発明の詳細な説明【技術分野】 【０００１】 本発明は、酸素発生用電極触媒、アノード電極、および酸素発生用装置に関する。 続きを表示（約 5,400 文字）【背景技術】 【０００２】 近年、地球温暖化などの地球環境問題の観点から化石燃料に代わるクリーンなエネルギー源として、グリーン水素が注目されている。グリーン水素は、製造時も使用時も二酸化炭素を排出しない地球環境にやさしいエネルギー源である。 【０００３】 グリーン水素は水の電気分解によるものなので、酸素発生用電極触媒がグリーン水素を生産するために必須になる。 酸素発生用電極触媒としては、現在、白金族元素である白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）あるいはイリジウム（Ｉｒ）などの貴金属が主に使用されており、例えば特許文献１に開示がある。しかしながら、これらの貴金属元素は高価で資源量が限られており、膨大なグリーン水素を供給するときのネックになっている。 このため、非貴金属からなり、酸素発生効率が高く寿命も長い低コストな酸素発生用電極触媒が嘱望されている。 【先行技術文献】 【特許文献】 【０００４】 特開２０１３－３７９４２号公報 【非特許文献】 【０００５】 Xie, M. et al. An amorphous Co-carbonate-hydroxide nanowire array for efficient and durable oxygen evolution reaction in carbonate electrolytes. Nanoscale 9, 16612-16615 (2017) Xie, F. et al. Ni3N@Ni-Ci nanoarray as a highly active and durable non-noble-metal electrocatalyst for water oxidation at near-neutral pH. Journal of Catalysis 356, 165-172 (2017). Ma, M. et al. Highly efficient and durable water oxidation in a near-neutral carbonate electrolyte electrocatalyzed by a core-shell structured NiO@Ni-Ci nanosheet array. Sustainable Energy & Fuels 1, 1287-1291 (2017). Wang, N. et al. Hydration-Effect-Promoting Ni-Fe Oxyhydroxide Catalysts for Neutral Water Oxidation. Advanced Materials 32, 1906806 (2020). Chen, L., Ren, X., Teng, W. & Shi, P. Amorphous Nickel-Cobalt-Borate Nanosheet Arrays for Efficient and Durable Water Oxidation Electrocatalysis under Near-Neutral Conditions. Chemistry - A European Journal 23, 9741-9745 (2017). Yang, L. et al. A cobalt-borate nanosheet array: an efficient and durable non-noble-metal electrocatalyst for water oxidation at near neutral pH. Journal of Materials Chemistry A 5, 7305-7308 (2017). Ji, X. et al. Core-shell CoFe2O4@Co-Fe-Bi nanoarray: a surface-amorphization water oxidation catalyst operating at near-neutral pH. Nanoscale 9, 7714-7718 (2017). Dong, Y., Komarneni, S., Wang, N., Hu, W. & Huang, W. An in situ anion exchange induced high-performance oxygen evolution reaction catalyst for the pH-near-neutral potassium borate electrolyte. Journal of Materials Chemistry A 7, 6995-7005 (2019). Liu, X. et al. Nanostructured copper oxide electrodeposited from copper(II) complexes as an active catalyst for electrocatalytic oxygen evolution reaction. Electrochemistry Communications 46, 1-4 (2014). Cui, L. et al. Interconnected Network of Core-Shell CoP@CoBiPi for Efficient Water Oxidation Electrocatalysis under Near Neutral Conditions. ChemSusChem 10, 1370-1374 (2017). You, C., Ji, Y., Liu, Z., Xiong, X. & Sun, X. Ultrathin CoFe-Borate Layer Coated CoFe-Layered Double Hydroxide Nanosheets Array: A Non-Noble-Metal 3D Catalyst Electrode for Efficient and Durable Water Oxidation in Potassium Borate. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 6, 1527-1531 (2018). Komiya, H., Shinagawa, T. & Takanabe, K. Electrolyte Engineering for Oxygen Evolution Reaction Over Non-Noble Metal Electrodes Achieving High Current Density in the Presence of Chloride Ion. ChemSusChem 15, e202201088 (2022). Xu, B. et al. Ni3Fe nanoarray encapsulated in Co, N-dual doped carbon shell for efficient electrocatalytic oxygen evolution in both alkaline and carbonate electrolyte. Electrochimica Acta 296, 738-745 (2019). Li, F. et al. An iron-based thin film as a highly efficient catalyst for electrochemical water oxidation in a carbonate electrolyte. Chemical Communications 52, 5753-5756 (2016). Luo, Z. et al. Fe3O4@NiFexOyNanoparticles with Enhanced Electrocatalytic Properties for Oxygen Evolution in Carbonate Electrolyte. ACS Applied Materials & Interfaces 8, 29461-29469 (2016). 【発明の概要】 【発明が解決しようとする課題】 【０００６】 本発明の課題は、酸素発生効率が高く、寿命も長く、その上でコストも低い非貴金属電極触媒を提供することである。 【課題を解決するための手段】 【０００７】 課題を解決するための本発明の構成を下記に示す。 【０００８】 （構成１） マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛、銀を含んだ混合物の酸化物からなる非貴金属による酸素発生用電極触媒。 （構成２） マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛、銀からなる混合物の酸化物からなる酸素発生用電極触媒。 （構成３） マンガン、鉄、ニッケルおよび亜鉛からなる合金と銀のナノ粒子よりなる混合物の酸化物からなる酸素発生用電極触媒。 （構成４） 組成がＭｎＦｅＮｉＺｎ ０．５ ＡｇＯ ｘ である、構成２または３記載の酸素発生用電極触媒。 （構成５） さらに塩素を含有する、構成１から４の何れか一項に記載の酸素発生用電極触媒。 （構成６） 構成１から５の何れか一項に記載の酸素発生用電極触媒を使用したアノード電極。 （構成７） 構成６に記載のアノード電極が具備された酸素発生用装置。 【発明の効果】 【０００９】 本発明により、酸素発生効率が高く、寿命が長く、その上でコストも低い非貴金属電極触媒が提供される。 【図面の簡単な説明】 【００１０】 実施例で作製した試料のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。 実施例で作製した試料のＸＲＤ（Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）データである。 実施例で作製したＭｎＦｅＮｉＺｎ ０．５ ＡｇＯ ｘ 試料の構造評価結果であり、（ａ）は低倍率ＨＲ－ＴＥＭ（Ｈｉｇｈ－Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像、（ｂ）は高倍率ＨＲ－ＴＥＭ像、（ｃ）は円で示された領域の電子線回折像、（ｄ）はＡＤＦ－ＳＴＥＭ（Ａｎｎｕｌａｒ Ｄａｒｋ－Ｆｉｅｌｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像、（ｅ）～（ｋ）はＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により成分元素の空間分布を観察したもので、（ｅ）はＭｎ、（ｆ）はＦｅ、（ｇ）はＮｉ、（ｈ）はＺｎ、（ｉ）はＡｇ、（ｊ）はＯ、および（ｋ）はＴｉである。 実施例で作製したＭｎＦｅＮｉＺｎ ０．５ ＡｇＯ ｘ 試料のＸＰＳ（Ｘ－Ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）測定結果である。ここで、（ａ）はＭｎ ２ｐ、（ｂ）はＦｅ ２ｐ、（ｃ）はＮｉ ２ｐ ３／２ 、（ｄ）はＺｎ ２ｐ ３／２ 、（ｅ）はＡｇ ３ｄおよび（ｆ）はＯ １ｓに対応したスペクトルを実測にフィッティングさせた計算結果と合わせて示したものである。 ＭｎＦｅＮｉＺｎＡｇを含む各種材料の電流密度１０ｍＡ／ｃｍ ２ における過電圧を表す特性図である。 ＭｎＦｅＮｉＺｎ ０．５ ＡｇＯ ｘ 電極触媒の酸素発生反応を電位の経過時間依存性により評価した特性図であり、ｐＨをパラメータにしている。 ＭｎＦｅＮｉＺｎ ０．５ ＡｇＯ ｘ 電極触媒材料の酸素発生反応を、１Ｍの炭酸塩（Ｎａ－Ｃｉ）電解質を用いて８０℃の環境下で電位－電流特性（ＬＳＶ Ｃｕｒｖｅ）にて評価した特性図である。 ＭｎＦｅＮｉＺｎ ０．５ ＡｇＯ ｘ とＲｕＯ ２ の電位経過時間変化（ＣＰ：Ｃｈｒｏｎｏｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｙ）を比較評価した特性図である。 各種材料に対する電流密度と比電荷の関係をマップ状にして示したラゴウニープロット図である。 酸素発生用装置の主要構成を説明する構成説明図である。 【発明を実施するための形態】 （【００１１】以降は省略されています） この特許をJ-PlatPatで参照する
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