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公開番号2025123802
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019490
出願日2024-02-13
発明の名称触媒合金
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C25B 11/081 20210101AFI20250818BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】水電解装置における陽極側触媒材料としての触媒特性および耐久性を確保しつつ、貴金属元素であるIrの使用量を低減することが可能な触媒合金を提供する。
【解決手段】水電解装置の陽極側に用いられる触媒合金は、Irと、Irよりも親水性が高い元素Aと、を含有し、元素AはCo,Ni,Moのなかから選択された少なくとも1種の元素である。触媒合金は、全金属元素における元素Aの含有量が60～99at%(但し、元素AがNiのみからなる場合:元素Aの含有量は90～99at%、元素AがMoのみからなる場合:元素Aの含有量は80～99at%)、残部がIr及び不可避的不純物からなる。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
水電解装置の陽極側に用いられる触媒合金であって、
Ｉｒと、Ｉｒよりも親水性が高い元素Ａと、を含有し、
前記元素ＡはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｏのなかから選択された少なくとも１種の元素であり、
全金属元素における前記元素Ａの含有量が６０～９９ａｔ％（但し、前記元素ＡがＮｉのみからなる場合：前記元素Ａの含有量は９０～９９ａｔ％、前記元素ＡがＭｏのみからなる場合：前記元素Ａの含有量は８０～９９ａｔ％）、残部がＩｒ及び不可避的不純物からなる、触媒合金。
続きを表示（約 44 文字）【請求項２】
前記元素ＡがＣｏのみからなる、請求項１に記載の触媒合金。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、水電解装置の陽極側に用いられる触媒合金に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
水電解装置は、水電解セルに外部から直流電流を流し、水を電気分解することによりカソード電極から水素を、アノード電極から酸素を発生させる装置である。太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー由来の電源と組み合わせることで、二酸化炭素を排出せずに水素を生成することが可能である。
特に、固体高分子（ＰＥＭ）型水電解装置は高いエネルギー効率と水素製造速度に加え、電圧変動に対する迅速な応答性に優れることから、今後の利用拡大が期待されている。
【０００３】
ＰＥＭ型水電解装置における課題としては、触媒に使用する貴金属使用量の削減が挙げられる。ＰＥＭ型水電解装置では、十分な触媒特性および耐久性を確保するため、陰極（カソード電極）側の触媒として白金（Ｐｔ）が使用され、陽極（アノード電極）側の触媒として酸化イリジウム（ＩｒＯ
2
）が使用されている。特に陽極側で使用されるイリジウム（Ｉｒ）は希少且つ高価な貴金属元素であり、ＰＥＭ型水電解装置により大規模な水素製造を行うためにはイリジウム（Ｉｒ）の使用量を削減できる触媒材料の開発が望まれている。なお、本発明に関連する技術を開示する文献としては下記特許文献１等を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１６６５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上のような事情を背景とし、水電解装置における陽極側触媒材料としての触媒特性および耐久性を確保しつつ、貴金属元素であるＩｒの使用量を低減することが可能な触媒合金を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ＩｒとＩｒよりも親水性が高い元素とを含有する合金を触媒材料として用いた場合に、低Ｉｒ量であっても良好な触媒特性および耐久性が得られる場合があることが判明した。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
而してこの発明の第１の局面の触媒合金は次のように規定される。即ち、
水電解装置の陽極側に用いられる触媒合金であって、
Ｉｒと、Ｉｒよりも親水性が高い元素Ａと、を含有し、
前記元素ＡはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｏのなかから選択された少なくとも１種の元素であり、
全金属元素における前記元素Ａの含有量が６０～９９ａｔ％（但し、前記元素ＡがＮｉのみからなる場合：前記元素Ａの含有量は９０～９９ａｔ％、前記元素ＡがＭｏのみからなる場合：前記元素Ａの含有量は８０～９９ａｔ％）、残部がＩｒ及び不可避的不純物からなる。
【０００８】
ここで、前記元素ＡがＣｏのみからなるように構成することができる（第２の局面）。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
水電解試験に用いる試験電極を示した図である。
水電解試験の説明図である。
触媒特性の評価についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る触媒合金は、Ｉｒと、元素Ａと、を含有する合金である。ここで元素Ａは、Ｉｒよりも親水性が高いＣｏ，Ｎｉ，Ｍｏのなかから選択された少なくとも１種の元素である。
ここでＩｒよりも親水性が高い元素Ａとは、水との接触角がＩｒよりも小さい元素を意味する。元素Ａは、水電解装置の陽極側において触媒層への水（Ｈ
2
Ｏ）供給の効率を高めて、陽極側触媒層における下記式（１）の反応を促進させるものと推測される。
Ｈ
2
Ｏ → １／２Ｏ
2
＋２Ｈ
+
＋２ｅ
-
・・・式（１）
（【００１１】以降は省略されています）

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