規定回数（例えば、８回）の塗布工程と上記第１規定回数の乾燥工程とを１回ずつ交互に繰り返すことにより、導電性基板２上の中間層３上に触媒層４の元になる触媒材料層を形成する。

触媒層形成工程の第１ステップでは、導電性基板２上の中間層３上に直接的又は間接的に触媒層４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（以下、第１溶液という）を塗布してから（塗布工程を行ってから）、第１条件で加熱乾燥させる熱処理（乾燥工程）を行うという処理を少なくとも１回（例えば、８回）行うことにより、触媒層４の元になる触媒材料層を形成する。第１溶液は、溶媒（以下、第１溶媒という）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。第１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。塩化白金酸は、例えば、ヘキサクロロ白金（IV）酸ｎ水和物である。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、硝酸イリジウムであってもよい。塩化イリジウム酸は、例えば、ヘキサクロロイリジウム（IV）酸ｎ水和物である。第１溶液の金属濃度（白金とイリジウムとの合計濃度）は、例えば、５０ｍｇ／ｍＬである。また、第１溶液の塗布量は、例えば、２μＬ／ｃｍ^２である。第１条件は、熱処理温度と、熱処理時間と、を含む。第１条件における熱処理温度は、例えば、１００℃～４００℃であり、一例として２２０℃である。また、第１条件における熱処理時間は、例えば、５分～１５分であり、一例として１０分である。

触媒層形成工程の第２ステップでは、触媒材料層を所定の焼成条件で焼成する熱処理を行うことにより、触媒層４及び複数のクラック（凹部４５）を形成する（図３Ｃ参照）。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、５分～２０分であり、一例として１０分である。

酸化タンタル層形成工程では、触媒層４上に酸化タンタル層５（図３Ｄ参照）を形成する。酸化タンタル層形成工程は、第１ステップと、第２ステップと、を有する。

酸化タンタル層工程の第１ステップでは、少なくとも１回の塗布工程と少なくとも１回の乾燥工程とを行うことにより、触媒層４上に酸化タンタル層５の元になる材料層を形成する。塗布工程及び乾燥工程の回数は、例えば、酸化タンタル層５の所定厚さに応じて決められる。塗布工程及び乾燥工程の回数については、酸化タンタル層５の所定厚さが厚いほど、塗布工程及び乾燥工程の回数を増やせばよい。例えば、酸化タンタル層形成工程では、第２規定回数（例えば、１回）の塗布工程と上記第２規定回数の乾燥工程とを行うことにより、触媒層４上に酸化タンタル層５の元になる材料層を形成する。

酸化タンタル層形成工程の第１ステップでは、触媒層４上に酸化タンタル層５の元になるタンタル化合物を含む溶液（以下、第２溶液という）を塗布してから（つまり、塗布工程を行ってから）、第２条件で加熱乾燥させる熱処理（乾燥工程）を行うという処理を少なくとも１回（例えば、１回）行うことにより、酸化タンタル層５の元になる材料層を形成する。第２溶液は、溶媒（以下、第２溶媒という）にタンタル化合物を溶解させた溶液である。第２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。タンタル化合物は、例えば、塩化タンタルであるが、これに限らず、例えば、タンタルエトキシド等であってもよい。第２溶液の金属濃度（タンタル濃度）は、例えば、５０ｍｇ／Ｌである。また、第２溶液の塗布量は、例えば、１μＬ／ｃｍ^２である。第２条件は、熱処理温度と、熱処理時間と、を含む。第２条件における熱処理温度は、例えば、１００℃～４００℃であり、一例として２２０℃である。また、第２条件における熱処理時間は、例えば、５分～１５分であり、一例として１０分である。

酸化タンタル層形成工程の第２ステップでは、材料層を所定の焼成条件で焼成する熱処理を行うことにより、酸化タンタル層５を形成する（図３Ｄ参照）。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、５分～２０分であり、一例として１０分である。

上述の電解用電極１の製造方法では、触媒層４における気孔４２内の酸化タンタル４３は、酸化タンタル層形成工程において形成される。

（４）実施例及び比較例
図５は、実施形態の一実施例に係る電解用電極１、比較例１に係る電解用電極及び比較例２に係る電解用電極１ｒ（図４参照）について耐久性試験を行った結果を示すグラフである。

比較例１に係る電解用電極は、一実施例に係る電解用電極１の酸化タンタル層を備えていない点で一実施例に係る電解用電極１と相違する。比較例２に係る電解用電極１ｒは、実施形態に係る電解用電極１の触媒層４及び酸化タンタル層５の代わりに、１５層の酸化タンタル層６と１５層の触媒層７とが１層ずつ交互に積層されている。図４では、酸化タンタル層６及び触媒層７の各々について３層のみ図示してある。比較例２に係る電解用電極１ｒでは、１５層の触媒層７でのトータルの触媒量を一実施例に係る電解用電極１の触媒量と同じにしてある。触媒層７は、白金と酸化イリジウムとを含む。比較例２に係る電解用電極１ｒでは、１５層の酸化タンタル層６と１５層の触媒層７とを含む複合層に複数のクラックが形成されている。

耐久性試験は、加速試験である。耐久性試験は、同じ条件で作成した２つの電解用電極１（又は２つの電解用電極又は２つの電解用電極１ｒ）を一対の電極として、耐久性試験設備の電解槽中の塩水に一対の電極を浸漬させて行った。耐久性試験では、一対の電極間に所定時間（３分）の通電を行うごとに極性反転を行った。ここにおいて、極性反転とは、一対の電極における陽極と陰極との組み合わせを逆にすることを意味する。言い換えれば、極性反転とは、陽極として使用していた電極、陰極として使用していた電極のそれぞれを、陰極、陽極とするように一対の電極のうち高電位側とする電極を変更することを意味する。耐久性試験設備の電解槽は、塩水の給水口と排水口とを有する。耐久性試験では、電解槽内の塩水の導電率が１６５０±１６５μＳ／ｃｍになるように塩水を足している。また、耐久性試験では、耐久性試験設備の電解槽に水道水を流量２Ｌ／ｍｉｎで常に供給しながら排水している。耐久性試験設備の電解槽に供給する塩水は、水道水に食塩（塩化ナトリウム）を溶解させて生成した食塩水である。耐久性試験での通電電流の電流値は、４００ｍＡである。次亜塩素酸水濃度を測定するにあたっては、次亜塩素酸水濃度を測定するときに、電極を耐久性試験設備の電解槽から取り出し、次亜塩素酸水濃度を測定した。次亜塩素水濃度測定用の電解槽中の塩水としては、８００ｍＬの純水に４．５ｇの食塩（塩化ナトリウム）を溶解させて生成した塩水を用いた。次亜塩素水濃度測定での通電電流の電流値は、４００ｍＡである。また、初期エージングでは、一対の電極間に所定時間（３分）の通電を行うごとに極性反転を行って、一対の電極に、合計１２分の通電を行った。初期エージングの後、初期エージングと同じ条件で１２分間の電解を行い、３分毎に電解水の一部を取り出し、次亜塩素水濃度の測定を行った。次亜塩素水濃度については、ＤＰＤ法に準じたポケット残留塩素計（HACH、Pocket Colorimeter II 58700-00）を用いて遊離塩素濃度（ＨＯＣｌ、ＯＣｌ^－）を測定した。ここにおいて、極性反転とは、一対の電極における陽極と陰極との組み合わせを逆にすることを意味する。言い換えれば、極性反転とは、陽極として使用していた電極、陰極として使用していた電極のそれぞれを、陰極、陽極とするように一対の電極のうち高電位側とする電極を変更することを意味する。

図５の横軸は、耐久性試験時間（経過時間）である。図５の縦軸は、その時点で単位時間（３分）の通電を行った後に測定した次亜塩素酸水濃度である。ここにおいて、陽極付近で発生した塩素は次亜塩素酸の生成に寄与するので、次亜塩素酸水濃度は、単位時間当たりに発生した塩素の量によって略決まる。

図５から、一実施例に係る電解用電極１では、比較例１に係る電解用電極及び比較例２に係る電解用電極１ｒと比べて、次亜塩素酸水濃度が高く、かつ、次亜塩素酸水濃度が所定値（例えば、５ｍｇ／Ｌ）以下になるまでの時間が長くなっている（耐久性が向上している）ことが分かる。なお、耐久性は、触媒層４の消費による溶出、触媒層４の剥離等によって決まる。比較例２に係る電解用電極１ｒでは、酸化タンタル層６と触媒層７とが交互に積層されているので、通電パス及びガスのパスが狭く、単位時間当たりに発生する塩素の量が少なく、使用されない活性点も多くなるため、寿命が短くなっていると推考される。比較例１に係る電解用電極では、比較例２に係る電解用電極１ｒよりも塩素が発生しやすくなるが、触媒が脱離しやすく一実施例に係る電解用電極１よりも寿命が短くなっていると推考される。言い換えれば、図５から、一実施例に係る電解用電極１は、比較例１に係る電解用電極及び比較例２に係る電解用電極１ｒよりも塩素の発生量を多くでき、かつ、長寿命になっていることが分かる。

（５）効果
実施形態に係る電解用電極１では、白金と酸化イリジウムとを含む触媒層４上に設けられた酸化タンタル層５を備え、かつ、触媒層４の一部が露出しているので、耐久性を向上させることが可能となる。ここにおいて、実施形態に係る電解用電極１は、触媒層４を塩素の発生に寄与させることができ、かつ、触媒層４の主面４０全体が塩水に接する場合と比べて、耐久性を向上させることが可能となる。実施形態に係る電解用電極１では、酸化タンタル層５及び酸化タンタル４３を備えることにより、使用時の触媒層４での白金イリジウムの過剰な消費（溶出）を抑制することが可能となり触媒層４の急激な構造変化の発生を抑制でき、また、触媒層４の部分的な脱離及び触媒層４の剥離を抑制することが可能となる。また、実施形態に係る電解用電極１では、イリジウムの凝集を抑制することが可能となる。

また、実施形態に係る電解用電極１では、触媒層４の複数の気孔４２内に設けられ触媒層４に接している酸化タンタル４３を備えることにより、触媒層４の機械的な強度を高めることが可能となるとともに、酸化イリジウムの過剰な消費、酸化イリジウムの凝集等を抑制することが可能となる。

実施形態は、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。

例えば、導電性基板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。

また、触媒層４は、多孔質層である場合に限らず、非多孔質層であってもよい。

また、複数の凹部４５の形状は、互いに同じでもよい。この場合、例えば、電解用電極１の製造方法では、複数の凹部４５を、エッチング技術、レーザ加工技術等を利用して形成してもよい。これらの技術を利用すれば、複数の凹部４５のレイアウト、大きさの設計の自由度が高くなるとともに、複数の凹部４５の形成位置の再現性が高くなるという利点がある。

また、電解用電極１では、触媒層４に複数の凹部４５が設けられていなくてもよく、この場合、例えば、酸化タンタル層５が触媒層４の主面４０の一部を露出させる複数の穴（例えば、ピンホール又はクラック）を有していればよい。

また、電解用電極１では、触媒層４に複数の凹部４５が設けられている場合であっても、酸化タンタル層５に触媒層４の一部を露出させる複数のクラックが形成されていてもよい。上述の電解用電極１の製造方法では、酸化タンタル層５の厚さが５０ｎｍ以上の場合、酸化タンタル層形成工程の第２ステップにおいて酸化タンタル層５に触媒層４の一部を露出させるクラックが形成されることがある。また、上述の電解用電極１の製造方法では、酸化タンタル層形成工程の第２ステップにおいて酸化タンタル層にクラックが形成されるとともに、酸化タンタル層のクラックとつながるクラックが触媒層４に形成されることもある。酸化タンタル層５の複数の穴は、エッチング技術、レーザ加工技術等を利用して形成してもよい。

電解用電極１は、導電性基板２と中間層３との間に介在する酸化チタン層を備えていてもよい。

酸化タンタル層５は、酸化タンタル以外にタンタルを含んでいてもよい。言い換えれば、酸化タンタル層５は、酸化タンタルとタンタルとが混在する層であってもよい。

また、電解用電極１は、導電性基板２の第２主面２２上に、第１主面２１側の中間層３、触媒層４及び酸化タンタル層５を含む構造体と同様の構造体を更に備えていてもよい。

（まとめ）
以上説明した実施形態等から、本明細書には以下の態様が開示されている。

第１の態様に係る電解用電極（１）は、導電性基板（２）と、触媒層（４）と、酸化タンタル層（５）と、を備える。導電性基板（２）は、少なくともチタンを含む。触媒層（４）は、導電性基板（２）上に設けられている。触媒層（４）は、白金と酸化イリジウムとを含む。酸化タンタル層（５）は、触媒層（４）上に設けられている。電解用電極（１）では、触媒層（４）の一部が露出している。

第１の態様に係る電解用電極（１）では、耐久性の向上を図ることが可能となる。

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、触媒層（４）は、各々が白金（白金粒子４１１）と酸化イリジウム（酸化イリジウム粒子４１２）とを含む複数の複合粒子（４１）と、複数の気孔（４２）と、を含む多孔質層である。電解用電極（１）は、複数の気孔（４２）のうち少なくとも１つの気孔（４２）に設けられ触媒層（４）に接している酸化タンタル（４３）を更に含む。

第２の態様に係る電解用電極（１）では、耐久性の向上を図りながら、塩素発生効率を向上させることが可能となる。

第３の態様に係る電解用電極（１）では、第１又は２の態様において、触媒層（４）は、導電性基板（２）側とは反対側の主面（４０）から凹んだ複数の凹部（４５）を有する。酸化タンタル層（５）は、触媒層（４）における主面（４０）上に設けられている第１部分（５１）と、触媒層（４）における複数の凹部（４５）のうち少なくとも１つの凹部（４５）の内面（４５１）上に設けられている第２部分（５２）と、を含む。

第３の態様に係る電解用電極（１）では、耐久性の向上を図りながら、塩素発生効率を向上させることが可能となる。

第４の態様に係る電解用電極（１）では、第３の態様において、触媒層（４）は、複数の凹部（４５）によって触媒層（４）の一部が露出している。

第４の態様に係る電解用電極（１）では、触媒層（４）において、凹部（４５）により露出している凹部（４５）の内面（４５１）から塩水が触媒層（４）の面内方向に浸入しやすくなる。これにより、第４の態様に係る電解用電極（１）では、触媒層（４）が塩素発生に寄与しやすくなり、耐久性を向上させることが可能となると推考される。

第５の態様に係る電解用電極（１）は、第１～４の態様のいずれか一つにおいて、中間層（３）を更に備える。中間層（３）は、導電性基板（２）と触媒層（４）との間に設けられている。中間層（３）は、白金を含む。

第５の態様に係る電解用電極（１）では、複数の触媒層（４）の剥離を抑制でき、耐久性を向上させることが可能となる。

第６の態様に係る電解用電極（１）では、第５の態様において、導電性基板（２）における触媒層（４）側の主面（第１主面２１）は、粗面である。

第６の態様に係る電解用電極（１）では、導電性基板（２）と中間層（３）との密着性を向上させることが可能となり、触媒層（４）が導電性基板（２）側から剥離するのを抑制することが可能となり、耐久性を向上させることが可能となる。

１電解用電極
２導電性基板
２１第１主面
３中間層
４触媒層
４０主面
４１複合粒子
４１１白金粒子
４１２酸化イリジウム粒子
４２気孔
４３酸化タンタル
４５凹部
４５１内面
５酸化タンタル層
５１第１部分
５２第２部分

Claims

少なくともチタンを含む導電性基板と、
前記導電性基板上に設けられており、白金と酸化イリジウムとを含む触媒層と、
前記触媒層上に設けられている酸化タンタル層と、を備え、
前記触媒層は、前記導電性基板側とは反対側の主面から凹んだ各々の深さが０．１μｍ以上である複数の凹部を有し、
前記酸化タンタル層は、前記触媒層における前記主面上に設けられている第１部分と、前記触媒層における前記複数の凹部のうち少なくとも１つの凹部の内面上に設けられている第２部分と、を含み、
前記触媒層では、前記複数の凹部によって前記触媒層の一部が露出している、
電解用電極。
前記触媒層は、各々が白金と酸化イリジウムとを含む複数の複合粒子と、複数の気孔と、を含む多孔質層であり、
前記電解用電極は、前記複数の気孔のうち少なくとも１つの気孔内に設けられ前記触媒層に接している酸化タンタルを更に含む、
請求項１に記載の電解用電極。
前記導電性基板と前記触媒層との間に設けられており、白金を含む中間層を更に備える、
請求項１又は２に記載の電解用電極。