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公開番号2024168800
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085750
出願日2023-05-24
発明の名称アノード触媒、水電解セル及び水電解セルスタック
出願人東京瓦斯株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C25B 11/081 20210101AFI20241128BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】長寿命であるアノード触媒を提供する。
【解決手段】Aサイトイオンにアルカリ土類金属イオンと、Bサイトイオンに4価の金属イオン及びイリジウムイオンとを含み、イリジウムイオンのモル濃度が30mol%以上であり、ペロブスカイト型構造を有する酸化物を含み、前記酸化物は、さらに遷移金属元素イオンを含むアノード触媒。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ａサイトイオンにアルカリ土類金属イオンと、Ｂサイトイオンに４価の金属イオン及びイリジウムイオンとを含み、
前記イリジウムイオンのモル濃度が３０ｍｏｌ％以上であり、ペロブスカイト型構造を有する酸化物を含み、
前記酸化物は、さらに遷移金属元素イオンを含むアノード触媒。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記アルカリ土類金属イオンがストロンチウムイオンを含む請求項１に記載のアノード触媒。
【請求項３】
前記４価の金属イオンがチタンイオンを含む請求項１に記載のアノード触媒。
【請求項４】
前記遷移金属元素イオンがマンガンイオン、ニッケルイオン、銅イオン、鉄イオン及びコバルトイオンから選択される少なくとも１種類のイオンを含む請求項１に記載のアノード触媒。
【請求項５】
前記遷移金属元素イオンと前記４価の金属イオンのモル数の和に対する、前記遷移金属元素イオンのモル数の割合が、５％以上９１％以下である請求項１に記載のアノード触媒。
【請求項６】
前記遷移金属元素イオンと前記４価の金属イオンのモル数の和に対する、前記遷移金属元素イオンのモル数の割合が、１４％以上８２％以下である請求項１に記載のアノード触媒。
【請求項７】
前記遷移金属元素イオンと前記４価の金属イオンのモル数の和に対する、前記遷移金属元素イオンのモル数の割合が、２１％以上７５％以下である請求項１に記載のアノード触媒。
【請求項８】
アノードガス拡散層と、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のアノード触媒と、電解質膜と、カソード触媒と、カソードガス拡散層と、セパレータとを備える水電解セル。
【請求項９】
請求項８に記載の水電解セルを複数積層させた水電解セルスタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アノード触媒、水電解セル及び水電解セルスタックに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
水の電気分解（以下、「水電解」という場合がある。）は、電気分解によって水から水素及び酸素を生成する方法である。例えば、エネルギー源として水素を利用する技術において、水電解は、持続可能な水素生成のための有望な技術である。
【０００３】
水電解に用いる水電解セルは、アノードセパレータ、アノードガス拡散層、アノード触媒、電解質膜、カソード触媒、カソードガス拡散層、カソードセパレータ等を備えている。アノード触媒及びカソード触媒については、水電解に適した触媒が検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、パラジウム（Ｐｄ）とルテニウム（Ｒｕ）を含むＰｄＲｕ固溶体ナノ粒子が開示され、このナノ粒子は、水電解反応用触媒として用いられることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１８／１５９６４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ルテニウム、イリジウム等のアノード活性を有する元素を含むアノード触媒は、高い触媒活性を有する。しかし、アノード触媒は、水電解中は強酸化雰囲気に晒されるため、例えば、ルテニウム、イリジウム等の元素は溶解しやすく、当該元素を含むアノード触媒は短寿命化しやすい。
【０００７】
例えば、特許文献１のようなルテニウムを含む水電解反応用触媒では、ルテニウムが溶解しやすく、当該触媒は短寿命化するおそれがある。
【０００８】
本開示の目的は、長寿命であるアノード触媒、並びに、これを含む水電解セル及び水電解セルスタックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、以下の態様を含む。
＜１＞Ａサイトイオンにアルカリ土類金属イオンと、Ｂサイトイオンに４価の金属イオン及びイリジウムイオンとを含み、前記イリジウムイオンのモル濃度が３０ｍｏｌ％以上であり、ペロブスカイト型構造を有する酸化物を含み、前記酸化物は、さらに遷移金属元素イオンを含むアノード触媒。
＜２＞前記アルカリ土類金属イオンがストロンチウムイオンを含む＜１＞に記載のアノード触媒。
＜３＞前記４価の金属イオンがチタンイオンを含む＜１＞又は＜２＞に記載のアノード触媒。
＜４＞前記遷移金属元素イオンがマンガンイオン、ニッケルイオン、銅イオン、鉄イオン及びコバルトイオンから選択される少なくとも１種類のイオンを含む＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のアノード触媒。
＜５＞前記遷移金属元素イオンと前記４価の金属イオンのモル数の和に対する、前記遷移金属元素イオンのモル数の割合が、５％以上９１％以下である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のアノード触媒。
＜６＞前記遷移金属元素イオンと前記４価の金属イオンのモル数の和に対する、前記遷移金属元素イオンのモル数の割合が、１４％以上８２％以下である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のアノード触媒。
＜７＞前記遷移金属元素イオンと前記４価の金属イオンのモル数の和に対する、前記遷移金属元素イオンのモル数の割合が、２１％以上７５％以下である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のアノード触媒。
＜８＞アノードガス拡散層と、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のアノード触媒と、電解質膜と、カソード触媒と、カソードガス拡散層と、セパレータとを備える水電解セル。
＜９＞＜８＞に記載の水電解セルを複数積層させた水電解セルスタック。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、長寿命であるアノード触媒、並びに、これを含む水電解セル及び水電解セルスタックが提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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