JPWO2012029162A1 - 水素発生用電極の製造方法及び水素発生用電極 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の水素発生用電極の製造方法は、導電性基材を陰極、白金族金属を陽極、無機酸水溶液を電解液として電気分解を行って、導電性基板上に白金族金属を析出させることを特徴とする。
本発明において電気分解を行う際の陰極(カソード)として導電性基材を使用する。当該導電性基材としては、上記電気分解を行って該基材上に白金族金属を析出させることができるものであって、電気分解により得られたものが水素発生用電極として使用できるものであれば特に限定はされないが、例えば、炭素、ニッケル、ニッケル-リン合金、ニッケル-タングステン合金、ステンレス、チタン、鉄、銅等が挙げられる。陰極には、本発明の効果が得られる範囲で、導電性基材以外の成分が含まれていても良い。
本発明において電気分解を行う際の陽極(アノード)として白金族金属を含む電極を使用する。当該白金族金属は、上記電気分解を行って導電性基材上に析出するものであって、水素発生用電極の触媒として機能し得るものであり、白金Pt、パラジウムPd、ルテニウムRu、ロジウムRh、オスミウムOs及びイリジウムIrからなる群から選択される少なくとも1種が挙げられ、好ましくは白金Ptである。陽極(アノード)に含まれる白金族金属は、1種類のみ又は複数種類のいずれであっても良く、白金族金属が合金、金属酸化物等の状態で含まれていても良い。陽極には、本発明の効果が得られる範囲で、白金族金属以外の成分が含まれていても良い。
本発明において電気分解を行う際の電解液として無機酸水溶液を使用する。無機酸水溶液としては、本発明の効果が得られるものであれば限定されないが、例えば、硝酸、硫酸、塩酸及びこれらの塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液であり、好ましくは硝酸を含む水溶液である。上記塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられ、具体的には硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム等が挙げられる。本発明で使用する(電気分解を行う前の)無機酸水溶液は、めっき法で使用するめっき液とは明確に区別されるものであり、好ましくは実質的に無機酸又はその塩からなる水溶液であり、より好ましくは無機酸又はその塩からなる水溶液である。
本発明において電気分解は、導電性基材を陰極、白金族金属を陽極、無機酸水溶液を電解液として行う。
本発明の製造方法により得られる水素発生用電極は、上記電気分解の結果、導電性基板上に白金族金属が析出したものであることを特徴とする。
本発明の水素発生用電極は、導電性基材上に粒子径100 nm以下の白金族金属粒子が一面に付着していることを特徴とする。
本実施例では、図1に示す電解装置1を用いて、グラファイトおよびグラッシーカーボン板上に白金粒子を析出させた。
塩化白金酸(乾庄貴金属化工製)40 g/L及び塩酸(キシダ化学製)200 ml/Lからなる白金めっき液を調製し、導電性基材としてグラファイト板(50×10×3 mm、山本鍍金試験機製)を、対電極には白金板(50×20×0.3 mm、99.95%、石福金属興業製)を使用し、浴温55℃で電解した。電解時間は、10秒とした。ただし、導電性基板及び白金板のいずれもめっき用マスキングテープ(スリーエム社製)でマスキングすることにより、電解有効面積をそれぞれ3 cm2および6 cm2とした。電解後、グラファイト板を超純水で洗浄、乾燥後、電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、S-4800)で表面を観察した。顕微鏡写真を図4に示す。図4の結果から白金めっき液からの析出粒子は、粒子サイズが300〜500 nmと本発明によって析出した粒子よりも大きかった。
本試験例では、電気化学測定装置を用いて、グラファイト板上に白金粒子を析出させる際の電解時間及び電解液の温度によるカソード電極の電位変化を測定した。図1に示す電解装置1を用いて、グラファイト板上に白金粒子を析出させた。電解液には硫酸(関東化学製、超高純度試薬)を超純水で希釈し0.5Mに調製したものを使用した。なお、電解液には、硫酸以外の薬品は一切添加しなかった。陰極にはグラファイト板(50×10×3 mm、山本鍍金試験機製)を、対電極には白金板(50×20×0.3 mm、99.95%、石福金属興業製)を使用した。ただし、グラファイト板および白金板のいずれもめっき用マスキングテープ(スリーエム社製)により電解有効面積がそれぞれ3 cm2および6 cm2となるようにマスキングを行った。参照電極には、銀塩化銀電極を用いた。グラファイト板が陰極、白金板が陽極となるように電気化学測定装置を接続し、陰極電流密度100 mA/cm2で24時間定電流電解を行った。電解液の温度は、30℃、40℃および50℃でそれぞれ一定とした。電解時の電位の経時変化を図5に示す。
本試験例では、電気化学測定装置を用いて、異なる電解時間により白金粒子を析出させたグラファイト板を硫酸中でカソード分極した際の電位変化を測定した。
本試験例では、電気化学測定装置を用いて、炭素基板以外の素材に対して白金粒子を析出させた電極を硫酸中でカソード分極した際の電位変化を測定した。
本実施例では、電気化学測定装置を用いて、電解液を硝酸としてグラファイト板上に白金粒子を析出させる際のカソード電極の電位変化を測定した。
本試験例では、上記実施例2で電解液に硝酸および硫酸を用いて白金を析出させたグラファイト板について、電気化学測定装置を用いて、硫酸中でカソード分極した際の電位変化を測定した。
本実施例では、図1に示す電解装置1を用いて、グラファイト板上に白金粒子を析出させた後、電解液中の白金濃度を定量した。
本実施例では、図1に示す電解装置1を用いて、グラファイト板上にパラジウム粒子を析出させた。
本試験例では、電解液に硝酸を用いて長時間電解して、白金を析出させたグラファイト板について、SEM観察および電気化学測定装置を用いて、硫酸中でカソード分極した際の電位変化を測定した。
2 導電性基材
3 対電極
4 電解液
5 直流電源
Claims (9)
- 導電性基材を陰極、白金族金属を陽極、無機酸水溶液を電解液として電気分解を行って、導電性基板上に白金族金属を析出させる水素発生用電極の製造方法。
- 前記無機酸水溶液が、硝酸、硫酸、塩酸及びこれらの塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む水溶液である、請求項1に記載の方法。
- 前記無機酸水溶液の無機酸の濃度が0.01〜1.0 mol/Lである、請求項1に記載の方法。
- 前記導電性基材が、炭素、ニッケル、又はニッケル-リン若しくはニッケル−タングステン合金である、請求項1に記載の方法。
- 前記水素発生用電極の水素過電圧が白金電極より低いことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により得られる水素発生用電極。
- 導電性基材上に粒子径100 nm以下の白金族金属粒子が一面に付着した水素発生用電極。
- 水素過電圧が白金電極より低いことを特徴とする、請求項7に記載の水素発生用電極。
- 請求項1に記載の方法によって水素発生用電極を製造する際に得られる白金族金属濃度が1〜1000μg/Lの電解液。
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2010/065055 WO2012029162A1 (ja) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | 水素発生用電極の製造方法及び水素発生用電極 |
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JPWO2012029162A1 true JPWO2012029162A1 (ja) | 2013-10-28 |
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JP2012531631A Pending JPWO2012029162A1 (ja) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | 水素発生用電極の製造方法及び水素発生用電極 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPWO2012029162A1 (ja) |
WO (1) | WO2012029162A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58136786A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 隔膜式電解還元方法 |
JPH08162133A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-06-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 白金系触媒の製造方法 |
JP2007046130A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects | 電解水素製造システムおよびその製造方法 |
JP2007297713A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Inha-Industry Partnership Inst | 活性炭素−多種金属複合体の製造方法 |
-
2010
- 2010-09-02 JP JP2012531631A patent/JPWO2012029162A1/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58136786A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 隔膜式電解還元方法 |
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WO2012029162A1 (ja) | 2012-03-08 |
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