TW201947064A - 電解用電極與具備其之電性機器及臭氧產生裝置 - Google Patents

Abstract

本發明具備電極基體與形成在電極基體表面之表面層。表面層含有導電性貴金屬與介電質。而且，導電性貴金屬之含有比率係構成為表面層之表面側的含有比率少於電極基體側的含有比率。藉此，作為電解反應場所之導電性貴金屬會分散在表面層內。因此，可使因電解而生成之氣體分散產生。其結果，可抑制因氣體生成所致之表面層剝離或因剝離所致之導電性貴金屬之露出量，而以穩定狀態維持臭氧生成。

Description

電解用電極與具備其之電性機器及臭氧產生裝置

本發明涉及一種將水予以電解而生成臭氧等活性物質之電解用電極與具備其之電性機器及臭氧產生裝置。

習知，譬如日本特開2006-97122號公報(以下表記為「專利文獻1」)中已提出一種具有利用水之電解在水中使臭氧產生而生成臭氧水之電解用電極的裝置。

圖6係專利文獻1中記載之習知電解用電極之厚度方向的概略截面放大圖。

如圖6所示，習知之電解用電極1係由導電性基體2、中間層3與表面層4構成。中間層3形成在導電性基體2之一表面，且係由貴金屬、含貴金屬之合金或貴金屬氧化物形成。表面層4係形成在中間層3之表面。

表面層4係由氧化物所構成之介電質材料構成。氧化物譬如可將鉭、鋁、鈦、鎢、鈮等烷氧化物化合物與溶劑之混合物進行熱分解而形成。

具體上，表面層4係藉由在中間層3表面塗佈介電質材料，然後將常溫乾燥、220℃乾燥、600~700℃之高溫燒成的步驟反覆十數次而形成。藉此，表面層4可形成為具有預定厚度之層狀結構。此時，表面層4會於厚度方向生成多道裂痕。因此，以十數層形成之表面層4會以裂痕為起點形成貫通表面層4並直通至中間層3的孔5。

具有上述電解用電極1之裝置係以電解用電極1作為陽極，並使用陰極電極來將水予以電解。此時，在電解用電極1側，水會通過孔5而抵達中間層3。然後，在中間層3之與孔5連接之表面部分的少許面積上，會產生電極反應。藉此，構成中間層3之與孔5連接的貴金屬的電流密度會上升，並藉由表面層4之孔5周圍的介電質材料之觸媒作用使氧氧化。於是，可生成臭氧。

亦即，在習知之電解用電極1之構成中，係在由貴金屬構成之中間層3上形成由鉭等之氧化物的介電質所構成之表面層4。所以，預料中間層3與表面層4之界面會成為利用電解生成臭氧的反應場所。構成中間層3之貴金屬具有導電性。因此，能以中間層3之貴金屬，藉由構成形成於中間層3上之表面層4的介電質提高因電解而產生之氧過電壓。藉此，可在中間層3與表面層4之界面生成臭氧。

然而，上述構成之電解用電極1在中間層3與表面層4之界面很容易因生成於界面的臭氧氣或氧氣而發生剝離。構成中間層3之貴金屬與電解液相接的露出面積會因剝離而增大。結果使氧過電壓減少，而降低臭氧生成。

發明概要
本發明提供一種可穩定生成臭氧並提升耐久性的電解用電極與具備其之電性機器及臭氧產生裝置。

本發明之電解用電極具備電極基體與形成在電極基體表面之表面層。表面層含有導電性貴金屬與介電質，且導電性貴金屬之含有比率係構成為表面層之表面側的含有比率少於電極基體側的含有比率。

又，本發明之電性機器具備上述電解用電極。

又，本發明之臭氧產生裝置具備上述電解用電極。

根據該等構成，可實現一種可穩定生成臭氧並提升耐久性的電解用電極與具備其之電性機器及臭氧產生裝置。

以下參考圖式說明本實施形態。另，本發明不受本實施形態限定。
(實施形態1)

以下，參照圖1說明本發明實施形態1之電解用電極11。

圖1係實施形態1之電解用電極11於厚度方向之概略截面放大圖。

如圖1所示，實施形態1之電解用電極11包含電極基體12與形成在電極基體12之一表面的表面層13等。表面層13中分散含有導電性貴金屬14或屬氧化物之導電性貴金屬14與介電質15。此時，表面層13係以表面層13上部(電解用電極11之表面側)之導電性貴金屬14含有比率少於下部(電極基體12側)之導電性貴金屬14含有比率的方式來含有導電性貴金屬14。另一方面，表面層13係以表面層13上部之介電質15含有比率多於下部之介電質15含有比率的方式來含有介電質15。如以上所述，表面層13從下部至上部整個係以不同的導電性貴金屬14之含有比率及不同的介電質15之含有比率形成。另，改變含有比率的具體方法，舉例來說有以下於實施形態2中詳述之方法：將改變了導電性貴金屬14與介電質15之含有比率的塗佈液重疊塗佈於電極基體12上並進行燒成，從而積層含有比率不同的薄膜層。另外有利用印刷法等將含有粒徑不同的導電性貴金屬14與介電質15之糊料在電極基體12上形成為厚膜層並進行燒成之方法。根據上述方法，在印刷後之燒成時間內，粒徑較大的導電性貴金屬14之粒子會愈容易沉降。所以，燒成後之厚膜層係形成為粒徑較大的導電性貴金屬14配置在表面層13之下部，粒徑較小的導電性貴金屬14則配置在表面層13之上部。

在此，電極基體12譬如可以鈦(Ti)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、不鏽鋼等金屬材料構成。其等中，若由從電源到構成表面層13之導電性貴金屬14的低電壓導通、耐蝕性、機械強度、加工性、價格等觀點來看，以鈦較為適合。爰此，在實施形態1中係以鈦作為電極基體12之例進行說明。

又，表面層13之導電性貴金屬14譬如可以Pt(鉑)、Au(金)、Ir(銥)、Ru(釕)等貴金屬材料構成。其等中，若從確保導電性貴金屬14間之導通、抑制電極基體12表面之氧化及孔蝕等觀點來看，以Pt較為適合。

此外，表面層13之介電質15譬如可以Ta、Al(鋁)、Si(矽)等之氧化物材料構成。該等氧化物材料容易與導電性貴金屬14混合形成緻密之層而作為介電質。又，藉由調整介電質15之含有比率，可輕易調節臭氧生成所需之氧過電壓。

又，可於表面層13形成譬如水等之電解液能流通的流通路徑16。藉此，電解液可透過流通路徑16從外部流入表面層13內而與導電性貴金屬14接觸。結果，藉由導電性貴金屬14使電解液進行電解而生成臭氧。

如以上所述可構成實施形態1之電解用電極11。

接著參照圖2說明具備上述電解用電極11之電解裝置17。

圖2係顯示使用上述電解用電極11一例的流通式電解裝置17之概略圖。

如圖2所示，電解裝置17包含殼體20、電解用電極11、對電極23及直流電源22等。殼體20具備水的流入口18及經電解後之水的流出口19。電解用電極11係安裝在殼體20內部，作為陽極發揮作用。對電極23係配置成與電解用電極11相對向，作為陰極發揮作用。直流電源22係連接電解用電極11及對電極23並可使其等通電。

在電解裝置17中，實施形態1之電解用電極11係配置成形成有表面層13之面與對電極23分隔開且呈相對向。藉此可在電解用電極11與對電極23之間形成水可流通之流道20A。

接下來說明圖2中所示電解裝置17之動作與臭氧產生。

首先，從設置在電解裝置17之殼體20之一端的流入口18供給預定流量的水。所供給之水會在與電解用電極11及對電極23接觸的同時流過形成在兩極之間的流道20A，並從殼體20之流出口19排出。此時，當電解裝置17內之電解用電極11與對電極23之間的流道20A充滿水時，會以電解用電極11作為陽極，以對電極23作為陰極，從直流電源22施加電壓或電流。藉此可將水予以電解。

通常，藉由水之電解，會在作為陽極之電解用電極11產生氧，並在作為陰極之對電極23產生氫。

在本實施形態中，電解用電極11之與水接觸的最表層形成有表面層13。

如圖1所示，表面層13中導電性貴金屬14係以分散在介電質15中之狀態存在。所以，電解液(譬如，水)會通過流通路徑16流入表面層13內。已流入的電解液會流到分散在介電質15中之導電性貴金屬14。藉此產生水之電解。

在此，用Pt作為導電性貴金屬14時，Pt具有氧過電壓，即產生氧之電位比其他金屬高。此外，在本實施形態中係使介電質15分散在導電性貴金屬14周邊。所以，呈分散之介電質會阻礙導電性貴金屬間之導電性，進一步提高氧過電壓。藉由該等，在水之電解中當電位變成產生臭氧之電位以上時，即可生成臭氧或OH自由基等活性氧種。

又，表面層13之下部(電極基體12側)係形成為有較多的導電性貴金屬14之含有比率。因此，對電極基體12施加的電流可以良好的效率通電至分散在表面層13內的導電性貴金屬14。亦即，由於表面層13之下部中導電性貴金屬14相對於介電質15之含有比率較多，所以氧過電壓之上升較小。並且，表面層13愈靠近上部，導電性貴金屬14之含有比率就愈少，而介電質15之含有比率就愈多。所以，氧過電壓會上升至產生臭氧的電位以上。藉此，分散在比較靠近表面層13之上部的導電性貴金屬14會與水反應而生成臭氧。又，表面層13之與電極基體12相接之下部因導電性貴金屬14之含有比率較多，所以氧過電壓較小。因此可抑制電極基體12因氧過電壓而氧化或孔蝕。

亦即，本實施形態之電解用電極11係形成為使成為電解反應起點的導電性貴金屬14分散在表面層13內。所以，不會像習知技術之電解用電極般集中在中間層表面而無法引起電解反應。藉此，本實施形態之電解用電極11中生成的臭氧或氧氣不會集中產生在電極基體12與表面層13之界面。所以，可抑制電極基體12與表面層13之界面剝離。藉此可抑制導電性貴金屬14之露出面積增加。其結果可更確實地抑制氧過電壓減少或臭氧生成降低等情況。

誠如以上，本實施形態之電解用電極具備電極基體與形成在電極基體表面的表面層。表面層含有導電性貴金屬與介電質。而且，導電性貴金屬之含有比率係構成為表面層之上部的含有比率少於下部的含有比率。亦即，表面層含有導電性貴金屬與介電質兩者，而且成為電解反應場所之導電性貴金屬係以分散在表面層內之方式來含有。

藉此，藉由電解而生成之臭氧氣或氧氣的生成地點係分散在表面層內。所以，可抑制因各氣體生成所致之剝離或導電性貴金屬露出，從而維持預定的氧過電壓。其結果，可維持穩定的臭氧生成。

又，本實施形態之電解用電極係使表面層下部的導電性貴金屬之含有比率多於上部的導電性貴金屬之含有比率。藉此可確保對表面層之導通，同時可抑制電極基體之氧化與孔蝕。並且，表面層之上部的導電性貴金屬之含有比率少於下部，所以可以表面層內之導電性貴金屬作為反應場所，提高可有效率維持臭氧生成的氧過電壓。
(實施形態2)

以下，參照圖3說明本發明實施形態2之電解用電極21。

圖3係實施形態2之電解用電極21於厚度方向之概略截面放大圖。

實施形態2之電解用電極21在以多層結構構成表面層13這點有別於實施形態1。另，實施形態2之電解用電極21除多層結構以外，基本上其構成及構成材料皆與實施形態1相同，故賦予相同符號並省略說明。

以下以電解用電極21中尤以4層之多層結構形成的表面層13為例來說明表面層13之製造方法。

具體上，電解用電極21之表面層13特別使用溶膠凝膠法來形成多層結構。爰此，邊參照圖3邊說明溶膠凝膠法之表面層13之製造方法。並以用Pt作為表面層13之導電性貴金屬14且應用Ta之氧化物作為介電質15之材料的情況為例來進行說明。

首先，將電極基體12之鈦板(譬如厚0.5mm)浸漬於草酸等酸水溶液中並加熱至70~90℃以進行蝕刻處理。此時，蝕刻處理後之鈦板的表面粗度Ra係蝕刻處理成Ra=2.0~3.0μm。藉此，可確保電極基體12與表面層13之密著性。蝕刻處理後，將鈦板以純水進行超音波洗淨，進行乾燥處理。

接著製作用以形成表面層13之塗佈液。具體上，係用六氯鉑酸六水合物作為Pt之原料，並用Ta氧化物及五乙氧鉭作為介電質15之原料，將預定量混合溶解至丙醇等有機溶劑中來製作塗佈液。此時，實施形態2之表面層13係以自下部側(電極基體12側)起第1層為Pt：Ta=9：1、第2層為Pt：Ta=7：3、第3層為Pt：Ta=5：5、第4層為Pt：Ta=3：7之莫耳比，製出塗佈液。又，將Ta與Pt之整體塗佈液濃度調製成0.1~1.0mol/L。另，上述塗佈液濃度係能均勻塗佈於電極基體12之鈦板上的適當濃度。

接著，將如上述方式調製出之表面層13的第1層塗佈液塗佈於電極基體12。另，塗佈作業在針對五乙氧鉭等反應性高的烷氧化物，宜在已調整濕度之空間譬如手套箱內進行。藉此，可穩定形成多層結構之表面層13的各層。此時，塗佈液譬如可利用刮勺、刷毛、滾筒、噴塗、浸漬等來塗佈至電極基體12。另，對於電極基體12之塗佈除上述以外亦可使用譬如旋塗機、輥塗機等機械設備來進行塗佈。

於電極基體12塗上第1層之塗佈液後，在150~250℃下進行乾燥並在500~600℃下進行燒成。此時，乾燥時間及燒成時間宜分別設為10分鐘以上。藉此，可更確實促進有機溶劑之去除及與烷氧化物進行縮合聚合反應而產生之膠化。

第1層之塗佈燒成結束後，實施第2層至第4層之塗佈燒成。此時，針對第2層至第4層之表面層13亦以與第1層同樣之條件進行塗佈燒成。

以上述製造方法製出的電解用電極21在電極基體12上具有由4層構成之表面層13。此時，表面層13係形成為自下部側起第1層之Pt之含有比率為90%、第2層為70%、第3層為50%、第4層為30%。亦即，表面層13係以愈靠近上層而Pt之含有比率愈少之多層結構形成。

藉由以上可形成多層結構之表面層13。

接下來，針對圖3所示之電解用電極21中之臭氧生成作用加以說明。

如圖3所示，表面層13之第1層中導電性貴金屬14之Pt之含有比率多達90%，故導電性高。所以，表面層13之第1層可以良好的效率將施予到電極基體12的通電(電壓或電流)導通給分散在上層之第2層~第4層的Pt。又，表面層13之第1層的Pt含有比率多達90%，故氧過電壓之上升小。

而且，表面層13之第2層為70%、第3層為50%且第4層為30%，愈靠近上部，Pt之含有比率愈少，且屬Ta氧化物之介電質15之含有比率愈多。所以，愈靠近表面層13之上部，氧過電壓會愈發上升而至產生臭氧的電位(2.1V)以上。藉此，以表面層13之分散在比較靠近上部的Pt會將水予以電解而產生臭氧。

並且，表面層13之與電極基體12相接之第1層的Pt含有比率多達90%，故可抑制電極基體12氧化或孔蝕。藉此，可有效抑制電極基體12與表面層13之剝離等。

誠如以上，實施形態2之電解用電極21中，表面層13係以多層導電性貴金屬14與介電質15之含有比率不同之層形成。因此，在表面層13之厚度方向上，可輕易地以製作各層之製造步驟來調整介電質15與導電性貴金屬14之含有比率。藉此，可獲得與實施形態1相同的效果。

另，在實施形態2中係以表面層13做成4層結構之構成為例作說明，惟不受此限。譬如，只要能獲得預定的氧過電壓，可將表面層13作為2層或3層結構。此外，亦可將表面層13作為5層以上之多層結構。通常，表面層13愈多層，形成之流通路徑16的路徑便愈複雜，而氧過電壓愈能進一步提升。藉此，可維持臭氧生成量的增加及穩定的生成量。

又，在實施形態2中係以將介電質15與導電性貴金屬14之Pt之含有比率設定為上述比率之例來作說明，惟不受此限。譬如，各層之Pt之含有比率只要低於第1層之Pt之含有比率，則含有比率可任意。此時，從抑制電極基體12之孔蝕或氧化的面向來看，表面層13之第1層之Pt之含有比率宜為90%~95%。另，只要可抑制電極基體12之孔蝕或氧化，第1層之Pt之含有比率並無特別限定，亦可低於90%。

又，在實施形態2中係以Pt作為導電性貴金屬14為例作說明，惟不受此限。譬如，亦可使用上述Au、Ir、Ru等。然而，在水之電解等方面，若從耐蝕性或形成表面層13時確保臭氧生成所需之氧過電壓的觀點來看，以氧過電壓高的Pt或Au尤佳。此外，針對介電質15之材料，除上述Ta氧化物以外亦可使用譬如Al、Si之氧化物。

又，在實施形態2中作為表面層13之製造方法係以利用溶膠凝膠法之積層化為例作說明，惟不受此限。譬如，亦可採用使用網版印刷、濺鍍、CVD之製法來形成多層結構之表面層13。
(實施形態3)

以下，參照圖4說明本發明實施形態3之電解用電極31。

圖4係實施形態3之電解用電極31於厚度方向之概略截面放大圖。

實施形態3之電解用電極31與實施形態2同樣係以多層結構形成，惟表面層33之構成材料與實施形態1有所不同。

如圖4所示，實施形態3之電解用電極31中，電極基體12係以Ti基體構成。並於電極基體12之一表面形成表面層33。

表面層33係含有導電性貴金屬34之Pt與氧化鈦(IV)而構成，且該氧化鈦(IV)為Ti基體之氧化物35。具體上，表面層33係形成為導電性貴金屬34之Pt以粒狀且以預定的含有比率分散存在於形成為層狀之氧化鈦(IV)內。另，Pt之含有比率可以塗佈次數(燒成次數)之塗佈液濃度進行調整。此時，在表面層33中可藉由粒狀之Pt粒子間的間隙或裂痕等形成電解液可流通的流通路徑36。藉此，電解液可透過表面層33之流通路徑36從外部流入表面層33內。粒狀之Pt會成為觸媒性質的活性部，使已流入之電解液電解。

另，對電極基體12及導電性貴金屬34可使用與實施形態1相同之材料。

如以上所述可構成實施形態3之電解用電極31。

接下來，邊參照圖4邊說明電解用電極31之製造方法，尤其是利用溶膠凝膠法進行之製造方法。

首先，將電極基體12之鈦板(譬如厚0.5mm)浸漬於草酸等酸水溶液中並加熱至70~90℃以進行蝕刻處理。此時，蝕刻處理後之鈦板的表面粗度Ra係蝕刻處理成Ra=2.0~3.0μm。蝕刻處理後，將鈦板以純水進行超音波洗淨，進行乾燥處理。

接著於電極基體12上形成表面層33。具體上，係使用六氯鉑酸六水合物作為表面層33之導電性貴金屬14的原料。並且於丙醇等有機溶劑混合溶解預定量的六氯鉑酸六水合物來製作塗佈液。此時，將塗佈液之Pt濃度調製成譬如1~20g/L。另，Pt濃度較宜為5~10g/L。亦即，若從抑制電極基體12之氧化、腐蝕的觀點來看宜為5g/L以上，若是確保生成臭氧之過電壓則宜為10g/L以下，故以上述範圍較佳。

接下來，將上述調製出之塗佈液塗佈於電極基體12。此時，塗佈作業譬如宜在手套箱內進行。藉此可穩定形成表面層33。又，塗佈液譬如可利用刮勺、刷毛、滾筒、噴塗、浸漬等來塗佈至電極基體12。另，對於電極基體12之塗佈除上述以外亦可使用譬如旋塗機、輥塗機等機械設備來進行塗佈。

於電極基體12塗上第1次塗佈液後，在150~250℃下進行乾燥並在450~550℃下進行燒成。另，燒成溫度與實施形態1之差異是來自構成塗佈液之材料的不同。此時，乾燥時間及燒成時間宜分別為10分鐘以上。藉此，可更確實促進有機溶劑之去除與電極基體12表面之鈦氧化。

第1次塗佈燒成結束後，實施第2次至第4次之塗佈燒成。此時，針對第2次至第4次亦以與第1次同樣之條件進行塗佈燒成。

另，上述中係以4次塗佈燒成來形成表面層之方法為例作說明，惟不受此限。通常，塗佈燒成之次數以1~10次為適當的次數。然而，若為實施形態3之電解用電極31，從可抑制電極基體12腐蝕及臭氧生成的觀點來看，尤以4次塗佈燒成次數為宜。亦即，若以5次以上之塗佈燒成，Pt量會變得比氧化鈦更多。過電壓會因此變小從而減少臭氧生成量，故以上述燒成次數為宜。

藉由以上之形成方法，可形成電解用電極31之表面層33。

此時，電解用電極31之表面層33會因為燒成而在電極基體12之表面發展氧化。藉此，可於電極基體12之表面形成由層狀氧化鈦(IV)構成之表面層33。此時，導電性貴金屬34之Pt會以粒狀分散存在於形成為層狀之氧化鈦(IV)35內。

又，表面層33係以已將Pt濃度調製成5~20g/L之上述塗佈液進行4次塗佈燒成次數來形成。所以，不會像習知技術之表面層般形成以Pt為主體之層。亦即，電解用電極31藉由上述塗佈燒成可促進表面層33的Ti之氧化發展，表面層33便會以氧化鈦(IV)為主體之層而形成。此時，便能形成導電性貴金屬34之Pt以粒狀分散存在於氧化鈦(IV)之內部的結構。

而且，電解用電極31與實施形態1同樣可安裝於圖2所示之電解裝置17中，用於水之電解等。

亦即，實施形態3之電解用電極31的表面層33如圖4所示，係導電性貴金屬34之Pt分散存在於氧化物35之氧化鈦(IV)中。所以，電解液會透過以Pt粒子間等之間隙或裂痕等形成之流通路徑36流入表面層33內。已流入之電解液會流至分散在氧化鈦(IV)中之Pt，而粒狀之Pt會成為觸媒性質的活性部，將水予以電解。

在此，用Pt作為導電性貴金屬34時，Pt具有氧過電壓，即產生氧之電位比其他金屬高。並且，在本實施形態中係於Pt之周邊形成氧化鈦(IV)。此時，氧化鈦(IV)會作為介電質發揮作用，因此氧過電壓會變得更高。藉由該等，在水之電解中當電位變成產生臭氧之電位以上時，即可有效率地生成臭氧等之活性氧種。

又，於電極基體12之表面形成有以氧化鈦(IV)為主體之層。另一方面，表面層33係以與電極基體12相同的元素形成。所以，電極基體12與表面層33可以高密著性結合。此外，與電極基體12之表面相接的Pt係耐蝕性良好的材料。所以，可有效抑制電極基體12之氧化或孔蝕。

另，在實施形態3中係以Pt之鉑酸溶液作為塗佈液在電極基體12之表面反覆進行塗佈燒成來形成表面層33之例作說明，惟不受此限。舉例而言，亦可將Ti之烷氧化物與鉑酸混合而成之混合溶液作為塗佈液，在電極基體12之表面反覆進行塗佈燒成來形成表面層33。藉由此方法，更容易控制表面層33之氧化鈦(IV)的層厚。所以，可更穩定地製作可生成臭氧之電解用電極31。

又，在實施形態3中，作為表面層33之形成方法除上述以外，亦可採用利用網版印刷、濺鍍、CVD之製法。
(實施形態4)

以下，參照圖5說明本發明實施形態4之電解用電極41。

圖5係實施形態4之電解用電極41於厚度方向之概略截面放大圖。

實施形態4之電解用電極41在表面層33之表面另外設置介電質43這點有別於實施形態3。

如圖5所示，電解用電極41包含電極基體12、形成在電極基體12之一表面的表面層33及形成在表面層33之表面的介電質43。另，電極基體12及表面層33與實施形態3為相同形態。

接下來說明實施形態4之電解用電極41之製造方法。

另，關於電極基體12之前處理及表面層33之形成方法係以與實施形態3同樣之方法來製造，故省略說明。

亦即，形成實施形態3之表面層33後，於表面層33之表面形成介電質43。

爰此，首先說明形成氧化鉭作為介電質43之情況。

首先，製作氧化鉭之塗佈液。就原料部分，將五乙氧鉭混合溶解至丙醇等有機溶劑中。此時，係以Ta元素而非五乙氧鉭來調整0.15mol/L濃度的塗佈液。在此，一般而言，塗佈液之濃度譬如可適用0.05~2.0mol/L之濃度範圍。然而，在可均勻塗佈至電極表面來看，塗佈液之濃度更宜為0.1~0.2mol/L。

另，上述中係以使用五乙氧鉭之塗佈液為例作說明，惟譬如亦可混合鉑酸來製作塗佈液。亦即，混合鉑酸而形成介電質43時，介電質43之層會成為緻密的結構體。因此更容易提高氧過電壓。藉此可維持穩定的臭氧生成。

接著，將如上述方式調整後之塗佈液塗佈於表面層33之表面。此時，塗佈作業在針對五乙氧鉭等反應性高的烷氧化物，宜在已調整濕度之空間譬如手套箱內進行。藉此可穩定形成介電質43。又，塗佈液可與實施形態3之表面層33同樣地利用譬如刮勺、刷毛、滾筒、噴塗、浸漬等來塗佈至表面層33。另，對於表面層33之塗佈除上述以外亦可使用譬如旋塗機、輥塗機等機械設備來進行塗佈。

於表面層33塗上第1次塗佈液後，在150~250℃下進行乾燥並在550~650℃下進行燒成。另，燒成溫度與實施形態1之差異是來自構成塗佈液之材料的不同。此時，乾燥時間及燒成時間宜分別為10分鐘以上。藉此，可更確實促進有機溶劑之去除及與烷氧化物進行縮合聚合反應而產生之膠化。

第1次塗佈燒成結束後，實施第2次至第25次之塗佈燒成。此時，針對第2次至第25次亦以與第1次同樣之條件進行塗佈燒成。

另，上述中係以25次塗佈燒成來形成介電質之方法為例作說明，惟不受此限。通常，塗佈燒成之次數以20~30次為適當的次數。然而，若從臭氧生成之觀點及製造製程成本的觀點來看，尤以25次之塗佈燒成次數為佳。

藉由以上之形成方法，可形成電解用電極41之介電質43。

接下來說明圖5所示之電解用電極41之臭氧生成的作用。

如圖5所示，電解液係透過藉由反覆進行燒成與冷卻所形成之流通路徑46流入用來構成介電質43之氧化鉭與表面層33。流入之電解液會流至已分散在表面層33之氧化鈦(IV)中之Pt，而粒狀之Pt會成為觸媒性質的活性部，將水予以電解。在此，會於表面層33之Pt之周邊形成氧化鈦(IV)，並在氧化鈦(IV)之上形成用來構成介電質43之氧化鉭。

如以上，實施形態4之電解用電極41會在表面層33之表面形成由用來構成介電質43之氧化鉭所構成之層。藉此，藉由氧化鉭之介電作用，比實施形態3更能提高氧過電壓。其結果，可生成臭氧，並可生成羥基自由基等之活性氧種。

另，在實施形態4中係以氧化鉭作為介電質43為例作說明，惟亦可以譬如Al、Si、Ti之氧化物來形成介電質43。以Si之氧化物構成時，更能提升電解用電極在鹼環境下的耐久性。又，適用Ti之氧化物時，可確保表面層33之與氧化鈦(IV)之密著性的同時，也會提升電解用電極之耐久性。

另，在實施形態4中係以溶膠凝膠法來形成介電質43之方法為例作說明，惟亦可採用譬如利用網版印刷、濺鍍、CVD之製法。

另，亦可將具有上述各實施形態中所說明之電解用電極的電解裝置安裝至各種電器設備或臭氧產生裝置。藉此，可在各種電器設備或臭氧產生裝置藉由具有電解用電極之電解裝置生成的臭氧，實現將水或食品殺菌、分解臭氣成分而將室內除臭、淨化洗澡水、防止浴缸汙染等。

1、11、21、31、41‧‧‧電解用電極

2‧‧‧導電性基體

3‧‧‧中間層

4‧‧‧表面層

5‧‧‧孔

12‧‧‧電極基體

13、33‧‧‧表面層

14、34‧‧‧導電性貴金屬

15、43‧‧‧介電質

16、36、46‧‧‧流通路徑

17‧‧‧電解裝置

18‧‧‧流入口

19‧‧‧流出口

20‧‧‧殼體

20A‧‧‧流道

22‧‧‧直流電源

23‧‧‧對電極

35‧‧‧氧化鈦(IV)

圖1係本發明實施形態1之電解用電極於厚度方向的概略截面放大圖。

圖2係使用該電解用電極之電解裝置的概略圖。

圖3係本發明實施形態2之電解用電極於厚度方向的概略截面放大圖。

圖4係本發明實施形態3之電解用電極於厚度方向的概略截面放大圖。

圖5係本發明實施形態4之電解用電極於厚度方向的概略截面放大圖。

圖6係習知之電解用電極於厚度方向的概略截面放大圖。

Claims (9)

1. 一種電解用電極，具備： 電極基體；及 形成在前述電極基體表面之表面層； 其中，前述表面層含有導電性貴金屬與介電質，且 前述表面層之表面側的前述導電性貴金屬之含有比率少於前述電極基體側的前述導電性貴金屬之含有比率。
2. 如請求項1之電解用電極，其中前述表面層係以多層含有前述導電性貴金屬與前述介電質之層構成。
3. 如請求項1之電解用電極，其中前述表面層含有前述電極基體之氧化物與前述導電性貴金屬。
4. 如請求項3之電解用電極，其中前述表面層中，前述電極基體係以Ti構成，且前述電極基體之氧化物係以氧化鈦(IV)構成。
5. 如請求項1之電解用電極，其中前述導電性貴金屬包含Pt、Au、Ir、Ru中之至少任一元素。
6. 如請求項1之電解用電極，其中前述介電質包含Ta、Al、Si之氧化物中之至少任一者。
7. 如請求項1之電解用電極，其中前述電極基體係以Ti構成。
8. 一種電性機器，其具備如請求項1之電解用電極。
9. 一種臭氧產生裝置，其具備如請求項1之電解用電極。