特開 2020-21576 カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極及び電極製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-21576(P2020-21576A)

(43)【公開日】2020年2月6日

(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極及び電極製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/90 20060101AFI20200110BHJP

   H01M 4/96 20060101ALI20200110BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20200110BHJP

   H01M 4/88 20060101ALI20200110BHJP

   B01J 35/04 20060101ALI20200110BHJP

   B01J 23/80 20060101ALI20200110BHJP

   B01J 23/889 20060101ALI20200110BHJP

   B01J 23/755 20060101ALI20200110BHJP

   B01J 23/89 20060101ALI20200110BHJP

   C01B 32/18 20170101ALI20200110BHJP

   C01B 32/16 20170101ALI20200110BHJP

   B82Y 30/00 20110101ALI20200110BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20200110BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20200110BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/90 M

   H01M4/96 M

   H01M4/86 M

   H01M4/88 K

   B01J35/04 A

   B01J23/80 M

   B01J23/889 M

   B01J23/755 M

   B01J23/89 M

   C01B32/18

   C01B32/16

   B82Y30/00

   B82Y40/00

   H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2018-143076(P2018-143076)

(22)【出願日】2018年7月31日

(71)【出願人】

【識別番号】518218896

【氏名又は名称】株式会社グラヴィトン

(74)【代理人】

【識別番号】100108442

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義孝

(72)【発明者】

【氏名】奥山 正己

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健治

【テーマコード（参考）】

4G146

4G169

5H018

5H126

【Ｆターム（参考）】

4G146AA07

4G146AA11

4G146AA16

4G146AB06

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4G146AD24

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4G146CB23

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4G169FC08

5H018AA06

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5H018BB01

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5H018BB12

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5H018HH05

5H018HH08

5H018HH09

5H126BB06

(57)【要約】

【課題】白金族元素を利用することなく廉価に作ることができ、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができるカーボンナノチューブ電極提供する。
【解決手段】カーボンナノチューブ電極１０Ａは、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体とを含む。遷移金属微粉体混合物では、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択されている。カーボンナノチューブ電極１０Ａでは、アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面に担持されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アノード又はカソードとして使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極において、
前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極が、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含み、前記遷移金属微粉体混合物では、前記選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極では、前記アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されていることを特徴とするカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項2】

前記カーボンナノチューブの表面又は前記カーボンナノホーンの表面には、該カーボンナノチューブ又は該カーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合う前記アロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造が形成されている請求項１に記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項3】

前記遷移金属微粉体の粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項4】

前記遷移金属微粉体混合物が、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、前記遷移金属微粉体混合物では、前記Ｎｉの仕事関数と該Ｎｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から前記Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項5】

前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｎｉ（ニッケル）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある請求項４に記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項6】

前記遷移金属微粉体混合物が、Ｆｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、前記遷移金属微粉体混合物では、前記Ｆｅの仕事関数と該Ｆｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から前記Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項7】

前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｆｅ（鉄）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある請求項６に記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項8】

前記遷移金属微粉体混合物が、Ｃｕ（銅）の微粉体を主成分とし、前記遷移金属微粉体混合物では、前記Ｃｕの仕事関数と該Ｃｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から前記Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項9】

前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｃｕ（銅）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある請求項８に記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項10】

前記アロイ成形物では、前記選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が遷移金属微粉体混合物の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体が接合されている請求項１ないし請求項９いずれかに記載のカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極。

【請求項11】

アノード又はカソードとして使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を製造する電極製造方法において、
前記電極製造方法が、各種の遷移金属から選択する少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、前記各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属を選択する遷移金属選択工程と、前記遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、前記遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、前記遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成してアロイ成形物を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成し、前記アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物を蒸発させて前記カーボンナノチューブの表面又は前記カーボンナノホーンの表面に該アロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるアロイ微粒子担持工程とを有することを特徴とする電極製造方法。

【請求項12】

前記アロイ微粒子担持工程が、前記カーボンナノチューブ又は前記カーボンナノホーンの生成と同時にアロイ成形物を蒸発させ、前記アロイ成形物のアロイ微粒子を該カーボンナノチューブの表面又は該カーボンナノホーンの表面に担持させる請求項１１に記載の電極製造方法。

【請求項13】

前記遷移金属微粉体混合物作成工程が、前記遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する請求項１１又は請求項１２に記載の電極製造方法。

【請求項14】

前記遷移金属微粉体圧縮物作成工程が、前記遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧して前記遷移金属微粉体圧縮物を作る請求項１１ないし請求項１３いずれかに記載の電極製造方法。

【請求項15】

前記アロイ成形物作成工程が、前記遷移金属選択工程によって選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体を溶融させる温度で前記遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体を接合する請求項１１ないし請求項１４いずれかに記載の電極製造方法。

【請求項16】

前記アロイ微粒子担持工程が、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形し、前記カーボンナノチューブ又は前記カーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合う前記アロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する請求項１１ないし請求項１５いずれかに記載の電極製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アノード又はカソードとして使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極に関するとともに、アノード又はカソードとして使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を製造する電極製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池用膜電極接合体に用いられる触媒電極として、白金を担持させたカーボンナノチューブを用いる燃料電池の製造方法が開示されている（特許文献１参照）。この製造方法は、複数のカーボンナノチューブを基板の表面に対して垂直に成長させた後、カーボンナノチューブに触媒金属塩溶液を滴下して乾燥・焼成還元することにより、複数のカーボンナノチューブに触媒金属（白金触媒）を担持させたカーボンナノチューブ電極を製造する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２７２４３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１に開示のカーボンナノチューブ電極はカーボンナノチューブに白金を担持させているが、白金族元素は貴金属であり、その生産量に限りがある希少な資源であることから、その使用量を抑えることが求められている。さらに、今後の固体高分子形燃料電池の普及に向けて高価な白金以外の金属を利用した白金レス触媒を有する廉価なカーボンナノチューブ電極の開発が求められている。

【0005】

本発明の目的は、白金族元素を利用することなく、廉価に作ることができ、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極及びその電極の電極製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、水素ガス発生装置において電気分解を効率よく行うことができ、多量の水素ガスを発生させることができるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極及びその電極の電極製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、アノード又はカソードとして使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極である。

【0007】

前記第１の前提における本発明の電極の特徴は、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含み、遷移金属微粉体混合物では、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極では、アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されていることにある。

【0008】

本発明の電極の一例として、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面には、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造が形成されている。

【0009】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体の粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある。

【0010】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物がＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、遷移金属微粉体混合物では、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている。

【0011】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉ（ニッケル）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。

【0012】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、遷移金属微粉体混合物では、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている。

【0013】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅ（鉄）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。

【0014】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物がＣｕ（銅）の微粉体を主成分とし、遷移金属微粉体混合物では、Ｃｕの仕事関数と該Ｃｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている。

【0015】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕ（銅）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。

【0016】

本発明の電極の他の一例として、アロイ成形物では、選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が遷移金属微粉体混合物の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体が接合されている。

【0017】

前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、アノード又はカソードとして使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を製造する電極製造方法である。

【0018】

前記第２の前提における本発明の電極製造方法の特徴は、電極製造方法が、各種の遷移金属から選択する少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属を選択する遷移金属選択工程と、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成してアロイ成形物を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成し、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるアロイ微粒子担持工程とを有することにある。

【0019】

本発明の電極製造方法の一例としては、アロイ微粒子担持工程がカーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの生成と同時にアロイ成形物を蒸発させ、アロイ成形物のアロイ微粒子をカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持させる。

【0020】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物作成工程が遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する。

【0021】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、遷移金属微粉体圧縮物作成工程が遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る。

【0022】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、アロイ成形物作成工程が遷移金属選択工程によって選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体を接合する。

【発明の効果】

【0023】

本発明に係るカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極によれば、それが各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含み、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、アロイ成形物のアロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されているから、アロイ微粒子を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池や水素ガス発生装置の電極として好適に使用することができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体から形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極を廉価に作ることができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、それが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0024】

カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に形成されているカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成することで、アロイ微粒子の比表面積を大きくすることができ、アロイ微粒子の触媒作用を十分に利用することができるとともに、アロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池や水素ガス発生装置の電極として好適に使用することができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、アロイ微粒子積層ポーラス構造を形成した電極が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0025】

遷移金属微粉体の粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法を前記範囲にすることで、電極の電気抵抗を小さくすることができ、電極に電流をスムースに流すことができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、電流がスムースに流れるから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0026】

遷移金属微粉体混合物がＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているから、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池や水素ガス発生装置の電極として好適に使用することができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）がＮｉの微粉体と各種の遷移金属から選択されたＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体とから形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極を廉価に作ることができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0027】

遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉ（ニッケル）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にあるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているとともに、Ｎｉの微粉体の重量比やＮｉの微粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の重量比、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の重量比を前記範囲にすることで、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0028】

遷移金属微粉体混合物がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているから、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池や水素ガス発生装置の電極として好適に使用することができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）がＦｅの微粉体と各種の遷移金属から選択されたＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体とから形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極を廉価に作ることができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0029】

遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅ（鉄）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にあるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているとともに、Ｆｅの微粉体の重量比やＦｅの微粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の重量比、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の重量比を前記範囲にすることで、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0030】

遷移金属微粉体混合物がＣｕ（銅）の微粉体を主成分とし、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているから、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池や水素ガス発生装置の電極として好適に使用することができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）がＣｕの微粉体と各種の遷移金属から選択されたＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体とから形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極を廉価に作ることができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0031】

遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕ（銅）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にあるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているとともに、Ｃｕの微粉体の重量比やＣｕの微粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の重量比を前記範囲にすることで、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0032】

アロイ成形物において、選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が遷移金属微粉体混合物の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体が接合されているカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が溶融することでアロイ成形物を作ることができるとともに、アロイ成形物のアロイ微粒子を作ることができ、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極は、アロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、電極を燃料電池に使用することで、燃料電池において十分な電気を発電することができ、燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極を水素ガス発生装置に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0033】

本発明に係る電極製造方法によれば、各種の遷移金属から選択する少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属を選択する遷移金属選択工程と、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成してアロイ成形物を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成し、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるアロイ微粒子担持工程との各工程によってカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができるから、白金族元素を利用しない白金レスの電極を廉価に作ることができ、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有して燃料電池や水素ガス発生装置に好適に使用することが可能な白金レスの電極を作ることができる。

【0034】

アロイ微粒子担持工程がカーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの生成と同時にアロイ成形物を蒸発させ、アロイ成形物のアロイ微粒子をカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持させる電極製造方法は、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成しつつアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるから、カーボンナノチューブの表面やカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子を均一に分散させた状態で担持させることができ、カーボンナノチューブやカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子を均一に担持させた白金レスの電極を廉価に作ることができ、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有して燃料電池や水素ガス発生装置に好適に使用することが可能な白金レスの電極を作ることができる。

【0035】

遷移金属微粉体混合物作成工程が遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する電極製造方法は、遷移金属を前記範囲の粒径に微粉砕することでアロイ成形物を作ることができるとともに、アロイ成形物のアロイ微粒子を担持させたアロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができ、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有して燃料電池や水素ガス発生装置に好適に使用することが可能な白金レスの電極を作ることができる。

【0036】

遷移金属微粉体圧縮物作成工程が遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る電極製造方法は、遷移金属微粉体混合物を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、遷移金属微粉体圧縮物を作ることができ、その遷移金属微粉体圧縮物を焼成してアロイ成形物を作ることができるとともに、アロイ成形物のアロイ微粒子を担持させたアロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができ、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有して燃料電池や水素ガス発生装置に好適に使用することが可能な白金レスの電極を作ることができる。

【0037】

アロイ成形物作成工程が遷移金属選択工程によって選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体を接合する電極製造方法は、遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が溶融することでアロイ成形物を作ることができ、アロイ成形物のアロイ微粒子を担持させたアロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができるとともに、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有して燃料電池や水素ガス発生装置に好適に使用することが可能な白金レスの電極を作ることができる。

【0038】

アロイ微粒子担持工程がカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形し、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する電極製造方法は、アロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成することができ、アロイ粉体の比表面積を大きくしたアロイ粉体積層ポーラス構造物を有する白金レスのカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。電極製造方法は、電極の厚み寸法を前記範囲にすることで、電極の電気抵抗を小さくすることができ、電流をスムースに流すことが可能な白金レスの電極を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】一例として示すカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の斜視図。

【図2】一例として示すカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の部分拡大正面図。

【図3】アロイ微粒子を担持した一例として示すカーボンナノチューブの概念図。

【図4】アロイ微粒子を担持した一例として示すカーボンナノホーンの概念図。

【図5】他の一例として示すカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の部分拡大正面図。

【図6】アロイ微粒子を担持した他の一例として示すカーボンナノチューブの概念図。

【図7】アロイ微粒子を担持した他の一例として示すカーボンナノホーンの概念図。

【図8】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を使用したセルの一例を示す分解斜視図。

【図9】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を使用したセルの側面図。

【図10】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を使用した燃料電池の発電を説明する図。

【図11】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の起電圧試験の結果を示す図。

【図12】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。

【図13】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を使用した水素ガス発生装置の電気分解を説明する図。

【図14】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の製造方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0040】

一例として示すカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂの斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係るカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示すカーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａの部分拡大正面図であり、図３は、アロイ微粒子１９を担持した一例として示すカーボンナノチューブ１５の概念図である。図４は、アロイ微粒子１９を担持した一例として示すカーボンナノホーン１６の概念図である。図１では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。

【0041】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａは、アノード（陽極）又はカソード（陰極）として使用され、燃料電池２４の電極１０Ａ（触媒）（図１０参照）や水素ガス発生装置３７の電極１０Ａ（触媒）（図１３参照）として利用される。カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａは、前面１１及び後面１２を有するとともに、所定面積及び所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。なお、カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ（カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂを含む）の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、その用途にあわせて円形や楕円形、多角形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。

【0042】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａは、アロイ成形物５２（合金成形物）のアロイ微粒子１９（合金微粒子）と、所定面積の金属電極薄板１３又は所定面積のカーボン電極薄板１４と、金属電極薄板１３又はカーボン電極薄板１４と、所定面積のカーボンナノチューブ１５の凝集体１７（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン１６の凝集体１８（凝集板）とから形成されている。アロイ成形物５２（合金成形物）（図１４参照）は、粉状に加工（微粉砕）された各種の遷移金属４８から選択された少なくとも３種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０（図１４参照）を圧縮した後に焼成（焼結）することから作られている。

【0043】

なお、アロイ成形物５２（合金成形物）を微粉砕して粒径が１０μｍ〜２００μｍのアロイ微粉体５３（合金微粉体）（図１４参照）とし、カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａがアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９（合金微粒子）と、所定面積の金属電極薄板１３又は所定面積のカーボン電極薄板１４と、所定面積のカーボンナノチューブ１５の凝集体１７（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン１６の凝集体１８（凝集板）とから形成される場合がある。

【0044】

遷移金属４８としては、３ｄ遷移金属や４ｄ遷移金属が使用される。３ｄ遷移金属には、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）が使用される。４ｄ遷移金属には、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）が使用される。遷移金属４８の遷移金属微粉体４９には、粉状に加工（微粉砕）されたＴｉ（チタン）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＣｒ（クロム）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＭｎ（マンガン）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＦｅ（鉄）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＣｏ（コバルト）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＮｉ（ニッケル）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＣｕ（銅）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＺｎ（亜鉛）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＮｂ（ニオブ）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＭｏ（モリブデン）微粉体、粉状に加工されたＡｇ（銀）微粉体が使用される。

【0045】

Ｔｉの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＴｉ）やＣｒの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＣｒ）、Ｍｎの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＭｎ）、Ｆｅの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＦｅ）、Ｃｏの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＣｏ）、Ｎｉの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＮｉ）、Ｃｕの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＣｕ）、Ｚｎの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＺｎ）、Ｎｂの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＮｂ）、Ｍｏの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＭｏ）、Ａｇの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＡｇ）は、それらの粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。

【0046】

遷移金属微粉体混合物５０（アロイ成形物５２）では、選択された少なくとも３種類の遷移金属４８の仕事関数（物質から電子を取り出すのに必要なエネルギー）の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属４８の中から少なくとも３種類の遷移金属４８が選択されている。Ｔｉの仕事関数は、４．１４（ｅＶ）、Ｃｒの仕事関数は、４．５（ｅＶ）、Ｍｎの仕事関数は、４．１（ｅＶ）、Ｆｅの仕事関数は、４．６７（ｅＶ）、Ｃｏの仕事関数は、５．０（ｅＶ）、Ｎｉの仕事関数は、５．２２（ｅＶ）、Ｃｕの仕事関数は、５．１０（ｅＶ）、Ｚｎの仕事関数は、３．６３（ｅＶ）、Ｎｂの仕事関数は、４．０１（ｅＶ）、Ｍｏの仕事関数は、４．４５（ｅＶ）、Ａｇの仕事関数は、４．３１（ｅＶ）である。なお、白金の仕事関数は、５．６５（ｅＶ）である。

【0047】

遷移金属微粉体混合物５０の一例としては、粉状に加工（微粉砕）されたＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、Ｎｉの微粉体とＮｉを除く粉状に加工（微粉砕）されたその他の少なくとも２種類の遷移金属４８（粉状のＴｉ（チタン）、粉状のＣｒ（クロム）、粉状のＭｎ（マンガン）、粉状のＦｅ（鉄）、粉状のＣｏ（コバルト）、粉状のＣｕ（銅）、粉状のＺｎ（亜鉛）、粉状のＮｂ（ニオブ）、粉状のＭｏ（モリブデン）、粉状のＡｇ（銀）のうちの少なくとも２種類）の遷移金属微粉体４９とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０である。

【0048】

主成分となるＮｉ（ニッケル）の微粉体とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９とを混合した遷移金属微粉体混合物５０は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属４８の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が選択されている。

【0049】

Ｎｉの微粉体を主成分としたアロイ成形物５２では、選択された遷移金属４８のうちの少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が遷移金属微粉体混合物５０の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属４８の遷移金属微粉体４９をバインダーとしてそれら遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が接合されている。なお、Ｎｉを主成分としたアロイ成形物５２を微粉砕して作られたアロイ微粉体５３は、Ｎｉの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成することから作られたアロイ成形物５３を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0050】

Ｎｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０では、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの他の少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。

【0051】

Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ成形物５２の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体、ＺＮの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物５２である。また、Ｎｉを主成分としたアロイ微粉体５２（Ｎｉを主成分とした合金微粉体）の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体、ＺＮの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0052】

このアロイ成形物５２（アロイ微粉体）は、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４２％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＺｎの微粉体の重量比が１０％である。Ｎｉの融点が１４５５℃、Ｃｕの融点が１０８４．５℃、Ｚｎの融点が４１９．８５℃であるから、Ｚｎの微粉体及びＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体がバインダーとなってＮｉの微粉体を接合している。

【0053】

Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ成形物の他の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｍｎの微粉体、Ｍｏの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物５２である。また、Ｎｉを主成分としたアロイ微粉体５２（Ｎｉを主成分とした合金微粉体）の他の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｍｎの微粉体、Ｍｏの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0054】

このアロイ成形物５２（アロイ微粉体）は、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＭｎの微粉体の重量比が７％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＭｏの微粉体の重量比が４５％である。Ｎｉの融点が１４５５℃、Ｍｎの融点が１２４６℃、Ｍｏの融点が２６２３℃であるから、Ｍｎの微粉体及びＮｉの微粉体が溶融し、溶融したＭｎ及びＮｉの微粉体がバインダーとなってＭｏの微粉体を接合している。

【0055】

遷移金属微粉体混合物５０の他の一例としては、粉状に加工（微粉砕）されたＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、Ｆｅの微粉体とＦｅを除く粉状に加工（微粉砕）されたその他の少なくとも２種類の遷移金属４８（粉状のＴｉ（チタン）、粉状のＣｒ（クロム）、粉状のＭｎ（マンガン）、粉状のＣｏ（コバルト）、粉状のＮｉ（ニッケル）、粉状のＣｕ（銅）、粉状のＺｎ（亜鉛）、粉状のＮｂ（ニオブ）、粉状のＭｏ（モリブデン）、粉状のＡｇ（銀）のうちの少なくとも２種類）の遷移金属微粉体４９とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０である。

【0056】

主成分となるＦｅ（鉄）の微粉体とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９とを混合した遷移金属微粉体混合物５０は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属４８の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が選択されている。

【0057】

Ｆｅの微粉体を主成分としたアロイ成形物５２では、選択された遷移金属４８のうちの少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が遷移金属微粉体混合物４９の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属４８の遷移金属微粉体４９をバインダーとしてそれら遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が接合されている。なお、Ｆｅを主成分としたアロイ成形物５２を微粉砕して作られたアロイ微粉体５３は、Ｆｅの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成することから作られたアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0058】

Ｆｅ（鉄）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０では、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの他の少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。

【0059】

Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ成形物５２の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物５２である。また、Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体５２（Ｆｅを主成分とした合金微粉体）の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0060】

このアロイ成形物５２（アロイ微粉体）は、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４％である。Ｆｅの融点が１５３６℃、Ｎｉの融点が１４５５℃、Ｃｕの融点が１０８４．５℃であるから、Ｃｕの微粉体及びＮｉの微粉体が溶融し、溶融したＣｕ及びＮｉの微粉体がバインダーとなってＦｅの微粉体を接合している。

【0061】

Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ成形物５２の他の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｔｉの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物５２である。また、Ｆｅを主成分としたアロイ微粉体５３（Ｆｅを主成分とした合金微粉体）の他の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｔｉの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0062】

このアロイ成形物５２（アロイ微粉体）は、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＴｉの微粉体の重量比が４６％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＡｇの微粉体の重量比が６％である。Ｆｅの融点が１５３６℃、Ｔｉの融点が１６６６℃、Ａｇの融点が９６１．９３℃であるから、Ａｇの微粉体及びＦｅの微粉体が溶融し、溶融したＡｇ及びＦｅの微粉体がバインダーとなってＴｉの微粉体を接合している。

【0063】

遷移金属微粉体混合物５０の他の一例としては、粉状に加工（微粉砕）されたＣｕ（銅）の微粉体を主成分とし、Ｃｕの微粉体とＣｕを除く粉状に加工（微粉砕）されたその他の少なくとも２種類の遷移金属４８（粉状のＴｉ（チタン）、粉状のＣｒ（クロム）、粉状のＭｎ（マンガン）、粉状のＦｅ（鉄）、粉状のＣｏ（コバルト）、粉状のＮｉ（ニッケル）、粉状のＺｎ（亜鉛）、粉状のＮｂ（ニオブ）、粉状のＭｏ（モリブデン）、粉状のＡｇ（銀）のうちの少なくとも２種類）の遷移金属微粉体４９とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０である。

【0064】

主成分となるＣｕ（銅）の微粉体とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９とを混合した遷移金属微粉体混合物５０は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属４８の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が選択されている。

【0065】

Ｃｕの微粉体を主成分としたアロイ成形物５２では、選択された遷移金属４８のうちの少なくとも２種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が遷移金属微粉体混合物５０の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属４８の遷移金属微粉体４９をバインダーとしてそれら遷移金属４８の遷移金属微粉体４９が接合されている。なお、Ｃｕを主成分としたアロイ成形物５２を微粉砕して作られたアロイ微粉体５３は、Ｃｕの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成することから作られたアロイ成形物５３を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0066】

Ｃｕ（銅）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０では、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの他の少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。

【0067】

Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ成形物５２の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ｚｎの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物５２である。また、Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体５３（Ｃｕを主成分とした合金微粉体）の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ｚｎの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0068】

このアロイ成形物５２（アロイ微粉体５３）は、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＺｎの微粉体の重量比が４％である。Ｃｕの融点が１０８４．５℃、Ｆｅの融点が１５３６℃、Ｚｎの融点が４１９．５８℃であるから、Ｚｎの微粉体及びＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体がバインダーとなってＦｅの微粉体を接合している。

【0069】

Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ成形物５２の他の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物５２である。また、Ｃｕを主成分としたアロイ微粉体５３（Ｃｕを主成分とした合金微粉体）の他の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。

【0070】

このアロイ成形物５２（アロイ微粉体５３）は、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４６％、遷移金属微粉体混合物５０の全重量に対するＡｇの微粉体の重量比が６％である。Ｃｕの融点が１０８４．５℃、Ｆｅの融点が１５３６℃、Ａｇの融点が９６１．９３℃であるから、Ａｇの微粉体及びＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＡｇ及びＣｕの微粉体がバインダーとなってＦｅの微粉体を接合している。

【0071】

金属電極薄板１３は、前面及び後面を有するとともに、所定面積及び０．０２〜０．２ｍｍの厚み寸法を有する。金属電極薄板１３は、導電性の金属（銀や銅、鉄、又は、導電性の合金）を薄板状に成形したものであり、その平面形状が四角形に成形されている。金属電極薄板１３には、気体や液体が通流する微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されている。なお、金属電極薄板１３の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、円形や楕円形、多角形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。

【0072】

カーボン電極薄板１４は、前面及び後面を有するとともに、所定面積及び０．０２〜０．２ｍｍの厚み寸法を有し、その平面形状が四角形に成形されている。カーボン電極薄板１４には、気体や液体が通流する微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されている。なお、カーボン電極板１４の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、円形や楕円形、多角形等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。

【0073】

カーボン電極薄板１４の一例としては、数μｍ〜数１０μｍのカーボングラファイト（黒鉛）粉末と導電性バインダー（導電性結合材）とを冷間静水圧プレスによって成形した後、約３０００℃で黒鉛化したシート状の電極材を使用する。カーボン電極薄板１４の他の一例としては、数μｍ〜数１０μｍのカーボングラファイト（黒鉛）粉末と導電性バインダー（導電性結合材）とを押出型から押し出し成形した後、約３０００℃で黒鉛化したシート状の電極材を使用する。カーボン電極薄板１４としては、ガラス状カーボンを使用することもできる。

【0074】

カーボンナノチューブ１５の凝集体１７は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成された金属電極薄板１３の両面（前後面）に固着（成長）し、又は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されたカーボン電極薄板１４の両面（前後面）に固着（成長）している。カーボンナノチューブ１５の表面には、図３に示すように、アロイ成形物のアロイ微粒子１９（アロイ成形物を蒸発させたアロイ微粒子１９）又はアロイ成形物を微粉砕したアロイ微粉体のアロイ微粒子１９（アロイ微粉体を蒸発させたアロイ微粒子１９）が満遍なく均一に分散した状態で担持されている。アロイ微粒子１９を担持したカーボンナノチューブ１５には、気体や液体が通流する多数の微細な開口が形成されている。

【0075】

カーボンナノホーン１６の凝集体１８は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成された金属電極薄板１３の両面（前後面）に固着（成長）し、又は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されたカーボン電極薄板１４の両面（前後面）に固着（成長）している。カーボンナノホーン１６の表面には、図４に示すように、アロイ成形物のアロイ微粒子１９（アロイ成形物を蒸発させたアロイ微粒子１９）又はアロイ成形物を微粉砕したアロイ微粉体のアロイ微粒子１９（アロイ微粉体を蒸発させたアロイ微粒子１９）が満遍なく均一に分散した状態で担持されている。アロイ微粒子１９を担持したカーボンナノホーン１６には、気体や液体が通流する多数の微細な開口が形成されている。

【0076】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ（カーボンナノチューブ１５の凝集体１７）又はカーボンナノホーン電極１０Ａ（カーボンナノホーン１６の凝集体１８）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にある。カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａの厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ未満では、その強度が低下し、衝撃が加えられたときに電極１０Ａが容易に破損又は損壊し、その形状を維持することができない場合がある。カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａの厚み寸法Ｌ１が０．３ｍｍを超過すると、電極１０Ａの電気抵抗が大きくなり、電極１０Ａに電流がスムースに流れず、電極１０Ａが燃料電池２４に使用されたときに燃料電池２４において十分な電気を発電することができず、燃料電池２４に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができない。また、電極１０Ａが水素ガス発生装置３７に使用されたときに電気分解を効率よく行うことができず、水素ガス発生装置３７において短時間に多量の水素ガスを発生させることができない。

【0077】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ（カーボンナノチューブ１５の凝集体１７）又はカーボンナノホーン電極１０Ａ（カーボンナノホーン１６の凝集体１８）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあるから、電極１０Ａが高い強度を有してその形状を維持することができ、電極１０Ａに衝撃が加えられたときの電極１０Ａの破損や損壊を防ぐことができる。さらに、厚み寸法Ｌ１を前記範囲にすることで、カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａの電気抵抗を小さくすることができ、電極１０Ａに電流がスムースに流れ、電極１０Ａが燃料電池２４に使用されたときに燃料電池２４において十分な電気を発電することができ、燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することができる。また、電極１０Ａが水素ガス発生装置３７に使用されたときに電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0078】

図５は、他の一例として示すカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂの部分拡大正面図であり、図６は、アロイ微粒子１９を担持した他の一例として示すカーボンナノチューブ１５の概念図である。図７は、アロイ微粒子１９を担持した他の一例として示すカーボンナノホーン１６の概念図である。

【0079】

図５に示すカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが図２の電極１０Ａと異なるところは、カーボンナノチューブ１５の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノチューブ１５の表面に形成されている点、カーボンナノホーン１６の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノホーン１６の表面に形成されている点にあり、その他の構成は図２のカーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａのそれらと同一であるから、図２と同一の符号を付すとともに、図２の電極１０Ａの説明を援用することで、この電極１０Ｂのその他の構成の詳細な説明は省略する。

【0080】

カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂは、図２の電極１０Ａと同様に、アノード（陽極）又はカソード（陰極）として使用され、燃料電池２４の電極１０Ｂ（触媒）（図１０参照）や水素ガス発生装置３７の電極１０Ｂ（触媒）（図１３参照）として利用される。カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂは、前面１１及び後面１２を有するとともに、所定の面積及び所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。

【0081】

カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂは、アロイ成形物５２（合金成形物）のアロイ微粒子１９（合金微粒子）と、所定面積の金属電極薄板１３又は所定面積のカーボン電極薄板１４と、所定面積のカーボンナノチューブ１５の凝集体１７（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン１６の凝集体１８（凝集板）とから形成されている。なお、カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂがアロイ成形物５２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍのアロイ微粉体５３（合金微粉体）のアロイ微粒子１９（合金微粒子）と、所定面積の金属電極薄板１３又は所定面積のカーボン電極薄板１４と、所定面積のカーボンナノチューブ１５の凝集体１７（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン１６の凝集体１８（凝集板）とから形成される場合がある。

【0082】

カーボンナノチューブ１５の凝集体１７は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成された金属電極薄板１３の両面（前後面）に固着し、又は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成されたカーボン電極薄板１４の両面（前後面）に固着している。カーボンナノチューブ１５の表面には、図６に示すように、アロイ成形物５２のアロイ微粒子１９（アロイ成形物５２を蒸発させたアロイ微粒子１９）又はアロイ成形物５２を微粉砕したアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９（アロイ微粉体５３を蒸発させたアロイ微粒子１９）が担持され、カーボンナノチューブ１５の表面から外側へ向かって重なり合うそれらアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０が形成されている。

【0083】

カーボンナノホーン１６の凝集体１８は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成された金属電極薄板１３の両面（前後面）に固着し、又は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成されたカーボン電極薄板１４の両面（前後面）に固着している。カーボンナノホーン１６の表面には、図７に示すように、アロイ成形物５２のアロイ微粒子１９（アロイ成形物５２を蒸発させたアロイ微粒子１９）又はアロイ成形物５２を微粉砕したアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９（アロイ微粉体５３を蒸発させたアロイ微粒子１９）が担持され、カーボンナノホーン１６の表面から外側へ向かって重なり合うそれらアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０が形成されている。

【0084】

アロイ微粉体５３（合金微粉体）は、アロイ成形物５２（合金成形物）を微粉砕することから作られている。アロイ成形物５２は、粉状に加工（微粉砕）された各種の遷移金属４８から選択された少なくとも３種類の遷移金属微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した後に焼成（焼結）することから作られている。遷移金属４８や遷移金属微粉体混合物５０、アロイ成形物５２、アロイ微粉体５３は、図２の電極１０Ａのそれらと同一である。遷移金属微粉体４９の粒径やアロイ微粉体５３の粒径、電極１０Ｂの厚み寸法Ｌ１は、図２の電極１０Ａのそれらと同一である。

【0085】

アロイ微粒子積層ポーラス構造２０には、径が異なる多数の微細な流路２１（通路孔）が形成されている。それら流路２１（通路孔）には、気体（水素ガスや酸素ガス）または液体（水）が通流する。それら流路２１（通路孔）は、カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂの前面１１の側に開口する複数の通流口２２と電極１０Ｂの後面１２の側に開口する複数の通流口２２とを有し、カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６に向かってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を貫通している。それら流路２１は、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の様々な方向（厚み方向や縦横方向）へ不規則に曲折しながら延びている。それら流路２１は、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の内部において部分的につながり、一方の流路２１と他方の流路２１とが互いに連通している。それら流路２１（通路孔）の開口面積（開口径）は、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の内部において一様ではなく、不規則に変化している。

【0086】

アロイ微粒子積層ポーラス構造２０は、その空隙率が１５％〜３０％の範囲にあり、その相対密度が７０％〜８５％の範囲にある。アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の空隙率が１５％未満であって相対密度が８５％を超過すると、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０に多数の微細な流路２１（通路孔）が形成されず、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の比表面積を大きくすることができない。アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路２１（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の強度が低下し、衝撃が加えられたときにアロイ微粒子積層ポーラス構造２０が容易に破損又は損壊し、その形態を維持することができない場合がある。

【0087】

アロイ微粒子積層ポーラス構造２０は、その空隙率及び相対密度が前記範囲にあるから、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路２１（通路孔）を有し、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０の比表面積を大きくすることができ、それら流路２１（通路孔）を気体や液体が通流しつつ気体や液体をアロイ微粒子積層ポーラス構造２０の接触面（アロイ微粒子１９（合金微粒子）の表面）に広く接触させることができる。

【0088】

図８は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを使用したセル２３の一例を示す分解斜視図であり、図９は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを使用したセル２３の側面図である。図１０は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを使用した燃料電池（固体高分子形燃料電池）の発電を説明する図であり、図１１は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂの起電圧試験の結果を示す図である。図１２は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０ＢのＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。

【0089】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを使用したセル２３の一例としては、図８に示すように、電極１０Ａ，１０Ｂを使用した燃料極２５（アノード）と、電極１０Ａ，１０Ｂを使用した空気極２６（カソード）と、燃料極２５及び空気極２６の間に介在する固体高分子電解質膜２７（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、燃料極２５の厚み方向外側に位置するセパレータ２８（バイポーラプレート）と、空気極２６の厚み方向外側に位置するセパレータ２９（バイポーラプレート）とから形成されている。それらセパレータ２８，２９には、反応ガス（水素や酸素等）の供給流路が刻設されている（彫り込まれている）。

【0090】

セル２３では、図９に示すように、燃料極２５や空気極２６、固体高分子電解質膜２７が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体３０(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体３０をそれらセパレータ２８，２９が挟み込んでいる。固体高分子電解質膜２７と燃料極２５（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）及び空気極２６（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）とは、ホットプレスによって積層され、固体高分子電解質膜と２７カーボンナノホーン１５の凝集体１７（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）とが隙間なく重なり合い、カーボンナノホーン１５の凝集体１７（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）とが隙間なく密着している。燃料電池２４（固体高分子形燃料電池）では、複数のセル２３（単セル）が一方向へ重なり合い、それらセル２３が直列につながれてセルスタック（燃料電池スタック）を形成する。

【0091】

固体高分子電解質膜２７（電極接合体膜）は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。燃料極２５とセパレータ２８との間には、ガス拡散層３１が形成され、空気極２６とセパレータ２９との間には、ガス拡散層３２が形成されている。燃料極２５とセパレータ２８との間であってガス拡散層３１の上部及び下部には、ガスシール３３が設置されている。空気極２６とセパレータ２９との間であってガス拡散層３２の上部及び下部には、ガスシール３４が設置されている。

【0092】

燃料電池２４（固体高分子形燃料電池）では、図１０に示すように、燃料極２５（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）に水素（燃料）が供給され、空気極２６（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）に空気（酸素）が供給される。燃料極２５では、水素がＨ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻の反応（触媒作用）によってプロトン（水素イオン、Ｈ^＋）と電子とに分解される。その後、プロトンが固体高分子電解質膜２７内を通って空気極２６に移動し、電子が導線３５内を通って空気極２６に移動する。固体高分子電解質膜２７には、燃料極２５で生成されたプロトンが通流する。空気極２６では、固体高分子電解質膜２７から移動したプロトンと導線３５を移動した電子とが空気中の酸素と反応し、４Ｈ^＋＋Ｏ_２＋４ｅ→２Ｈ_２Ｏの反応によって水が生成される。

【0093】

少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、選択された少なくとも３種類の遷移金属から作られたアロイ成形物のアロイ微粒子１９がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に担持され又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に形成され、又は、アロイ成形物を微粉砕したアロイ微粉体のアロイ微粒子がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に担持され又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に形成され、アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０が燃料極２５（電極１０Ａ又は電極１０Ｂ）や空気極２６（電極１０Ａ又は電極１０Ｂ）を構成するから、燃料極２５や空気極２６が優れた触媒活性（触媒作用）を示し、水素がプロトンと電子とに効率よく分解される。

【0094】

起電圧試験では、水素ガスを注入してから１５分の間、燃料極２５と空気極２６との間（電極１０Ａの間や電極１０Ｂの間）の電圧（Ｖ）を測定した。図１１の起電圧試験の結果を示す図では、横軸に測定時間（ｍｉｎ）を表し、縦軸に電極間の電圧（Ｖ）を表す。白金族元素を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池では、起電圧試験の結果を示す図１１から分かるように、燃料極と空気極との間の電圧が１．０７９（Ｖ）前後であった。それに対し、燃料極２５（白金レスの電極１０Ａ，１０Ｂ）及び空気極２６（白金レスの電極１０Ａ，１０Ｂ）を使用した固体高分子形燃料電池２４では、燃料極２５と空気極２６との間の電圧（起電力）が１．０４（Ｖ）〜１．０３（Ｖ）であった。

【0095】

Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極２５と空気極２６との間（電極１０Ａの間や電極１０Ｂの間）に負荷３６を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図１２のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図では、横軸に電流（Ａ）を表し、縦軸に電圧（Ｖ）を表す。燃料極２５（白金レスの電極１０Ａ，１０Ｂ）及び空気極２６（白金レスの電極１０Ａ，１０Ｂ）を使用した固体高分子形燃料電池２４では、Ｉ−Ｖ特性試験の結果を示す図１２から分かるように、白金族元素を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池の電圧降下率と大差のない結果が得られた。図１１の起電圧試験の結果や図１２のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、白金族元素を利用していない白金レスの燃料極２５及び空気極２６が電子を放出させて水素イオンとなる反応を促進させる優れた触媒作用を有するとともに、白金を利用した電極と略同様の酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。

【0096】

図１３は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを使用した水素ガス発生装置３７の電気分解を説明する図である。カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを使用した水素ガス発生装置３７の一例は、図１３に示すように、電極１０Ａ又は電極１０Ｂを使用した陽極３８（アノード）と、電極１０Ａ又は電極１０Ｂを使用した陰極３９（カソード）と、陽極３８及び陰極３９の間に介在する固体高分子電解質膜４０（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素 系イオン交換膜）と、陽極給電部材４１及び陰極給電部材４２と、陽極用貯水槽４３及び陰極用貯水槽４４と、陽極主電極４５及び陰極主電極４６とから形成されている。水素ガス発生装置３７は、陽極３８及び陰極３９に電気を通電し、陽極３８で酸化反応を起こすとともに陰極３９で還元反応を起こすことで水を化学分解する。

【0097】

水素ガス発生装置３７では、陽極３８や陰極３９、固体高分子電解質膜４０が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体４７ (Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体４７を陽極給電部材４１と陰極給電部材４２とが挟み込んでいる。固体高分子電解質膜４０と陽極３８（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）及び陰極３９（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）とは、ホットプレスによって積層され、固体高分子電解質膜４０とカーボンナノチューブ１５の凝集体１７（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）とが隙間なく重なり合い、カーボンナノチューブ１５の凝集体１７（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８（アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）とが隙間なく密着している。

【0098】

陽極給電部材４１は、陽極３８の外側に位置して陽極３８に密着し、陽極３８に＋の電流を給電する。陽極用貯水槽４３は、陽極給電部材４１の外側に位置して陽極給電部材４１に密着している。陽極主電極４５は、陽極用貯水槽４３の外側に位置して陽極給電部材４１に＋の電流を給電する。陰極給電部材４２は、陰極３９の外側に位置して陰極３９に密着し、陰極３９に−の電流を給電する。陰極用貯水槽４４は、陰極給電部材４２の外側に位置して陰極給電部材４２に密着している。陰極主電極４６は、陰極用貯水槽４４の外側に位置して陰極給電部材４２に−の電流を給電する。

【0099】

水素ガス発生装置３７における水の電気分解では、図１３に矢印に示すように、陽極用貯水槽４３及び陰極用貯水槽４４に水（Ｈ_２Ｏ）が給水され、陽極主電極４５に電源から＋の電流が給電されるとともに、陰極主電極４６に電源から−の電流が給電される。陽極主電極４５に給電された＋の電流が陽極給電部材４１から陽極３８（アノード）に給電され、陰極主電極４６に給電された−の電流が陰極給電部材４２から陰極３９（カソード）に給電される。

【0100】

陽極３８（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）では、２Ｈ_２Ｏ→４Ｈ^＋＋４ｅ⁻＋Ｏ_２の陽極反応（触媒作用）によって酸素が生成され、陰極３９（カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂ）では、４Ｈ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２の陰極反応（触媒作用）によって水素が生成される。プロトン（水素イオン：Ｈ^＋）は、固体高分子電解質膜４０内を通って陽極３８から陰極３９に移動する。固体高分子電解質膜４０には、陽極３８で生成されたプロトンが通流する。

【0101】

少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、選択された少なくとも３種類の遷移金属から作られたアロイ成形物のアロイ微粒子１９がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に担持され又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に形成され、又は、アロイ成形物を微粉砕したアロイ微粉体のアロイ微粒子１９がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に担持され又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面に形成され、アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０が陽極３８（電極１０Ａ又は電極１０Ｂ）や陰極３９（電極１０Ａ又は電極１０Ｂ）を構成するから、陽極３８や陰極３９が優れた触媒活性（触媒作用）を示し、水素ガス発生装置３７において効率よく電気分解が行われ、短時間に多量の水素ガスが発生する。

【0102】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａは、それが各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物（又はアロイ成形物を微粉砕したアロイ微粉体）のアロイ微粒子１９と、金属電極薄板１３又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）に固着したカーボンナノチューブ１５の凝集体１７又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８とから形成され、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、アロイ成形物のアロイ微粒子１９がカーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面に担持されているから、アロイ微粒子１９を有するカーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａが白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池２４や水素ガス発生装置３７の電極１０Ａとして好適に使用することができる。

【0103】

カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａは、カーボンナノチューブ１５の凝集体１７又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８にアロイ微粒子１９が担持された電極１０Ａが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０Ａを燃料電池２４に使用することで、燃料電池２４において十分な電気を発電することができ、燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極１０Ａを水素ガス発生装置３７に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａは、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体から形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極１０Ａを廉価に作ることができる。

【0104】

カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０がカーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面に形成されているカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂは、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成することで、アロイ微粒子１９の比表面積を大きくすることができ、アロイ微粒子１９の触媒作用を十分に利用することができるとともに、アロイ微粒子積層ポーラス構造２０を有するカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池２４や水素ガス発生装置３７の電極として好適に使用することができる。

【0105】

カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂは、カーボンナノチューブ１５の凝集体１７又はカーボンナノホーン１６の凝集体１８にアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成した電極１０Ｂが白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０Ｂを燃料電池２４に使用することで、燃料電池２４において十分な電気を発電することができ、燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極１０Ｂを水素ガス発生装置３７に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂは、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体から形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極１０Ｂを廉価に作ることができる。

【0106】

遷移金属微粉体混合物（アロイ微粉体１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）がＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているから、アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を有するカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂが白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池２４や水素ガス発生装置３７の電極として好適に使用することができる。

【0107】

遷移金属微粉体混合物（アロイ微粉体１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）がＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０Ａ，１０Ｂを燃料電池２４に使用することで、燃料電池２４において十分な電気を発電することができ、燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極１０Ａ，１０Ｂを水素ガス発生装置３７に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において多量の水素ガスを発生させることができる。カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）がＮｉの微粉体と各種の遷移金属から選択されたＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体とから形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極１０Ａ，１０Ｂを廉価に作ることができる。

【0108】

遷移金属微粉体混合物（アロイ微粉体１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているから、アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を有するカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂが白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池２４や水素ガス発生装置３７の電極として好適に使用することができる。

【0109】

遷移金属微粉体混合物（アロイ微粉体１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２９）がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０Ａ，１０Ｂを燃料電池２４に使用することで、燃料電池２４において十分な電気を発電することができ、燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極１０Ａ，１０Ｂを水素ガス発生装置３７に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において多量の水素ガスを発生させることができる。カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）がＦｅの微粉体と各種の遷移金属から選択されたＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体とから形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極１０Ａ，１０Ｂを廉価に作ることができる。

【0110】

遷移金属微粉体混合物（アロイ微粉体１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）がＣｕ（銅）の微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されているから、アロイ微粒子１９又はアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を有するカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂが白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、燃料電池２５や水素ガス発生装置３７の電極として好適に使用することができる。

【0111】

遷移金属微粉体混合物（アロイ微粉体１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）がＣｕ（銅）の微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０Ａ，１０Ｂを燃料電池２４に使用することで、燃料電池２４において十分な電気を発電することができ、燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することができるとともに、電極１０Ａ，１０Ｂを水素ガス発生装置３７に使用することで、電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において多量の水素ガスを発生させることができる。カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂは、遷移金属微粉体混合物（アロイ成形物）がＣｕの微粉体と各種の遷移金属から選択されたＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体とから形成され、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電極１０Ａ，１０Ｂを廉価に作ることができる。

【0112】

図１４は、カーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂの製造方法を説明する図である。電極１０Ａ，１０Ｂは、図１４に示すように、遷移金属選択工程Ｓ１、遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２、遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３、アロイ成形物作成工程Ｓ４、アロイ微粒子担持工程Ｓ５を有する電極製造方法によって製造される。なお、アロイ成形物作成工程Ｓ４とアロイ微粒子担持工程Ｓ５との間にアロイ微粉体作成工程Ｓ６が行われる場合がある。

【0113】

遷移金属選択工程Ｓ１では、各種の遷移金属４８から選択する少なくとも３種類の遷移金属４８の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属４８の中から少なくとも３種類の遷移金属４８（Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀））を選択する。

【0114】

遷移金属選択工程Ｓ１において、既述のように、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０（アロイ微粒子１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）では、Ｃｕ（銅）及びＺＮ（亜鉛）を選択し、又は、Ｍｎ（マンガン）及びＭｏ（モリブデン）を選択する。Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０（アロイ微粒子１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）では、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｕ（銅）を選択し、又は、Ｔｉ（チタン）及びＡｇ（銀）を選択する。Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０（アロイ微粒子１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）では、Ｆｅ（鉄）及びＺｎ（亜鉛）を選択し、又は、Ｆｅ（鉄）及びＡｇ（銀）を選択する。

【0115】

遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも３種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０（アロイ微粒子１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＮｉ、Ｃｕ（銅）、ＺＮ（亜鉛）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＮｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を作成する。次に、Ｎｉの微粉体４９やＣｕの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を混合機に投入して混合機によってＮｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を攪拌・混合し、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。

【0116】

又は、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＮｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｏ（モリブデン）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＮｉの微粉体４９、Ｍｎの微粉体４９、Ｍｏの微粉体４９を作成する。次に、Ｎｉの微粉体４９やＭｎの微粉体４９、Ｍｏの微粉体４９を混合機に投入して混合機によってＮｉの微粉体４９、Ｍｎの微粉体４９、Ｍｏの微粉体４９を攪拌・混合し、Ｎｉの微粉体４９、Ｍｎの微粉体４９、Ｍｏの微粉体４９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。

【0117】

遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０（アロイ微粒子１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＦｅ、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＦｅの微粉体４９、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９を作成する。次に、Ｆｅの微粉体４９やＮｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９を混合機に投入して混合機によってＦｅの微粉体４８、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９を攪拌・混合し、Ｆｅの微粉体４９、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。

【0118】

又は、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＦｅ（鉄）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＦｅの微粉体４９、Ｔｉの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を作成する。次に、Ｆｅの微粉体４９やＴｉの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を混合機に投入して混合機によってＦｅの微粉体４９、Ｔｉの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を攪拌・混合し、Ｆｅの微粉体４９、Ｔｉの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。

【0119】

遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０（アロイ微粒子１９やアロイ微粒子積層ポーラス構造２０）では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＣｕ、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＣｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を作成する。次に、Ｃｕの微粉体４９やＦｅの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を混合機に投入して混合機によってＣｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を攪拌・混合し、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。

【0120】

又は、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＣｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ａｇ（銀）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＣｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を作成する。次に、Ｃｕの微粉体４９やＦｅの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を混合機に投入して混合機によってＣｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を攪拌・混合し、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る。

【0121】

遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３では、遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２によって作られた遷移金属微粉体混合物５０を所定圧力で加圧し、遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３では、遷移金属微粉体混合物５０を所定の金型に入れ、金型をプレス機によって加圧（プレス）するプレス加工によって遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。プレス加工時におけるプレス圧（圧力）は、５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの範囲にある。

【0122】

プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、遷移金属微粉体混合物５０を十分に圧縮することができず、所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作ることができない。プレス圧（圧力）が８００Ｍｐａを超過すると、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られるアロイ成形物５２の硬度が必要以上に高くなり、アロイ微粒子担持工程Ｓ５においてアロイ成形物５２をスムースに蒸発させることができず、アロイ微粉体作成工程Ｓ６において所期する粒径のアロイ微粉体５３を作ることができない。電極製造方法は、遷移金属微粉体混合物５０を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、所定硬度の遷移金属微粉体圧縮物５１を作ることができ、その遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成して所定硬度のアロイ成形物５２を作ることができ、アロイ成形物５２をスムースに蒸発させることができるとともに、アロイ成形物５２を微粉砕した所定粒径のアロイ微粉体５３を作ることができる。

【0123】

遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０では、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕ（銅）の微粉体４９、ＺＮ（亜鉛）微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。又は、Ｎｉの微粉体４９、Ｍｎ（マンガン）の微粉体４９、Ｍｏ（モリブデン）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。

【0124】

遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体混合物で５０は、Ｆｅの微粉体４９、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体４９、Ｃｕ（銅）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。又は、Ｆｅの微粉体４８、Ｔｉ（チタン）の微粉体４９、Ａｇ（銀）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。

【0125】

遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５０では、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅ（鉄）の微粉体４９、Ｚｎ（亜鉛）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５０をプレス加工によって加圧（圧縮）して遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。又は、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅ（鉄）の微粉体４９、Ａｇ（銀）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５１を作る。

【0126】

アロイ成形物作成工程Ｓ４では、遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３によって作られた遷移金属微粉体圧縮物５１を炉（蒸気過熱炉や電気炉等）に投入し、遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において所定温度で焼成（焼結）し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。アロイ成形物作成工程Ｓ４では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも３種類の遷移金属４８うちの少なくとも２種類の遷移金属４８を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物５１を長時間焼成する。焼成（焼結）時間は、３時間〜６時間である。アロイ成形物作成工程Ｓ４では、所定面積及び所定厚みに圧縮された遷移金属微粉体圧縮物５１の焼成時において、少なくとも２種類の遷移金属４８の微粉体４９が溶融し、溶融した遷移金属４８の微粉体４９をバインダーとして他の遷移金属４８の微粉体４９を接合（固着）する。

【0127】

アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５１では、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕ（銅）の微粉体４９、ＺＮ（亜鉛）微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９から形成されたアロイ成形物５２では、Ｚｎ及びＣｕの微粉体４９を溶融させる温度（例えば、１１００℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成（焼結）し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体４９によってＮｉの微粉体４９が接合（固着）される。

【0128】

また、アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５１では、Ｎｉの微粉体４９、Ｍｎ（マンガン）の微粉体４９、Ｍｏ（モリブデン）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。Ｎｉの微粉体４９、Ｍｎの微粉体４９、Ｍｏの微粉体４９から形成されたアロイ成形物５２では、Ｍｎ及びＮｉの微粉体４９を溶融させる温度（例えば、１４６０℃〜１５００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成し、溶融したＭｎ及びＮｉの微粉体４９によってＭｏの微粉体４９が接合（固着）される。

【0129】

アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５１では、Ｆｅの微粉体４９、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体４９、Ｃｕ（銅）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。Ｆｅの微粉体４９、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９から形成されたアロイ成形物５２では、Ｃｕ及びＮｉの微粉体４９を溶融させる温度（例えば、１４６０℃〜１５００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成し、溶融したＣｕ及びＮｉの微粉体４９によってＦｅの微粉体４９が接合（固着）される。

【0130】

また、アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５１では、Ｆｅの微粉体４９、Ｔｉ（チタン）の微粉体４９、Ａｇ（銀）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。Ｆｅの微粉体４９、Ｔｉの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９から形成されたアロイ成形物５２では、Ａｇ及びＦｅの微粉体４９を溶融させる温度（例えば、１５４０℃〜１６００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成し、溶融したＡｇ及びＦｅの微粉体４９によってＴｉの微粉体４９が接合（固着）される。

【0131】

アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５１では、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅ（鉄）の微粉体４９、Ｚｎ（亜鉛）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９から形成されたアロイ成形物５２では、Ｚｎ及びＣｕの微粉体４９を溶融させる温度（例えば、１０９０℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体４９によってＦｅの微粉体４９が接合（固着）される。

【0132】

また、アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５１では、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅ（鉄）の微粉体４９、Ａｇ（銀）の微粉体４９を混合した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物５２を作る。Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９から形成されたアロイ成形物５２では、Ａｇ及びＣｕの微粉体４９を溶融させる温度（例えば、１０９０℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成し、溶融したＡｇ及びＣｕの微粉体４９によってＦｅの微粉体４９が接合（固着）される。

【0133】

アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られたアロイ成形物５２をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させる。アロイ微粒子１９は、カーボンナノチューブ１５の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ１５の表面に担持され、カーボンナノホーン１６の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン１６の表面に担持される。カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粒子１９を担持させることでカーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａが作られる。アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１０Ａ又はカーボンナノホーン電極１０Ａが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。

【0134】

アロイ微粒子１９の担持方法としては、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ成形物５２を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させる場合、又は、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ成形物５２を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させる場合がある。

【0135】

また、アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物５２をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させつつ、カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する。アロイ微粒子１９は、カーボンナノチューブ１５の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ１５の表面に担持されて重なり合い、カーボンナノホーン１６の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン１６の表面に担持されて重なり合ってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する。カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面に多数のアロイ微粒子１９からなるアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成することでカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが作られる。アロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成するアロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。

【0136】

アロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する方法としては、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ成形物５２を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する場合、又は、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ成形物５２を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する場合がある。

【0137】

なお、アロイ成形物作成工程Ｓ４とアロイ微粒子担持工程Ｓ５との間にアロイ微粉体作成工程Ｓ６が行われる場合、アロイ微粉体作成工程Ｓ６では、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られたアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してアロイ微粉体５３を作る。Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ微粉体５２（Ｎｉを主成分とした合金微粉体）の一例としては、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９、ＺＮの微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ微粉体５３の他の一例としては、Ｎｉの微粉体４８、Ｍｎの微粉体４９、Ｍｏの微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。

【0138】

Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体５３（Ｆｅを主成分とした合金微粉体）の一例としては、Ｆｅの微粉体４９、Ｎｉの微粉体４９、Ｃｕの微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体５３の他の一例としては、Ｆｅの微粉体４９、Ｔｉの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。

【0139】

Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体５３（Ｃｕを主成分とした合金微粉体）の一例としては、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ｚｎの微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体５３の他の一例としては、Ｃｕの微粉体４９、Ｆｅの微粉体４９、Ａｇの微粉体４９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５１を焼成してアロイ成形物５２を作り、そのアロイ成形物５２を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。

【0140】

アロイ微粉体作成工程Ｓ６の後に行われるアロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ微粉体作成工程Ｓ６によって作られたアロイ微粉体５３をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９を担持させる。アロイ微粒子１９は、カーボンナノチューブ１５の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ１５の表面に担持され、カーボンナノホーン１６の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン１６の表面に担持される。カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粒子１９を担持させることでカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが作られる。アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。

【0141】

アロイ微粒子１９の担持方法としては、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体５３を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９を担持させる場合、又は、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体５３を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９を担持させる場合がある。

【0142】

また、アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ微粉体作成工程Ｓ６によって作られたアロイ微粉体５３をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９を担持させつつ、カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子１９によってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する。アロイ微粒子１９は、カーボンナノチューブ１５の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ１５の表面に担持されて重なり合い、カーボンナノホーン１６の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン１６の表面に担持されて重なり合ってアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する。カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面に多数のアロイ微粒子１９からなるアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成することでカーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが作られる。アロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成するアロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形される。

【0143】

アロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する方法としては、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体５３を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する場合、又は、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体５３を蒸発させ、カーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粉体５３のアロイ微粒子１９を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造２０を形成する場合がある。

【0144】

電極製造方法は、各種の遷移金属４８から選択する少なくとも３種類の遷移金属４８の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属４８の中から少なくとも３種類の遷移金属４８を選択する遷移金属選択工程と、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属４８の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５０を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物５０を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物５１を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物５１を所定温度で焼成してアロイ成形物５２を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６を生成し、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物５２を蒸発させてカーボンナノチューブ１５の表面又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ成形物５２のアロイ微粒子１９を担持させるアロイ微粒子担持工程との各工程によってカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを作ることができるから、白金族元素を利用しない白金レスの電極１０Ａ，１０Ｂを廉価に作ることができ、触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であって優れた触媒活性（触媒作用）を有して燃料電池２４や水素ガス発生装置３７に好適に使用することが可能な白金レスの電極１０Ａ，１０Ｂを廉価に作ることができる。

【0145】

電極製造方法は、金属電極薄板１３の両面（前後面）又はカーボン電極薄板１４の両面（前後面）にカーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６が固着され、カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粒子１９が担持され、又は、カーボンナノチューブ１５又はカーボンナノホーン１６の表面にアロイ微粒子１９を積層した積層ポーラス構造２０が形成された厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍのカーボンナノチューブ電極１０Ａ，１０Ｂ又はカーボンナノホーン電極１０Ａ，１０Ｂを作ることができるから、電極１０Ａ，１０Ｂの電気抵抗を低くすることができ、電極１０Ａ，１０Ｂに電流がスムースに流れ、燃料電池２４において十分な電気を発電することが可能であって燃料電池２４に接続された負荷３６に十分な電気エネルギーを供給することが可能な電極１０Ａ，１０Ｂを作ることができるとともに、水素ガス発生装置３７において電気分解を効率よく行うことができ、水素ガス発生装置３７において短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な電極１０Ａ，１０Ｂを廉価に作ることができる。

【符号の説明】

【0146】

１０Ａ カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極
１０Ｂ カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極
１１ 前面
１２ 後面
１３ 金属電極薄板
１４ カーボン電極薄板
１５ カーボンナノチューブ
１６ カーボンナノホーン
１７ 凝集体（凝集板）
１８ 凝集体（凝集板）
１９ アロイ微粒子
２０ アロイ微粒子積層ポーラス構造
２１ 流路
２２ 通流口
２３ セル
２４ 燃料電池（固体高分子形燃料電池）
２５ 燃料極
２６ 空気極
２７ 固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
２８ セパレータ（バイポーラプレート）
２９ セパレータ（バイポーラプレート）
３０ 膜/電極接合体
３１ ガス拡散層
３２ ガス拡散層
３３ ガスシール
３４ ガスシール
３５ 導線
３６ 負荷
３７ 水素ガス発生装置
３８ 陽極
３９ 陰極
４０ 固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
４１ 陽極給電部材
４２ 陰極給電部材
４３ 陽極用貯水槽
４４ 陰極用貯水槽
４５ 陽極主電極
４６ 陰極主電極
４７ 膜/電極接合体
４８ 遷移金属
４９ 遷移金属微粉体
５０ 遷移金属微粉体混合物
５１ 遷移金属微粉体圧縮物
５２ アロイ成形物（合金成形物）
５３ アロイ微粉体（合金微粉体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】