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公開番号2024154983
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023069266
出願日2023-04-20
発明の名称電極材料、及び電極材料の製造方法
出願人株式会社豊田自動織機,日本重化学工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C25B 11/091 20210101AFI20241024BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】高い活性を示す水電解用電極の触媒材料を製造する。
【解決手段】水電解装置の電極に用いられる電極材料の製造方法は、特定NiAl合金をアルカリ物質で処理することにより特定NiAl合金からアルミニウムを溶出させることによりラネーニッケルを得るアルカリ処理工程を有する。特定NiAl合金は、組成式Al₃Ni_(n-(x+y))Fe_xCo_y(nは1又は2であり、x,yは0<n-(x+y)<2、0.005≦x≦0.8、0≦y≦0.8を満たす値である。)で示される合金である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
水電解装置の電極に用いられる電極材料の製造方法であって、
ＮｉＡｌ合金をアルカリ物質で処理することにより前記ＮｉＡｌ合金からアルミニウムを溶出させることによりラネーニッケルを得るアルカリ処理工程を有し、
前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（ｎ－（ｘ＋ｙ））
Ｆｅ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
（ｎは１又は２であり、ｘ，ｙは０＜ｎ－（ｘ＋ｙ）＜２、０．００５≦ｘ≦０．８、０≦ｙ≦０．８を満たす値である。）で示される合金であることを特徴とする電極材料の製造方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（２－ｘ）
Ｆｅ
ｘ
（ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満たす値である。）で示される合金である請求項１に記載の電極材料の製造方法。
【請求項３】
前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（１－ｘ）
Ｆｅ
ｘ
（ｘは０．００５≦ｘ≦０．７を満たす値である。）で示される合金である請求項１に記載の電極材料の製造方法。
【請求項４】
前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（２－（ｘ＋ｙ））
Ｆｅ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
（ｘ，ｙは０＜２－（ｘ＋ｙ）＜２、０．０１≦ｘ≦０．８、０＜ｙ≦０．８を満たす値である。）で示される合金である請求項１に記載の電極材料の製造方法。
【請求項５】
前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（１－（ｘ＋ｙ））
Ｆｅ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
（ｘ，ｙは０＜１－（ｘ＋ｙ）＜１、０．００５≦ｘ≦０．３、０＜ｙ≦０．７を満たす値である。）で示される合金である請求項１に記載の電極材料の製造方法。
【請求項６】
前記アルカリ処理工程は、前記アルカリ物質の水溶液であるアルカリ性水溶液と前記ＮｉＡｌ合金とを１００℃以上の温度で反応させる処理を含み、
前記アルカリ物質は、アルカリ金属水酸化物であり、
前記アルカリ性水溶液の濃度は、３Ｍ以上である請求項１～５のいずれか一項に記載の電極材料の製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ処理工程は、前記アルカリ物質の水溶液であるアルカリ性水溶液と前記ＮｉＡｌ合金とを１４０℃以上の温度で反応させる処理を含み、
前記アルカリ物質は、アルカリ金属水酸化物であり、
前記アルカリ性水溶液の濃度は、１４Ｍ以上である請求項６に記載の電極材料の製造方法。
【請求項８】
前記アルカリ処理工程により得られたラネーニッケルの表面を酸化させる酸化工程を有する請求項１～５のいずれか一項に記載の電極材料の製造方法。
【請求項９】
水電解装置の電極に用いられる電極材料であって、
ニッケル、鉄、及びコバルトのモル比（ニッケル：鉄：コバルト）が、（ｎ－（ｘ＋ｙ））：ｘ：ｙ（ｎは１又は２であり、ｘ，ｙは０＜ｎ－（ｘ＋ｙ）＜２、０．００５≦ｘ≦０．８、０≦ｙ≦０．８を満たす値である。）であるラネーニッケルを含むことを特徴とする電極材料。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水電解装置の電極に用いられる電極材料、及び電極材料の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
水電解は、水を水素と酸素に電気分解することであり、例えば、水素を製造するための技術として利用されている。水素発生用の水電解装置は、例えば、アルカリ水等の電解液が収容された電解槽と、電解槽中においてセパレータを間に挟んで配置された陽極及び陰極とを有する。上記水電解装置では、陽極と陰極との間に電流を流すことにより、陽極において酸素が発生し、陰極において水素が発生する。
【０００３】
特許文献１は、上記水電解装置の陽極に用いる触媒として、ラネーニッケルを用いる技術を開示する。ラネーニッケルは、ニッケルとアルミニウムを含むＮｉＡｌ合金から、アルカリ処理によってアルミニウムのみを溶解して除去した後に残存するニッケルである。ラネーニッケルは、アルミニウムが溶解することにより多数の細孔が形成された比表面積の大きい多孔質体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特公平０１－０２８８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、鋭意研究の結果、特定組成のＮｉＡｌ合金から得られるラネーニッケルが水電解装置の電極に用いる触媒として高い活性を示すことを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する電極材料の製造方法は、水電解装置の電極に用いられる電極材料の製造方法であって、ＮｉＡｌ合金をアルカリ物質で処理することにより前記ＮｉＡｌ合金からアルミニウムを溶出させることによりラネーニッケルを得るアルカリ処理工程を有し、前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（ｎ－（ｘ＋ｙ））
Ｆｅ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
（ｎは１又は２であり、ｘ，ｙは０＜ｎ－（ｘ＋ｙ）＜２、０．００５≦ｘ≦０．８、０≦ｙ≦０．８を満たす値である。）で示される合金である。
【０００７】
上記製造方法において、前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（２－ｘ）
Ｆｅ
ｘ
（ｘは０．０１≦ｘ≦０．８を満たす値である。）で示される合金であることが好ましい。
上記製造方法において、前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（１－ｘ）
Ｆｅ
ｘ
（ｘは０．００５≦ｘ≦０．７を満たす値である。）で示される合金であることが好ましい。
【０００８】
上記製造方法において、前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（２－（ｘ＋ｙ））
Ｆｅ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
（ｘ，ｙは０＜２－（ｘ＋ｙ）＜２、０．０１≦ｘ≦０．８、０＜ｙ≦０．８を満たす値である。）で示される合金であることが好ましい。
【０００９】
上記製造方法において、前記ＮｉＡｌ合金は、組成式Ａｌ
３
Ｎｉ
（１－（ｘ＋ｙ））
Ｆｅ
ｘ
Ｃｏ
ｙ
（ｘ，ｙは０＜１－（ｘ＋ｙ）＜１、０．００５≦ｘ≦０．３、０＜ｙ≦０．７を満たす値である。）で示される合金であることが好ましい。
【００１０】
上記製造方法において、前記アルカリ処理工程は、前記アルカリ物質の水溶液であるアルカリ性水溶液と前記ＮｉＡｌ合金とを１００℃以上の温度で反応させる処理を含み、前記アルカリ物質は、アルカリ金属水酸化物であり、前記アルカリ性水溶液の濃度は、３Ｍ以上であることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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