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公開番号2025157938
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024060308
出願日2024-04-03
発明の名称アノード触媒、アノード電極、及び電解反応器
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類C25B 11/081 20210101AFI20251008BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】触媒活性及び耐久性に優れたアノード触媒を提供する。
【解決手段】組成式:Ru_1-xTa_xO_y(式中、x、yは、0.3≦x≦0.7、1.8+0.45x≦y≦2.2+0.55xを満たす)で表され、X線回折パターンにおける(110)面の回折ピークの半値幅が0.7°超である複合酸化物を含むことを特徴とするアノード触媒である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
組成式：Ｒｕ
１－ｘ
Ｔａ
ｘ
Ｏ
ｙ
（式中、ｘ、ｙは、０．３≦ｘ≦０．７、１．８＋０．４５ｘ≦ｙ≦２．２＋０．５５ｘを満たす）で表され、Ｘ線回折パターンにおける（１１０）面の回折ピークの半値幅が０．７°超である複合酸化物を含むことを特徴とするアノード触媒。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
基板と、前記基板上に担持された請求項１に記載のアノード触媒と、を有することを特徴とするアノード電極。
【請求項３】
請求項２に記載のアノード電極と、カソード電極と、ｐＨ６～８の電解液とを備えることを特徴とする電解反応器。
【請求項４】
アノード電極と、カソード電極と、ｐＨ６～８の電解液とを備え、
前記アノード電極は、基板と、基板上に担持されたアノード触媒と、を有し、
前記アノード触媒は、組成式：Ｒｕ
１－ｘ
Ｔａ
ｘ
Ｏ
ｙ
（式中、ｘ、ｙは、０．２≦ｘ＜０．３、１．８＋０．４５ｘ≦ｙ≦２．２＋０．５５ｘを満たす）で表され、Ｘ線回折パターンにおける（１１０）面の回折ピークの半値幅が０．７°超である複合酸化物を含むことを特徴とする電解反応器。
【請求項５】
前記アノード電極では水を酸化し、前記カソード電極では二酸化炭素を還元することを特徴とする請求項３又は４に記載の電解反応器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード触媒、アノード電極、及び電解反応器に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
地球環境問題や化石燃料の枯渇問題の解決策の１つとして、水素エネルギーの利用や二酸化炭素の固定化技術が注目されている。中でも、常温常圧下で水を水素と酸素に分解する水分解反応や水を電子源として用いる二酸化炭素の還元反応は、クリーンなエネルギー生成法として期待されている。これらの反応には、水の酸化反応：
２Ｈ
２
Ｏ→Ｏ
２
＋４Ｈ
＋
＋４ｅ
－
、１．２３Ｖ（ｖｓ．ＲＨＥ）
が必要不可欠である。
【０００３】
例えば、非特許文献１～３には、二酸化炭素還元を行う電解反応器において、アノード触媒にＩｒＯｘナノ粒子を用いて、中性水溶液中の水を酸化することが開示されている。また、例えば、非特許文献４には、アノード触媒にＲｕＯ
２
－Ｔａ
２
Ｏ
５
を用いて、ｐＨ１～２の酸性水溶液中の水を酸化することが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Naohiko Kato, Shintaro Mizuno, Masahito Shiozawa, Natsumi Nojiri, Yasuaki Kawai, Kazuhiro Fukumoto, Takeshi Morikawa and Yasuhiko Takeda, A large-sized cell for solar-driven CO2 conversion with a solar-to-formate conversion efficiency of 7.2%, Joule 5 (2121) 686-705
Kato Naohiko, Takeda Yasuhiko, Kawai Yasuaki, Nojiri Natsumi Shiozawa Masahito, Mizuno Shintaro, Yamanaka ken-ichi, Morikawa Takeshi, Hamaguchi Tsuyoshi, Solar Fuel Production from CO2 Using a 1 m-Square-Sized Reactor with a Solar-to-Formate Conversion Efficiency of 10.5%, ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERIG 9 (2021) 16031-16037
Masahito Shiozawa, Kousuke Kitazumi, Mina Iwai, Shintaro Mizuno, Naohiko Kato, Yasuhiko Takeda, Tsuyoshi Hamaguchi, Improved Durability of Highly Active IrOx Electrodes for Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction, Electrocatalysis 13 (2022) 830-837
Tian Zhang, Development of amorphous RuO2-Ta2O5/Ti anode for oxygen evolution in electrowinning, Ph. D. Thesis, Doshisha Univ., 2015. https://doshisha.repo.nii.ac.jp/records/1247
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の水の酸化反応を促進するアノード触媒では、触媒活性及び耐久性（触媒活性の維持）の点で不十分であり、改善が求められている。特に、汎用性の高い中性領域（ｐＨ６～８）の電解液を使用した場合において、触媒活性及び耐久性に優れたアノード触媒が求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、触媒活性及び耐久性に優れたアノード触媒、当該アノード触媒を有するアノード電極及び電解反応器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係るアノード触媒は、組成式：Ｒｕ
１－ｘ
Ｔａ
ｘ
Ｏ
ｙ
（式中、ｘ、ｙは、０．３≦ｘ≦０．７、１．８＋０．４５ｘ≦ｙ≦２．２＋０．５５ｘを満たす）で表され、Ｘ線回折パターンにおける（１１０）面の回折ピークの半値幅が０．７°超である複合酸化物を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の実施形態に係るアノード電極は、基板と、前記基板上に担持された前記アノード触媒と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実施形態に係る電解反応器は、前記アノード電極と、カソード電極と、ｐＨ６～８の電解液とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実施形態に係る電解反応器は、アノード電極と、カソード電極と、ｐＨ６～８の電解液とを備え、前記アノード電極は、基板と、基板上に担持されたアノード触媒と、を有し、前記アノード触媒は、組成式：Ｒｕ
１－ｘ
Ｔａ
ｘ
Ｏ
ｙ
（式中、ｘ、ｙは、０．２≦ｘ＜０．３、１．８＋０．４５ｘ≦ｙ≦２．２＋０．５５ｘを満たす）で表され、Ｘ線回折パターンにおける（１１０）面の回折ピークの半値幅が０．７°超である複合酸化物を含むことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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