WO2021153406A1 - 金属多孔体シート及び水電解装置 - Google Patents

金属多孔体シート及び水電解装置 Download PDF

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WO2021153406A1
WO2021153406A1 PCT/JP2021/001983 JP2021001983W WO2021153406A1 WO 2021153406 A1 WO2021153406 A1 WO 2021153406A1 JP 2021001983 W JP2021001983 W JP 2021001983W WO 2021153406 A1 WO2021153406 A1 WO 2021153406A1
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metal porous
porous sheet
holes
main surface
along
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PCT/JP2021/001983
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孝浩 東野
奥野　一樹
博匡 俵山
真嶋　正利
宗一郎 奥村
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住友電気工業株式会社
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Definitions

  • the present disclosure relates to a metal porous sheet and a water electrolyzer.
  • This application claims priority based on the international patent application PCT / JP2020 / 00239 filed on January 27, 2020. All statements contained in the international patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 2005-536639 describes an electrode body. A wire mesh is used for the electrode body described in Patent Document 1.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 61-57397) describes an electrode for water electrolysis. A metal porous body having a three-dimensional network structure is used for the electrode for water electrolysis described in Patent Document 2.
  • the metal porous body sheet of the present disclosure is made of a metal porous body having a three-dimensional network structure, and includes a first main surface and a second main surface which is an opposite surface of the first main surface. A plurality of holes extending along a first direction from the first main surface to the second main surface are formed on the first main surface.
  • FIG. 1 is a plan view of the metal porous sheet 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the internal structure of the metal porous sheet 10.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the internal structure of the metal porous sheet 10.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the unit cell structure of the metal porous body defined by the skeleton 11.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the unit cell of the water electrolyzer 100.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the effect of the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10.
  • FIG. 9 is a schematic view of the simplified water electrolyzer 110.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of measuring the electrolytic voltage by changing the aperture ratio in the simple water electrolyzer 110.
  • FIG. 11 is a plan view of the metal porous sheet 10A.
  • FIG. 12 is a plan view of the metal porous sheet 10B.
  • FIG. 13 is a plan view of the metal porous sheet 10C.
  • FIG. 14 is a plan view of the metal porous sheet 10D.
  • FIG. 15 is a plan view of the metal porous sheet 10E.
  • FIG. 16 is a plan view of the metal porous sheet 10F.
  • FIG. 17 is a plan view of the metal porous sheet 10G.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the metal porous sheet 10H along the first direction DR1.
  • FIG. 11 is a plan view of the metal porous sheet 10A.
  • FIG. 12 is a plan view of the metal porous sheet 10B.
  • FIG. 13 is a plan view of the metal porous sheet 10C.
  • FIG. 14 is
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the metal porous sheet 10I along the first direction DR1.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the metal porous sheet 10J along the first direction DR1.
  • FIG. 21 is a schematic view for explaining the effect of the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10H.
  • FIG. 22 is a plan view of the metal porous sheet 10K.
  • FIG. 23 is a plan view of the metal porous sheet 10L.
  • FIG. 24 is a plan view of the metal porous sheet 10M.
  • FIG. 25 is a plan view of the metal porous sheet 10N.
  • FIG. 26 is a plan view of the metal porous sheet 10O.
  • FIG. 27 is a plan view of the metal porous sheet 10P.
  • FIG. 28 is a plan view of the metal porous sheet 10Q.
  • FIG. 29 is a plan view of the metal porous sheet 10R.
  • FIG. 30 is a plan view of the metal porous sheet 10S.
  • FIG. 31 is a plan view of the metal porous sheet 10T.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view taken along the line XXXII-XXXII of FIG.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view of the unit cell of the water electrolyzer 100A.
  • FIG. 34 is a plan view of the electrode 30a.
  • FIG. 35 is a plan view showing the first arrangement of the holes 10 g in the water electrolysis test.
  • FIG. 36 is a plan view showing a second arrangement of the holes 10 g in the water electrolysis test.
  • FIG. 37 is a plan view showing a third arrangement of the holes 10 g in the water electrolysis test.
  • the wire mesh used for the electrode body described in Patent Document 1 has a small surface area. Therefore, when the electrode body described in Patent Document 1 is used for water electrolysis, the electrolysis voltage becomes high.
  • the metal porous body used for the electrode for water electrolysis described in Patent Document 2 has a large surface area.
  • gas bubbles generated by water electrolysis tend to adhere to the inside. Since the portion to which the bubbles are attached does not contribute to the electrolysis reaction, even if the surface area is large, the metal porous body used for the electrode for water electrolysis described in Patent Document 2 has an electrolytic voltage when performing water electrolysis. Cannot be lowered.
  • the present disclosure provides a metal porous sheet and a water electrolysis apparatus capable of lowering the electrolysis voltage when performing water electrolysis.
  • the metal porous body sheet according to the first embodiment is made of a metal porous body having a three-dimensional network structure, and includes a first main surface and a second main surface which is an opposite surface of the first main surface. A plurality of holes extending along a first direction from the first main surface to the second main surface are formed on the first main surface.
  • each of the plurality of holes may penetrate the metal porous sheet along the first direction.
  • the inner diameter of each of the plurality of holes may decrease from the first main surface side to the second main surface side.
  • the first main surface may be divided into a plurality of regions along the second direction orthogonal to the first direction.
  • the inner diameter of the plurality of holes located in the first region, which is one of the plurality of regions, is smaller than the inner diameter of the plurality of holes located in the second region, which is the other one of the plurality of regions. May be good.
  • the metal porous sheet of (4) is arranged so that the second region is located vertically above the first region, so that the inner diameter of the hole on the vertically upper side is the inner diameter of the hole on the vertically lower side. Will be larger than. As a result, more gas bubbles generated during water electrolysis are likely to be released from the inside of the metal porous sheet. Therefore, according to the metal porous sheet of the above (4), the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis can be further lowered.
  • the first main surface may be divided into a plurality of regions along the second direction orthogonal to the first direction.
  • the value obtained by dividing the number of holes located in the first region, which is one of the plurality of regions, by the area of the first region is located in the second region, which is the other one of the plurality of regions. It may be smaller than the number of inner diameters of the holes divided by the area of the second region.
  • the metal porous sheet of the above (5) By arranging the metal porous sheet of the above (5) so that the second region is located vertically above the first region, the number density of the holes becomes larger on the vertically upper side than on the vertically lower side. .. As a result, more gas bubbles generated during water electrolysis are likely to be released from the inside of the metal porous sheet. Therefore, according to the metal porous sheet of the above (5), the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis can be further lowered.
  • the water electrolyzer according to the embodiment includes an electrolytic electrode having the metal porous sheets of (1) to (5) above.
  • the metal porous sheets of (1) to (5) above are used for the electrolytic electrode. Therefore, according to the water electrolysis device of the above (6), the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis can be lowered.
  • the metal porous sheet according to another embodiment includes a first main surface and a second main surface which is an opposite surface of the first main surface.
  • the first main surface is formed with a plurality of holes penetrating the metal porous sheet along the first direction from the first main surface to the second main surface.
  • the porosity of the metal porous sheet is 80% or more.
  • the value obtained by dividing the total opening area of the plurality of holes on the first main surface by the area of the first main surface is 0.05 or more and 0.35 or less.
  • the metal porous body sheet of the above (7) may be made of a metal porous body having a three-dimensional network structure.
  • the average pore diameter in the metal porous sheet when viewed from a direction orthogonal to the first main surface may be 100 ⁇ m or more.
  • the plurality of holes may be arranged in a plurality of rows along the second direction orthogonal to the first direction.
  • the plurality of holes included in each of the plurality of rows may be periodically arranged at the first interval in the second direction.
  • Each of the plurality of rows may be periodically arranged at a second interval in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction.
  • each of the plurality of holes may have a first width in the second direction and a second width in the third direction.
  • the first width may be 0.5 mm or more.
  • the second width may be larger than the first width and may be 1.5 mm or more.
  • the second width may be twice or more the first width.
  • the plurality of rows may be composed of a plurality of first rows and a plurality of second rows.
  • the plurality of first rows and the plurality of second rows may be arranged alternately in the third direction.
  • the plurality of first rows may be located at positions offset by 0.5 times the first interval with respect to the plurality of second rows in the second direction.
  • the value obtained by subtracting the second width from the second interval divided by the second interval may be 0.5 or more.
  • the electrode according to another embodiment includes the metal porous sheet of (13) above and a plate-shaped support arranged on the first main surface.
  • the support is composed of a plurality of diamond-shaped holes penetrating the support along the first direction and strands around each of the plurality of diamond-shaped holes.
  • the plurality of diamond holes are arranged in a houndstooth pattern so that the two diagonal lines are along the second direction and the third direction, respectively.
  • Each of the plurality of diamond holes contains a first vertex and a second vertex adjacent to the first vertex.
  • the strand includes a first intersection next to the first vertex and a second intersection next to the second vertex.
  • the metal porous sheet is arranged so that the second direction is along the vertical vertical direction.
  • the support is arranged so that the portion of the strand at an intermediate position between the first intersection and the second intersection overlaps the plurality of holes.
  • metal porous sheet 10 (Structure of metal porous sheet according to the first embodiment)
  • metal porous sheet 10 the metal porous sheet according to the first embodiment
  • FIG. 1 is a plan view of the metal porous sheet 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • FIG. 2 shows a cross section of the metal porous sheet 10 along the first direction DR1 described later.
  • the metal porous sheet 10 has a sheet-like shape.
  • the metal porous sheet 10 has a first main surface 10a and a second main surface 10b.
  • the second main surface 10b is the opposite surface of the first main surface 10a.
  • the direction from the first main surface 10a to the second main surface 10b is called the first direction DR1.
  • the metal porous sheet 10 has, for example, a rectangular shape. This rectangular shape is composed of a first side 10c, a second side 10d, a third side 10e, and a fourth side 10f.
  • the first side 10c and the second side 10d are along the second direction DR2.
  • the second direction DR2 is one of the directions orthogonal to the first direction DR1.
  • the third side 10e and the fourth side 10f are along the third direction DR3.
  • the third direction DR3 is a direction orthogonal to the first direction DR1 and the second direction DR2.
  • a plurality of holes 10g are formed on the first main surface 10a.
  • Each of the holes 10g penetrates the metal porous sheet 10 along, for example, the first direction DR1.
  • the hole 10g is, for example, circular in a plan view.
  • the hole 10g has an inner diameter d.
  • the inner diameter d is, for example, constant from the first main surface 10a side to the second main surface 10b side.
  • the width of the hole 10g in the second direction DR2 is defined as the width W1
  • the width of the hole 10g in the third direction DR3 is defined as the width W2.
  • the area of the hole 10 g in a plan view is defined as the area S1.
  • the area of the first main surface 10a in a plan view is defined as the area S2.
  • the value obtained by dividing the total value of the areas S1 of all the holes 10 g by the area S2 (hereinafter referred to as “aperture ratio”) is, for example, 0.01 or more.
  • the aperture ratio is, for example, 0.40 or less.
  • the aperture ratio is preferably 0.01 or more and 0.40 or less.
  • the plurality of holes 10g are arranged along the second direction DR2 so as to form a plurality of rows in a plan view.
  • the plurality of holes 10g form a first row CL1, a second row CL2, a third row CL3, a fourth row CL4, and a fifth row CL5.
  • the first row CL1 to the fifth row CL5 are arranged in this order from the first side 10c side to the second side 10d side.
  • the plurality of holes 10g are arranged along the third direction DR3 so as to form a plurality of rows in a plan view.
  • the plurality of holes 10g form a first row RO1, a second row RO2, a third row RO3, a fourth row RO4, and a fifth row RO5.
  • the first row RO1 to the fifth row RO5 are arranged in this order from the third side 10e side to the fourth side 10f side.
  • the plurality of holes 10g are arranged in a square grid, for example, in a plan view.
  • the plurality of holes 10g may be arranged in a rectangular grid pattern in a plan view.
  • the distance between two adjacent holes 10g in the second direction DR2 is defined as the pitch P1.
  • the distance between two adjacent holes 10g in the third direction DR3 is defined as the pitch P2.
  • the pitch P1 may be equal to or different from the pitch P2.
  • the image data of the metal porous sheet 10 is obtained by photographing the metal porous sheet 10 from the first direction DR1. .. Secondly, the region where the hole 10g is formed and the other region are specified by performing the binarization process on the captured image data. By measuring the area and dimensions of each region based on the specific result, the values of the inner diameter d, the area S1 and the area S2 can be obtained.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the internal structure of the metal porous sheet 10.
  • the metal porous sheet 10 is formed of a metal porous body.
  • the metal porous body has a skeleton 11 having a three-dimensional network structure.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the internal structure of the metal porous sheet 10.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • the skeleton 11 has a hollow tubular shape. That is, the skeleton 11 has a skeleton body 11a and an internal space 11b defined by the skeleton body 11a.
  • the skeleton body 11a is made of a metal material.
  • the metal material is, for example, nickel (Ni) or a nickel alloy.
  • the skeleton body 11a has a triangular shape in a cross-sectional view intersecting in the extending direction. This triangular shape does not have to be a mathematically exact triangular shape.
  • the skeleton 11 may be solid.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the unit cell structure of the metal porous body defined by the skeleton 11.
  • the space between the skeletons 11 is pores.
  • the space defined by the skeleton 11 has a regular dodecahedron structure.
  • the diameter of the circumscribed sphere of this regular dodecahedron structure (indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6) is regarded as the pore diameter of the pores in the metal porous body.
  • the average value of the pore diameters in the metal porous body is called the average pore diameter.
  • the inner diameter d is 1.5 times or more the average pore diameter of the metal porous body.
  • water electrolyzer 100 Structure of water electrolyzer according to the first embodiment
  • water electrolyzer 100 the configuration of the water electrolyzer according to the first embodiment
  • the water electrolyzer 100 is, for example, a hydrogen gas (H 2 ) and oxygen gas (O 2 ) generating device.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the unit cell of the water electrolyzer 100.
  • the unit cell of the water electrolyzer 100 includes an electrode 30a and an electrode 30b, a diaphragm 40, a multi-pole plate 50, a leaf spring 60a and a leaf spring 60b, and a frame 70a and a frame 70b.
  • the upper and lower parts in FIG. 7 correspond to the vertically upper part and the vertically lower part, respectively.
  • the unit cell is electrically connected to an adjacent unit cell through the multi-pole plate 50.
  • a plurality of unit cells are arranged in the water electrolyzer 100.
  • the electrode 30a is, for example, a hydrogen generating electrode.
  • the electrode 30b is, for example, an oxygen-evolving electrode.
  • the electrode 30a and the electrode 30b each have a metal porous sheet 10 and a support 20.
  • the first side 10c and the second side 10d are along the vertical direction, and the third side 10e and the fourth side 10f are horizontal. Along the direction.
  • the first side 10c and the second side 10d are along the vertical direction, and the third side 10e and the fourth side 10f are along the horizontal direction. You may be.
  • the metal porous sheet 10 may not be used for either the electrode 30a or the electrode 30b.
  • the support 20 is arranged on the metal porous sheet 10 (more specifically, on the first main surface 10a).
  • the support 20 is, for example, an expanded metal.
  • An opening is formed in the support 20.
  • the opening of the support 20 penetrates the support 20 along the thickness direction (along the first direction DR1).
  • a hole 10g is exposed from the opening of the support 20 when viewed from the direction orthogonal to the first main surface 10a.
  • the diaphragm 40 allows hydrogen ions (H + ) or hydroxide ions (OH ⁇ ) to pass through.
  • the diaphragm 40 one having low gas permeability and low electron conductivity is used.
  • an ion exchange membrane, a porous diaphragm, or a cloth is used.
  • the diaphragm 40 may be, for example, a membrane formed of a hydrophilic polyethylene non-woven fabric.
  • the diaphragm 40 is sandwiched between the electrodes 30a and 30b.
  • the second main surface 10b of the metal porous sheet 10 constituting the electrode 30a and the second main surface 10b of the metal porous sheet 10 forming the electrode 30b face the diaphragm 40, respectively.
  • An opening 70aa is formed in the frame 70a.
  • the opening 70a penetrates the frame 70a along the thickness direction.
  • a hole 70ab and a hole 70ac are further formed in the frame 70a.
  • the holes 70ab and 70ac are formed along the vertically lower portion and the vertically upper portion, respectively.
  • the holes 70ab and 70ac connect the opening 70aa to the outside of the frame 70a.
  • An opening 70ba is formed in the frame 70b.
  • the opening 70ba penetrates the frame 70b along the thickness direction.
  • a hole 70bb and a hole 70bc are further formed in the frame 70b.
  • the hole 70bb and the hole 70bc are formed along the vertically lower portion and the vertically upper portion, respectively.
  • the holes 70bb and 70bc connect the opening 70ba to the outside of the frame 70b.
  • the frame 70a and the frame 70b are arranged so that the opening 70aa and the opening 70ba overlap each other.
  • the diaphragm 40 is sandwiched between the frame 70a and the frame 70b so as to be exposed from the opening 70aa and the opening 70ba.
  • the frame 70a and the frame 70b are sandwiched by two double electrode plates 50.
  • the multi-pole plate 50 is made of an electron-conducting (conductive) material for electrical connection with adjacent unit cells.
  • the multi-pole plate 50 is made of, for example, nickel (Ni).
  • Ni nickel
  • the multi-pole plate 50 is electrically connected to a power source at the end of the water electrolyzer 100.
  • the double electrode plate 50 is arranged so as to face the support 20 included in the electrode 30a (electrode 30b).
  • the electrode 30a is arranged in the space defined by the diaphragm 40, the double electrode plate 50, and the opening 70aa.
  • the electrode 30b is arranged in the space defined by the diaphragm 40, the double electrode plate 50, and the opening 70ba.
  • a leaf spring 60a is arranged between the double electrode plate 50 and the support 20 included in the electrode 30a.
  • a leaf spring 60b is arranged between the double electrode plate 50 and the support 20 included in the electrode 30b.
  • An alkaline aqueous solution is supplied from the hole 70ab into the space defined by the diaphragm 40, the double electrode plate 50, and the opening 70aa.
  • An alkaline aqueous solution is supplied from the hole 70bb into the space defined by the diaphragm 40, the double electrode plate 50, and the opening 70ba.
  • the space defined by the diaphragm 40, the dipole plate 50 and the opening 70aa and the space demarcated by the diaphragm 40, the dipole plate 50 and the opening 70ba are filled with the alkaline aqueous solution as the electrolytic solution.
  • This alkaline aqueous solution is, for example, a potassium hydroxide aqueous solution (KOH).
  • a voltage is applied between the dipole plates 50 at both ends of the unit cell so that the potential at the electrode 30a is lower than the potential at the electrode 30b.
  • the water in the alkaline aqueous solution is reduced and hydrogen gas is generated.
  • the hydrogen gas generated at the electrode 30a is discharged together with the alkaline aqueous solution through the hole 70ac from the space defined by the diaphragm 40, the double electrode plate 50 and the opening 70aa.
  • the hydroxide ion in the alkaline aqueous solution moves from the electrode 30a side to the electrode 30b side through the diaphragm 40.
  • the hydroxide ion that has moved to the electrode 30b side is oxidized at the electrode 30b.
  • oxygen gas is generated at the electrode 30b.
  • the oxygen gas generated at the electrode 30b is discharged together with the alkaline aqueous solution through the hole 70bc from the space defined by the diaphragm 40, the double electrode plate 50 and the opening 70ba.
  • the water electrolyzer 100 produces hydrogen gas and oxygen gas.
  • the water electrolyzer 100 may be a device for producing an aqueous solution of chlorine gas (Cl 2 ), hydrogen gas, and sodium hydroxide (NaOH).
  • an aqueous solution of sodium chloride (NaCl) is used as the electrolytic solution.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the effect of the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10.
  • hydrogen gas oxygen gas
  • FIG. 8 hydrogen gas (oxygen gas) is generated inside the metal porous sheet 10 constituting the electrode 30a (electrode 30b) as the electrolytic solution is electrolyzed.
  • This hydrogen gas (oxygen gas) becomes bubbles B.
  • Bubble B moves vertically upward due to the action of buoyancy and reaches a hole of 10 g.
  • the bubbles B that have reached the holes 10 g are discharged to the outside of the metal porous sheet 10 through the holes 10 g.
  • the generated bubbles B are less likely to interfere with the reaction at the electrode 30a (electrode 30b).
  • the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis can be lowered.
  • the volume ratio of hydrogen gas in the metal porous sheet 10 constituting the electrode 30a was obtained by simulation under the conditions shown in Table 1.
  • the volume ratio of hydrogen gas in the metal porous sheet 10 constituting the electrode 30a was 19.7% by volume.
  • the volume ratio of hydrogen gas in the metal porous sheet 10 constituting the electrode 30a is 17.6 volume percent. Met. From this, it was clarified that the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis is lowered by forming the holes 10 g in the metal porous sheet 10.
  • FIG. 9 is a schematic view of the simplified water electrolyzer 110.
  • the simplified water electrolyzer 110 includes electrodes 30a and 30b, a diaphragm 40, a plate member 50a and a plate member 50b, a leaf spring 60a and a leaf spring 60b, a connecting line 80a and a connection. It has a wire 80b and a container 90.
  • the upper and lower parts in FIG. 10 correspond to the vertically upper part and the vertically lower part, respectively.
  • a potassium hydroxide solution as an electrolytic solution 91 is stored in the container 90.
  • the electrode 30a, the electrode 30b, the diaphragm 40, the plate member 50a and the plate member 50b, and the leaf spring 60a and the leaf spring 60b are immersed in the electrolytic solution 91.
  • the plate member 50a is arranged so as to face the support 20 included in the electrode 30a.
  • the plate member 50b is arranged so as to face the support 20 constituting the electrode 30b.
  • the plate member 50a and the plate member 50b are made of, for example, a resin material.
  • a leaf spring 60a is arranged between the plate member 50a and the support 20 included in the electrode 30a.
  • a leaf spring 60b is arranged between the plate member 50b and the support 20 included in the electrode 30b.
  • the plate member 50a and the plate member 50b are fixed to each other by, for example, screwing. As a result, the metal porous sheet 10 contained in the electrode 30a and the metal porous sheet 10 contained in the electrode 30b are pressed against the diaphragm 40.
  • the connecting wire 80a is electrically connected to the metal porous sheet 10 included in the electrode 30a at one end.
  • the connecting wire 80b is electrically connected to the metal porous sheet 10 included in the electrode 30b.
  • the other end of the connecting line 80a and the other end of the connecting line 80b are electrically connected to a power source (not shown).
  • the connecting line 80a and the connecting line 80b are made of, for example, platinum (Pt).
  • FIG. 10 is a graph showing the results of measuring the electrolytic voltage by changing the aperture ratio in the simple water electrolyzer 110.
  • the horizontal axis is the aperture ratio and the vertical axis is the electrolytic voltage (unit: V).
  • the measurements in FIG. 10 were performed under the conditions shown in Table 2.
  • the electrolytic voltage decreases as the aperture ratio increases. From this result, it can be said that it is preferable to increase the aperture ratio (for example, 0.01 or more) in order to reduce the electrolytic voltage.
  • the surface area of the metal porous body sheet 10 decreases as the aperture ratio increases.
  • the opening ratio is 0.40 or less, the surface area is larger than that of general expanded metal. Therefore, when the aperture ratio is 0.01 or more and 0.40 or less, the electrolytic voltage at the time of performing water electrolysis can be lowered while maintaining the reactivity of the metal porous sheet 10.
  • metal porous sheet 10A (hereinafter referred to as “metal porous sheet 10A”) according to the first modification will be described.
  • the differences from the metal porous sheet 10 will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 11 is a plan view of the metal porous sheet 10A. As shown in FIG. 11, in the metal porous sheet 10A, in the metal porous sheet 10A, a plurality of holes 10 g are arranged in a houndstooth pattern in a plan view.
  • the holes 10 g belonging to the first row CL1, the third row CL3, and the fifth row CL5 are arranged in a square lattice or a rectangular lattice, and the first row is formed.
  • the holes 10 g belonging to the second row CL2 and the fourth row CL4 are arranged in a square grid pattern or a rectangular grid pattern.
  • Each of the holes 10g belonging to the second row CL2 is arranged between two adjacent holes 10g belonging to the first row CL1 in the second direction DR2 and belongs to the third row CL3. It is arranged between two adjacent holes (10 g).
  • each of the holes 10g belonging to the fourth row CL4 is arranged between two adjacent holes 10g belonging to the third row CL3 in the second direction DR2, and is also arranged. It is arranged between two adjacent holes 10g belonging to the fifth row CL5.
  • a plurality of holes 10 g are arranged along the third direction DR3 so as to form a plurality of rows.
  • a plurality of holes 10g have the first row RO1, the second row RO2, the third row RO3, the fourth row RO4, the fifth row RO5, the sixth row RO6, the seventh row RO7, and the eighth row. It is arranged so as to form RO8 and RO9 in the 9th row.
  • metal porous sheet 10B the metal porous sheet 10 according to the second modification
  • metal porous sheet 10C the metal porous sheet 10 according to the third modification
  • FIG. 12 is a plan view of the metal porous sheet 10B.
  • each of the holes 10g in the metal porous sheet 10A is replaced with two holes 10g (holes 10ga and holes 10gb). Therefore, the number density of the holes 10g in the metal porous sheet 10B (the value obtained by dividing the number of holes 10g by the area S2) is higher than the number density of the holes 10g in the metal porous sheet 10A. Therefore, in the metal porous sheet 10B, bubbles B are more likely to be released to the outside than in the metal porous sheet 10A.
  • FIG. 13 is a plan view of the metal porous sheet 10C.
  • each of the holes 10g belonging to the first row CL1 and the fifth row CL5 in the metal porous sheet 10A is replaced with two holes (holes 10ga and holes 10gb), and the second row CL2.
  • Each of the holes 10g belonging to the fourth row CL4 is replaced with three holes 10g (holes 10ga, holes 10gb and holes 10gc). Therefore, the number density of the holes 10g in the metal porous sheet 10C is larger than the number density of the holes 10g in the metal porous sheet 10A and the number density of the holes 10g in the metal porous sheet 10B. Therefore, in the metal porous sheet 10C, bubbles B are more likely to be released to the outside than in the metal porous sheet 10A.
  • metal porous sheet 10D the metal porous sheet 10 according to the fourth modification
  • metal porous sheet 10E the metal porous sheet 10 according to the fifth modification
  • FIG. 14 is a plan view of the metal porous sheet 10D.
  • FIG. 15 is a plan view of the metal porous sheet 10E.
  • the first main surface 10a is divided into a plurality of regions along the second direction DR2.
  • Each of the plurality of regions has a strip-like shape extending along the third direction DR3.
  • the first main surface 10a is divided into a first region R1 and a second region R2.
  • the width of the first region R1 in the second direction DR2 is equal to 1/3 of the distance between the third side 10e and the fourth side 10f.
  • the width of the second region R2 in the second direction DR2 is equal to 2/3 of the distance between the third side 10e and the fourth side 10f.
  • the first region R1 includes holes 10 g belonging to the first row RO1 to the third row RO3.
  • the second region R2 includes holes 10 g belonging to the fourth row RO4 to the ninth row RO9.
  • the second region R2 is located closer to the fourth side 10f than the first region R1.
  • the inner diameter d in the second region R2 is larger than the inner diameter d in the first region R1.
  • the first main surface 10a is divided into a first region R1, a second region R2, and a third region R3.
  • the first region R1 includes holes 10 g belonging to the first row RO1 to the third row RO3.
  • the second region R2 includes holes 10 g belonging to the fourth row RO4 to the sixth row RO6.
  • the third region R3 includes holes 10 g belonging to the 7th row RO7 to the 9th row RO9.
  • the first region R1, the second region R2, and the third region R3 are arranged in this order from the third side 10e side to the fourth side 10f side.
  • the inner diameter d in the third region R3 is larger than the inner diameter d in the second region R2, and the inner diameter d in the second region R2 is larger than the inner diameter d in the first region R1.
  • the metal porous sheet 10D is arranged so that the second region R2 is located vertically above the first region R1. The same applies to the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10E.
  • Bubbles B generated inside the metal porous sheet 10D tend to accumulate on the vertically upper side.
  • the metal porous sheet 10D is arranged so that the second region R2 is vertically above the first region R1.
  • bubbles B are likely to be released from the inside of the metal porous sheet 10D on the vertically upper side. Therefore, according to the water electrolysis apparatus 100 using the metal porous sheet 10D, the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis can be further reduced. This also applies to the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10E.
  • metal porous sheet 10F 6th modified example and 7th modified example
  • metal porous sheet 10G the metal porous sheet 10 according to the seventh modification
  • metal porous sheet 10A the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 16 is a plan view of the metal porous sheet 10F.
  • FIG. 17 is a plan view of the metal porous sheet 10G.
  • the first main surface 10a is divided into a plurality of regions along the second direction DR2.
  • Each of the plurality of regions has a strip-like shape extending along the third direction DR3.
  • the first main surface 10a is divided into a first region R1 and a second region R2.
  • the arrangement of the holes 10g belonging to the first row RO1 to the third row RO3 on the metal porous body sheet 10F is the same as the arrangement of the holes 10 g belonging to the first row RO1 to the third row RO3 on the metal porous body sheet 10A. ..
  • the arrangement of the holes 10g belonging to the 4th row RO4 to the 9th row RO9 on the metal porous sheet 10F is the same as the arrangement of the holes 10g belonging to the 4th row RO4 to the 9th row RO9 on the metal porous body sheet 10B. .. Therefore, the number density of the holes 10g in the second region R2 is higher than the number density of the holes 10g in the first region R1.
  • the first main surface 10a is divided into a first region R1, a second region R2, and a third region R3.
  • the arrangement of the holes 10g belonging to the first row RO1 to the third row RO3 on the metal porous sheet 10G is the same as the arrangement of the holes 10g belonging to the first row RO1 to the third row RO3 on the metal porous body sheet 10A. ..
  • the arrangement of the holes 10g belonging to the 4th row RO4 to the 6th row RO6 on the metal porous sheet 10G is the same as the arrangement of the holes 10g belonging to the 4th row RO4 to the 6th row RO6 on the metal porous body sheet 10B. ..
  • the arrangement of the holes 10g belonging to the 7th row RO7 to the 9th row RO9 on the metal porous sheet 10G is the same as the arrangement of the holes 10g belonging to the 7th row RO7 to the 9th row RO9 on the metal porous body sheet 10C. ..
  • the number density of the holes 10g in the third region R3 is higher than the number density of the holes 10g in the second region R2, and the number density of the holes 10g in the second region R2 is higher than the number density of the holes 10g in the first region R1. big.
  • Bubbles B generated inside the metal porous sheet 10F tend to accumulate on the vertically upper side.
  • the number density of the holes 10g in the second region R2 is higher than the number density of the holes 10g in the first region R1, the metal porous so that the second region R2 is vertically above the first region R1. If the body sheet 10F is arranged, the bubbles B are likely to be released from the inside of the metal porous sheet 10F on the vertically upper side. Therefore, according to the water electrolysis apparatus 100 using the metal porous sheet 10F, the electrolysis voltage at the time of performing water electrolysis can be further reduced. This also applies to the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10G.
  • metal porous sheet 10 according to the eighth modification the metal porous sheet 10 according to the ninth modification, and the metal porous sheet 10 according to the tenth modification (hereinafter, these are referred to as “metal porous sheets”, respectively. 10H ”,“ metal porous sheet 10I ”and“ metal porous sheet 10J ”) will be described.
  • the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the metal porous sheet 10H along the first direction DR1.
  • the inner diameter d becomes smaller from the first main surface 10a side toward the second main surface 10b side (from the second main surface 10b side to the first). It becomes larger toward the main surface 10a side).
  • the hole 10g has a tapered shape.
  • the inner wall surface of the hole 10 g is formed of a straight line in a cross-sectional view along the first direction DR1.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the metal porous sheet 10I along the first direction DR1.
  • the inner diameter d becomes smaller from the first main surface 10a side to the second main surface 10b side.
  • the inner wall surface of the hole 10 g is formed by a curved line in a cross-sectional view along the first direction DR1.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the metal porous sheet 10J along the first direction DR1.
  • the inner diameter d becomes smaller from the first main surface 10a side to the second main surface 10b side.
  • the hole 10g is composed of a first portion 10i and a second portion 10j located on the second main surface 10b side of the first portion 10i.
  • the inner diameter d in the first portion 10i is larger than the inner diameter d in the second portion 10j.
  • FIG. 21 is a schematic view for explaining the effect of the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10H.
  • the inner diameter d increases from the second main surface 10b side toward the first main surface 10a side, so that the inner wall of the hole 10g moves vertically upward as it approaches the first main surface 10a. It will include the part that is inclined toward it.
  • the bubbles B that have reached the holes 10 g are likely to be discharged to the outside of the metal porous sheet 10H from the first main surface 10a side along the inclination. Therefore, according to the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10H, by arranging the metal porous sheet 10I so that the second main surface 10b faces the diaphragm 40, bubbles B are accumulated in the vicinity of the diaphragm 40. It is possible to suppress the storage. This also applies to the water electrolyzer 100 using the metal porous sheet 10I or the metal porous sheet 10J.
  • metal porous sheet 10 according to the eleventh modification the metal porous sheet 10 according to the twelfth modification, the metal porous sheet 10 according to the thirteenth modification, and the metal porous sheet 10 according to the fourteenth modification are described below.
  • metal porous sheet 10K the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 22 is a plan view of the metal porous sheet 10K.
  • the holes 10 g have a rhombic shape in a plan view.
  • the diagonal lines of this rhombus are along the second direction DR2 and the third direction DR3, respectively.
  • the width W2 is larger than, for example, the width W1.
  • FIG. 23 is a plan view of the metal porous sheet 10L.
  • the holes 10g have a regular hexagonal shape in a plan view. In this regular hexagonal shape, the diagonal line passing through the center of the regular hexagonal shape is along the second direction DR2.
  • FIG. 24 is a plan view of the metal porous sheet 10M.
  • the holes 10 g have a triangular shape in a plan view.
  • This triangular shape is, for example, an isosceles triangle whose apex angle faces the fourth side 10f side.
  • This triangular shape may be an isosceles triangle whose apex angle faces the third side 10e side.
  • FIG. 25 is a plan view of the metal porous sheet 10N. As shown in FIG. 25, in the metal porous sheet 10N, the holes 10 g have a quadrangular shape in a plan view. This quadrangular shape is a rectangular shape.
  • metal porous sheet 10O the metal porous sheet 10 according to the fifteenth modification.
  • the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 26 is a plan view of the metal porous sheet 10O.
  • the holes 10 g have an elliptical shape in a plan view.
  • the minor axis and the major axis are along the second direction DR2 and the third direction DR3, respectively.
  • metal porous sheet 10P the metal porous sheet 10 according to the 16th modification will be described.
  • the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 27 is a plan view of the metal porous sheet 10P.
  • the holes 10 g have a slit-like shape.
  • the hole 10 g extends linearly along the third direction DR3.
  • a plurality of holes 10g are arranged at intervals along the second direction DR2.
  • the slit-shaped hole 10 g has a width W3.
  • the width W3 is the width in the direction orthogonal to the extending direction of the hole 10g.
  • metal porous sheet 10Q (hereinafter referred to as “metal porous sheet 10Q”) according to the 17th modification will be described.
  • metal porous sheet 10A the difference from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 28 is a plan view of the metal porous sheet 10Q.
  • the holes 10 g have a slit-like shape.
  • the hole 10 g extends linearly along the third direction DR3.
  • the length of the hole 10 g belonging to the first row CL1, the third row CL3, and the fifth row CL5 in the third direction DR3 is defined as the length L1.
  • the length of the hole 10 g belonging to the second row CL2 and the fourth row CL4 in the third direction DR3 is defined as the length L2.
  • the length L2 is preferably larger than the length L1.
  • metal porous sheet 10R the metal porous sheet 10 according to the 18th modification.
  • metal porous sheet 10A the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 29 is a plan view of the metal porous sheet 10R.
  • the holes 10 g have a slit-like shape.
  • the hole 10 g has a V shape. More specifically, the hole 10g is connected to a first portion extending linearly along a direction forming an acute angle with the direction from the first side 10c to the second side 10d, and the first portion. Moreover, it is composed of a second portion extending linearly along a direction forming an acute angle and a direction from the first side 10c to the second side 10d.
  • metal porous sheet 10S The metal porous sheet 10 (hereinafter referred to as “metal porous sheet 10S”) according to the 19th modification will be described.
  • metal porous sheet 10A the differences from the metal porous sheet 10A will be mainly described, and the overlapping description will not be repeated.
  • FIG. 30 is a plan view of the metal porous sheet 10S.
  • the holes 10 g have a slit-like shape in a plan view.
  • the plurality of holes 10g include a hole 10g (hole 10gd) extending linearly along the second direction DR2 and a direction forming an acute angle with the direction from the first side 10c to the second side 10d.
  • a hole 10g (hole 10ge) extending linearly and a hole 10g (hole 10gf) extending linearly along a direction forming an acute angle with the direction from the first side 10c to the second side 10d.
  • 10 g of V-shaped holes (10 gg holes) are included.
  • Samples 1 to 47 were prepared as metal porous sheets used for the electrodes 30a and 30b.
  • the plane dimensions of Samples 1 to 47 were all 20 mm ⁇ 20 mm.
  • the thicknesses of Samples 1 to 47 were all set to 0.5 mm.
  • the water electrolysis test was performed using the simplified water electrolysis device 110 shown in FIG.
  • An expanded metal made of nickel was used for the support 20.
  • the thickness of this expanded metal was set to 0.8 mm.
  • a separator for a nickel-metal hydride battery manufactured by Japan Vilene Company was used for the diaphragm 40.
  • a polypropylene plate having a thickness of 15 mm was used for the plate member 50a and the plate member 50b.
  • a platinum wire having a wire diameter of 0.3 mm was used for the connecting wire 80a and the connecting wire 80b.
  • the leaf spring 60a and the leaf spring 60b were adjusted so that a stress of 0.03 MPa acts between the electrode 30a and the electrode 30b and the diaphragm 40.
  • Sample 5 and sample 7 have the same other conditions except for the presence or absence of a cross-sectional shape of a hole of 10 g.
  • the electrolytic voltage of sample 7 was lower than that of sample 5.
  • the other conditions of the sample 6 and the sample 8 are the same except for the presence or absence of the cross-sectional shape of the hole 10 g.
  • the electrolytic voltage of sample 8 was lower than that of sample 6.
  • the other conditions of the sample 11 and the sample 13 are the same except for the presence or absence of the cross-sectional shape of the hole 10 g.
  • the electrolytic voltage of sample 13 was lower than that of sample 11. From these comparisons, it was clarified experimentally that the electrolytic voltage was lowered because the hole 10 g had a tapered shape.
  • the electrolytic voltage in the sample 44 and the sample 45 was lower than the electrolytic voltage in the sample 9. From this comparison, the number density of the holes 10g contained in each of the plurality of regions dividing the first main surface 10a along the second direction DR2 is higher than that of one side in the second direction DR2 in the second direction DR2. It was also experimentally clarified that the electrolytic voltage decreases due to the increase on the other side of the above.
  • the electrolytic voltage in the sample 46 and the sample 47 was lower than the electrolytic voltage in the sample 9. From this comparison, the inner diameter d of the hole 10g included in each of the plurality of regions dividing the first main surface 10a along the second direction DR2 is larger than that of one side in the second direction DR2 in the second direction DR2. It was also experimentally clarified that the electrolytic voltage decreases due to the increase on the other side of the above.
  • metal porous sheet 10T (Structure of metal porous sheet according to the second embodiment)
  • metal porous sheet 10T the configuration of the metal porous sheet according to the second embodiment
  • FIG. 31 is a plan view of the metal porous sheet 10T.
  • the metal porous sheet 10T has a first main surface 10a and a second main surface 10b.
  • the metal porous sheet 10T has a rectangular shape composed of a first side 10c, a second side 10d, a third side 10e, and a fourth side 10f in a plan view.
  • the metal porous sheet 10T is made of, for example, a metal porous body having a three-dimensional network structure. However, the metal porous body constituting the metal porous body sheet 10T does not have to have a three-dimensional network structure.
  • the metal porous sheet 10T may be, for example, a woven fabric or a non-woven fabric made of metal fibers.
  • the metal porous body constituting the metal porous body sheet 10T is an alloy containing an element that dissolves in an alkali and a metal having alkali resistance, or a composite in which an element that dissolves in an alkali is dispersed in a metal having alkali resistance. It may be formed by the body. Examples of elements that dissolve in alkali are zinc (Zn), aluminum (Al), tin (Sn), and the like. An example of a metal having alkali resistance is nickel or the like. In this case, fine irregularities are generated on the surface of the metal porous body due to element elution by the treatment in alkali. As a result, the surface area of the metal porous body is increased, and the characteristics of hydrogen and oxygen evolution are improved. However, the metal porous body constituting the metal porous body sheet 10T may be formed of a metal material other than the above.
  • a catalyst may be supported on the surface of the metal porous body constituting the metal porous body sheet 10T.
  • This catalyst is, for example, a noble metal oxide such as ruthenium dioxide (RuO 2) or a cobalt oxide. In this case, the characteristics of hydrogen and oxygen evolution are improved on the surface of the metal porous body.
  • the average pore diameter in the metal porous sheet 10T in a plan view is 100 ⁇ m or more.
  • the average pore diameter of the pores in the metal porous sheet 10T in a plan view is preferably 400 ⁇ m or more.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view taken along the line XXXII-XXXII of FIG.
  • a plurality of holes 10 g are formed in the metal porous sheet 10T.
  • the hole 10g preferably penetrates the metal porous sheet 10T along the first direction DR1.
  • the hole 10g has, for example, a rectangular shape in a plan view.
  • the hole 10g may have a circular shape in a plan view.
  • the aperture ratio of the metal porous sheet 10T is 0.05 or more and 0.35 or less.
  • the aperture ratio of the metal porous sheet 10T is calculated by dividing the total opening area of the holes 10g in the first main surface 10a by the area of the first main surface 10a.
  • the porosity of the metal porous sheet 10T is 80% or more.
  • the porosity of the metal porous sheet 10T is preferably 85% or more.
  • the porosity (unit: percentage) of the metal porous sheet 10 is calculated by 1- (1-the porosity of the metal porous sheet 10T itself) x (1-the opening ratio of the metal porous sheet 10T).
  • the mass of the metal porous sheet 10T is M (unit: g), the external volume of the metal porous sheet 10T is V (unit: cm 3 ), and the density of the metals constituting the metal porous sheet 10T is d ( Assuming that the unit is g / cm 3 ), the porosity of the metal porous sheet 10T itself is calculated by [1- ⁇ M / (V ⁇ d) ⁇ ] ⁇ 100 (unit:%).
  • the plurality of holes 10g are arranged along the second direction DR2 so as to form a plurality of rows CL, for example.
  • Each of the plurality of rows CL is periodically arranged along the third direction DR3.
  • each of the plurality of columns CL is arranged at equal intervals along the third direction DR3.
  • the plurality of columns CL are composed of a plurality of columns CLa and a plurality of columns CLb.
  • the columns CLa and CLb are arranged alternately in the third direction DR3.
  • the plurality of holes 10g belonging to each of the plurality of rows CL are periodically arranged along the second direction DR2.
  • the distance between two adjacent holes 10g in the second direction DR2 is defined as the pitch P3.
  • the pitch P3 is the center-to-center distance in the second direction DR2 between two adjacent holes 10g.
  • the distance between two adjacent rows CL in the third direction DR3 is defined as pitch P4.
  • the pitch P4 is the distance between the centers of the holes 10 g belonging to the rows CLa and CLb adjacent to each other in the third direction DR3.
  • the row CLa is located at a position shifted by 0.5 times the pitch P3 with respect to the row CLb in the second direction DR2. From another point of view, the plurality of holes 10g are arranged in a houndstooth pattern.
  • the width of the hole 10g in the second direction DR2 is the width W4, and the width of the hole 10g in the third direction DR3 is the width W5.
  • the width W5 is preferably larger than the width W4.
  • the width W4 is preferably 0.5 mm or more.
  • the width W5 is preferably 1.5 mm or more.
  • the width W5 is more preferably twice or more the width W4.
  • the value obtained by dividing the value obtained by dividing the pitch P4 from the width W5 by the pitch P4 is preferably 0.5 or less.
  • the total width in the third direction DR3 of the region between the row CLa and the row CLb and in which the hole 10g is not formed is the total width of the metal porous sheet 10T in the third direction DR3. It is preferably 50% or less of the width in.
  • the value obtained by dividing the value obtained by dividing the pitch P4 from the width W5 by the pitch P4 is less than 0 (the width W5 is larger than the pitch P4).
  • the position of the hole 10g belonging to one row CLa in the third direction DR3 is the position of the hole 10g belonging to the row CLa adjacent to the one row CLa in the third direction DR3. It is preferable that it partially overlaps with the position in.
  • water electrolyzer 100A Structure of water electrolyzer according to the second embodiment
  • water electrolyzer 100A the configuration of the water electrolyzer according to the second embodiment
  • the points different from the configuration of the water electrolyzer 100 will be mainly described, and the duplicated description will not be repeated.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view of the unit cell of the water electrolyzer 100A.
  • the unit cell of the water electrolyzer 100A includes an electrode 30a and an electrode 30b, a diaphragm 40, a multi-pole plate 50, a leaf spring 60a and a leaf spring 60b, and a frame 70a and a frame 70b.
  • the top and bottom in FIG. 33 correspond to the vertically upper side and the vertical lower side, respectively.
  • the metal porous sheet 10T is used for the electrodes 30a and 30b instead of the metal porous sheet 10.
  • the first side 10c and the second side 10d are along the vertical direction (vertical direction in the drawing), and the third side 10e and the fourth side 10f are along the horizontal direction.
  • FIG. 34 is a plan view of the electrode 30a. As shown in FIG. 34, the support 20 is an expanded metal. A plurality of diamond-shaped holes 20a are formed in the support 20. The diamond-shaped hole 20a penetrates the support 20 along the thickness direction. The rhombic hole 20a has a rhombic shape in a plan view. The two diagonal lines of the diamond shape are along the second direction DR2 and the third direction DR3, respectively.
  • the plurality of diamond-shaped holes 20a are arranged in a houndstooth pattern.
  • the portion of the support 20 where the rhombus hole 20a is not formed is a strand 20b.
  • the diamond hole 20a has a vertex 20aa, a vertex 20ab, a vertex 20ac, and a vertex 20ad.
  • the apex 20aa is adjacent to the apex 20ab and the apex 20ad.
  • the apex 20ac is adjacent to the apex 20ab and the apex 20ad.
  • the vertices 20aa and the vertices 20ac face each other in the second direction DR2.
  • the vertices 20ab and the vertices 20ad face each other in the third direction DR3.
  • the strand 20b has an intersection 20ba, an intersection 20bb, an intersection 20bc, and an intersection 20bd.
  • the intersection 20ba, the intersection 20bb, the intersection 20bc, and the intersection 20bd are adjacent to the apex 20aa, the apex 20ab, the apex 20ac, and the apex 20ad, respectively.
  • the intermediate position between the intersection 20ba and the intersection 20bb is the intermediate position CP1, the intermediate position between the intersection 20bb and the intersection 20bc is the intermediate position CP2, and the intermediate position between the intersection 20bc and the intersection 20bb is intermediate.
  • the position is defined as the intermediate position CP3, and the intermediate position between the intersection 20bd and the intersection 20ba is defined as the intermediate position CP4.
  • the support 20 is arranged on the first main surface 10a so as to overlap the hole 10g at the intermediate position CP1, the intermediate position CP2, the intermediate position CP3, and the intermediate position CP4.
  • the support 20 used for the electrode 30b also has the same structure as the support 20 used for the electrode 30a. Further, although not shown, the positional relationship between the metal porous sheet 10T and the support 20 is the same as that of the electrode 30a in the electrode 30b.
  • the porosity of the metal porous sheet 10T is 80% or more and the opening ratio of the holes 10g is 0.05 or more and 0.35 or more, the bubbles B are difficult to stay inside the metal porous sheet 10T.
  • the electrolytic voltage of the water electrolyzer 100A can be lowered.
  • a region in which the hole 10g is not formed may remain between the hole 10g belonging to the row CLa and the hole 10g belonging to the row CLb.
  • the width W5 is larger than the width W4 (more specifically, when the width W4 is 0.5 mm or more, the width W5 is 1.5 mm or more, and the width W5 is twice or more the width W4). ), Since this region becomes narrower, it becomes more difficult for the bubbles B to stay inside the metal porous sheet 10T. As a result, the electrolytic voltage of the water electrolyzer 100A can be further reduced.
  • the total width of the above regions is 50% or less of the width of the metal porous sheet 10T.
  • the value obtained by dividing the value obtained by dividing the pitch P4 from the width W5 by the pitch P4 is less than 0, the above region does not exist. Therefore, in these cases, the electrolytic voltage of the water electrolyzer 100A can be further reduced.
  • the bubble B tends to stay in the portion of the metal porous sheet 10T that overlaps the intermediate position CP1 to the intermediate position CP4. Therefore, when the hole 10g is formed in the portion of the metal porous sheet 10T that overlaps the intermediate position CP1 to the intermediate position CP4, the bubbles B are easily removed from the metal porous sheet 10T, so that the water electrolyzer 100A The electrolytic voltage can be further reduced.
  • the dimensions of the electrodes 30a and 30b were 55 mm ⁇ 45 mm, and the thickness of the support 20 was 0.8 mm.
  • the distance between the intersection 20ba and the intersection 20bc was 4 mm, and the distance between the intersection 20bb and the intersection 20bd was 8 mm.
  • the width of the strand 20b was 1 mm.
  • the electrolytic solution used in the water electrolysis test was a 7 mL / L potassium hydroxide aqueous solution.
  • a hydrophilic polyethylene non-woven fabric was used for the diaphragm 40.
  • the supply amount of the electrolytic solution was 50 cc / min.
  • the water electrolysis test was conducted at 60 ° C. The water electrolysis test was performed after 10 preliminary electrolysiss. Preliminary electrolysis was performed by passing a steady current of 12.5 A for 5 minutes while exchanging the positive and negative electrodes 30a and 30b. The water electrolysis test was carried out by passing a steady current of 12.5 A for 1 hour, and the electrolysis voltage after 1 hour was evaluated.
  • Samples 1 to 37 were prepared as samples to be subjected to the water electrolysis test.
  • the average pore diameter of the metal porous sheet 10T when viewed from the direction orthogonal to the first main surface 10a, the porosity of the metal porous sheet 10T, the arrangement of the holes 10g, the planar shape of the holes 10g, Whether or not the opening ratio of the hole 10g, the width W4, the width W5, the pitch P4 and the hole 10g overlap with the intermediate position CP1 to the intermediate position CP4 was changed as shown in Table 9.
  • Samples 1 to 35 are made of a metal porous body having a three-dimensional network structure.
  • Sample 36 and Sample 37 are each made of a non-woven fabric of metal fibers and a woven fabric (knit).
  • FIG. 35 is a plan view showing the first arrangement of the holes 10 g in the water electrolysis test. As shown in FIG. 35, in the first arrangement, the pitch P3 was equal to the distance between the centers of two adjacent diamond holes 20a in the second direction DR2.
  • FIG. 36 is a plan view showing a second arrangement of the holes 10 g in the water electrolysis test. As shown in FIG. 36, in the second arrangement, the pitch P3 was twice the distance between the centers of the two adjacent diamond holes 20a in the second direction DR2.
  • FIG. 37 is a plan view showing a third arrangement of the holes 10 g in the water electrolysis test. As shown in FIG. 37, in the second arrangement, the pitch P3 was three times the distance between the centers of the two adjacent diamond holes 20a in the second direction DR2.
  • Table 10 shows the results of the water electrolysis test. As shown in Table 10, Samples 7 to 9, Sample 11, Sample 12, Sample 14, Sample 16 to Sample 20, Sample 22, Sample 24 to Sample 30, and Sample 32 to Sample 37 are lower than Sample 1. The electrolytic voltage is shown.
  • Samples 1 to 6 Sample 10, Sample 13, Sample 15, Sample 21, Sample 23 and Sample 31 showed an electrolytic voltage higher than that of Sample 1.
  • the metal porous sheet 10T As shown in Table 9, in Samples 7 to 9, Sample 11, Sample 12, Sample 14, Sample 16 to Sample 20, Sample 22, Sample 24 to Sample 30, and Sample 32 to Sample 37, the metal porous sheet 10T The porosity of the hole was 80% or more, and the opening ratio of the hole 10 g was 0.05 or more and 0.35 or less.
  • the electrolysis voltage of the water electrolyzer 100A is lowered by setting the porosity of the metal porous sheet 10T to 80% or more and the opening ratio of the hole 10g to 0.05 or more and 0.35 or less. It was clarified experimentally.

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Abstract

金属多孔体シートは、三次元網目構造を有する金属多孔体からなり、第１主面と、第１主面の反対面である第２主面とを備える。第１主面には、第１主面から第２主面に向かう第１方向に沿って延在している複数の穴が形成されている。

Description

金属多孔体シート及び水電解装置
　本開示は、金属多孔体シート及び水電解装置に関する。本出願は、２０２０年１月２７日に出願した国際特許出願であるＰＣＴ／ＪＰ２０２０／００２７３９に基づく優先権を主張する。当該国際特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　特許文献１（特表２００５－５３６６３９号公報）には、電極体が記載されている。特許文献１に記載の電極体には、ワイヤメッシュが用いられている。特許文献２（特公昭６１－５７３９７号公報）には、水電解用電極が記載されている。特許文献２に記載の水電解用電極には、三次元網目構造を有する金属多孔体が用いられている。
特表２００５－５３６６３９号公報 特公昭６１－５７３９７号公報
　本開示の金属多孔体シートは、三次元網目構造を有する金属多孔体からなり、第１主面と、第１主面の反対面である第２主面とを備える。第１主面には、第１主面から第２主面に向かう第１方向に沿って延在している複数の穴が形成されている。
図１は、金属多孔体シート１０の平面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。 図３は、金属多孔体シート１０の内部構造を示している模式図である。 図４は、金属多孔体シート１０の内部構造を示している拡大断面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖにおける断面図である。 図６は、骨格１１により画されている金属多孔体の単位セル構造を示している模式図である。 図７は、水電解装置１００の単位セルの模式的な断面図である。 図８は、金属多孔体シート１０を用いた水電解装置１００の効果を説明するための模式図である。 図９は、簡易型水電解装置１１０の模式図である。 図１０は、簡易型水電解装置１１０において開口率を変化させて電解電圧を測定した結果を示しているグラフである。 図１１は、金属多孔体シート１０Ａの平面図である。 図１２は、金属多孔体シート１０Ｂの平面図である。 図１３は、金属多孔体シート１０Ｃの平面図である。 図１４は、金属多孔体シート１０Ｄの平面図である。 図１５は、金属多孔体シート１０Ｅの平面図である。 図１６は、金属多孔体シート１０Ｆの平面図である。 図１７は、金属多孔体シート１０Ｇの平面図である。 図１８は、第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０Ｈの断面図である。 図１９は、第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０Ｉの断面図である。 図２０は、第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０Ｊの断面図である。 図２１は、金属多孔体シート１０Ｈを用いた水電解装置１００の効果を説明するための模式図である。 図２２は、金属多孔体シート１０Ｋの平面図である。 図２３は、金属多孔体シート１０Ｌの平面図である。 図２４は、金属多孔体シート１０Ｍの平面図である。 図２５は、金属多孔体シート１０Ｎの平面図である。 図２６は、金属多孔体シート１０Ｏの平面図である。 図２７は、金属多孔体シート１０Ｐの平面図である。 図２８は、金属多孔体シート１０Ｑの平面図である。 図２９は、金属多孔体シート１０Ｒの平面図である。 図３０は、金属多孔体シート１０Ｓの平面図である。 図３１は、金属多孔体シート１０Ｔの平面図である。 図３２は、図３１のＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩにおける断面図である。 図３３は、水電解装置１００Ａの単位セルの模式的な断面図である。 図３４は、電極３０ａの平面図である。 図３５は、水電解試験における穴１０ｇの第１配置を示す平面図である。 図３６は、水電解試験における穴１０ｇの第２配置を示す平面図である。 図３７は、水電解試験における穴１０ｇの第３配置を示す平面図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に記載の電極体に用いられているワイヤメッシュは、表面積が小さい。そのため、特許文献１に記載の電極体を水電解に用いた場合、電解電圧が高くなってしまう。
　他方で、特許文献２に記載の水電解用電極に用いられている金属多孔体は、表面積が大きい。しかしながら、特許文献２に記載の水電解用電極に用いられている金属多孔体においては、水電解により生じた気体の泡が内部に付着しやすい。泡が付着している部分は電解反応に寄与しないため、表面積が大きくても、特許文献２に記載の水電解用電極に用いられている金属多孔体は、水電解を行う際の電解電圧を低下させることができない。
　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、水電解を行う際の電解電圧を低下させることが可能な金属多孔体シート及び水電解装置を提供するものである。
　［本開示の効果］
　本開示の金属多孔体シート及び水電解装置によると、水電解を行う際の電解電圧を低下させることが可能となる。
　［本開示の実施形態の説明］
　まず、実施形態を列記して説明する。
　（１）一実施形態に係る金属多孔体シートは、三次元網目構造を有する金属多孔体からなり、第１主面と、第１主面の反対面である第２主面とを備える。第１主面には、第１主面から第２主面に向かう第１方向に沿って延在している複数の穴が形成されている。
　上記（１）の金属多孔体シートにおいては、水電解を行う際に発生する気体の泡が、穴を介して金属多孔体シートの内部から放出されやすい。そのため、上記（１）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧を低下させることが可能となる。
　（２）上記（１）の金属多孔体シートにおいて、複数の穴の各々は、第１方向に沿って金属多孔体シートを貫通していてもよい。
　（３）上記（１）又は（２）の金属多孔体シートにおいて、複数の穴の各々は、第１主面側から第２主面側に向かうにしたがって内径が小さくなっていてもよい。
　上記（３）の金属多孔体シートにおいては、水電解を行う際に発生する気体の泡が、第２主面側よりも第１主面側から放出されやすくなる。そのため、上記（４）の金属多孔体シートによると、第２主面上に水電解装置の隔膜が配置される場合に、隔膜近傍に水電解を行う際に発生する気体の泡がたまってしまうことを抑制できる。
　（４）上記（１）から（３）の金属多孔体シートにおいて、第１主面は、第１方向に直交している第２方向に沿って複数の領域に分割されていてもよい。複数の領域の１つである第１領域に位置している複数の穴の内径は、複数の領域の他の１つである第２領域に位置している複数の穴の内径よりも小さくてもよい。
　水電解を行う際に金属多孔体の内部に発生する気体の泡は、鉛直上方側に残りやすい。上記（４）の金属多孔体シートは、第２領域が第１領域よりも鉛直上方に位置するように配置されることにより、鉛直上方側にある穴の内径が鉛直下方側にある穴の内径よりも大きくなる。その結果、水電解を行う際に発生する気体の泡が、金属多孔体シートの内部からより多く放出されやすい。そのため、上記（４）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることができる。
　（５）上記（１）から（３）の金属多孔体シートにおいて、第１主面は、第１方向に直交している第２方向に沿って複数の領域に分割されていてもよい。複数の領域の１つである第１領域に位置している複数の穴の数を第１領域の面積で除した値は、複数の領域の他の１つである第２領域に位置している穴の内径の数を第２領域の面積で除した値よりも小さくてもよい。
　上記（５）の金属多孔体シートは、第２領域が第１領域よりも鉛直上方に位置するように配置されることにより、穴の数密度が、鉛直下方側よりも鉛直上方側において大きくなる。その結果、水電解を行う際に発生する気体の泡が、金属多孔体シートの内部からより多く放出されやすい。そのため、上記（５）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることができる。
　（６）一実施形態に係る水電解装置は、上記（１）から（５）の金属多孔体シートを有する電解電極を備える。
　上記（６）の水電解装置においては、上記（１）から（５）の金属多孔体シートが電解電極に用いられている。そのため、上記（６）の水電解装置によると、水電解を行う際の電解電圧を低下させることができる。
　（７）他の実施形態に係る金属多孔体シートは、第１主面と、第１主面の反対面である第２主面とを備えている。第１主面には、第１主面から第２主面に向かう第１方向に沿って金属多孔体シートを貫通している複数の穴が形成されている。金属多孔体シートの気孔率は、８０パーセント以上である。第１主面における複数の穴の開口面積の合計を第１主面の面積で除した値は、０．０５以上０．３５以下である。
　上記（７）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧を低下させることが可能となる。
　（８）上記（７）の金属多孔体シートは、三次元網目構造を有する金属多孔質体からなっていてもよい。第１主面に直交する方向から見た際の金属多孔体シート中における気孔の平均孔径は、１００μｍ以上であってもよい。
　（９）上記（７）又は（８）の金属多孔体シートにおいて、複数の穴は、第１方向に直交している第２方向に沿って複数の列をなすように並んでいてもよい。複数の列の各々に含まれている複数の穴は、第２方向において第１間隔で周期的に並んでいてもよい。複数の列の各々は、第１方向及び第２方向に直交している第３方向において第２間隔で周期的に並んでいてもよい。
　（１０）上記（９）の金属多孔体シートにおいて、複数の穴の各々は、第２方向において第１幅を有し、第３方向において第２幅を有していてもよい。第１幅は、０．５ｍｍ以上であってもよい。第２幅は、第１幅よりも大きく、かつ、１．５ｍｍ以上であってもよい。
　上記（１０）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることが可能となる。
　（１１）上記（１０）の金属多孔体シートにおいて、第２幅は、第１幅の２倍以上であってもよい。
　上記（１１）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることが可能となる。
　（１２）上記（１１）の金属多孔体シートにおいて、複数の列は、複数の第１列と、複数の第２列とから構成されていてもよい。複数の第１列及び複数の第２列は、第３方向において交互に並んでいてもよい。複数の第１列は、第２方向において、複数の第２列に対して第１間隔の０．５倍だけずれた位置にあってもよい。
　（１３）上記（１２）の金属多孔体シートにおいて、第２間隔から第２幅を減じた値を第２間隔で除した値は、０．５以上であってもよい。
　上記（１３）の金属多孔体シートによると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることが可能となる。
　（１４）他の実施形態に係る電極は、上記（１３）の金属多孔体シートと、第１主面上に配置されている板状の支持体とを備えている。支持体には、第１方向に沿って支持体を貫通している複数の菱形穴と、複数の菱形穴の各々の周囲にあるストランドとから構成されている。複数の菱形穴は、２つの対角線がそれぞれ第２方向及び第３方向に沿うように千鳥格子状に並んでいる。複数の菱形穴の各々は、第１頂点と、第１頂点と隣り合う第２頂点とを含んでいる。ストランドは、第１頂点の隣にある第１交差部と、第２頂点の隣にある第２交差部とを含んでいる。金属多孔体シートは、第２方向が鉛直上下方向に沿うように配置されている。支持体は、第１交差部と第２交差部との間の中間位置にあるストランドの部分が複数の穴と重なるように配置されている。
　上記（１４）の電極によると、水電解を行う際の電解電圧を低下させることが可能となる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。
　（第１実施形態に係る金属多孔体シートの構成）
　以下に、第１実施形態に係る金属多孔体シート（以下においては、「金属多孔体シート１０」とする）を説明する。
　図１は、金属多孔体シート１０の平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図２には、後述する第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０の断面が示されている。図１及び図２に示されるように、金属多孔体シート１０は、シート状の形状を有している。金属多孔体シート１０は、第１主面１０ａと、第２主面１０ｂとを有している。第２主面１０ｂは、第１主面１０ａの反対面である。
　第１主面１０ａから第２主面１０ｂに向かう方向を、第１方向ＤＲ１という。平面視において（すなわち、第１主面１０ａに直交している方向から見て）、金属多孔体シート１０は、例えば、矩形形状を有している。この矩形形状は、第１辺１０ｃと、第２辺１０ｄと、第３辺１０ｅと、第４辺１０ｆとにより構成されている。
　第１辺１０ｃ及び第２辺１０ｄは、第２方向ＤＲ２に沿っている。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に直交している方向の１つである。第３辺１０ｅ及び第４辺１０ｆは、第３方向ＤＲ３に沿っている。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交している方向である。
　第１主面１０ａには、複数の穴１０ｇが形成されている。穴１０ｇの各々は、例えば第１方向ＤＲ１に沿って金属多孔体シート１０を貫通している。穴１０ｇは、平面視において、例えば円形である。穴１０ｇは、内径ｄを有している。内径ｄは、例えば、第１主面１０ａ側から第２主面１０ｂ側にわたって一定になっている。
　以下においては、第２方向ＤＲ２における穴１０ｇの幅を幅Ｗ１とし、第３方向ＤＲ３における穴１０ｇの幅を幅Ｗ２とする。穴１０ｇが平面視において円形形状である場合、内径ｄは、幅Ｗ１及び幅Ｗ２に等しい。
　平面視における穴１０ｇの面積を、面積Ｓ１とする。平面視における第１主面１０ａの面積を、面積Ｓ２とする。全ての穴１０ｇの面積Ｓ１の合計値を面積Ｓ２で除した値（以下「開口率」とする）は、例えば０．０１以上である。開口率は、例えば０．４０以下である。開口率は、０．０１以上０．４０以下であることが好ましい。
　複数の穴１０ｇは、平面視において、複数の列をなすように第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。図１の例では、複数の穴１０ｇは、第１列ＣＬ１、第２列ＣＬ２、第３列ＣＬ３、第４列ＣＬ４及び第５列ＣＬ５をなしている。第１列ＣＬ１～第５列ＣＬ５は、第１辺１０ｃ側から第２辺１０ｄ側に向かってこの順で並んでいる。
　複数の穴１０ｇは、平面視において、複数の行をなすように第３方向ＤＲ３に沿って並んでいる。図１の例では、複数の穴１０ｇは、第１行ＲＯ１、第２行ＲＯ２、第３行ＲＯ３、第４行ＲＯ４及び第５行ＲＯ５をなしている。第１行ＲＯ１～第５行ＲＯ５は、第３辺１０ｅ側から第４辺１０ｆ側に向かってこの順に並んでいる。
　複数の穴１０ｇは、平面視において、例えば正方格子状に配置されている。複数の穴１０ｇは、平面視において長方格子状に配置されていてもよい。
　第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの穴１０ｇの間の距離を、ピッチＰ１とする。第３方向ＤＲ３において隣り合う２つの穴１０ｇの間の距離を、ピッチＰ２とする。ピッチＰ１は、ピッチＰ２と等しくてもよく、ピッチＰ２と異なっていてもよい。
　内径ｄ（幅Ｗ１、幅Ｗ２）、面積Ｓ１及び面積Ｓ２の測定においては、第１に、第１方向ＤＲ１から金属多孔体シート１０を撮影することにより、金属多孔体シート１０の画像データを得る。第２に、撮影された画像データに対して二値化処理を行うことにより穴１０ｇが形成されている領域とそれ以外の領域とが特定される。当該特定の結果に基づいて各領域の面積及び寸法を計測することにより、内径ｄ、面積Ｓ１及び面積Ｓ２の値が得られる。
　図３は、金属多孔体シート１０の内部構造を示している模式図である。図３に示されるように、金属多孔体シート１０は、金属多孔体により形成されている。金属多孔体は、三次元網目状構造を有する骨格１１を有している。
　図４は、金属多孔体シート１０の内部構造を示している拡大断面図である。図５は、図４のＶ－Ｖにおける断面図である。図４及び図５に示されるように、骨格１１は、中空の筒状形状を有している。すなわち、骨格１１は、骨格本体１１ａと、骨格本体１１ａによって画された内部空間１１ｂとを有している。骨格本体１１ａは、金属材料で形成されている。金属材料は、例えばニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金である。骨格本体１１ａは、延在方向に交差する断面視において、三角形形状を有している。この三角形形状は、数学的に厳密な三角形形状である必要はない。骨格１１は、中実になっていてもよい。
　図６は、骨格１１により画されている金属多孔体の単位セル構造を示している模式図である。図６に示されるように、金属多孔体中においては、骨格１１の間にある空間が、気孔になっている。骨格１１により画されている空間は、正十二面体構造になっている。この正十二面体構造の外接球（図６中において一点鎖線により示されている）の直径を、金属多孔体中にある気孔の孔径とみなす。金属多孔体中における気孔の孔径の平均値を、平均孔径という。内径ｄは、金属多孔体の平均孔径の１．５倍以上である。
　（第１実施形態に係る水電解装置の構成）
　以下に、第１実施形態に係る水電解装置（以下においては、「水電解装置１００」とする）の構成を説明する。
　水電解装置１００は、例えば、水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）の生成装置である。図７は、水電解装置１００の単位セルの模式的な断面図である。図７に示されるように、水電解装置１００の単位セルは、電極３０ａ及び電極３０ｂと、隔膜４０と、複極板５０と、板バネ６０ａ及び板バネ６０ｂと、フレーム７０ａ及びフレーム７０ｂとを有している。なお、図７中の上下は、それぞれ鉛直上方及び鉛直下方に対応している。単位セルは、複極板５０を通じて隣接する単位セルと電気的に接続されている。水電解装置１００には、単位セルが複数配列されている。
　電極３０ａは、例えば水素発生極である。電極３０ｂは、例えば酸素発生極である。電極３０ａ及び電極３０ｂは、それぞれ、金属多孔体シート１０と、支持体２０とを有している。電極３０ａ（電極３０ｂ）を構成している金属多孔体シート１０においては、例えば、第１辺１０ｃ及び第２辺１０ｄが鉛直方向に沿っているとともに、第３辺１０ｅ及び第４辺１０ｆが水平方向に沿っている。
　電極３０ａ（電極３０ｂ）を構成している金属多孔体シート１０において、第１辺１０ｃ及び第２辺１０ｄが鉛直方向に沿っているとともに、第３辺１０ｅ及び第４辺１０ｆが水平方向に沿っていてもよい。なお、電極３０ａ及び電極３０ｂのいずれかには、金属多孔体シート１０が用いられなくてもよい。
　支持体２０は、金属多孔体シート１０上（より具体的には、第１主面１０ａ上）に配置されている。支持体２０は、例えば、エキスパンドメタルである。支持体２０には、開口が形成されている。支持体２０の開口は、厚さ方向に沿って（第１方向ＤＲ１に沿って）支持体２０を貫通している。第１主面１０ａに直交している方向から見て、支持体２０の開口からは、穴１０ｇが露出している。
　隔膜４０は、水素イオン（Ｈ＋）又は水酸化物イオン（ＯＨ－）を通過させる。隔膜４０には、ガス透過性が低く、電子伝導度が小さいものが使用される。隔膜４０には、例えば、イオン交換膜、多孔性隔膜、布が使用される。隔膜４０は、例えば親水性ポリエチレン不織布により形成されている膜であってもよい。隔膜４０は、電極３０ａと電極３０ｂとに挟み込まれている。電極３０ａを構成している金属多孔体シート１０の第２主面１０ｂ及び電極３０ｂを構成している金属多孔体シート１０の第２主面１０ｂは、それぞれ、隔膜４０に対向している。
　フレーム７０ａには、開口部７０ａａが形成されている。開口部７０ａａは、厚さ方向に沿ってフレーム７０ａを貫通している。フレーム７０ａには、さらに穴７０ａｂ及び穴７０ａｃが形成されている。穴７０ａｂ及び穴７０ａｃは、それぞれ鉛直下方及び鉛直上方に沿って形成されている。穴７０ａｂ及び穴７０ａｃは、開口部７０ａａとフレーム７０ａの外部とを接続している。
　フレーム７０ｂには、開口部７０ｂａが形成されている。開口部７０ｂａは、厚さ方向に沿ってフレーム７０ｂを貫通している。フレーム７０ｂには、さらに穴７０ｂｂ及び穴７０ｂｃが形成されている。穴７０ｂｂ及び穴７０ｂｃは、それぞれ鉛直下方及び鉛直上方に沿って形成されている。穴７０ｂｂ及び穴７０ｂｃは、開口部７０ｂａとフレーム７０ｂの外部とを接続している。
　フレーム７０ａ及びフレーム７０ｂは、開口部７０ａａ及び開口部７０ｂａが互いに重なるように配置されている。隔膜４０は、開口部７０ａａ及び開口部７０ｂａから露出するように、フレーム７０ａ及びフレーム７０ｂに挟み込まれている。
　フレーム７０ａ及びフレーム７０ｂは、２枚の複極板５０により挟み込まれている。複極板５０は、隣り合う単位セルとの電気的な接続のために電子伝導性がある（導電性がある）材料により形成されている。複極板５０は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）により形成されている。図示されていないが、複極板５０は、水電解装置１００の終端部において、電源に電気的に接続されている。複極板５０は、電極３０ａ（電極３０ｂ）に含まれている支持体２０に対向するように配置されている。
　隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ａａにより画される空間内には、電極３０ａが配置されている。隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ｂａにより画される空間内には、電極３０ｂが配置されている。
　複極板５０と電極３０ａに含まれている支持体２０との間には、板バネ６０ａが配置されている。複極板５０と電極３０ｂに含まれている支持体２０との間には、板バネ６０ｂが配置されている。その結果、電極３０ａに含まれている金属多孔体シート１０及び電極３０ｂに含まれている金属多孔体シート１０が、隔膜４０に押し付けられる。
　穴７０ａｂから隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ａａにより画される空間内に、アルカリ水溶液が供給される。穴７０ｂｂから隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ｂａにより画される空間内に、アルカリ水溶液が供給される。これにより、隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ａａにより画される空間内及び隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ｂａにより画される空間内が、電解液としてのアルカリ水溶液により満たされる。このアルカリ水溶液は、例えば、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）である。
　水電解装置１００の動作時には、電極３０ａにおける電位が電極３０ｂにおける電位よりも低くなるように、単位セルの両端にある複極板５０の間に電圧が印加される。これにより、電極３０ａにおいて、アルカリ水溶液中の水が還元され、水素ガスが発生する。電極３０ａにおいて発生した水素ガスは、アルカリ水溶液とともに、隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ａａにより画される空間から穴７０ａｃを通って排出される。また、この際、アルカリ水溶液中の水酸化物イオンが、隔膜４０を通って、電極３０ａ側から電極３０ｂ側に移動する。
　電極３０ｂ側へと移動してきた水酸化物イオンは、電極３０ｂにおいて酸化される。これにより、電極３０ｂにおいて、酸素ガスが発生する。電極３０ｂにおいて発生した酸素ガスは、アルカリ水溶液とともに、隔膜４０、複極板５０及び開口部７０ｂａにより画される空間から穴７０ｂｃを通って排出される。このような反応が継続することにより、水電解装置１００は、水素ガス及び酸素ガスを生成する。
　なお、水電解装置１００は、塩素ガス（Ｃｌ２）、水素ガス及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の生成装置であってもよい。この場合、電解液として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液が用いられる。
　（第１実施形態に係る金属多孔体シート１０及び水電解装置１００の効果）
　以下に、金属多孔体シート１０及び水電解装置１００の効果を説明する。
　図８は、金属多孔体シート１０を用いた水電解装置１００の効果を説明するための模式図である。図８に示されるように、電極３０ａ（電極３０ｂ）を構成している金属多孔体シート１０の内部では、電解液の電解に伴い、水素ガス（酸素ガス）が発生する。この水素ガス（酸素ガス）は、泡Ｂとなる。
　泡Ｂは、浮力の作用により鉛直上方に向かって移動し、穴１０ｇに達する。穴１０ｇに達した泡Ｂは、穴１０ｇを通って、金属多孔体シート１０の外部に放出される。金属多孔体シート１０においては、泡Ｂが外部に放出されやすくなっているため、発生した泡Ｂが電極３０ａ（電極３０ｂ）における反応の妨げになりにくい。このように、金属多孔体シート１０及び水電解装置１００によると、水電解を行う際の電解電圧を低下させることができる。
　表１に示される条件で電極３０ａを構成している金属多孔体シート１０中における水素ガスの体積比率をシミュレーションにより求めた。電極３０ａを構成している金属多孔体シート１０に穴１０ｇを形成しない場合、電極３０ａを構成している金属多孔体シート１０中における水素ガスの体積比率は１９．７体積パーセントであった。
　他方で、電極３０ａを構成している金属多孔体シート１０に穴１０ｇを形成した場合には、電極３０ａを構成している金属多孔体シート１０中における水素ガスの体積比率は１７．６体積パーセントであった。このことからも、金属多孔体シート１０に穴１０ｇを形成することにより水電解を行う際の電解電圧が低下することが、明らかにされた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　電解実験は、簡易型水電解装置１１０を用いて行われた。図９は、簡易型水電解装置１１０の模式図である。図９に示されるように、簡易型水電解装置１１０は、電極３０ａ及び電極３０ｂと、隔膜４０と、板部材５０ａ及び板部材５０ｂと、板バネ６０ａ及び板バネ６０ｂと、接続線８０ａ及び接続線８０ｂと、容器９０とを有している。なお、図１０中の上下は、それぞれ鉛直上方及び鉛直下方に対応している。容器９０には、電解液９１としての水酸化カリウム溶液が貯留されている。電極３０ａ、電極３０ｂ、隔膜４０、板部材５０ａ及び板部材５０ｂ並びに板バネ６０ａ及び板バネ６０ｂは、電解液９１中に浸漬されている。
　板部材５０ａは、電極３０ａに含まれている支持体２０と対向するように配置されている。板部材５０ｂは、電極３０ｂを構成している支持体２０と対向するように配置されている。板部材５０ａ及び板部材５０ｂは、例えば、樹脂材料により形成されている。
　板部材５０ａと電極３０ａに含まれている支持体２０との間には、板バネ６０ａが配置されている。板部材５０ｂと電極３０ｂに含まれている支持体２０との間には、板バネ６０ｂが配置されている。板部材５０ａ及び板部材５０ｂは、例えばネジ止めにより、互いに固定されている。その結果、電極３０ａに含まれている金属多孔体シート１０及び電極３０ｂに含まれている金属多孔体シート１０が、隔膜４０に押し付けられる。
　接続線８０ａは、一方端において、電極３０ａに含まれている金属多孔体シート１０に電気的に接続されている。接続線８０ｂは、一方端において、電極３０ｂに含まれている金属多孔体シート１０に電気的に接続されている。接続線８０ａの他方端及び接続線８０ｂの他方端は、電源（図示せず）に電気的に接続されている。接続線８０ａ及び接続線８０ｂは、例えば、プラチナ（Ｐｔ）により形成されている。
　図１０は、簡易型水電解装置１１０において開口率を変化させて電解電圧を測定した結果を示しているグラフである。図１０のグラフにおいて、横軸は開口率であり、縦軸は電解電圧（単位：Ｖ）である。図１０の測定は、表２に示される条件で行われた。図１０に示されるように、開口率が大きくなるにしたがって、電解電圧が低下している。この結果から、電解電圧を低下させるためには、開口率を大きくする（例えば０．０１以上）ことが好ましいといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　他方で、穴１０ｇが形成されている箇所には金属多孔体が存在しないため、開口率を大きくするほど、金属多孔体シート１０の表面積は低下する。例えば、平均孔径が０．８ｍｍである金属多孔体シート１０の場合、開口率が０．４０以下であれば、一般的なエキスパンドメタルよりも表面積が大きくなる。そのため、開口率が０．０１以上０．４０以下である場合には、金属多孔体シート１０の反応性を維持しつつ、水電解を行う際の電解電圧を低下させることができる。
　（第１変形例）
　以下に、第１変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ａ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図１１は、金属多孔体シート１０Ａの平面図である。図１１に示されるように、金属多孔体シート１０Ａでは、金属多孔体シート１０Ａでは、複数の穴１０ｇが、平面視において、千鳥格子状に配置されている。
　図１１の例では、金属多孔体シート１０Ａでは、第１列ＣＬ１、第３列ＣＬ３及び第５列ＣＬ５に属している穴１０ｇが正方格子状又は長方格子状に配置されているとともに、第２列ＣＬ２及び第４列ＣＬ４に属している穴１０ｇが正方格子状又は長方格子状に配置されている。
　第２列ＣＬ２に属している穴１０ｇの各々は、第２方向ＤＲ２において、第１列ＣＬ１に属している隣り合う２つの穴１０ｇの間に配置されているとともに、第３列ＣＬ３に属している隣り合う２つの穴１０ｇの間に配置されている。金属多孔体シート１０Ａでは、第４列ＣＬ４に属している穴１０ｇの各々は、第２方向ＤＲ２において、第３列ＣＬ３に属している隣り合う２つの穴１０ｇの間に配置されているとともに、第５列ＣＬ５に属している隣り合う２つの穴１０ｇの間に配置されている。
　金属多孔体シート１０Ａでは、複数の穴１０ｇが、複数の行をなすように第３方向ＤＲ３に沿って並べられている。図１１の例では、複数の穴１０ｇが、第１行ＲＯ１、第２行ＲＯ２、第３行ＲＯ３、第４行ＲＯ４、第５行ＲＯ５、第６行ＲＯ６、第７行ＲＯ７、第８行ＲＯ８及び第９行ＲＯ９をなすように配置されている。
　（第２変形例及び第３変形例）
　以下に、第２変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｂ」とする）及び第３変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｃ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図１２は、金属多孔体シート１０Ｂの平面図である。図１２に示されるように、金属多孔体シート１０Ｂでは、金属多孔体シート１０Ａにおける穴１０ｇの各々が、２つの穴１０ｇ（穴１０ｇａ及び穴１０ｇｂ）に置き換えられている。そのため、金属多孔体シート１０Ｂにおける穴１０ｇの数密度（穴１０ｇの数を面積Ｓ２で除した値）は、金属多孔体シート１０Ａにおける穴１０ｇの数密度よりも大きくなっている。そのため、金属多孔体シート１０Ｂにおいては、金属多孔体シート１０Ａと比較して、泡Ｂが外部に放出されやすくなっている。
　図１３は、金属多孔体シート１０Ｃの平面図である。金属多孔体シート１０Ｃでは、金属多孔体シート１０Ａにおける第１列ＣＬ１及び第５列ＣＬ５に属する穴１０ｇの各々が２つの穴（穴１０ｇａ及び穴１０ｇｂ）に置き換えられているとともに、第２列ＣＬ２～第４列ＣＬ４に属する穴１０ｇの各々が３つの穴１０ｇ（穴１０ｇａ、穴１０ｇｂ及び穴１０ｇｃ）に置き換えられている。そのため、金属多孔体シート１０Ｃにおける穴１０ｇの数密度は、金属多孔体シート１０Ａにおける穴１０ｇの数密度及び金属多孔体シート１０Ｂにおける穴１０ｇの数密度よりも大きくなっている。そのため、金属多孔体シート１０Ｃにおいては、金属多孔体シート１０Ａと比較して、泡Ｂが外部に放出されやすくなっている。
　（第４変形例及び第５変形例）
　以下に、第４変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｄ」とする）及び第５変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｅ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図１４は、金属多孔体シート１０Ｄの平面図である。図１５は、金属多孔体シート１０Ｅの平面図である。図１４及び図１５に示されるように、金属多孔体シート１０Ｄ及び金属多孔体シート１０Ｅでは、第１主面１０ａが、第２方向ＤＲ２に沿って複数の領域に分割されている。この複数の領域の各々は、第３方向ＤＲ３に沿って延在している帯状の形状を有している。
　金属多孔体シート１０Ｄにおいて、第１主面１０ａは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とに分割されている。第１領域Ｒ１の第２方向ＤＲ２における幅は、第３辺１０ｅと第４辺１０ｆとの間の距離の１／３に等しい。第２領域Ｒ２の第２方向ＤＲ２における幅は、第３辺１０ｅと第４辺１０ｆとの間の距離の２／３に等しい。
　第１領域Ｒ１には、第１行ＲＯ１～第３行ＲＯ３に属する穴１０ｇが含まれている。第２領域Ｒ２には、第４行ＲＯ４～第９行ＲＯ９に属する穴１０ｇが含まれている。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１よりも第４辺１０ｆに近い位置にある。第２領域Ｒ２における内径ｄは、第１領域Ｒ１における内径ｄよりも大きい。
　金属多孔体シート１０Ｅにおいて、第１主面１０ａは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、第３領域Ｒ３とに分割されている。第１領域Ｒ１には、第１行ＲＯ１～第３行ＲＯ３に属する穴１０ｇが含まれている。第２領域Ｒ２には、第４行ＲＯ４～第６行ＲＯ６に属する穴１０ｇが含まれている。第３領域Ｒ３には、第７行ＲＯ７～第９行ＲＯ９に属する穴１０ｇが含まれている。
　第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３は、第３辺１０ｅ側から第４辺１０ｆ側に向かってこの順で並んでいる。第３領域Ｒ３における内径ｄは第２領域Ｒ２における内径ｄよりも大きく、第２領域Ｒ２における内径ｄは第１領域Ｒ１における内径ｄよりも大きい。
　金属多孔体シート１０Ｄを用いた水電解装置１００において、金属多孔体シート１０Ｄは、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１よりも鉛直上方に位置するように配置されていることが好ましい。金属多孔体シート１０Ｅを用いた水電解装置１００においても、同様である。
　金属多孔体シート１０Ｄの内部で発生した泡Ｂは、鉛直上方側にたまりやすくなっている。しかしながら、第２領域Ｒ２における内径ｄが第１領域Ｒ１における内径ｄよりも大きくなっているため、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１よりも鉛直上方にあるように金属多孔体シート１０Ｄを配置すれば、鉛直上方側において、泡Ｂが金属多孔体シート１０Ｄの内部から放出されやすい。そのため、金属多孔体シート１０Ｄを用いた水電解装置１００によると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることができる。このことは、金属多孔体シート１０Ｅを用いた水電解装置１００に関しても同様である。
　（第６変形例及び第７変形例）
　以下に、第６変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｆ」とする）及び第７変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｇ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図１６は、金属多孔体シート１０Ｆの平面図である。図１７は、金属多孔体シート１０Ｇの平面図である。図１６及び図１７に示されるように、金属多孔体シート１０Ｆ及び金属多孔体シート１０Ｇでは、第１主面１０ａが、第２方向ＤＲ２に沿って複数の領域に分割されている。この複数の領域の各々は、第３方向ＤＲ３に沿って延在している帯状の形状を有している。
　金属多孔体シート１０Ｆでは、第１主面１０ａは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とに分割されている。
　金属多孔体シート１０Ｆでの第１行ＲＯ１～第３行ＲＯ３に属する穴１０ｇの配置は、金属多孔体シート１０Ａでの第１行ＲＯ１～第３行ＲＯ３に属する穴１０ｇの配置と同一である。金属多孔体シート１０Ｆでの第４行ＲＯ４～第９行ＲＯ９に属する穴１０ｇの配置は、金属多孔体シート１０Ｂでの第４行ＲＯ４～第９行ＲＯ９に属する穴１０ｇの配置と同一である。そのため、第２領域Ｒ２における穴１０ｇの数密度は、第１領域Ｒ１における穴１０ｇの数密度よりも大きくなっている。
　金属多孔体シート１０Ｇでは、第１主面１０ａは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、第３領域Ｒ３とに分割されている。
　金属多孔体シート１０Ｇでの第１行ＲＯ１～第３行ＲＯ３に属する穴１０ｇの配置は、金属多孔体シート１０Ａでの第１行ＲＯ１～第３行ＲＯ３に属する穴１０ｇの配置と同一である。金属多孔体シート１０Ｇでの第４行ＲＯ４～第６行ＲＯ６に属する穴１０ｇの配置は、金属多孔体シート１０Ｂでの第４行ＲＯ４～第６行ＲＯ６に属する穴１０ｇの配置と同一である。金属多孔体シート１０Ｇでの第７行ＲＯ７～第９行ＲＯ９に属する穴１０ｇの配置は、金属多孔体シート１０Ｃでの第７行ＲＯ７～第９行ＲＯ９に属する穴１０ｇの配置と同一である。
　そのため、第３領域Ｒ３における穴１０ｇの数密度は第２領域Ｒ２における穴１０ｇの数密度よりも大きく、第２領域Ｒ２における穴１０ｇの数密度は第１領域Ｒ１における穴１０ｇの数密度よりも大きい。
　金属多孔体シート１０Ｆの内部で発生した泡Ｂは、鉛直上方側にたまりやすくなっている。しかしながら、第２領域Ｒ２における穴１０ｇの数密度が第１領域Ｒ１における穴１０ｇの数密度よりも大きくなっているため、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１よりも鉛直上方にあるように金属多孔体シート１０Ｆを配置すれば、鉛直上方側において、泡Ｂが金属多孔体シート１０Ｆの内部から放出されやすい。そのため、金属多孔体シート１０Ｆを用いた水電解装置１００によると、水電解を行う際の電解電圧をさらに低下させることができる。このことは、金属多孔体シート１０Ｇを用いた水電解装置１００に関しても同様である。
　（第８変形例～第１０変形例）
　以下に、第８変形例に係る金属多孔体シート１０、第９変形例に係る金属多孔体シート１０及び第１０変形例に係る金属多孔体シート１０（以下、これらを、それぞれ「金属多孔体シート１０Ｈ」、「金属多孔体シート１０Ｉ」及び「金属多孔体シート１０Ｊ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図１８は、第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０Ｈの断面図である。図１８に示されるように、金属多孔体シート１０Ｈでは、内径ｄが、第１主面１０ａ側から第２主面１０ｂ側に向かうにしたがって小さくなっている（第２主面１０ｂ側から第１主面１０ａ側に向かうにしたがって大きくなっている）。このことを別の観点から言えば、金属多孔体シート１０Ｈにおいて、穴１０ｇは、テーパ形状を有している。金属多孔体シート１０Ｆでは、第１方向ＤＲ１に沿っている断面視において、穴１０ｇの内壁面が、直線により構成されている。
　図１９は、第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０Ｉの断面図である。図１９に示されるように、金属多孔体シート１０Ｉにおいても、内径ｄが、第１主面１０ａ側から第２主面１０ｂ側に向かうにしたがって小さくなっている。但し、金属多孔体シート１０Ｉでは、第１方向ＤＲ１に沿っている断面視において、穴１０ｇの内壁面が曲線により構成されている。
　図２０は、第１方向ＤＲ１に沿っている金属多孔体シート１０Ｊの断面図である。図２０に示されるように、金属多孔体シート１０Ｊにおいても、内径ｄが第１主面１０ａ側から第２主面１０ｂ側に向かうにしたがって小さくなっている。但し、金属多孔体シート１０Ｊにおいて、穴１０ｇは、第１部分１０ｉと、第１部分１０ｉよりも第２主面１０ｂ側にある第２部分１０ｊとにより構成されている。第１部分１０ｉにおける内径ｄは、第２部分１０ｊにおける内径ｄよりも大きい。
　図２１は、金属多孔体シート１０Ｈを用いた水電解装置１００の効果を説明するための模式図である。金属多孔体シート１０Ｈにおいては、内径ｄが第２主面１０ｂ側から第１主面１０ａ側に向かって大きくなっているため、穴１０ｇの内壁は、第１主面１０ａに近づくにつれて鉛直上方に向かうように傾斜している部分を含んでいることになる。
　その結果、穴１０ｇに達した泡Ｂは、当該傾斜に沿って第１主面１０ａ側から金属多孔体シート１０Ｈの外部に放出されやすくなる。そのため、金属多孔体シート１０Ｈを用いた水電解装置１００によると、第２主面１０ｂが隔膜４０と対向するように金属多孔体シート１０Ｉを配置することにより、隔膜４０近傍に泡Ｂがたまってしまうことを抑制することができる。このことは、金属多孔体シート１０Ｉ又は金属多孔体シート１０Ｊを用いた水電解装置１００に関しても同様である。
　（第１１変形例～第１４変形例）
　以下に、第１１変形例に係る金属多孔体シート１０、第１２変形例に係る金属多孔体シート１０、第１３変形例に係る金属多孔体シート１０及び第１４変形例に係る金属多孔体シート１０（以下、これらをそれぞれ「金属多孔体シート１０Ｋ」、「金属多孔体シート１０Ｌ」、「金属多孔体シート１０Ｍ」及び「金属多孔体シート１０Ｎ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図２２は、金属多孔体シート１０Ｋの平面図である。図２２に示されるように、金属多孔体シート１０Ｋでは、穴１０ｇが、平面視において菱形形状を有している。この菱形形状は、対角線がそれぞれ第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３に沿っている。金属多孔体シート１０Ｋの穴１０ｇにおいて、幅Ｗ２は、例えば、幅Ｗ１よりも大きい。図２３は、金属多孔体シート１０Ｌの平面図である。図２３に示されるように、金属多孔体シート１０Ｌでは、穴１０ｇが、平面視において正六角形形状を有している。この正六角形形状は、当該正六角形形状の中心を通る対角線が第２方向ＤＲ２に沿っている。
　図２４は、金属多孔体シート１０Ｍの平面図である。図２４に示されるように、金属多孔体シート１０Ｍでは、穴１０ｇが、平面視において三角形形状を有している。この三角形形状は、例えば、頂角が第４辺１０ｆ側を向いている二等辺三角形である。この三角形形状は、頂角が第３辺１０ｅ側を向いている二等辺三角形であってもよい。図２５は、金属多孔体シート１０Ｎの平面図である。図２５に示されるように、金属多孔体シート１０Ｎでは、穴１０ｇが、平面視において四角形形状を有している。この四角形形状は、矩形形状である。
　（第１５変形例）
　以下に、第１５変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｏ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図２６は、金属多孔体シート１０Ｏの平面図である。図２６に示されるように、金属多孔体シート１０Ｏでは、穴１０ｇが、平面視において楕円形状を有している。この楕円形状は、短軸及び長軸がそれぞれ第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３に沿っている。
　（第１６変形例）
　以下に、第１６変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｐ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図２７は、金属多孔体シート１０Ｐの平面図である。図２７に示されるように、金属多孔体シート１０Ｐでは、穴１０ｇが、スリット状の形状を有している。穴１０ｇが、第３方向ＤＲ３に沿って直線状に延在している。穴１０ｇは、第２方向ＤＲ２に沿って間隔を空けて複数配置されている。スリット状の穴１０ｇは、幅Ｗ３を有している。幅Ｗ３は、穴１０ｇの延在方向に直交している方向における幅である。
　（第１７変形例）
　以下に、第１７変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｑ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図２８は、金属多孔体シート１０Ｑの平面図である。図２８に示されるように、金属多孔体シート１０Ｑでは、穴１０ｇが、スリット状の形状を有している。穴１０ｇが、第３方向ＤＲ３に沿って直線状に延在している。第１列ＣＬ１、第３列ＣＬ３及び第５列ＣＬ５に属している穴１０ｇの第３方向ＤＲ３における長さを、長さＬ１とする。第２列ＣＬ２及び第４列ＣＬ４に属している穴１０ｇの第３方向ＤＲ３における長さを、長さＬ２とする。長さＬ２は、長さＬ１よりも大きいことが好ましい。
　（第１８変形例）
　以下に、第１８変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｒ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図２９は、金属多孔体シート１０Ｒの平面図である。図２９に示されるように、金属多孔体シート１０Ｒでは、穴１０ｇが、スリット状の形状を有している。金属多孔体シート１０Ｒにおいて、穴１０ｇは、Ｖ字形状を有している。より具体的には、穴１０ｇは、第１辺１０ｃから第２辺１０ｄに向かう方向と鋭角をなす方向に沿って直線状に延在している第１部分と、第１部分に接続され、かつ第１辺１０ｃから第２辺１０ｄに向かう方向と鈍角をなす方向に沿って直線状に延在している第２部分とにより構成されている。
　（第１９変形例）
　第１９変形例に係る金属多孔体シート１０（以下「金属多孔体シート１０Ｓ」とする）を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０Ａと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図３０は、金属多孔体シート１０Ｓの平面図である。図３０に示されるように、金属多孔体シート１０Ｓでは、穴１０ｇが、平面視において、スリット状の形状を有している。複数の穴１０ｇには、第２方向ＤＲ２に沿って直線状に延在している穴１０ｇ（穴１０ｇｄ）と、第１辺１０ｃから第２辺１０ｄに向かう方向と鋭角をなす方向に沿って直線状に延在している穴１０ｇ（穴１０ｇｅ）と、第１辺１０ｃから第２辺１０ｄに向かう方向と鈍角をなす方向に沿って直線状に延在している穴１０ｇ（穴１０ｇｆ）と、Ｖ字形状の穴１０ｇ（穴１０ｇｇ）とが含まれている。
　（実施例）
　以下に、水電解試験結果を説明する。
　表３、表４、表５及び表６に示されるように、電極３０ａ及び電極３０ｂに用いられる金属多孔体シートとして、サンプル１～サンプル４７が準備された。サンプル１～サンプル４７の平面寸法は、全て２０ｍｍ×２０ｍｍとされた。サンプル１～サンプル４７の厚さは、全て０．５ｍｍとされた。
　水電解試験は、図１０に示される簡易型水電解装置１１０を用いて行われた。支持体２０には、ニッケル製のエキスパンドメタルが用いられた。このエキスパンドメタルの厚さは、０．８ｍｍとされた。隔膜４０には、日本バイリーン社製のニッケル水素電池用セパレータが用いられた。板部材５０ａ及び板部材５０ｂには、厚さ１５ｍｍのポリプロピレン板が用いられた。接続線８０ａ及び接続線８０ｂには、線径０．３ｍｍの白金線が用いられた。板バネ６０ａ及び板バネ６０ｂは、電極３０ａ及び電極３０ｂと隔膜４０との間に０．０３ＭＰａの応力が作用するように調整された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　水電解試験においては、第１に、電解電流を０Ａから２Ａまで５ｍＡ／秒で増加させた（電解電流を０Ａから２Ａまで４０００秒かけて増加させた）。第２に、電解電流が２Ａの状態で定電流電解を行った。そして、定電圧電解の開始から１０分間経過した時点で、電解電圧の測定を行った。サンプル毎の電解電圧の測定結果を、表７及び表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表７に示されるように、穴１０ｇを形成した全てのサンプル（サンプル３～サンプル４７）において、電解電圧が低下していた。そのため、金属多孔体シート１０に穴１０ｇを形成することにより電解電圧を低下させられることが、実験的にも明らかにされた。
　サンプル５とサンプル７とは、穴１０ｇの断面形状の有無を除き、その他の条件は同一である。サンプル７は、サンプル５よりも電解電圧が低くなっていた。サンプル６とサンプル８とは、穴１０ｇの断面形状の有無を除き、その他の条件は同一である。サンプル８は、サンプル６よりも電解電圧が低くなっていた。サンプル１１とサンプル１３とは、穴１０ｇの断面形状の有無を除き、その他の条件は同一である。サンプル１３は、サンプル１１よりも電解電圧が低くなっていた。これらの比較から、穴１０ｇがテーパ形状を有していることにより電解電圧が低下することが、実験的にも明らかにされた。
　サンプル４４及びサンプル４５における電解電圧は、サンプル９における電解電圧よりも低くなっていた。この比較から、第１主面１０ａを第２方向ＤＲ２に沿って分割している複数の領域の各々に含まれている穴１０ｇの数密度が第２方向ＤＲ２における一方側よりも第２方向ＤＲ２における他方側で大きくなっていることにより電解電圧が低下することが、実験的にも明らかにされた。
　サンプル４６及びサンプル４７における電解電圧は、サンプル９における電解電圧よりも低くなっていた。この比較から、第１主面１０ａを第２方向ＤＲ２に沿って分割している複数の領域の各々に含まれている穴１０ｇの内径ｄが第２方向ＤＲ２における一方側よりも第２方向ＤＲ２における他方側で大きくなっていることにより電解電圧が低下することが、実験的にも明らかにされた。
　（第２実施形態に係る金属多孔体シートの構成）
　以下に、第２実施形態に係る金属多孔体シート（以下においては、「金属多孔体シート１０Ｔ」とする）の構成を説明する。ここでは、金属多孔体シート１０の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　図３１は、金属多孔体シート１０Ｔの平面図である。図３１に示されるように、金属多孔体シート１０Ｔは、第１主面１０ａと、第２主面１０ｂとを有している。金属多孔体シート１０Ｔは、平面視において、第１辺１０ｃと、第２辺１０ｄと、第３辺１０ｅと、第４辺１０ｆとから構成されている矩形形状を有している。
　金属多孔体シート１０Ｔは、例えば、三次元網目構造を有する金属多孔体からなる。但し、金属多孔体シート１０Ｔを構成している金属多孔体は、三次元網目構造を有していなくてもよい。金属多孔体シート１０Ｔは、例えば、金属製の繊維からなる織布又は不織布であってもよい。
　金属多孔体シート１０Ｔを構成している金属多孔体は、アルカリ中で溶解する元素及びアルカリ耐性を持つ金属を含む合金又はアルカリ耐性を持つ金属中にアルカリ中で溶解する元素が分散している複合体により形成されていてもよい。アルカリ中で溶解する元素の例は、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）又はスズ（Ｓｎ）等である。アルカリ耐性を持つ金属の例は、ニッケル等である。この場合、アルカリ中での処理による元素溶出に起因して、金属多孔体の表面に微細な凹凸が生じる。その結果、金属多孔体の表面積が増加し、水素及び酸素発生の特性が向上する。但し、金属多孔体シート１０Ｔを構成している金属多孔体は、上記以外の金属材料により形成されていてもよい。
　金属多孔体シート１０Ｔを構成している金属多孔体の表面には、触媒が担持されていてもよい。この触媒は、例えば、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）等の貴金属酸化物又はコバルト酸化物である。この場合、金属多孔体の表面において、水素及び酸素発生の特性が向上する。
　平面視における金属多孔体シート１０Ｔ中における気孔の平均孔径は、１００μｍ以上である。平面視における金属多孔体シート１０Ｔ中における気孔の平均孔径は、好ましくは、４００μｍ以上である。平面視における金属多孔体シート１０Ｔ中における気孔の平均孔径の測定は、以下の方法で行われる。第１に、金属多孔体シート１０Ｔの表面が顕微鏡等により観察される。この観察は、少なくとも１０視野に対して行われる。第２に、上記の観察結果に基づき、１インチ（２５．４ｍｍ＝２５４００μｍ）あたりの単位セルの個数の平均値（ｎｃ）が求められる。第３に、このｎｃを次式に代入することにより、平面視における金属多孔体シート１０Ｔ中における気孔の平均孔径が得られる。
　＜平面視における金属多孔体シート１０Ｔ中における気孔の平均孔径の算出式＞
　平面視における金属多孔体シート１０Ｔ中における気孔の平均孔径（単位：μｍ）＝２５４００μｍ÷ｎｃ
　図３２は、図３１のＸＸＸＩＩ－ＸＸＸＩＩにおける断面図である。図３２に示されるように、金属多孔体シート１０Ｔには、複数の穴１０ｇが形成されている。穴１０ｇは、好ましくは、第１方向ＤＲ１に沿って金属多孔体シート１０Ｔを貫通している。穴１０ｇは、例えば、平面視において長方形形状である。穴１０ｇは、平面視において、円形形状であってもよい。
　金属多孔体シート１０Ｔの開口率は、０．０５以上０．３５以下である。金属多孔体シート１０Ｔの開口率は、第１主面１０ａにおける穴１０ｇの開口面積の合計を第１主面１０ａの面積で除することにより算出される。
　金属多孔体シート１０Ｔの気孔率は、８０パーセント以上である。金属多孔体シート１０Ｔの気孔率は、好ましくは、８５パーセント以上である。金属多孔体シート１０の気孔率（単位：パーセント）は、１－（１－金属多孔体シート１０Ｔ自体の気孔率）×（１－金属多孔体シート１０Ｔの開口率）により算出される。金属多孔体シート１０Ｔの質量をＭ（単位：ｇ）、金属多孔体シート１０Ｔの外観上の体積をＶ（単位：ｃｍ３）、金属多孔体シート１０Ｔを構成している金属の密度をｄ（単位：ｇ／ｃｍ３）とすると、金属多孔体シート１０Ｔ自体の気孔率は、［１－｛Ｍ／（Ｖ×ｄ）｝］×１００（単位：パーセント）により算出される。
　複数の穴１０ｇは、例えば、複数の列ＣＬをなすように第２方向ＤＲ２に沿って並んでいる。複数の列ＣＬの各々は、第３方向ＤＲ３に沿って周期的に並んでいる。このことを別の観点から言えば、複数の列ＣＬの各々は、第３方向ＤＲ３に沿って等間隔で並んでいる。複数の列ＣＬは、複数の列ＣＬａと、複数の列ＣＬｂとから構成されている。列ＣＬａ及び列ＣＬｂは、第３方向ＤＲ３において交互に並んでいる。
　複数の列ＣＬの各々に属している複数の穴１０ｇは、第２方向ＤＲ２に沿って周期的に並んでいる。第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの穴１０ｇの間の間隔を、ピッチＰ３とする。ピッチＰ３は、互いに隣り合う２つの穴１０ｇの間の第２方向ＤＲ２における中心間距離である。
　第３方向ＤＲ３において隣り合う２つの列ＣＬの間の間隔を、ピッチＰ４とする。ピッチＰ４は、互いに隣り合う列ＣＬａ及び列ＣＬｂに属している穴１０ｇの第３方向ＤＲ３における中心間距離である。
　列ＣＬａは、第２方向ＤＲ２において、列ＣＬｂに対してピッチＰ３の０．５倍だけずれた位置にある。このことを別の観点から言えば、複数の穴１０ｇは、千鳥格子状に配列されている。
　穴１０ｇの第２方向ＤＲ２における幅を幅Ｗ４とし、穴１０ｇの第３方向ＤＲ３における幅を幅Ｗ５とする。幅Ｗ５は、幅Ｗ４よりも大きいことが好ましい。幅Ｗ４は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。幅Ｗ５は、１．５ｍｍ以上であることが好ましい。幅Ｗ５は、幅Ｗ４の２倍以上であることがさらに好ましい。
　ピッチＰ４から幅Ｗ５から除した値をピッチＰ４で除した値は、０．５以下であることが好ましい。このことを別の観点から言えば、列ＣＬａと列ＣＬｂとの間にあり、穴１０ｇが形成されていない領域の第３方向ＤＲ３における幅の合計が、金属多孔体シート１０Ｔの第３方向ＤＲ３における幅の５０パーセント以下であることが好ましい。
　ピッチＰ４から幅Ｗ５から除した値をピッチＰ４で除した値は、０未満である（幅Ｗ５がピッチＰ４よりも大きい）ことがさらに好ましい。このことを別の観点から言えば、１つの列ＣＬａに属している穴１０ｇの第３方向ＤＲ３における位置は、当該１つの列ＣＬａと隣り合う列ＣＬｂに属している穴１０ｇの第３方向ＤＲ３における位置と部分的に重なり合っていることが好ましい。
　（第２実施形態に係る水電解装置の構成）
　以下に、第２実施形態に係る水電解装置（以下においては、「水電解装置１００Ａ」とする）の構成を説明する。ここでは、水電解装置１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。
　図３３は、水電解装置１００Ａの単位セルの模式的な断面図である。図３３に示されるように、水電解装置１００Ａの単位セルは、電極３０ａ及び電極３０ｂと、隔膜４０と、複極板５０と、板バネ６０ａ及び板バネ６０ｂと、フレーム７０ａ及びフレーム７０ｂとを有している。なお、図３３中の上下は、それぞれ、鉛直上方及び鉛直下方に対応している。
　但し、水電解装置１００Ａと異なり、水電解装置１００では、金属多孔体シート１０に代えて、金属多孔体シート１０Ｔが電極３０ａ及び電極３０ｂに用いられている。金属多孔体シート１０Ｔは、第１辺１０ｃ及び第２辺１０ｄが鉛直方向（図中の上下方向）に沿っているとともに、第３辺１０ｅ及び第４辺１０ｆが水平方向に沿っている。
　支持体２０は、第１主面１０ａ上に配置されている。図３４は、電極３０ａの平面図である。図３４に示されるように、支持体２０は、エキスパンドメタルである。支持体２０には、複数の菱形穴２０ａが形成されている。菱形穴２０ａは、厚さ方向に沿って支持体２０を貫通している。菱形穴２０ａは、平面視において、菱形形状である。この菱形形状の２つの対角線は、それぞれ、第２方向ＤＲ２及び第３方向ＤＲ３に沿っている。
　複数の菱形穴２０ａは、千鳥格子状に配列されている。支持体２０の菱形穴２０ａが形成されていない部分（菱形穴２０ａの周囲にある部分）は、ストランド２０ｂになっている。菱形穴２０ａは、頂点２０ａａと、頂点２０ａｂと、頂点２０ａｃと、頂点２０ａｄとを有している。頂点２０ａａは、頂点２０ａｂ及び頂点２０ａｄと隣り合っている。頂点２０ａｃは、頂点２０ａｂ及び頂点２０ａｄと隣り合っている。頂点２０ａａ及び頂点２０ａｃは、互いに第２方向ＤＲ２において対向している。頂点２０ａｂ及び頂点２０ａｄは、第３方向ＤＲ３において対向している。
　ストランド２０ｂは、交差部２０ｂａと、交差部２０ｂｂと、交差部２０ｂｃと、交差部２０ｂｄとを有している。交差部２０ｂａ、交差部２０ｂｂ、交差部２０ｂｃ、交差部２０ｂｄは、それぞれ、頂点２０ａａ、頂点２０ａｂ、頂点２０ａｃ及び頂点２０ａｄと隣り合っている。
　交差部２０ｂａと交差部２０ｂｂとの間の中間位置を中間位置ＣＰ１とし、交差部２０ｂｂと交差部２０ｂｃとの間の中間位置を中間位置ＣＰ２とし、交差部２０ｂｃと交差部２０ｂｄとの間の中間位置を中間位置ＣＰ３とし、交差部２０ｂｄと交差部２０ｂａとの間の中間位置を中間位置ＣＰ４とする。中間位置ＣＰ１、中間位置ＣＰ２、中間位置ＣＰ３及び中間位置ＣＰ４において穴１０ｇと重なるように、支持体２０は第１主面１０ａ上に配置されている。
　なお、図示されていないが、電極３０ｂに用いられている支持体２０も、電極３０ａに用いられている支持体２０と同様の構造を有している。また、図示されていないが、電極３０ｂにおいても、金属多孔体シート１０Ｔと支持体２０の位置関係は、電極３０ａと同様になっている。
　（第２実施形態に係る水電解装置の効果）
　以下に、水電解装置１００Ａの効果を説明する。
　金属多孔体シート１０Ｔの気孔率が８０パーセント以上であるとともに、穴１０ｇの開口率が０．０５以上０．３５以上である場合、泡Ｂが金属多孔体シート１０Ｔの内部に留まりにくくなるため、水電解装置１００Ａの電解電圧を低下させることができる。
　列ＣＬａに属している穴１０ｇと列ＣＬｂに属している穴１０ｇとの間には、穴１０ｇが形成されていない領域が残っていることがある。幅Ｗ５が幅Ｗ４よりも大きい場合（より具体的には、幅Ｗ４が０．５ｍｍ以上であるとともに、幅Ｗ５が１．５ｍｍ以上である場合、幅Ｗ５が幅Ｗ４の２倍以上である場合）には、この領域が狭くなるため、泡Ｂが金属多孔体シート１０Ｔの内部にさらに留まりにくくなる。その結果、水電解装置１００Ａの電解電圧をさらに低下させることができる。
　特に、ピッチＰ４から幅Ｗ５から除した値をピッチＰ４で除した値が０．５以下である場合には上記の領域の幅の合計が金属多孔体シート１０Ｔの幅の５０パーセント以下になり、ピッチＰ４から幅Ｗ５から除した値をピッチＰ４で除した値が０未満の場合は上記の領域が存在しなくなる。そのため、これらの場合には、水電解装置１００Ａの電解電圧をさらに低下させることができる。
　本発明者らが鋭意検討したところによると、泡Ｂは、中間位置ＣＰ１～中間位置ＣＰ４と重なっている金属多孔体シート１０Ｔの部分に留まりやすい。そのため、中間位置ＣＰ１～中間位置ＣＰ４と重なっている金属多孔体シート１０Ｔの部分に穴１０ｇが形成されている場合、泡Ｂが金属多孔体シート１０Ｔから抜けやすくなることにより、水電解装置１００Ａの電解電圧をさらに低下させることができる。
　（水電解試験）
　以下に、水電解装置１００Ａを用いた水電解試験を説明する。
　水電解試験では、電極３０ａ及び電極３０ｂの寸法は５５ｍｍ×４５ｍｍとされ、支持体２０の厚さは０．８ｍｍとされた。水電解試験では、交差部２０ｂａと交差部２０ｂｃとの間の距離が４ｍｍとされ、交差部２０ｂｂと交差部２０ｂｄとの間の距離が８ｍｍとされた。水電解試験では、ストランド２０ｂの幅が１ｍｍとされた。
　水電解試験に用いられた電解液は、７ｍоｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液であった。水電解試験では、隔膜４０に親水化ポリエチレン不織布が用いられた。水電解試験では、電解液の供給量が５０ｃｃ／分とされた。
　水電解試験は、６０℃で行われた。水電解試験は、１０回の予備電解を行った後に行われた。予備電解は、電極３０ａ及び電極３０ｂの正負を入れ替えながら、１２．５Ａの定常電流を５分間流すことにより行われた。水電解試験は、１２．５Ａの定常電流を１時間流すことにより行われ、１時間経過後における電解電圧を評価した。
　水電解試験に供されるサンプルとして、サンプル１～サンプル３７が準備された。サンプル１～サンプル３７において、第１主面１０ａに直交する方向から見た際の金属多孔体シート１０Ｔの平均孔径、金属多孔体シート１０Ｔの気孔率、穴１０ｇの配置、穴１０ｇの平面形状、穴１０ｇの開口率、幅Ｗ４、幅Ｗ５、ピッチＰ４及び穴１０ｇが中間位置ＣＰ１～中間位置ＣＰ４と重なっているか否かは、表９に示されるように変化された。サンプル１～サンプル３５は、三次元網目構造の金属多孔体からなる。サンプル３６及びサンプル３７は、それぞれ、金属繊維の不織布及び織布（ニット）で形成されている。
　図３５は、水電解試験における穴１０ｇの第１配置を示す平面図である。図３５に示されるように、第１配置では、ピッチＰ３が、第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの菱形穴２０ａの中心間距離と等しくなっていた。図３６は、水電解試験における穴１０ｇの第２配置を示す平面図である。図３６に示されるように、第２配置では、ピッチＰ３が、第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの菱形穴２０ａの中心間距離の２倍になっていた。図３７は、水電解試験における穴１０ｇの第３配置を示す平面図である。図３７に示されるように、第２配置では、ピッチＰ３が、第２方向ＤＲ２において隣り合う２つの菱形穴２０ａの中心間距離の３倍になっていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表１０には、水電解試験の結果が示されている。表１０に示されるように、サンプル７～サンプル９、サンプル１１、サンプル１２、サンプル１４、サンプル１６～サンプル２０、サンプル２２、サンプル２４～サンプル３０及びサンプル３２～サンプル３７は、サンプル１よりも低い電解電圧を示した。
　他方で、サンプル１～サンプル６、サンプル１０、サンプル１３、サンプル１５、サンプル２１、サンプル２３及びサンプル３１は、サンプル１以上の電解電圧を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表９に示されるように、サンプル７～サンプル９、サンプル１１、サンプル１２、サンプル１４、サンプル１６～サンプル２０、サンプル２２、サンプル２４～サンプル３０及びサンプル３２～サンプル３７では、金属多孔体シート１０Ｔの気孔率が８０パーセント以上になっており、穴１０ｇの開口率が０．０５以上０．３５以下になっていた。
　他方で、サンプル１～サンプル６では、穴１０ｇが形成されていなかった。また、サンプル１０、サンプル１３、サンプル１５、サンプル２１、サンプル２３及びサンプル３１では、金属多孔体シート１０Ｔの気孔率が８０パーセント以上であること及び穴１０ｇの開口率が０．０５以上０．３５以下であることのいずれかが満たされていなかった。
　この比較から、金属多孔体シート１０Ｔの気孔率を８０パーセント以上にするとともに及び穴１０ｇの開口率を０．０５以上０．３５以下にすることにより、水電解装置１００Ａの電解電圧が低下されることが実験的に明らかにされた。
　今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１０ａ　第１主面、１０ｂ　第２主面、１０ｃ　第１辺、１０ｄ　第２辺、１０ｅ　第３辺、１０ｆ　第４辺、１０ｇ，１０ｇａ，１０ｇｂ，１０ｇｃ，１０ｇｄ，１０ｇｅ，１０ｇｆ，１０ｇｇ　穴、１０ｈ　底部、１０ｉ　第１部分、１０ｊ　第２部分、１１　骨格、１１ａ　骨格本体、１１ｂ　内部空間、２０　支持体、２０ａ　菱形穴、２０ｂ　ストランド、２０ａａ，２０ａｂ，２０ａｃ，２０ａｃ　頂点、２０ｂａ，２０ｂｂ，２０ｂｃ，２０ｂｃ　ストランド、３０ａ，３０ｂ　電極、４０　隔膜、５０　複極板、５０ａ　板部材、５０ｂ　板部材、６０ａ，６０ｂ　板バネ、７０ａ　フレーム、７０ａａ　開口部、７０ａｂ，７０ａｃ　穴、７０ｂ　フレーム、７０ｂａ　開口部、７０ｂｂ，７０ｂｃ　穴、８０ａ，８０ｂ　接続線、９０　容器、９１　電解液、１００，１００Ａ　水電解装置、１１０　簡易型水電解装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌ，１０Ｍ，１０Ｎ，１０Ｏ，１０Ｐ，１０Ｑ，１０Ｒ，１０Ｓ，１０Ｔ　金属多孔体シート、Ｂ　泡、ＣＬ１　第１列、ＣＬ２　第２列、ＣＬ３　第３列、ＣＬ４　第４列、ＣＬ５　第５列、ＣＬ，ＣＬａ，ＣＬｂ　列、ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４　中間位置、ＤＲ１　第１方向、ＤＲ２　第２方向、ＤＲ３　第３方向、Ｌ１，Ｌ２　長さ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４　ピッチ、Ｒ１　第１領域、Ｒ２　第２領域、Ｒ３　第３領域、ＲＯ１　第１行、ＲＯ２　第２行、ＲＯ３　第３行、ＲＯ４　第４行、ＲＯ５　第５行、ＲＯ６　第６行、ＲＯ７　第７行、ＲＯ８　第８行、ＲＯ９　第９行、Ｓ１　面積、Ｓ２　面積、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５　幅、ｄ　内径、ＤＥ　深さ。

Claims (14)

  1. 　三次元網目構造を有する金属多孔体からなり、第１主面と、前記第１主面の反対面である第２主面とを備える金属多孔体シートであって、
    　前記第１主面には、前記第１主面から前記第２主面に向かう第１方向に沿って延在している複数の穴が形成されている、金属多孔体シート。
  2. 　前記複数の穴の各々は、前記第１方向に沿って前記金属多孔体シートを貫通している、請求項１に記載の金属多孔体シート。
  3. 　前記複数の穴の各々は、前記第１主面側から前記第２主面側に向かうにしたがって内径が小さくなっている、請求項１又は請求項２に記載の金属多孔体シート。
  4. 　前記第１主面は、前記第１方向に直交している第２方向に沿って複数の領域に分割されており、
    　前記複数の領域の１つである第１領域に位置している前記複数の穴の内径は、前記複数の領域の他の１つである第２領域に位置している前記複数の穴の内径よりも小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属多孔体シート。
  5. 　前記第１主面は、前記第１方向に直交している第２方向に沿って複数の領域に分割されており、
    　前記複数の領域の１つである第１領域に位置している前記複数の穴の数を前記第１領域の面積で除した値は、前記複数の領域の他の１つである第２領域に位置している前記複数の穴の数を前記第２領域の面積で除した値よりも小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属多孔体シート。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の前記金属多孔体シートを有する電解電極を備える、水電解装置。
  7. 　第１主面と、前記第１主面の反対面である第２主面とを備える金属多孔体シートであって、
    　前記第１主面には、前記第１主面から前記第２主面に向かう第１方向に沿って前記金属多孔体シートを貫通している複数の穴が形成されており、
    　前記金属多孔体シートの気孔率は、８０パーセント以上であり、
    　前記第１主面における前記複数の穴の開口面積の合計を前記第１主面の面積で除した値は、０．０５以上０．３５以下である、金属多孔体シート。
  8. 　前記金属多孔体シートは、三次元網目構造を有する金属多孔質体からなり、
    　前記第１主面に直交する方向から見た際の前記金属多孔体シート中における気孔の平均孔径は、１００μｍ以上である、請求項７に記載の金属多孔体シート。
  9. 　前記複数の穴は、複数の列をなすように前記第１方向に直交している第２方向に沿って並んでおり、
    　前記複数の列の各々に含まれている前記複数の穴は、前記第２方向において第１間隔で周期的に並んでおり、
    　前記複数の列の各々は、前記第１方向及び前記第２方向に直交している第３方向において第２間隔で周期的に並んでいる、請求項７又は請求項８に記載の金属多孔体シート。
  10. 　前記複数の穴の各々は、前記第２方向において第１幅を有するとともに、前記第３方向において第２幅を有し、
    　前記第１幅は、０．５ｍｍ以上であり、
    　前記第２幅は、前記第１幅よりも大きく、かつ１．５ｍｍ以上である、請求項９に記載の金属多孔体シート。
  11. 　前記第２幅は、前記第１幅の２倍以上である、請求項１０に記載の金属多孔体シート。
  12. 　前記複数の列は、複数の第１列と、複数の第２列とから構成されており、
    　前記複数の第１列及び前記複数の第２列は、前記第３方向において交互に並んでおり、
    　前記複数の第１列は、前記第２方向において、前記複数の第２列に対して前記第１間隔の０．５倍だけずれた位置にある、請求項１１に記載の金属多孔体シート。
  13. 　前記第２間隔から前記第２幅を減じた値を前記第２間隔で除した値は、０．５以上である、請求項１２に記載の金属多孔体シート。
  14. 　請求項１３に記載の前記金属多孔体シートと、
    　前記第１主面上に配置されている板状の支持体とを備え、
    　前記支持体には、前記第１方向に沿って前記支持体を貫通している複数の菱形穴と、前記複数の菱形穴の各々の周囲にあるストランドとから構成されており、
    　前記複数の菱形穴は、２つの対角線がそれぞれ前記第２方向及び前記第３方向に沿うように千鳥格子状に並んでおり、
    　前記複数の菱形穴の各々は、第１頂点と、前記第１頂点と隣り合う第２頂点とを含み、
    　前記ストランドは、前記第１頂点の隣にある第１交差部と、前記第２頂点の隣にある第２交差部とを含み、
    　前記金属多孔体シートは、前記第２方向が鉛直上下方向に沿うように配置されており、
    　前記支持体は、前記第１交差部と前記第２交差部との間の中間位置にある前記ストランドの部分が前記複数の穴と重なるように配置されている、電極。
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