JPS6231075B2 - - Google Patents
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- JPS6231075B2 JPS6231075B2 JP54501492A JP50149279A JPS6231075B2 JP S6231075 B2 JPS6231075 B2 JP S6231075B2 JP 54501492 A JP54501492 A JP 54501492A JP 50149279 A JP50149279 A JP 50149279A JP S6231075 B2 JPS6231075 B2 JP S6231075B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
請求の範囲
１ 電極上に沈着した電気触媒を有し、前記電気
触媒はニツケルと、モリブデンまたはタングステ
ンのいずれかとの面心立方合金より成り、しかも
前記合金はモリブデンまたはタングステン５〜30
原子％を含有する前記電極。
触媒はニツケルと、モリブデンまたはタングステ
ンのいずれかとの面心立方合金より成り、しかも
前記合金はモリブデンまたはタングステン５〜30
原子％を含有する前記電極。
２ 電気触媒がモリブデンまたはタングステン10
〜20原子％を含有する面心立方合金である請求の
範囲第１項に記載の電極。
〜20原子％を含有する面心立方合金である請求の
範囲第１項に記載の電極。
３ 双方共に熱分解して対応する酸化物になり得
るニツケル化合物と、モリブデンまたはタングス
テンの化合物との均質溶体であつて、モリブデン
またはタングステン10〜50原子％を含有する該均
質溶体で金属電極基材表面をコーテイングするよ
うに該基材を処理し、該基材表面の上記化合物を
対応する酸化物または混合酸化物に熱分解し、次
いで該酸化物コーテイングした基材を還元雰囲気
中で昇温状態においてキユアすることを特徴とす
る、電極上に沈着した電気触媒を有し、前記電気
触媒はニツケルと、モリブデンまたはタングステ
ンのいずれかとの面心立方合金より成り、しかも
前記合金はモリブデンまたはタングステン５〜30
原子％を含有する金属電極の製造方法。
るニツケル化合物と、モリブデンまたはタングス
テンの化合物との均質溶体であつて、モリブデン
またはタングステン10〜50原子％を含有する該均
質溶体で金属電極基材表面をコーテイングするよ
うに該基材を処理し、該基材表面の上記化合物を
対応する酸化物または混合酸化物に熱分解し、次
いで該酸化物コーテイングした基材を還元雰囲気
中で昇温状態においてキユアすることを特徴とす
る、電極上に沈着した電気触媒を有し、前記電気
触媒はニツケルと、モリブデンまたはタングステ
ンのいずれかとの面心立方合金より成り、しかも
前記合金はモリブデンまたはタングステン５〜30
原子％を含有する金属電極の製造方法。
４ 均質溶体がモリブデンまたはタングステン20
〜40原子％を含有する請求の範囲第３項に記載の
方法。
〜40原子％を含有する請求の範囲第３項に記載の
方法。
明細書
本発明は活性電極の製造法に関し、詳しくは改
良された効率及び／または安定性を有する上記活
性電極ならびに電気化学槽におけるそれらの用途
に関する。
良された効率及び／または安定性を有する上記活
性電極ならびに電気化学槽におけるそれらの用途
に関する。
電気化学槽は少くとも１個の陽極及び１個の陰
極と、そして電解液との基本構成要素を有する装
置である。電気化学槽は電解槽における如く、電
気エネルギーを利用して化合物の酸化または還元
のような化学反応を遂行することができる。また
一方において該電気化学槽は燃料電池における如
く、慣用の燃料における固有の化学エネルギーを
低圧直流電気エネルギーに変換することができ
る。このような槽における電極、特に陰極は鉄ま
たはニツケルのような比較的に安価な材料のもの
でよい。しかしながら、そのような材料の電極は
活性が低い傾向がある。これらの問題は、白金の
ような活性貴金属により製造した電極を使用する
ことにより、ある程度克服することができる。こ
れらの貴金属は、安価な材料の電極心の表面にお
ける触媒的コーテイングとして使用することがで
きる。このような触媒コーテイングは電気触媒
（Electrocatalyst）と称される。高効率及び高度
の安定性のために必要な貴金属の度合いが高い原
価の原因となる。
極と、そして電解液との基本構成要素を有する装
置である。電気化学槽は電解槽における如く、電
気エネルギーを利用して化合物の酸化または還元
のような化学反応を遂行することができる。また
一方において該電気化学槽は燃料電池における如
く、慣用の燃料における固有の化学エネルギーを
低圧直流電気エネルギーに変換することができ
る。このような槽における電極、特に陰極は鉄ま
たはニツケルのような比較的に安価な材料のもの
でよい。しかしながら、そのような材料の電極は
活性が低い傾向がある。これらの問題は、白金の
ような活性貴金属により製造した電極を使用する
ことにより、ある程度克服することができる。こ
れらの貴金属は、安価な材料の電極心の表面にお
ける触媒的コーテイングとして使用することがで
きる。このような触媒コーテイングは電気触媒
（Electrocatalyst）と称される。高効率及び高度
の安定性のために必要な貴金属の度合いが高い原
価の原因となる。
上記の問題は、水素電極を有する電気化学槽に
おいいて特に重大である。このような電気化学槽
は、例えば水素及び酸素を生産するための水電
解、食塩水を電気分解する塩素槽及び水素の酸化
により動力を発生する燃料電池のようないくつか
の目的に利用することができる。これらの方法の
中、水電解が高純度水素の製造用に工業的規模で
利用されている。
おいいて特に重大である。このような電気化学槽
は、例えば水素及び酸素を生産するための水電
解、食塩水を電気分解する塩素槽及び水素の酸化
により動力を発生する燃料電池のようないくつか
の目的に利用することができる。これらの方法の
中、水電解が高純度水素の製造用に工業的規模で
利用されている。
水電解によつて水素及び酸素を製造する場合に
おいて、適当な水性電解液中に浸漬された１対の
電極の間に電流、例えば直流が流れるとき、水が
その要素に分解する。発生するガスを純粋に、し
かも安全な条件下に得るために電極間にイオン通
過性の膜または隔膜を置いてガスの混合を防止す
る。このようにこの電解槽の基本要素は上記２種
の電極、隔膜及び適当な電解液である。上記電解
液は、高い導電率と比較的に低い腐蝕性とを有す
ることの理由により、水酸化ナトリウムまたは水
酸化カリウムの水溶液のようなアルカリ性の電解
液が好ましい。
おいて、適当な水性電解液中に浸漬された１対の
電極の間に電流、例えば直流が流れるとき、水が
その要素に分解する。発生するガスを純粋に、し
かも安全な条件下に得るために電極間にイオン通
過性の膜または隔膜を置いてガスの混合を防止す
る。このようにこの電解槽の基本要素は上記２種
の電極、隔膜及び適当な電解液である。上記電解
液は、高い導電率と比較的に低い腐蝕性とを有す
ることの理由により、水酸化ナトリウムまたは水
酸化カリウムの水溶液のようなアルカリ性の電解
液が好ましい。
この場合電極間にわたつて加えられる電圧Ｖ
は、水の分解電圧Ｅd、電極における過電圧Ｅp、
及び槽電流Ｉと電極相互間の間隔における電気抵
抗（隔膜の抵抗を含む）Ｒとの積である該間隔の
オーム損の３成分に分けることができる。
は、水の分解電圧Ｅd、電極における過電圧Ｅp、
及び槽電流Ｉと電極相互間の間隔における電気抵
抗（隔膜の抵抗を含む）Ｒとの積である該間隔の
オーム損の３成分に分けることができる。
すなわちＶ＝Ｅd＋Ｅp＋IRである。
温度25℃及び１気圧における水の可逆分解電圧
は1.23Vである。しかし実際には槽は、とりわけ
て活性化過電圧のために1.8ないし2.2Vの電圧で
運転される。
は1.23Vである。しかし実際には槽は、とりわけ
て活性化過電圧のために1.8ないし2.2Vの電圧で
運転される。
活性化過電圧は電極面における反応の緩慢性か
ら生じ、電極金属及びその表面状態によつて変動
する。この活性化過電圧は、昇温下において操作
すること、及び（または）改良された電気触媒を
使用することにより減少させることができるが、
電極反応の電流密度と共に増加する。例えば白金
のような貴金属電気触媒を含有する陰極の使用に
より活性化過電圧が減少する。しかしながら、そ
のような貫金属電気触媒の使用によつて得られる
技術的利益は、その経費によつて実質上相殺され
て了う。また電気触媒として混合コバルト／モリ
ブデン酸化物の使用が提案された。この電極はポ
リテトラフルオロエチレン（PTFE）で結合した
混合コバルト／モリブデン酸化物電気触媒をニツ
ケル金網に塗布し、次いで水素雰囲気下に300℃
の温度において２時間にわたり硬化することによ
つて製造することができる。このものは当初に
は、1000ｍＡ／cm2の電流及び70℃の温度において
可逆水素電極（RHE）に対して−182ｍＶの電極
電位を有する。該硬化温度は該電気触媒を結合す
るPTFEの過焼結（これは活性の損失をもたら
す）が決して行なわれないように通常には300℃
またはそれ以下の温度に保つ。この電極の活性も
また、例えば工業的応用における休業期間のよう
に長時間にわたり槽に電流が流れない場合に、開
路におけるアルカリ性溶液に浸漬されたままで置
かれたとき、実質的に減少する。したがつて同一
電流密度及び同一温度において該電極電位は対照
としてのRHEに対し−300ｍＶに上がる。この活
性及び効率の損失により、これまでに、混合コバ
ルト／モリブデン酸化物を貴金属電気触媒の代替
品として考慮することが妨げられて来た。上記の
技術により製造された電極の安定性は、該電極の
活性を長時間にわたつて維持するための安定剤を
電解液に添加することによつて改善されて来た。
ら生じ、電極金属及びその表面状態によつて変動
する。この活性化過電圧は、昇温下において操作
すること、及び（または）改良された電気触媒を
使用することにより減少させることができるが、
電極反応の電流密度と共に増加する。例えば白金
のような貴金属電気触媒を含有する陰極の使用に
より活性化過電圧が減少する。しかしながら、そ
のような貫金属電気触媒の使用によつて得られる
技術的利益は、その経費によつて実質上相殺され
て了う。また電気触媒として混合コバルト／モリ
ブデン酸化物の使用が提案された。この電極はポ
リテトラフルオロエチレン（PTFE）で結合した
混合コバルト／モリブデン酸化物電気触媒をニツ
ケル金網に塗布し、次いで水素雰囲気下に300℃
の温度において２時間にわたり硬化することによ
つて製造することができる。このものは当初に
は、1000ｍＡ／cm2の電流及び70℃の温度において
可逆水素電極（RHE）に対して−182ｍＶの電極
電位を有する。該硬化温度は該電気触媒を結合す
るPTFEの過焼結（これは活性の損失をもたら
す）が決して行なわれないように通常には300℃
またはそれ以下の温度に保つ。この電極の活性も
また、例えば工業的応用における休業期間のよう
に長時間にわたり槽に電流が流れない場合に、開
路におけるアルカリ性溶液に浸漬されたままで置
かれたとき、実質的に減少する。したがつて同一
電流密度及び同一温度において該電極電位は対照
としてのRHEに対し−300ｍＶに上がる。この活
性及び効率の損失により、これまでに、混合コバ
ルト／モリブデン酸化物を貴金属電気触媒の代替
品として考慮することが妨げられて来た。上記の
技術により製造された電極の安定性は、該電極の
活性を長時間にわたつて維持するための安定剤を
電解液に添加することによつて改善されて来た。
電気化学槽に使用することのできる、活性かつ
安定な電極を製造することが本発明の目的であ
る。
安定な電極を製造することが本発明の目的であ
る。
電気触媒としての特定合金で電極をコーテイン
グすることにより、いかなる安定剤の添加をも要
しない、比較的に高活性かつ高安定性の電極を製
造できることが今回発見されたのである。
グすることにより、いかなる安定剤の添加をも要
しない、比較的に高活性かつ高安定性の電極を製
造できることが今回発見されたのである。
したがつて本発明は沈着された電気触媒を有す
る電極に関する。前記電気触媒はニツケルと、モ
リブデンまたはタングステンのいずれかとの面心
立方合金より成り、前記合金はモリブデンまたは
タングステンを５ないし30原子％含有する。
る電極に関する。前記電気触媒はニツケルと、モ
リブデンまたはタングステンのいずれかとの面心
立方合金より成り、前記合金はモリブデンまたは
タングステンを５ないし30原子％含有する。
該面心立方合金は好ましくはモリブデンまたは
タングステン10ないし20原子％を含有する。
タングステン10ないし20原子％を含有する。
本発明の電極は、ニツケル化合物とモリブデン
またはタングステンの化合物とを、それぞれの金
属の化合物を含有する均質溶体（homogeneous
solution）から電極基材上に沈着させ、次いで該
金属化合物を対応する金属の酸化物または混合酸
化物に熱分解し、最後に酸化物コーテイングした
基材を昇温下に還元雰囲気中においてキユア
（cure）して、モリブデンまたはタングステン５
ないし30原子％を含有する面心立方合金を含有す
る電気触媒コーテイングを形成させることにより
製造することができる。
またはタングステンの化合物とを、それぞれの金
属の化合物を含有する均質溶体（homogeneous
solution）から電極基材上に沈着させ、次いで該
金属化合物を対応する金属の酸化物または混合酸
化物に熱分解し、最後に酸化物コーテイングした
基材を昇温下に還元雰囲気中においてキユア
（cure）して、モリブデンまたはタングステン５
ないし30原子％を含有する面心立方合金を含有す
る電気触媒コーテイングを形成させることにより
製造することができる。
本発明にしたがつてコーテイングを行う金属電
極基材は例えばニツケル、鉄、銅、チタン及びそ
れらの合金、あるいは任意のこれら材料でメツキ
した他の金属基材のような比較的に安価なもので
よい。該基材はワイヤ、管、棒、平板または曲
板、網または金網の形状でよい。ニツケル金網ま
たはニツケルメツキした鉄の基材が好ましい。
極基材は例えばニツケル、鉄、銅、チタン及びそ
れらの合金、あるいは任意のこれら材料でメツキ
した他の金属基材のような比較的に安価なもので
よい。該基材はワイヤ、管、棒、平板または曲
板、網または金網の形状でよい。ニツケル金網ま
たはニツケルメツキした鉄の基材が好ましい。
該均質溶体中に存在させることのできる金属化
合物は熱分解して対応する酸化物となり得る化合
物が好適である。使用することのできる該化合物
の例としては、ニツケルの硝酸塩及び塩化物、な
らびに例えばパラモリブデン酸アンモニウム及び
タングステン酸アンモニウムのようなモリブデン
酸塩及びタングステン前記を包含する。金属酸化
物を直接に噴霧することのできる方法が採用され
るならば、このような場合における該金属化合物
は酸化物である。
合物は熱分解して対応する酸化物となり得る化合
物が好適である。使用することのできる該化合物
の例としては、ニツケルの硝酸塩及び塩化物、な
らびに例えばパラモリブデン酸アンモニウム及び
タングステン酸アンモニウムのようなモリブデン
酸塩及びタングステン前記を包含する。金属酸化
物を直接に噴霧することのできる方法が採用され
るならば、このような場合における該金属化合物
は酸化物である。
コーテイングに使用される均質溶液は、ニツケ
ル及びモリブデンまたはタングステンそれぞれの
上記化合物を微粉砕して密に混合した混合物、ニ
ツケルとモリブデンまたはタングステンとの固溶
体化合物、または上記各化合物のそれぞれの溶媒
溶液から得られる。本発明の合金を含有する電気
触媒コーテイングを得るためには、該均質溶体は
モリブデンまたはタングステンを適当には10ない
し50原子％、好ましくは20ないし40原子％含有
し、残りはニツケルである。上記固体金属化合物
の密な混合物は、予め混合するか、またはコーテ
イングされる基材と接触する直前に混合すること
ができる。後者の例は、それぞれの金属化合物が
別個に、しかし同時に該基材に噴霧される場合で
ある。もし予め混合されるならば、該混合物は、
例えば単独のスプレー ガンから噴霧することが
できる。該均質溶体が溶媒溶液である場合には該
溶媒は、例えば水、酸もしくはアルカリ系または
水性エタノールのような水性溶媒、あるいは例え
ばメタノール、エタノール、プロパノール、イソ
プロパノール、ホルムアミドまたはジメチルホル
ムアミドのような有機溶媒でよい。それぞれの溶
媒の選択は溶媒中における所望の金属化合物の溶
解度による。
ル及びモリブデンまたはタングステンそれぞれの
上記化合物を微粉砕して密に混合した混合物、ニ
ツケルとモリブデンまたはタングステンとの固溶
体化合物、または上記各化合物のそれぞれの溶媒
溶液から得られる。本発明の合金を含有する電気
触媒コーテイングを得るためには、該均質溶体は
モリブデンまたはタングステンを適当には10ない
し50原子％、好ましくは20ないし40原子％含有
し、残りはニツケルである。上記固体金属化合物
の密な混合物は、予め混合するか、またはコーテ
イングされる基材と接触する直前に混合すること
ができる。後者の例は、それぞれの金属化合物が
別個に、しかし同時に該基材に噴霧される場合で
ある。もし予め混合されるならば、該混合物は、
例えば単独のスプレー ガンから噴霧することが
できる。該均質溶体が溶媒溶液である場合には該
溶媒は、例えば水、酸もしくはアルカリ系または
水性エタノールのような水性溶媒、あるいは例え
ばメタノール、エタノール、プロパノール、イソ
プロパノール、ホルムアミドまたはジメチルホル
ムアミドのような有機溶媒でよい。それぞれの溶
媒の選択は溶媒中における所望の金属化合物の溶
解度による。
水性系が使用される或る場合に１種またはそれ
以上の金属化合物が、特に該溶液をたとえ比較的
に短時間であつても放置した際に、沈殿によつて
分離する傾向を示すことがある。例えば硝酸ニツ
ケルとモリブデン酸アンモニウムとを含有する水
溶液は放置した際に、化合物を沈殿する傾向があ
る。この場合、該溶液はもはや好ましい濃度の均
質混合物ではなく、したがつて不満足な結果が得
られる場合がある。この沈殿は、特にニツケル／
モリブデン系の場合に、該溶液にアンモニアを添
加して溶液のPHを約９にすることにより回避し得
ることがわかつた。
以上の金属化合物が、特に該溶液をたとえ比較的
に短時間であつても放置した際に、沈殿によつて
分離する傾向を示すことがある。例えば硝酸ニツ
ケルとモリブデン酸アンモニウムとを含有する水
溶液は放置した際に、化合物を沈殿する傾向があ
る。この場合、該溶液はもはや好ましい濃度の均
質混合物ではなく、したがつて不満足な結果が得
られる場合がある。この沈殿は、特にニツケル／
モリブデン系の場合に、該溶液にアンモニアを添
加して溶液のPHを約９にすることにより回避し得
ることがわかつた。
もし該均質溶体が液体であれば、それを例えば
浸漬、噴霧もしくはブラツシングにより、または
均質溶液からのメツキにより、該コーテイングす
べき基材表面にコーテイングすることができる。
次いで該コーテイングされた基材を昇温された温
度において加熱して該金属化合物を対応する酸化
物に分解する。この分解は空気中で、適当には
250゜ないし1200℃、好ましくは300゜ないし950
℃の温度において行う。均質溶体を基材にコーテ
イングし、次いで熱分解する操作は、これを数回
くり返して金属酸化物による基材表面の好適なコ
ーテイングを確実に行うことができる。
浸漬、噴霧もしくはブラツシングにより、または
均質溶液からのメツキにより、該コーテイングす
べき基材表面にコーテイングすることができる。
次いで該コーテイングされた基材を昇温された温
度において加熱して該金属化合物を対応する酸化
物に分解する。この分解は空気中で、適当には
250゜ないし1200℃、好ましくは300゜ないし950
℃の温度において行う。均質溶体を基材にコーテ
イングし、次いで熱分解する操作は、これを数回
くり返して金属酸化物による基材表面の好適なコ
ーテイングを確実に行うことができる。
他方において該金属化合物の均質溶体が固体混
合物である場合には、それが予め混合されたか否
かに拘らず、例えば炎噴霧またはプラズマ噴霧の
ような溶融噴霧法により該溶体を基材にコーテイ
ングすることができる。この方式の技術を採用す
るならば金属化合物による基材のコーテイング
と、該コーテイングの熱分解の工程との両方を１
工程で行うことができる。これは上記技術と結び
ついた高温により該金属化合物がそれらの酸化物
に分解することを期待し得るからである。
合物である場合には、それが予め混合されたか否
かに拘らず、例えば炎噴霧またはプラズマ噴霧の
ような溶融噴霧法により該溶体を基材にコーテイ
ングすることができる。この方式の技術を採用す
るならば金属化合物による基材のコーテイング
と、該コーテイングの熱分解の工程との両方を１
工程で行うことができる。これは上記技術と結び
ついた高温により該金属化合物がそれらの酸化物
に分解することを期待し得るからである。
均質液体から、あるいは固体混合物からの、い
ずれにせよ金属酸化物がコーテイングされた基材
は、次いで炉中において還元雰囲気中で250゜な
いし700℃の温度において加熱することにより硬
化する。この還元雰囲気は好ましくは水素であ
り、加熱温度は好ましくは350゜ないし600℃であ
る。硬化処理時間を変動させることにより最適硬
化温度をある程度変動することができる。
ずれにせよ金属酸化物がコーテイングされた基材
は、次いで炉中において還元雰囲気中で250゜な
いし700℃の温度において加熱することにより硬
化する。この還元雰囲気は好ましくは水素であ
り、加熱温度は好ましくは350゜ないし600℃であ
る。硬化処理時間を変動させることにより最適硬
化温度をある程度変動することができる。
該面心立方合金はＸ線回析（XRD）の研究及
びセルパラメータにより特徴づけられる。
びセルパラメータにより特徴づけられる。
XRDの研究を行うに当つては、ニツケル粉末
（セルパラメータａ＝3.5235Å）を使用してＸ線
回析計を補正し、そして本明細書及びその実施例
における全部の測定に対して銅Ｋ〓対射線（λ＝
1.54184Å）を使用した。
（セルパラメータａ＝3.5235Å）を使用してＸ線
回析計を補正し、そして本明細書及びその実施例
における全部の測定に対して銅Ｋ〓対射線（λ＝
1.54184Å）を使用した。
形成される種々の合金におけるモリブデン及び
タングステンの原子％はベガード（Vegard）の
法則を使用し、ニツケル粉末のセル パラメータ
ａ＝3.5235Åを採用し、かつモリブデンの原子半
径を1.404Åと仮定して計算した。この基準によ
れば80／20のNi／Mo FCC合金はａ＝3.6136Åの
セル パラメータを有する。その他の組成の合金
のセル パラメータは補間により原子％に変換す
ることができる。同様な方法がニツケル−タング
ステン FCC合金に対して採用されたが、この
場合、使用される対照セル パラメータはニツケ
ル粉末に対してａ＝3.5235Åであり、かつ80／20
のNi／Ｗ FCC合金に対してａ＝3.6198Åであつ
た。
タングステンの原子％はベガード（Vegard）の
法則を使用し、ニツケル粉末のセル パラメータ
ａ＝3.5235Åを採用し、かつモリブデンの原子半
径を1.404Åと仮定して計算した。この基準によ
れば80／20のNi／Mo FCC合金はａ＝3.6136Åの
セル パラメータを有する。その他の組成の合金
のセル パラメータは補間により原子％に変換す
ることができる。同様な方法がニツケル−タング
ステン FCC合金に対して採用されたが、この
場合、使用される対照セル パラメータはニツケ
ル粉末に対してａ＝3.5235Åであり、かつ80／20
のNi／Ｗ FCC合金に対してａ＝3.6198Åであつ
た。
本発明の電気触媒、コーテイングの活性は、
Ni中MoまたはＷの面心立方合金の少くとも若干
量の存在により強められるように思われる。この
ことは、例示された各電気触媒処方物の主成分と
して上記合金が存在することにより明白である。
基材表面に存在する合金とは別に、金属類を含有
する他の相も存在するようにも思われる。
Ni中MoまたはＷの面心立方合金の少くとも若干
量の存在により強められるように思われる。この
ことは、例示された各電気触媒処方物の主成分と
して上記合金が存在することにより明白である。
基材表面に存在する合金とは別に、金属類を含有
する他の相も存在するようにも思われる。
基材表面に適当な水準の触媒負荷を与えるよう
に電極製造工程を適合させることができる。触媒
負荷は、基材面に沈着された活性種の重量を基準
にして、適当には５mg／cm2以上、好ましくは10
mg／cm2以上である。最終的な負荷は、要求される
コーテイングの機械的安定性及び完全性、使用さ
れる基材、ならびに該電極が使用される槽によ
る。しかしながら本発明の電極製造法を採用する
ことにより、30％KOH溶液中で70℃の温度にお
いて電流密度1Amp／cm2を使用してRHEに対して
−70ｍＶの程度の非常に低い電極電位を達成する
ことができることが見出されたのである。この程
度に電極電位を減少させることにより、槽の高電
流密度における運転を可能ならしめるのみなら
ず、このような槽の経済的効率を有意の増大させ
ることができる。
に電極製造工程を適合させることができる。触媒
負荷は、基材面に沈着された活性種の重量を基準
にして、適当には５mg／cm2以上、好ましくは10
mg／cm2以上である。最終的な負荷は、要求される
コーテイングの機械的安定性及び完全性、使用さ
れる基材、ならびに該電極が使用される槽によ
る。しかしながら本発明の電極製造法を採用する
ことにより、30％KOH溶液中で70℃の温度にお
いて電流密度1Amp／cm2を使用してRHEに対して
−70ｍＶの程度の非常に低い電極電位を達成する
ことができることが見出されたのである。この程
度に電極電位を減少させることにより、槽の高電
流密度における運転を可能ならしめるのみなら
ず、このような槽の経済的効率を有意の増大させ
ることができる。
下記の実施例により本発明を更に説明する。
実施例 １
NiMo合金
硝酸ニツケル６水和物3.4モルとパラモリブデ
ン酸アンモニウム７分の１モルとの計量された容
量を混合することにより、所要の原子比のニツケ
ル及びモリブデンを含有する溶液を調製した。濃
アンモニアを、透明な暗青色溶液が生成するまで
添加することにより上記溶液を安定化した。
ン酸アンモニウム７分の１モルとの計量された容
量を混合することにより、所要の原子比のニツケ
ル及びモリブデンを含有する溶液を調製した。濃
アンモニアを、透明な暗青色溶液が生成するまで
添加することにより上記溶液を安定化した。
ニツケル60原子％及びモリブデン40原子％を含
有するコーテイング溶液でニツケル金網を噴霧す
ることによりコーテイングを施した。次いで該コ
ーテイングされた金網を直接に炎に当てて赤熱し
て金属塩を酸化物に分解した。十分なコーテイン
グが得られるまでこの操作を反復した。得られ
た、酸化物コーテイングした金網を水素雰囲気中
で500℃の温度において１時間にわたり熱処理し
た。この調製工程中における主要相を、Ｘ線粉末
回折により、セル パラメータａ＝3.585Å（ニ
ツケルａ＝3.524Å参照）を有するFCC構造とし
て同定し、モリブデン濃度13.5原子％を有するニ
ツケル−モリブデン合金の存在を確認した。311
回折ピークの半ピーク高におけるピーク幅から測
定した平均結晶サイズは43Åであつた。該構造の
面心立方対称性は111、200、220、311及び222の
各反射線を指示することによつて確認された。
有するコーテイング溶液でニツケル金網を噴霧す
ることによりコーテイングを施した。次いで該コ
ーテイングされた金網を直接に炎に当てて赤熱し
て金属塩を酸化物に分解した。十分なコーテイン
グが得られるまでこの操作を反復した。得られ
た、酸化物コーテイングした金網を水素雰囲気中
で500℃の温度において１時間にわたり熱処理し
た。この調製工程中における主要相を、Ｘ線粉末
回折により、セル パラメータａ＝3.585Å（ニ
ツケルａ＝3.524Å参照）を有するFCC構造とし
て同定し、モリブデン濃度13.5原子％を有するニ
ツケル−モリブデン合金の存在を確認した。311
回折ピークの半ピーク高におけるピーク幅から測
定した平均結晶サイズは43Åであつた。該構造の
面心立方対称性は111、200、220、311及び222の
各反射線を指示することによつて確認された。
IR補正後における、コーテイングした電極の
電位は、標準３区画槽における水素発生陰極とし
て使用した場合に、70℃の温度における30重量／
容量％のKOH中、電流密度0.5Acm-2において可
逆水素電極（RHE）に対して−60ｍＶであつ
た。
電位は、標準３区画槽における水素発生陰極とし
て使用した場合に、70℃の温度における30重量／
容量％のKOH中、電流密度0.5Acm-2において可
逆水素電極（RHE）に対して−60ｍＶであつ
た。
実施例 ２
前記実施例１に記載のように、ニツケル80原子
％及びモリブデン20原子％を含有するコーテイン
グ溶液にニツケル金網片を浸漬することによりコ
ーテイングを施した。前述のように該コーテイン
グを先ず金属酸化物に転化させ、次いで500℃の
温度において１時間還元した。この調製工程中に
おける主要相を、セル パラメータａ＝3.567Å
ニツケル3.524Å参照）を有する面心立方構造と
して同定し、モリブデン濃度9.7原子％を有する
ニツケル−モリブデン合金の存在を確認した。平
均結晶サイズ（実施例１参照）は54Åであつた。
％及びモリブデン20原子％を含有するコーテイン
グ溶液にニツケル金網片を浸漬することによりコ
ーテイングを施した。前述のように該コーテイン
グを先ず金属酸化物に転化させ、次いで500℃の
温度において１時間還元した。この調製工程中に
おける主要相を、セル パラメータａ＝3.567Å
ニツケル3.524Å参照）を有する面心立方構造と
して同定し、モリブデン濃度9.7原子％を有する
ニツケル−モリブデン合金の存在を確認した。平
均結晶サイズ（実施例１参照）は54Åであつた。
該コーテイングされた電極の電位は、前記実施
例１のように使用した場合、70℃の温度における
30重量／容量％KOH中、1Acm-2の電流密度にお
いてRHEに対し−90ｍＶであつた。
例１のように使用した場合、70℃の温度における
30重量／容量％KOH中、1Acm-2の電流密度にお
いてRHEに対し−90ｍＶであつた。
実施例 ３
NiW合金
無水メタノール20mlに溶解した無水塩化ニツケ
ル1.29ｇを含有する溶液５mlと、無水メタノール
20mlに溶解した六塩化タングステン1.453ｇを含
有する溶液５mlとを混合した。得られた均質溶液
は原子比73／27においてニツケル及びタングステ
ンを含有した。
ル1.29ｇを含有する溶液５mlと、無水メタノール
20mlに溶解した六塩化タングステン1.453ｇを含
有する溶液５mlとを混合した。得られた均質溶液
は原子比73／27においてニツケル及びタングステ
ンを含有した。
このコーテイング溶液に焼結ニツケル片を浸漬
することによりコーテイングを施した。金属塩で
コーテイングした該ニツケル片を前記実施例１の
ようにして処理して金属塩を金属酸化物に転化さ
せ、次いで500℃の温度において２ 1/2時間還元
した。この調製工程中における主要相を、セル
パラメータａ＝3.564Å（ニツケル3.524Å参照）
を有する面心立方構造として同定し、タングステ
ン濃度8.4原子％を有するニツケル−タングステ
ン合金の存在を確認した。
することによりコーテイングを施した。金属塩で
コーテイングした該ニツケル片を前記実施例１の
ようにして処理して金属塩を金属酸化物に転化さ
せ、次いで500℃の温度において２ 1/2時間還元
した。この調製工程中における主要相を、セル
パラメータａ＝3.564Å（ニツケル3.524Å参照）
を有する面心立方構造として同定し、タングステ
ン濃度8.4原子％を有するニツケル−タングステ
ン合金の存在を確認した。
70℃の温度において、電流密度1Acm2におけ
る、該コーテイングされた電極の電極電位は、前
記実施例１のように使用した場合に−134ｍＶ
（RHE）であつた。
る、該コーテイングされた電極の電極電位は、前
記実施例１のように使用した場合に−134ｍＶ
（RHE）であつた。
実施例 ４
種々の濃度のモリブデンを含有する均質溶体か
ら調製した電気触媒コーテイングの電気化学的活
性に対する下記の結果は、溶解モリブデン10原子
％以下において著しい活性低下があることを示
す。該均質溶体中におけるモリブデンの上記のよ
うな濃度以下においては、本発明の電気触媒的に
活性な合金は形成されない。電解液として30％
KOH水溶液を使用して再び測定を行い、70℃の
温度において1Amp／cm2の電流を通した場合にお
けるIR補正を行つた後の、RHEに対する陰極電
位を測定した。
ら調製した電気触媒コーテイングの電気化学的活
性に対する下記の結果は、溶解モリブデン10原子
％以下において著しい活性低下があることを示
す。該均質溶体中におけるモリブデンの上記のよ
うな濃度以下においては、本発明の電気触媒的に
活性な合金は形成されない。電解液として30％
KOH水溶液を使用して再び測定を行い、70℃の
温度において1Amp／cm2の電流を通した場合にお
けるIR補正を行つた後の、RHEに対する陰極電
位を測定した。
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