技術 電気分解装置

0001

本発明は、電気を利用して所定の水溶液を化学分解する電気分解装置に関する。

0002

反応管と、反応管内に収容された触媒体と、流体入口及び流体出口を有する筒状体とを備え、流体入口と流体出口とが筒状体の内部を流路として互いに連通し、反応管が流路内に配置され、触媒体が軸線を反応管の長手方向に平行にする向きに反応管に挿入され、触媒体が一定の軸線に沿って延在する基材と脱水素触媒を含む脱水素触媒層とを備え、基材が軸線を中心として回転する方向にねじれながら軸線に沿って延在する板状部を含み、板状部の表面上に脱水素触媒層が設けられている水素発生装置が開示されている（特許文献１参照）。

0003

特開２０１６−５５２５１号公報

0004

前記特許文献１に開示の水素発生装置の触媒体は、金属の成形体の表面を陽極酸化して金属の酸化物を含む金属酸化物膜を形成する工程と、金属酸化物膜に脱水素触媒を担持させる工程とから作られる。金属酸化物膜に脱水素触媒を担持させる工程では、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンを含む酸性の塩化白金水溶液を金属酸化物膜と接触させることによって金属酸化物膜にヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンを付着させるとともに、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンが付着している金属酸化物膜を焼成して金属酸化物膜に脱水素触媒として白金を担持させる。

0005

電気分解装置の電極として各種の白金担持カーボンが広く利用されている。しかし、白金族元素は、貴金属であり、その生産量に限りがある希少な資源であることから、その使用量を抑えることが求められている。さらに、今後の電気分解装置の普及に向けて高価な白金以外の金属を利用した非白金触媒を有する廉価な電極の開発が求められている。

0006

本発明の目的は、白金族元素を利用することなく触媒活性（触媒作用）を有する陽極及び陰極を備え、非白金の陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる電気分解装置を提供することにある。

0007

前記課題を解決するための本発明の電気分解装置の特徴は、陽極及び陰極と、陽極と陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備え、陽極及び陰極が、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイを微粉砕したパーマロイ微粉体に所定のバインダーを均一に混合・分散しつつ所定の気孔形成材を均一に混合・分散し、パーマロイ微粉体にバインダー及び気孔形成材を混合したパーマロイ微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形した後、所定面積の薄板状に成形したパーマロイ微粉体混合成形物を脱脂・焼結することで、パーマロイ微粉体が溶融結合しつつ多数の微細な連続気孔が満遍なく形成されたマイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極であり、パーマロイ微粉体が溶融結合したパーマロイ溶融物によって前記連続気泡が囲繞され、マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極である陽極及び陰極が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性を有し、マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極である陽極及び陰極に電気を通電し、陽極で酸化反応を起こすとともに陰極で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解することにある。

0008

本発明の電気分解装置の一例として、電気分解装置では、それに使用する陽極及び陰極を形成するパーマロイ微粉体の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＦｅの含有率とＦｅ−ＮｉパーマロイにおけるＮｉの含有率とが決定されている。

0009

本発明の電気分解装置の他の一例としては、薄板状発泡金属電極に形成された連続気泡が、薄板状発泡金属電極の前面と後面との間で厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、薄板状発泡金属電極の外周縁と内周縁との間で径方向へ不規則に曲折しながら延びている。

0010

本発明の電気分解装置の他の一例としては、径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら連続気泡が、径方向において部分的に繋がって一方の連続気泡と他方の連続気泡とが互いに連通し、厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら連続気泡が、厚み方向において部分的に繋がって一方の連続気泡と他方の連続気泡とが互いに連通し、それら連続気泡の平均径が、厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している。

0011

本発明の電気分解装置の他の一例としては、薄板状発泡金属電極に形成された連続気孔の平均径が、１μｍ〜１００μｍの範囲にあるとともに、±０．１μｍ〜±５マイクロμｍの範囲で変化している。

0012

本発明の電気分解装置の他の一例としては、薄板状発泡金属電極の厚み寸法が、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にある。

0013

本発明の電気分解装置の他の一例としては、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＦｅの含有率が、４５％〜５５％の範囲にあり、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＮｉの含有率が、４５％〜５５％の範囲にある。

0014

本発明の電気分解装置の他の一例としては、薄板状発泡金属電極に成形された連続気泡の気孔率が、４５％〜５５％の範囲にある。

0015

本発明の電気分解装置の他の一例としては、薄板状発泡金属電極の密度が、６．０ｇ／ｃｍ２〜８．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある。

0016

本発明の電気分解装置の他の一例としては、パーマロイ微粉体の粒径が、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

0017

本発明に係る電気分解装置によれば、それに使用される陽極及び陰極がＦｅ−Ｎｉパーマロイを微粉砕したパーマロイ微粉体に所定のバインダーを均一に混合・分散しつつ所定の気孔形成材を均一に混合・分散し、パーマロイ微粉体にバインダー及び気孔形成材を混合したパーマロイ微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形した後、所定面積の薄板状に成形したパーマロイ微粉体混合成形物を脱脂・焼結することで、パーマロイ微粉体が溶融結合しつつ多数の微細な連続気孔が満遍なく形成されたマイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極であり、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性を有するから、陽極及び陰極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極及び陰極が優れた触媒活性（触媒作用）を発揮することで、白金族元素を含まない非白金の陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。電気分解装置は、陽極及び陰極がＦｅ−Ｎｉパーマロイを原料とし、高価な白金族元素が使用されておらず、陽極及び陰極が白金族元素を含まない非白金の電極であるから、廉価な陽極及び陰極を備えることで電気分解装置を低コストで製造することができる。

0018

電気分解装置に使用する陽極及び陰極を形成するパーマロイ微粉体の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＦｅの含有率とＦｅ−ＮｉパーマロイにおけるＮｉの含有率とが決定されている電気分解装置は、パーマロイ微粉体の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＦｅの含有率とＮｉの含有率とが決定されているから、陽極及び陰極が白金族元素を含む陽極や陰極と略同一の仕事関数を備え、陽極及び陰極が白金族元素を含む陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極及び陰極が白金族元素を含む陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、非白金の陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0019

薄板状発泡金属電極に形成された連続気泡が薄板状発泡金属電極の前面と後面との間で厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、薄板状発泡金属電極の外周縁と内周縁との間で径方向へ不規則に曲折しながら延びている電気分解装置は、厚み方向や径方向へ不規則に曲折しながら延びる複数の連続気孔が陽極及び陰極に形成されているから、陽極及び陰極の比表面積が大きく、それら連続気孔を液体（水）が通流しつつ液体を陽極及び陰極のそれら連続気孔における接触面に広範囲に接触させることができ、陽極及び陰極の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の比表面積が大きいとともに白金族元素を含む陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、非白金の陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0020

径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら連続気泡が径方向において部分的に繋がって一方の連続気泡と他方の連続気泡とが互いに連通し、厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら連続気泡が厚み方向において部分的に繋がって一方の連続気泡と他方の連続気泡とが互いに連通し、それら連続気泡の平均径が厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している電気分解装置は、一方の連続気泡と他方の連続気泡とが互いに連通し、それら連続気泡の平均径が厚み方向及び径方向に向かって不規則に変化しているから、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら連続気孔を液体（水）が通流しつつ液体を陽極及び陰極のそれら連続気孔における接触面に広範囲に接触させることができるとともに、陽極及び陰極の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の比表面積が大きいとともに白金族元素を含む陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を発揮するから、非白金の陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0021

薄板状発泡金属電極に形成された連続気孔の平均径が１μｍ〜１００μｍの範囲にあるとともに、±０．１μｍ〜±５マイクロμｍの範囲で変化している電気分解装置は、陽極及び陰極に形成された連続気孔の平均径が前記範囲にあり、連続気孔の平均径が前記範囲で変化しているから、陽極及び陰極の単位体積当たりに多数の連続気孔が形成され、陽極及び陰極の比表面積が大きく、それら連続気孔を液体（水）が通流しつつ液体を陽極及び陰極のそれら連続気孔における接触面に広範囲に接触させることができ、陽極及び陰極の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の比表面積が大きいとともに白金族元素を含む陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、非白金の陽極及び陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0022

薄板状発泡金属電極の厚み寸法が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にある電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の厚み寸法を前記範囲にすることで、陽極及び陰極の電気抵抗を小さくすることができ、陽極及び陰極に電流をスムースに流すことができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極が白金族元素を含む陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を有するとともに、陽極及び陰極に電流がスムースに流れるから、陽極及び陰極を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0023

Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＦｅの含有率が４５％〜５５％の範囲にあり、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＮｉの含有率が４５％〜５５％の範囲にある電気分解装置は、パーマロイ微粉体の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−ＮｉパーマロイにおけるＦｅの含有率とＮｉの含有率とが前記範囲で決定されているから、陽極及び陰極が白金属元素を含む陽極や陰極と略同一の仕事関数を備え、陽極及び陰極が白金属元素を含む陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、その陽極及び陰極を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0024

薄板状発泡金属電極に成形された連続気泡の気孔率が４５％〜５５％の範囲にある電気分解装置は、それに使用する薄板状発泡金属電極（陽極及び陰極）の気孔率を前記範囲にすることで、陽極及び陰極が多数の微細な連続気孔を有する多孔質（平均径が１μｍ〜１００μｍの微細な連続気孔が満遍なく均一に形成されたマイクロポーラス構造）に形成され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら連続気孔を液体（水）が通流しつつ液体を陽極及び陰極の接触面に広範囲に接触させることが可能となり、陽極及び陰極が白金族金属を含む陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であり、その陽極及び陰極を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0025

薄板状発泡金属電極の密度が６．０ｇ／ｃｍ２〜８．０ｇ／ｃｍ２の範囲にある電気分解装置は、それに使用する薄板状発泡金属電極（陽極及び陰極）の密度を前記範囲にすることで、陽極及び陰極が多数の微細な連続気孔を有する多孔質（平均径が１μｍ〜１００μｍの微細な連続気孔が満遍なく均一に形成されたマイクロポーラス構造）に成形され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら連続気孔を液体（水）が通流しつつ液体を陽極及び陰極のそれら連続気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、陽極及び陰極が白金属元素を含む陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であり、その陽極及び陰極を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0026

パーマロイ微粉体の粒径が１μｍ〜１００μｍの範囲にある電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極を形成するパーマロイ微粉体の粒径を前記範囲にすることで、陽極及び陰極が多数の微細な連続気孔を有する多孔質（平均径が１μｍ〜１００μｍの微細な連続気孔が満遍なく均一に形成されたマイクロポーラス構造）に成形され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら連続気孔を液体（水）が通流しつつ液体を陽極及び陰極のそれら連続気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、陽極及び陰極が白金属元素を含む陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することができる。電気分解装置は、それに使用する陽極及び陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であり、その陽極及び陰極を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0027

一例として示す電気分解装置の側面図。
一例として示す陽極及び陰極の斜視図。
陽極及び陰極の一例として示す部分拡大図。
電気分解装置を使用した電気分解の一例を説明する図。
電気分解装置を利用した水素ガス発生システムの一例を示す図。
空気極（陽極）及び燃料極（陰極）を使用した固体高分子形燃料電池の側面図。
陽極及び陰極の起電圧試験の結果を示す図。
陽極及び陰極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。
陽極及び陰極の製造方法を説明する図。

0028

一例として示す電気分解装置１０の側面図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電気分解装置及び電気分解装置に使用する陽極及び陰極の製造方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示す陽極１１及び陰極１２の斜視図であり、図３は、陽極１１及び陰極１２の一例として示す部分拡大図である。図２では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。

0029

電気分解装置１０（水素ガス発生装置）は、陽極１１（アノード）と、陰極１２（カソード）と、陽極１１及び陰極１２の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１３（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、陽極給電部材１４及び陰極給電部材１５と、陽極用貯水槽１６及び陰極用貯水槽１７と、陽極主電極１８及び陰極主電極１９とから形成されている。

0030

電気分解装置１０は、陽極１１及び陰極１２に電気を通電し、陽極１１で酸化反応を起こすとともに陰極１２で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する。電気分解装置１０では、陽極１１及び陰極１２、固体高分子電解質膜１３が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体２０ (Membrane Electrode Assembly,MEA)を構成し、膜/電極接合体２０を陽極給電部材１４と陰極給電部材１５とが挟み込んでいる。固体高分子電解質膜１３は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。

0031

陽極給電部材１４は、陽極１１の外側に位置して陽極１１に密着し、陽極１１に＋の電流を給電する。陽極用貯水槽１６は、陽極給電部材１４の外側に位置して陽極給電部材１４に密着している。陽極主電極１８は、陽極用貯水槽１６の外側に位置して陽極給電部材１４に＋の電流を給電する。陰極給電部材１５は、陰極１２の外側に位置して陰極１２に密着し、陰極１２に−の電流を給電する。陰極用貯水槽１７は、陰極給電部材１５の外側に位置して陰極給電部材１５に密着している。陰極主電極１９は、陰極用貯水槽１７の外側に位置して陰極給電部材１５に−の電流を給電する。

0032

電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用する陽極１１及び陰極１２は、前面２１及び後面２２を有するとともに、所定の面積及び所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。陽極１１及び陰極１２は、多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）の薄板状発泡金属電極２４である。連続気孔２３（連続通気孔）には、水溶液（液体）が通流する。なお、陽極１１や陰極１２の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、その用途にあわせて円形や楕円形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。

0033

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４）は、粉状に微粉砕（粉砕加工）されたＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９から形成されている。Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９のパーマロイ微粉体５０（微粉状に加工されたＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９）に所定のバインダー５１（紛状の樹脂系バインダー）を混合し、パーマロイ微粉体５０とバインダー５１とを均一に混合・分散したパーマロイ微粉体混合物５３を作り、更に、パーマロイ微粉体混合物５３に所定の気孔形成材５２（発泡剤）を混合し、気孔形成材５２を均一に混合・分散した微粉体混合物５３を作る。作成したパーマロイ微粉体混合物５３を押出成形又は射出成形によって所定面積の薄板状に成形（押出成形又は射出成形）して薄板状のパーマロイ微粉体混合成形物５４を作り、作成した微粉体混合成形物５４を脱脂及び所定温度で焼結（焼成）することから陽極１１及び陰極１２が作られている（図９参照）。連続気泡２５は、パーマロイ微粉体５０が溶融結合したパーマロイ溶融物によって画成かつ囲繞されている。

0034

陽極１１及び陰極１２では、パーマロイ微粉体５０の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９における（Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９の全重量（１００％）に対する）Ｆｅ（鉄）の含有率（重量比）とＮｉ（ニッケル）の含有率（重量比）とが決定されている。具体的には、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＦｅの含有率（重量比）が４５％〜５５％の範囲、好ましくは、４９％〜５１％の範囲にあり、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＮｉの含有率（重量比）が４５％〜５５％の範囲、好ましくは、４９％〜５１％の範囲にある。

0035

なお、Ｆｅの仕事関数は、４．６７（ｅＶ）であり、Ｎｉの仕事関数は、５．２２（ｅＶ）である。Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９の全重量に対するＦｅの含有率及びＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９の全重量に対するＮｉの含有率が前記範囲外になると、パーマロイ微粉体５０の仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができず、パーマロイ微粉体混合物５３を成形したパーマロイ微粉体混合成形物５４を脱脂・焼結（焼成）して作られた陽極１１及び陰極１２が白金族元素を含む（担持した）陽極や陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができない。

0036

固体高分子形燃料電池１０は、パーマロイ微粉体５０の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＦｅの含有率とＮｉの含有率とが前記範囲にあるから、陽極１１及び陰極１２が白金属元素を含む（担持した）陽極や陰極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１及び陰極１２が白金属元素を含む陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を発揮することができる。

0037

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４）には、径が異なる多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）が形成されている。陽極１１及び陰極１２は、多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）が形成されているから、それらの比表面積が大きい。陽極１１及び陰極１２に形成されたそれら連続気孔２３は、陽極１１及び陰極１２の前面２１に開口する複数の通流口２５と、陽極１１及び陰極１２の後面２２に開口する複数の通流口２５とを有し、陽極１１及び陰極１２の前面２１から後面２２に向かって陽極１１及び陰極１２をその厚み方向に貫通しているとともに、陽極１１及び陰極１２の中心から外周縁２６に向かってその径方向に貫通している。

0038

それら連続気孔２３は、陽極１１及び陰極１２の前面２１と後面２２との間において陽極１１及び陰極１２の厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、陽極１１及び陰極１２の外周縁２６から中心に向かって陽極１１及び陰極１２の径方向へ不規則に曲折しながら延びている。径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら連続気孔２３（連続通気孔）は、径方向において部分的につながり、一方の気孔２３と他方の気孔２３とが互いに連通している。厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら連続気孔２３（連続通気孔）は、厚み方向において部分的につながり、一方の気孔２３と他方の気孔２３とが互いに連通している。

0039

それら連続気孔２３の平均径（開口面積）は、厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している。それら連続気孔２３は、その平均径（開口面積）が大きくなったり、小さくなったりしながら厚み方向と径方向とへ不規則に開口している。また、陽極１１及び陰極１２の前面２１に開口する通流口２５と後面２２に開口する通流口２５とは、その平均径（開口面積）が一様ではなく、その平均径がすべて相違している。それら連続気孔２３の平均径（開口面積）や前後面２１，２２の通流口２５の平均径（開口面積）は、１μｍ〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲にあり、±０．１μｍ〜±５μｍ（連続気孔２３の平均径の変化幅）の範囲で変化している。

0040

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２に厚み方向や径方向へ不規則に曲折しながら延びる複数の連続気孔２３（連続通気孔）が形成され、その気孔２３の平均径が１〜１００μｍの範囲（好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲）にあり、連続気孔２３の平均径の変化幅が±０．１μｍ〜±５μｍの範囲にあるから、陽極１１及び陰極１２の単位体積当たりに多数の連続気孔２３が形成され、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら気孔２３を液体（水）が通流しつつ液体を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広範囲に接触させることができ、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。

0041

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にある。陽極１１及び陰極１２の厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ未満では、陽極１１及び陰極１２の強度が低下し、衝撃が加えられたときに陽極１１及び陰極１２が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。陽極１１及び陰極１２の厚み寸法Ｌ１が０．５ｍｍを超過すると、陽極１１及び陰極１２の電気抵抗が大きくなり、陽極１１及び陰極１２に電流がスムースに流れず、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができず、電気分解装置１０において短時間に多量の水素ガスを発生させることができない。

0042

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２の厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあるから、陽極１１及び陰極１２が高い強度を有してその形状を維持することができ、陽極１１及び陰極１２に衝撃が加えられたときの陽極１１及び陰極１２の破損や損壊を防ぐことができる。更に、陽極１１及び陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１及び陰極１２に電流がスムースに流れ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0043

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４）は、その気孔率が４５％〜５５％の範囲にある。陽極１１及び陰極１２の気孔率が４５％未満では、陽極１１及び陰極１２に多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）が形成されず、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができない。陽極１１及び陰極１２の気孔率が５５％を超過すると、連続気孔２３（連続通気孔）の平均径（開口面積）や前後面２１，２２の通流口２５の平均径（開口面積）が必要以上に大きくなり、陽極１１及び陰極１２の強度が低下し、衝撃が加えられたときに陽極１１及び陰極１２が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合があるとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１及び陰極１２が十分な触媒活性を発揮することができず、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

0044

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２の気孔率が前記範囲にあるから、陽極１１及び陰極１２が平均径（開口面積）の異なる多数の微細な連続気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲の連続気孔２３）や平均径（開口面積）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５（平均径が１〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲の通流口２５）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら気孔２３を液体（水）が通流しつつ液体を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることができる。更に、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が向上し、陽極１１及び陰極１２に優れた触媒活性を発揮させることができ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0045

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４）は、その密度が６．０ｇ／ｃｍ２〜８．０ｇ／ｃｍ２の範囲、好ましくは、６．５ｇ／ｃｍ２〜７．５ｇ／ｃｍ２の範囲にある。陽極１１及び陰極１２の密度が６．０ｇ／ｃｍ２（６．５ｇ／ｃｍ２）未満では、陽極１１及び陰極１２の強度が低下し、衝撃が加えられたときに陽極１１及び陰極１２が容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合があるとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１及び陰極１２が十分な触媒活性を発揮することができず、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。陽極１１及び陰極１２の密度が８．０ｇ／ｃｍ２（７．５ｇ／ｃｍ２）を超過すると、陽極１１及び陰極１２に多数の微細な連続気孔２３や多数の微細な通流口２５が形成されず、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができないとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１及び陰極１２が十分な触媒活性を発揮することができず、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

0046

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２の密度が前記範囲にあるから、陽極１１及び陰極１２が平均径（開口面積）の異なる多数の微細な連続気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲の連続気孔２３）や平均径（開口面積）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５（平均径が１〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲の通流口２５）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら気孔２３を液体（水）が通流しつつ液体を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることができ、陽極１１及び陰極１２の触媒作用を有効かつ最大限に利用することができる。更に、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が向上し、陽極１１及び陰極１２に優れた触媒活性を発揮させることができ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0047

パーマロイ微粉体５０（粉状に加工されたＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９）の粒径は、１μｍ〜１００μｍの範囲、好ましくは、３０μｍ〜６０μｍの範囲にある。パーマロイ微粉体５０の粒径が１μｍ未満では、パーマロイ微粉体５０によって連続気孔２３（連続通気孔）が塞がれ、陽極１１及び陰極１２に多数の微細な連続気孔２３を形成することができず、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができないとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１及び陰極１２が十分な触媒活性を発揮することができず、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

0048

パーマロイ微粉体５０の粒径が１００μｍを超過すると、連続気孔２３の平均径（開口面積）や前後面２１，２２の通流口２５の平均径（開口面積）が必要以上に大きくなり、陽極１１及び陰極１２に多数の微細な連続気孔２３を形成することができず、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができないとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１及び陰極１２が十分な触媒活性を発揮することができず、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

0049

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２を形成するパーマロイ微粉体５０の粒径が前記範囲にあるから、陽極１１や陰極１２が平均径（開口面積）の異なる多数の微細な連続気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲の連続気孔２３）や平均径（開口面積）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５（平均径が１〜１００μｍの範囲、好ましくは、４５μｍ〜５５μｍの範囲の通流口２５）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら気孔２３を液体（水）が通流しつつ液体を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることができるとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。更に、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が向上し、陽極１１及び陰極１２に優れた触媒活性を発揮させることができ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0050

図４は、電気分解装置１０を使用した電気分解の一例を説明する図であり、図５は、電気分解装置１０を利用した水素ガス生成システム２７の一例を示す図である。図４に示す電気分解では、水（水溶液）を電気分解し、水素と酸素とを発生させているが、水（Ｈ２Ｏ）の他に、電気分解装置１０を使用してＮａＯＨ水溶液、Ｈ２ＳＯ４水溶液、ＮａＣｌ水溶液、ＡｇＮＯ３水溶液、ＣｕＳＯ４水溶液の電気分解が行われる。

0051

電気分解装置１０における水の電気分解では、図４に矢印で示すように、陽極用貯水槽１６及び陰極用貯水槽１７に水（Ｈ２Ｏ）が給水され、陽極主電極１８に電源から＋の電流が給電されるとともに、陰極主電極１９に電源から−の電流が給電される。陽極主電極１８に給電された＋の電流が陽極給電部材１４から陽極１１（アノード）に給電され、陰極主電極１９に給電された−の電流が陰極給電部材１５から陰極１２（カソード）に給電される。

0052

陽極１１（電極）では、２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２の陽極反応（触媒作用）によって酸素が生成され、陰極１２（電極）では、４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２の陰極反応（触媒作用）によって水素が生成される。プロトン（水素イオン：Ｈ＋）は、固体高分子電解質膜１３内を通って陽極１１から陰極１２（電極）へ移動する。固体高分子電解質膜１２には、陽極１１で生成されたプロトンが通流する。

0053

電気分解装置１０では、陽極１１（電極）や陰極１２（電極）を形成するＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕したパーマロイ微粉体５０の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＦｅの含有率（重量比）とＮｉの含有率（重量比）とが決定されているから、陽極１１及び陰極１２が白金族元素（白金）を含む（担持した）陽極や陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素（白金）を含む陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を示し、水の電気分解が効率よく行われる。

0054

なお、ＮａＯＨ水溶液の電気分解では、陽極１１において４ＯＨ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２において２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−＋Ｈ２の陰極反応（触媒作用）が起こる。Ｈ２ＳＯ４水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２において２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２の陰極反応（触媒作用）が起こる。

0055

ＮａＣｌ水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２において２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−＋Ｈ２の陰極反応（触媒作用）が起こる。ＡｇＮＯ３水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２においてＡｇ＋＋ｅ−→Ａｇの陰極反応（触媒作用）が起こる。ＣｕＳＯ４水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２においてＣｕ２＋＋２ｅ−→Ｃｕの陰極反応（触媒作用）が起こる。

0056

水素ガス生成システム２７は、電気分解装置１０と、電気分解装置１０の陽極１１と陰極１２とに電気を給電する直流電源２８と、水（純水）を貯水する貯水タンク２９と、水（純水）を給水する給水ポンプ３０と、酸素気液分離器３１と、水（純水）を給水する２台の循環ポンプ３２，３３と、水素気液分離器３４と、水素を貯めるボンベ３５（水素タンク）とから形成されている。

0057

水素ガス生成システム２７は、貯水タンク２９に貯水された水（純水）が給水ポンプ３０によって酸素気液分離器３１に給水され、酸素気液分離器３１から流出した水が電気分解装置１０に給水される。直流電源２８から電気分解装置１０に電気が給電され、電気分解装置１０において電気分解が行われることで水が水素と酸素とに分解される。酸素は、酸素気液分離器３１に流入し、気液分離された後、大気に放出される。酸素気液分離器３１において気液分離された水は循環ポンプ３２によって再び電気分解装置１０に給水される。水素は、水素気液分離器３４に流入し、気液分離された後、ボンベ３５（水素タンク）に流入する。水素気液分離器３５４おいて気液分離された水は循環ポンプ３３によって再び電気分解装置１０に給水される。

0058

電気分解装置１０は、それに使用される陽極１１及び陰極１２がＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕したパーマロイ微粉体５０に所定のバインダー５１を均一に混合・分散しつつ所定の気孔形成材５２を均一に混合・分散し、パーマロイ微粉体５０にバインダー５１及び気孔形成材５２を混合したパーマロイ微粉体混合物５３を所定面積の薄板状に成形した後、所定面積の薄板状に成形したパーマロイ微粉体混合成形物５４を脱脂・焼結することで、パーマロイ微粉体５０が溶融結合しつつ多数の微細な連続気孔２３が満遍なく均一に形成されたマイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４であり、白金族元素を含む（担持した）陽極や陰極と略同様の触媒活性を有するから、陽極１１及び陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極１１及び陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を発揮することで、白金族元素を含まない非白金の陽極１１及び陰極１２を使用して電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

0059

電気分解装置１０は、陽極１１及び陰極１２がＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を原料とし、高価な白金族元素（白金）が使用されておらず、陽極１１及び陰極１２が白金族元素を含まない非白金の電極であるから、廉価な陽極１１及び陰極１２を備えることで電気分解装置を低コストで製造することができるとともに、電気分解装置１０の運転コストを下げることができる。

0060

図６は、空気極３８（陽極１１）及び燃料極３７（陰極１２）を使用した固体高分子形燃料電池３６の側面図であり、図７は、陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）の起電圧試験の結果を示す図である。図８は、陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。図６では、負荷４８が接続された状態を示しているが、起電圧試験では、負荷４８が存在せず、無負荷である。起電圧試験及びＩ−Ｖ特性試験では、図７に示す固体高分子形燃料電池３６に電気分解装置１０において使用した陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を使用し、無負荷においてその起電圧を測定し、固体高分子形燃料電池３６に負荷４８を接続し、そのＩ−Ｖ特性を測定した。

0061

固体高分子形燃料電池３６は、図６に示すように、燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１１）と、燃料極３７及び空気極３８の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜３９（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、燃料極３７の厚み方向外側に位置するセパレータ４０（バイポーラプレート）と、空気極３８の厚み方向外側に位置するセパレータ４１（バイポーラプレート）とから形成されている。

0062

それらセパレータ４０，４１には、反応ガス（水素や酸素等）の供給流路が刻設されている（彫り込まれている）。燃料極３７や空気極３８、固体高分子電解質膜３９が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体４２(Membrane Electrode Assembly,MEA)を構成し、膜/電極接合体４２をそれらセパレータ４０，４１が挟み込んでいる。固体高分子電解質膜３９は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。

0063

燃料極３７とセパレータ４０との間には、ガス拡散層４３が形成され、空気極３８とセパレータ４１との間には、ガス拡散層４４が形成されている。燃料極３７とセパレータ４０との間であってガス拡散層４３の上部及び下部には、ガスシール４５が設置されている。空気極３８とセパレータ４１との間であってガス拡散層４４の上部及び下部には、ガスシール４６が設置されている。

0064

固体高分子形燃料電池３６では、燃料極３７（陰極１２）に水素（燃料）が供給され、空気極３８（陽極１１）に空気（酸素）が供給される。燃料極３７では、水素がＨ２→２Ｈ＋＋２ｅ−の反応（触媒作用）によってプロトン（水素イオン、Ｈ＋）と電子とに分解される。その後、プロトンが固体高分子電解質膜３９内を通って燃料極３７から空気極３８へ移動し、電子が導線４７内を通って空気極３８へ移動する。固体高分子電解質膜３９には、燃料極３７で生成されたプロトンが通流する。空気極３８では、固体高分子電解質膜３９から移動したプロトンと導線４７を移動した電子とが空気中の酸素と反応し、４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ→２Ｈ２Ｏの反応によって水が生成される。

0065

固体高分子形燃料電池１０では、燃料極３７（陰極１２）や空気極３８（陽極１２）を形成するＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕したパーマロイ微粉体５０の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＦｅの含有率（重量比）とＮｉの含有率（重量比）とが決定されているから、燃料極３７（陰極１２）や空気極３８（陽極１１）が白金族元素（白金）を含む（担持した）燃料極や空気極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素（白金）を含む燃料極や空気極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。

0066

起電圧試験では、水素ガスを注入してから１５分の間、電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）の電圧（Ｖ）を測定した。図７の起電圧試験の結果を示す図では、横軸に測定時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸に電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）の電圧（Ｖ）を表す。白金族元素を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池では、起電圧試験の結果を示す図７から分かるように、電極間の電圧が１．０７９（Ｖ）前後であった。それに対し、非白金の電極（燃料極３７や空気極３８）を使用した固体高分子形燃料電池３６では、電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）の電圧（起電力）が０．９８（Ｖ）〜１．０２（Ｖ）であった。

0067

Ｉ−Ｖ特性試験では、電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）に負荷４８を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図８のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図では、横軸に電流（Ａ）を表し、縦軸に電圧（Ｖ）を表す。燃料極３７（非白金電極）及び空気極３８（非白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池３６では、Ｉ−Ｖ特性試験の結果を示す図８から分かるように、白金族元素を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池の電圧降下率と大差のない結果が得られた。図７の起電圧試験の結果や図８のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、白金族元素を利用していない非白金の燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１１）が電子を放出させて水素イオンとなる反応を促進させる優れた触媒作用を有するとともに、白金を利用した電極と略同様の酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。

0068

図９は、電気分解装置１０に使用する陽極１１及び陰極１２の製造方法を説明する図である。陽極１１（電極）及び陰極１２（電極）は、図９に示すように、含有率決定工程Ｓ１、パーマロイ微粉体作成工程Ｓ２、パーマロイ微粉体混合物作成工程Ｓ３、パーマロイ微粉体混合成形物作成工程Ｓ４、薄板状発泡金属電極作成工程Ｓ５を有する電極製造方法によって製造される。電極製造方法では、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９を原料として陽極１１及び陰極１２を製造する。

0069

含有率決定工程Ｓ１では、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕したパーマロイ微粉体５０の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９の全重量に対するＦｅ（鉄）の含有率とＮｉ（ニッケル）の含有率とを決定する。Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＦｅの含有率は、４５％〜５５％の範囲、好ましくは、４９％〜５１％の範囲で決定され、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＮｉの含有率は、４５％〜５５％の範囲、好ましくは、４９％〜５１％の範囲で決定される。

0070

パーマロイ微粉体作成工程Ｓ２では、含有率決定工程によって決定した含有率のＦｅ及びＮｉから形成されたＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕してパーマロイ微粉体５０を作る。微粉砕機によってＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を１μｍ〜１００μｍの粒径、好ましくは、３０μｍ〜６０μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍ、好ましくは、粒径が３０μｍ〜６０μｍのパーマロイ微粉体５０を作る。

0071

電極製造方法は、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９を１μｍ〜１００μｍの粒径、好ましくは、３０μｍ〜６０μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な連続気孔２５（連続通気孔）を有する多孔質に成形されて比表面積が大きいマイクロポーラス構造の陽極１１及び陰極１２（薄板状発泡金属電極２４）を作ることができ、それら連続気孔２３を液体（水）が通流しつつ液体を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広範囲に接触させることが可能な陽極１１及び陰極１２を作ることができる。

0072

パーマロイ微粉体混合物作成工程Ｓ３では、パーマロイ微粉体作成工程Ｓ２によって作成したパーマロイ微粉体５０に所定のバインダー５１及び所定の気孔形成材５２（発泡剤）を加え、パーマロイ微粉体５０にバインダー５１と気孔形成材５２とを均一に混合・分散してパーマロイ微粉体混合物５３を作る。なお、電極製造方法は、高価な白金族金属（白金（Ｐｔ））が使用されていないから、陽極１１及び陰極１２を廉価に作ることができる。

0073

パーマロイ微粉体混合物作成工程Ｓ３では、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９のパーマロイ微粉体５０とバインダー５１（粉状の樹脂系バインダー）とを混合機又は攪拌機に投入し、混合機又は攪拌機によってＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９のパーマロイ微粉体５０とバインダー５１とを攪拌・混合し、パーマロイ微粉体５０及びバインダー５１が均一に混合・分散したパーマロイ微粉体混合物５３（発泡金属成形材）を作る。次に、パーマロイ微粉体混合物５３に所定量の気孔形成材５２（粉体の発泡剤）を混入（添加）する。所定量の気孔形成材５２を混合機又は攪拌機に投入し、混合機又は攪拌機によってパーマロイ微粉体混合物５３に気孔形成材５２を均一に混合・分散させたパーマロイ微粉体混合物５２（発泡金属成形材料）を作る。気孔形成材５２（粉体の発泡剤）の混入量（添加量）によって陽極１１及び陰極１２に形成される連続気孔２３の平均径や気孔率が決まる。

0074

パーマロイ微粉体混合成形物作成工程Ｓ４では、パーマロイ微粉体混合物作成工程Ｓ３によって作られたパーマロイ微粉体混合物５３（発泡金属成形材料）を射出成形機（図示せず）又は押出成形機（図示せず）に投入し、パーマロイ微粉体混合物５３を射出成形機によって射出成形し、又は、パーマロイ微粉体混合物５３を押出成形機によって押し出し成形し、パーマロイ微粉体混合物５３を所定面積の薄板状（厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲）に成形したパーマロイ微粉体混合成形物５４（発泡金属成形物）を作る。

0075

薄板状発泡金属電極作成工程Ｓ５では、パーマロイ微粉体混合成形物作成工程Ｓ４の射出成形又は押出成形によって作られたパーマロイ微粉体混合成形物５４（発泡金属成形物）を脱脂し、脱脂したパーマロイ微粉体混合成形物５４を焼成炉（燃焼炉、電気炉等）に投入し、パーマロイ微粉体混合成形物５４を焼成炉において所定温度で所定時間焼結（焼成）し、多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）が満遍なく均一に形成され、それら連続気泡２３が溶融結合したパーマロイ微粉体５０のパーマロイ溶融物によって画成かつ囲繞されたマイクロポーラス構造の陽極１１及び陰極１２（厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの陽極１１及び陰極１２）を作る。

0076

焼結（焼成）温度は、９００℃〜１４００℃である。焼結（焼成）時間は、２時間〜６時間である。薄板状発泡金属電極作成工程Ｓ５では、所定面積の薄板状に成形したパーマロイ微粉体混合成形物５４（発泡金属成形物）の焼結時において、パーマロイ微粉体混合成形物５４の内部において気孔形成材５２（粉体の発泡剤）が発泡した後、気孔形成材５２がパーマロイ微粉体混合成形物５４の内部から消失し、多数の微細な連続気孔２５（連続通気孔）が形成されたマイクロポーラス構造の陽極１１及び陰極１２（厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの陽極１１及び陰極１２）が製造される。

0077

電極製造方法は、射出成形又は押出成形によってＦｅ−Ｎｉパーマロイ３１のパーマロイ微粉体３２がバインダー３３を介して連結され、射出成形又は押出成形によって作られたパーマロイ微粉体混合成形物３６（発泡金属成形物）を脱脂した後、所定温度で焼結（焼成）することで、多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）を有するマイクロポーラス構造の陽極１１及び陰極１２を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な陽極１１及び陰極１２を作ることができる。電極製造方法は、厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲の陽極１１及び陰極１２を作ることができるから、電気抵抗が小さく電流をスムースに流すことが可能な陽極１１及び陰極１２を作ることができる。

0078

電極製造方法は、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕したパーマロイ微粉体５０の仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ４９におけるＦｅの含有率とＮｉの含有率とを決定する含有率決定工程と、含有率決定工程によって決定した含有率のＦｅ及びＮｉから形成されたＦｅ−Ｎｉパーマロイ４９を微粉砕してパーマロイ微粉体５０を作るパーマロイ微粉体作成工程と、パーマロイ微粉体作成工程によって作成したパーマロイ微粉体５０に所定のバインダー５１及び所定の気孔形成材５２を加え、パーマロイ微粉体５０にバインダー５１と気孔形成材５２とを均一に混合・分散してパーマロイ微粉体混合物５３を作るパーマロイ微粉体混合物作成工程と、パーマロイ微粉体混合物作成工程によって作成したパーマロイ微粉体混合物５３を射出成形又は押出成形によって薄板状に成形してパーマロイ微粉体混合成形物５４を作るパーマロイ微粉体混合成形物作成工程と、パーマロイ微粉体混合成形物作成工程によって作成したパーマロイ微粉体混合成形物５４を脱脂するとともにパーマロイ微粉体混合成形物５４を所定温度で焼結し、パーマロイ微粉体５０が溶融結合しつつ多数の微細な連続気孔２３が満遍なく均一に形成されているとともに、パーマロイ微粉体５０が溶融結合したパーマロイ溶融物によって連続気泡２３が画成かつ囲繞されたマイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４を作る薄板状発泡金属電極作成工程との各工程によって陽極１１及び陰極１２を製造するから、それら工程Ｓ１〜Ｓ５によって厚み寸法Ｌ１が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であって多数の微細な連続気孔２３（連続通気孔）を形成した陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極２４）を製造することができ、陽極１１及び陰極１２を廉価に作ることができる。

0079

電極製造方法は、白金族元素を含む（担持した）陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を発揮することができるとともに、優れた触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な白金族金属非含有の陽極１１及び陰極１２を作ることができる。電極製造方法は、それによって作られた陽極１１及び陰極１２が白金族元素を含む（担持した）陽極や陰極と略同様の優れた触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことが可能であって短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な白金族元素を含まない非白金の陽極１１及び陰極１２を作ることができる。

0080

１０電気分解装置
１１陽極（電極）
１２陰極（電極）
１３固体高分子電解質膜
１４陽極給電部材
１５陰極給電部材
１６ 陽極用貯水槽
１７ 陰極用貯水槽
１８陽極主電極
１９陰極主電極
２０ 膜/電極接合体
２１ 前面鑑定書
２２ 後面
２３連続気泡（連続通気孔）
２４マイクロポーラス構造の薄板状発泡金属電極
２５通流口
２６外周縁
２７水素ガス生成システム
２８直流電源
２９貯水タンク
３０給水ポンプ
３１酸素気液分離器
３２循環ポンプ
３３ 循環ポンプ
３４水素気液分離器
３５ボンベ
３６固体高分子形燃料電池
３７燃料極
３８空気極
３９ 固体高分子電解質膜
４０セパレータ
４１ セパレータ
４２ 膜/電極接合体
４３ガス拡散層
４４ ガス拡散層
４５ガスシール
４６ ガスシール
４７導線
４８負荷
４９ Ｆｅ−Ｎｉパーマロイ
５０ パーマロイ微粉体
５１バインダー
５２気孔形成材（発泡剤）
５３ パーマロイ微粉体混合物
５４ パーマロイ微粉体混合成形物（発泡金属成形物）
Ｌ１ 厚み寸法
Ｓ１含有率決定工程
Ｓ２ パーマロイ微粉体作成工程
Ｓ３ パーマロイ微粉体混合物作成工程
Ｓ４ パーマロイ微粉体混合成形物作成工程
Ｓ５ 薄板状発泡金属電極作成工程