KR20150126835A - 양극 촉매 및 기기 - Google Patents

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노부아키 오구리
히로시 다카노
다다토시 무로타
모토후미 마츠다
다츠야 다케구치
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가부시키가이샤 산도쿠
국립대학법인 홋가이도 다이가쿠
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Abstract

양극에서의 반응 과전압의 저감이 가능한 양극 촉매 및 기기를 제공한다.
본 발명의 양극 촉매는 층상 금속 산화물을 함유한다. 또한 본 발명의 기기는 양극과 음극을 구비하고, 양극이 층상 금속 산화물을 함유하는 양극 촉매를 사용하여 형성되어 있다. 층상 금속 산화물은 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 것이 바람직하다.

Description

양극 촉매 및 기기{Positive electrode catalyst and device}
본 발명은 금속-공기 이차전지나 알칼리형 수전해장치 등의 기기에 사용되는 양극 촉매 및 양극과 음극을 구비한 기기에 관한 것이다.
양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 하기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기로서, 금속-공기 이차전지나 알칼리형 수전해장치 등이 있다.
4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－　　…(1)
금속-공기 이차전지는 음극에 Zn, Li, Al, Fe 등의 금속을 활물질로서 사용하고, 양극에 공기 중의 산소를 활물질로서 사용한 이차전지이다. 소형으로 고용량이 가능하여, 자동차용 전원, 휴대용 전원, 정치용 전원 등으로의 응용이 기대되고 있다.
음극에 Zn을 사용한 금속-공기 이차전지의 충전반응 및 방전반응은 아래와 같이 하여 나타내어진다.
(충전반응)
양극：4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－
음극：ZnO　＋　H2O　＋　2e－　→　Zn　＋　2OH－
(방전반응)
양극：O2　＋　2H2O　＋　4e－　→　4OH－
음극：Zn　＋　2OH－　→　ZnO　＋　H2O　＋　2e－
또한 알칼리형 수전해장치에서의 전극반응은 아래와 같이 하여 나타내어진다.
양극：4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋4e－
음극：2H2O　＋　2e－　→　H2　＋　2OH－
그러나 금속-공기 이차전지는 충방전 시에 있어서 양극에서의 높은 반응 과전압 때문에 에너지 변환 효율이 낮아진다는 과제가 있어, 본격적인 보급에 이르지 못하였다.
또한 알칼리형 수전해장치에 있어서도 양극에서의 높은 반응 과전압 때문에 에너지 손실이 크다는 과제를 안고 있다.
특허문헌 1에는 이리듐 및/또는 이리듐 산화물을 담지시킨 니켈 분말, 백금 등의 산소 환원촉매를 담지시킨 니켈 분말 및 결착제를 혼합해서 성형하여 금속-공기 이차전지의 공기극을 제조하는 것이 개시되어 있다.
또한 비특허문헌 1에는 양극 촉매로서 페로브스카이트 산화물의 일종인 LaNiO3를 사용하면 방전 시의 반응 과전압을 320 mV로 저감시킬 수 있다는 보고가 있다.
일본국 특허공개 제2002－158013호 공보
Nature Chemistry, 3, (2011), 546-550 페이지
그러나 금속-공기 이차전지의 실용화를 도모하기 위해서는 충방전 시에 있어서의 양극에서의 반응 과전압의 추가적인 저감이 요망되고 있다.
또한 알칼리형 수전해장치에 있어서도 에너지 손실의 감소를 위해 양극에서의 반응 과전압의 추가적인 저감이 요망되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 양극에서의 반응 과전압의 저감이 가능한 양극 촉매 및 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 양극 촉매에 층상 금속 산화물을 사용함으로써 금속-공기 이차전지의 충방전 시에 있어서의 양극의 반응 과전압이 낮아지는 것을 발견하고, 상기 목적을 달성하기에 이르렀다.
즉 본 발명의 양극 촉매는 양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 하기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기의 상기 양극에 사용되는 양극 촉매로서, 층상 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 기기는 양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 하기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기로서, 상기 양극이 층상 금속 산화물을 함유하는 양극 촉매를 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－　　　…(1)
본 발명에 있어서 상기 층상 금속 산화물이 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 층상 금속 산화물이 하기 식(2)로 표시되는 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 것이 바람직하다.
(La1－xAx)(Fe1－yBy)3(Sr1－zCz)3O10－a　　…(2)
(식(2)에 있어서 A는 La 이외의 희토류원소이다. B는 Fe 이외의 전이금속이다. C는 Sr 이외의 알칼리토류금속이다. x는 0≤x＜1이다. y는 0≤y＜1이다. z는 0≤z＜1이다. a는 0≤a≤3이다.)
본 발명에 있어서 상기 기기가 금속-공기 이차전지 또는 알칼리형 수전해장치인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 기기가 금속-공기 이차전지로서, 상기 음극이 알칼리금속, 알칼리토류금속, 제1 전이금속 및 Al로부터 선택되는 원소를 포함하는 음극 활성물질을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 기기가 알칼리형 수전해장치로서, 상기 음극이 Ni, Fe, Pt 및 Pd로부터 선택되는 음극 촉매를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 양극 촉매는 층상 금속 산화물을 함유하기 때문에 양극에서 행해지는 상기 식(1)의 반응의 반응 과전압을 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명의 기기는 양극이 층상 금속 산화물을 함유하는 양극 촉매를 사용하여 형성되어 있기 때문에, 충방전 시에 있어서의 과전압 손실이 작고, 높은 에너지 변환 효율을 갖는 금속-공기 이차전지나 에너지 손실이 작은 알칼리형 수전해장치로 할 수 있다.
도 1은 금속-공기 이차전지의 개략 구성도이다.
도 2는 알칼리형 수전해장치의 개략 구성도이다.
도 3은 실시예 1의 금속-공기 이차전지의 양극에서의 충방전반응의 실험결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예에서 사용한 모델 셀의 개략 구성도이다.
본 발명의 양극 촉매는 양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 하기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기의 양극에 사용되는 양극 촉매로서, 층상 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－　　 …(1)
본 발명에 있어서 층상 금속 산화물이란 원자 또는 원자단이 평면 상에 배열되어 시트 구조를 만들고, 이 평면에 수직 방향으로 시트 구조의 반복이 보이는 결정구조를 갖는 금속 산화물을 의미한다.
본 발명에 있어서 층상 금속 산화물로서는 NaCo2O4, NaLaTiO4, Bi4Sr14Fe24O56, Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도, Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트가 바람직하다. Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트는 페로브스카이트층과 암염 구조층이 c축 방향으로 번갈아 적층된 구조를 이루고 있다. Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트로서는 하기 식(2)를 바람직한 일례로서 들 수 있다.
(La1－xAx)(Fe1－yBy)3(Sr1－zCz)3O10－a　　　…(2)
(식(2)에 있어서 A는 La 이외의 희토류원소이다. B는 Fe 이외의 전이금속이다. C는 Sr 이외의 알칼리토류금속이다. x는 0≤x＜1이다. y는 0≤y＜1이다. z는 0≤z＜1이다. a는 0≤a≤3이다.)
식(2)의 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트의 구체예로서는 LaFe3Sr3O10, LaCo1.5Fe1.5Sr3O10 등을 들 수 있다.
Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트는 다음과 같은 이유로 식(1)로 표시되는 반응에 있어서 양호한 촉매활성이 얻어지는 것으로 추측된다. 하나는 높은 전자 전도성에 의한 것이고, 다른 하나는 산화환원이 용이하게 발생하는 것에 의한 것으로 추측된다. 특히 식(2)의 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트는 결정격자 내의 적층된 FeO6 팔면체에 기인하는 높은 전자 전도성을 갖고, 더 나아가서는 산화환원이 용이하게 발생하기 때문에 식(1)로 표시되는 반응에 있어서 특히 높은 촉매활성을 가지고 있다.
NaCo2O4는 예를 들면 다음과 같이 하여 조제할 수 있다. 먼저 초산나트륨과 초산코발트 4수화물을 소정의 비율로 용해시킨 용액을 건조시키고, 얻어진 시료를 분쇄 및 임시 소성(temporary calcination)을 행한다. 다음으로 임시 소성 후의 시료를 분쇄한 후 펠릿 형상으로 성형한다. 다음으로 펠릿 형상으로 성형한 시료를 750~850℃에서 120~3,000분 소성하고, 분쇄처리한다. 이와 같이 하여 층상의 결정구조를 갖는 NaCo2O4가 얻어진다.
NaLaTiO4는 예를 들면 다음과 같이 하여 조제할 수 있다. 먼저 Na 성분, La 성분, Ti 성분의 산화물, 탄산염 등의 원료 분말을 Na, La, Ti의 원소비가 1：1：1이 되도록 볼밀에 투입하고, 각 성분이 충분히 균일하게 혼합될 때까지 혼합처리를 행한다. Na 성분으로서는 Na2CO3, NaHCO3, Na2C2O4, NaNO3 등을 들 수 있다. La 성분으로서는 La2O3, LaC2, La2(CO3)3, La(NO3)3 등을 들 수 있다. Ti 성분으로서는 TiO2, TiO, TiC 등을 들 수 있다. 다음으로 얻어진 시료를 펠릿 형상으로 성형한다. 다음으로 펠릿 형상으로 성형한 시료를 700~750℃에서 120~3,000분 소성(1차 소성)하고, 계속해서 900~950℃에서 120~3,000분 소성(2차 소성)한다. 소성 후의 펠릿을 분쇄처리한 후 증류수로 세정하고, 세정한 시료를 건조한다. 이와 같이 하여 층상의 결정구조를 갖는 NaLaTiO4가 얻어진다.
Bi4Sr14Fe24O56은 예를 들면 다음과 같이 하여 조제할 수 있다. 먼저 Bi 성분, Sr 성분, Fe 성분의 산화물, 탄산염 등의 원료 분말을 Bi, Sr, Fe의 원소비가 4：14：24가 되도록 볼밀에 투입하고, 각 성분이 충분히 균일하게 혼합될 때까지 혼합처리를 행한다. Bi 성분으로서는 Bi2O3, Bi2O5, Bi(CH3COO)3, Bi2(CO3)O2, Bi(NO3)3 등을 들 수 있다. Sr 성분으로서는 SrCO3, SrC2, SrO, SrO2, Sr(NO3)2 등을 들 수 있다. Fe 성분으로서는 Fe2O3, Fe3O4, FeO, FeCO3, Fe2(CO3)3 등을 들 수 있다. 다음으로 얻어진 시료를 펠릿 형상으로 성형한다. 다음으로 펠릿 형상으로 성형한 시료를 1,100~1,200℃에서 120~3,000분 소성하고, 분쇄처리한다. 이와 같이 하여 층상의 결정구조를 갖는 Bi4Sr14Fe24O56이 얻어진다.
Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트는 원료 분말을 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트의 양론비가 되도록 혼합하고, 고상 반응시킴으로써 조제할 수 있다.
예를 들면 LaFe3Sr3O10은 다음과 같이 하여 조제할 수 있다. 먼저 La 성분, Sr 성분, Fe 성분의 산화물, 탄산염 등의 원료 분말을 La, Sr, Fe의 원소비가 1：3：3이 되도록 볼밀에 투입하고, 각 성분이 충분히 균일하게 혼합될 때까지 혼합처리를 행한다. La 성분, Sr 성분, Fe 성분은 전술한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 다음으로 얻어진 시료를 펠릿 형상으로 성형한다. 다음으로 펠릿 형상으로 성형한 시료를 1,400~1,500℃에서 120~3,000분 소성하고, 분쇄처리한다. 이와 같이 하여 층상의 결정구조를 갖는 LaFe3Sr3O10이 얻어진다.
또한 LaCo1.5Fe1.5Sr3O10은 다음과 같이 하여 조제할 수 있다. 즉, La 성분, Sr 성분, Fe 성분, Co 성분의 산화물, 탄산염 등의 원료 분말을 La, Sr, Fe, Co의 원소비가 1：3：1.5：1.5가 되도록 볼밀에 투입하고, 각 성분이 충분히 균일하게 혼합될 때까지 혼합처리를 행한다. La 성분, Sr 성분, Fe 성분은 전술한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. Co 성분으로서는 Co3O4, Co2O3, CoO, CoCO3 등을 들 수 있다. 다음으로 얻어진 시료를 펠릿 형상으로 성형한다. 다음으로 펠릿 형상으로 성형한 시료를 1,400~1,500℃ 정도의 온도에서 소성하고, 분쇄처리한다. 이와 같이 하여 층상의 결정구조를 갖는LaCo1.5Fe1.5Sr3O10이 얻어진다.
본 발명의 양극 촉매는 층상 금속 산화물 외에 도전성 재료, 이온 도전성 재료 등을 함유해도 된다. 도전성 재료로서는 Ni, Ti 등의 금속이나 흑연 등을 들 수 있다. 양극 촉매에 도전성 재료를 함유시킴으로써 양극의 전자 도전성을 높일 수 있다. 이온 도전성 재료로서는 음이온 교환막, LiOH, KOH, NaOH 등의 알칼리 수용액을 들 수 있다. 양극 촉매에 이온 도전성 재료를 함유시킴으로써 양극의 이온 도전성을 높일 수 있다.
다음으로 본 발명의 기기에 대해 설명한다.
본 발명의 기기는 양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 상기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기로서, 양극이 본 발명의 양극 촉매를 사용하여 형성되어 있다.
양극 측에서 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기로서는 금속-공기 이차전지, 알칼리형 수전해장치 등을 들 수 있다. 이들 장치는 본 발명의 양극 촉매를 사용하여 형성된 양극을 구비하는 이외는, 종래 공지의 장치 구성으로 할 수 있다.
본 발명의 기기의 일실시형태에 대해서 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1에 나타내는 기기는 금속-공기 이차전지이다. 이 금속-공기 이차전지는 양극(2)과 음극(3) 사이에 전해질층(1)이 배치되어 있다.
전해질층(1)은 수산화물 이온(OH－)의 전도를 담당하는 층이다. 전해질층(1)으로서는 LiOH, KOH, NaOH 등의 알칼리 수용액, 음이온 교환막 등을 들 수 있다.
양극(2)은 본 발명의 양극 촉매로 형성된 양극 촉매층(2a)과, 카본 페이퍼, 카본 클로스, 카본 펠트, 금속 메시 등의 도전성을 갖는 다공질 시트로 형성된 가스 확산층(2b)으로 구성되어 있다. 양극 촉매층(2a)은 가스 확산층(2b)의 전해질층 측의 면에 형성되어 있다.
양극 촉매층(2a)은 슬러리 코트법, 스프레이 코트법, 소성법 등 종래 공지의 방법으로 형성할 수 있다.
양극(2)의 외측, 즉 가스 확산층(2b)의 외측에는 가스 유로(5)가 형성된 집전체(6)가 배치되어 있다. 집전체(6)의 재료로서는 도전성을 갖는 것이면 되고 특별히 한정은 없다. 스테인리스, 니켈, 알루미늄, 철, 티탄, 카본 등을 들 수 있다.
음극(3)은 알칼리금속, 알칼리토류금속, 제1 전이금속 및 알루미늄으로부터 선택되는 원소를 포함하는 음극 활성물질을 함유하는 음극층으로 구성되어 있다. 알칼리금속으로서는 Li, Na, K 등을 들 수 있다. 알칼리토류금속으로서는 Mg, Ca 등을 들 수 있다. 제1 전이금속으로서는 Zn, Fe, Ti, Ni, Co, Cu, Mn, Cr 등을 들 수 있다. 음극 활성물질로서는 상기 원소로 이루어지는 금속, 상기 원소를 포함하는 합금, 상기 원소를 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. 화합물로서는 상기 원소의 산화물, 질화물, 탄산염 등을 들 수 있다.
음극(3)은 음극 활성물질 외에 도전성 재료, 이온 도전성 재료 등을 함유해도 된다. 도전성 재료, 이온 도전성 재료로서는 전술한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
음극(3)의 외측에는 집전체(7)가 배치되어 있다. 집전체(7)의 재질로서는 전술한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
음극에 Zn을 사용한 금속-공기 이차전지의 충전반응 및 방전반응은 아래와 같이 하여 나타내어진다.
(충전반응)
양극：4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－
음극：ZnO　＋　H2O　＋　2e－　→　Zn　＋　2OH－
(방전반응)
양극：O2　＋　2H2O　＋　4e－　→　4OH－
음극：Zn　＋　2OH－　→　ZnO　＋　H2O　＋　2e－
본 발명에서는 양극 촉매로서 층상 금속 산화물을 사용함으로써, 충방전 시에 양극에서 행해지는 반응의 반응 과전압을 저감시킬 수 있어, 과전압 손실이 작고 높은 에너지 변환 효율을 갖는 금속-공기 이차전지로 할 수 있다.
본 발명의 기기의 다른 실시형태에 대해서 도 2를 사용하여 설명한다.
도 2에 나타내는 기기는 알칼리형 수전해장치이다. 이 알칼리형 수전해장치는 LiOH, KOH, NaOH 등의 전해액(14)이 도입되는 전해조(11)에 본 발명의 양극 촉매를 구비하는 양극(12)과 Ni, Fe, Pt, Pd 등의 음극 촉매를 구비하는 음극(13)이 배치되어 있다.
양극(12) 및 음극(13)은 슬러리 코트법, 스프레이 코트법, 소성법 등 종래 공지의 방법으로 형성할 수 있다.
이 알칼리형 수전해장치는 양극(12)에 양의 전압, 음극(13)에 음의 전압이 인가됨으로써, 양 전극에서 하기 반응이 행해져 전해조(11) 내의 전해액이 전기분해된다.
양극：4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－
음극：2H2O　＋　2e－　→　H2　＋　2OH－
본 발명에서는 양극 촉매로서 층상 금속 산화물을 사용함으로써, 양극에서 행해지는 반응의 반응 과전압을 저감시킬 수 있어 에너지 손실이 작은 알칼리형 수전해장치로 할 수 있다.
또한 상기 예에는 기기로서 금속-공기 이차전지나 알칼리형 수전해장치의 예를 나타내었으나, 다른 기기에 대해서도 동일하게 양극 촉매로서 층상 금속 산화물을 사용함으로써, 양극에서 행해지는 반응의 반응 과전압을 저감시킬 수 있어 에너지 손실이 작은 기기로 할 수 있다.
실시예
(실시예 1)
아래에 금속-공기 이차전지나 알칼리형 수전해장치의 모델 셀로서 도 4에 나타내는 구조의 모델 셀을 제조하였다.
La2O3 분말, SrCO3 분말 및 Fe2O3 분말을 La, Sr, Fe의 원소비가 1：3：3이 되도록 볼밀에 투입하고, 혼합하였다. 혼합한 분말을 1,400℃에서 2시간 소성하여, Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 LaFe3Sr3O10 분말(양극 촉매)을 얻었다. 얻어진 분말을 분쇄한 후, 금형을 사용하여 1 MPa의 압력으로 직경 20 ㎜, 두께 0.5 ㎜의 디스크 형상으로 성형하였다. 디스크 형상의 성형체를 온도 1,000℃에서 3시간 소성하여 기공률 30%의 LaFe3Sr3O10 소결체(양극 촉매층)(22a)를 제조하였다.
얻어진 LaFe3Sr3O10 소결체(22a)를 폴리프로필렌 미다공막에 6M－KOH 수용액을 스며들게 한 전해질층(21)에 바짝 대고, 그 위에 티탄 메시(22b)를 배치하여 양극(22)으로 하였다. 양극(22)의 티탄 메시(22b) 측에 스테인리스를 성형하여 홈 형상을 부여한 가스 유로(25)를 배치하였다. 또한 상기 가스 유로(25)는 집전판(26)을 겸하여 사용하였다.
전해질층(21)의 반대 측에는 대극/참조극을 겸한 수소극(23)을 배치하였다. 수소극(23)은 PTFE로 발수처리한 카본 페이퍼 상에 50 질량%의 Pt/C와 음이온 전도성 이온 교환 수지를 질량비로 1：0.4의 비율로 혼합하고, 초음파로 10분간 분산하여 제작한 촉매 페이스트를 슬러리 코트법으로 Pt 담지량이 0.3 ㎎/㎠가 되도록 도포하여 형성하였다. 수소극(23)에도 양극(22)과 동일하게 가스 유로(26) 및 집전판(27)을 설치하고, 수소를 흐르게 함으로써 기준 전위로 하였다.
이 모델 셀을 사용하여 양극에서의 충방전반응의 모델 실험을 행하였다.
셀 온도 60℃에서 수소극(23)에 포화 가습된 H2 가스를 50 mL/min, 양극(22)에 포화 가습된 O2 가스를 50 mL/min로 공급하였다. 충전반응 시험은 포텐시오스타트(potentiostat)를 사용하여 양극(22)에 ＋방향의 전류를 0.9 mA/s로 주사했을 때의 셀 전압을 측정함으로써 행하였다. 방전반응 시험은 양극(22)에 －방향의 전류를 0.9 mA/s로 주사했을 때의 셀 전압을 측정함으로써 행하였다. 본 모델 셀을 사용하여 행한 양극에서의 충방전반응의 실험결과를 도 3에 나타낸다. 양극 전위를 기준 전위로 하여 10 mA/㎠일 때의 충전의 분극은 0.06 V이고, 10 mA/㎠일 때의 방전의 분극은 0.05 V였다.
(비교예 1)
양극 촉매로서 페로브스카이트 산화물인 LaNiO3를 사용한 이외는 실시예 1과 동일한 구성으로 하여 모델 셀을 제조하였다. 실시예 1과 동일하게 충방전반응의 모델 실험을 행한 결과, 양극 전위를 기준 전위로 하여 10 mA/㎠일 때의 충전의 분극은 0.195 V이고, 10 mA/㎠일 때의 방전의 분극은 0.355 V였다.
1：전해질층
2：양극
2a：양극 촉매층
2b：가스 확산층
3：음극
5：가스 유로
6, 7：집전체
11：전해조
12：양극
13：음극
14：전해액

Claims (9)

  1. 양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 하기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기의 상기 양극에 사용되는 양극 촉매로서, 층상 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 양극 촉매.
    4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－　　　…(1)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 층상 금속 산화물이 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 양극 촉매.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 층상 금속 산화물이 하기 식(2)로 표시되는 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 양극 촉매.
    (La1－xAx)(Fe1－yBy)3(Sr1－zCz)3O10－a　　 …(2)
    (식(2)에 있어서 A는 La 이외의 희토류원소이다. B는 Fe 이외의 전이금속이다. C는 Sr 이외의 알칼리토류금속이다. x는 0≤x＜1이다. y는 0≤y＜1이다. z는 0≤z＜1이다. a는 0≤a≤3이다.)
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기가 금속-공기 이차전지 또는 알칼리형 수전해장치인 양극 촉매.
  5. 양극과 음극을 구비하고, 양극 측에서 하기 식(1)로 표시되는 반응이 행해지는 기기로서, 상기 양극이 층상 금속 산화물을 함유하는 양극 촉매를 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기기.
    4OH－　→　O2　＋　2H2O　＋　4e－　　　…(1)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 층상 금속 산화물이 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 기기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 층상 금속 산화물이 하기 식(2)로 표시되는 Ruddlesden-Popper형 층상 페로브스카이트인 기기.
    (La1－xAx)(Fe1－yBy)3(Sr1－zCz)3O10－a　　　…(2)
    (식(2)에 있어서 A는 La 이외의 희토류원소이다. B는 Fe 이외의 전이금속이다. C는 Sr 이외의 알칼리토류금속이다. x는 0≤x＜1이다. y는 0≤y＜1이다. z는 0≤z＜1이다. a는 0≤a≤3이다.)
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기가 금속-공기 이차전지로서, 상기 음극이 알칼리금속, 알칼리토류금속, 제1 전이금속 및 Al로부터 선택되는 원소를 포함하는 음극 활성물질을 함유하는 기기.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기기가 알칼리형 수전해장치로서, 상기 음극이 Ni, Fe, Pt 및 Pd로부터 선택되는 음극 촉매를 함유하는 기기.
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