特開 2020-2397 電気分解装置および電極製造方法

(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2020-2397(P2020-2397A)

(43)【公開日】2020年1月9日

(54)【発明の名称】電気分解装置および電極製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25B 11/06 20060101AFI20191206BHJP

   B01J 23/80 20060101ALI20191206BHJP

   B01J 23/889 20060101ALI20191206BHJP

   B01J 23/755 20060101ALI20191206BHJP

   B01J 23/89 20060101ALI20191206BHJP

   B01J 37/04 20060101ALI20191206BHJP

   B01J 35/02 20060101ALI20191206BHJP

   B01J 37/08 20060101ALI20191206BHJP

   C25B 13/04 20060101ALI20191206BHJP

   C25B 11/03 20060101ALI20191206BHJP

   H01M 4/86 20060101ALN20191206BHJP

   H01M 4/90 20060101ALN20191206BHJP

   H01M 4/88 20060101ALN20191206BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20191206BHJP

【ＦＩ】

   C25B11/06 A

   B01J23/80 M

   B01J23/889 M

   B01J23/755 M

   B01J23/89 M

   B01J37/04 101

   B01J35/02 311Z

   B01J37/08

   C25B13/04

   C25B11/03

   H01M4/86 M

   H01M4/90 M

   H01M4/88 K

   H01M8/12 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2018-120823(P2018-120823)

(22)【出願日】2018年6月26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）】

4G169

4K011

5H018

5H126

【Ｆターム（参考）】

4G169AA02

4G169AA08

4G169AA09

4G169BB02A

4G169BB02B

4G169BC29A

4G169BC29C

4G169BC31A

4G169BC31B

4G169BC32B

4G169BC35B

4G169BC50B

4G169BC59B

4G169BC62B

4G169BC66A

4G169BC66B

4G169BC68A

4G169BC68B

4G169CC32

4G169DA05

4G169EA08

4G169EA14

4G169EB12X

4G169EB15X

4G169EB15Y

4G169EB17Y

4G169EC21X

4G169FA01

4G169FB07

4G169FB30

4G169FB70

4G169FC05

4G169FC06

4G169FC08

4K011AA04

4K011AA12

4K011AA51

4K011AA68

5H018AA06

5H018BB01

5H018BB03

5H018BB12

5H018EE02

5H018EE04

5H018HH01

5H018HH03

5H018HH04

5H018HH05

5H018HH08

5H018HH09

5H126BB06

(57)【要約】

【課題】白金族元素を利用することなく触媒活性（触媒作用）を有する陽極および陰極を備え、非白金の陽極および陰極を使用して電気分解を効率よく行うことができる電気分解装置を提供する。
【解決手段】電気分解装置１０の陽極１１および陰極１２は、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属から形成され、選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極である。陽極１１および陰極１２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。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備え、前記陽極および前記陰極に電気を通電し、該陽極で酸化反応を起こすとともに該陰極で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する電気分解装置において、
前記陽極および前記陰極が、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属から形成され、前記選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極であり、前記陽極および前記陰極では、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ていることを特徴とする電気分解装置。

【請求項2】

前記陽極および前記陰極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある請求項１に記載の電気分解装置。

【請求項3】

前記陽極および前記陰極が、Ｎｉの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、前記ポーラス構造のアロイ薄板電極では、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Ｎｉの粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている請求項２に記載の電気分解装置。

【請求項4】

前記Ｎｉの粉体の前記金属粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜５０％の範囲、前記Ｎｉの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の前記金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の前記金属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３に記載の電気分解装置。

【請求項5】

前記陽極および前記陰極が、Ｆｅの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、前記ポーラス構造のアロイ薄板電極では、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Ｆｅの粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている請求項２に記載の電気分解装置。

【請求項6】

前記Ｆｅの粉体の前記金属粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜５０％の範囲、前記Ｆｅの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の前記金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の前記金属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５に記載の電気分解装置。

【請求項7】

前記陽極および前記陰極が、Ｃｕの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、前記ポーラス構造のアロイ薄板電極では、前記Ｃｒ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Ｃｕの粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている請求項２に記載の電気分解装置。

【請求項8】

前記Ｃｕの粉体の前記金属粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜５０％の範囲、前記Ｃｕの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の前記金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の前記金属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７に記載の電気分解装置。

【請求項9】

前記陽極および前記陰極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にあり、前記陽極および前記陰極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある請求項１ないし請求項８いずれかに記載の電気分解装置。

【請求項10】

前記遷移金属の粉体の粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある請求項１ないし請求項９いずれかに記載の電気分解装置。

【請求項11】

前記陽極および前記陰極では、所定面積の薄板状に圧縮した前記金属粉体混合物の焼成時に最も融点の低い遷移金属の粉体が溶融し、溶融した遷移金属をバインダーとして他の遷移金属の粉体が接合され、前記バインダーとなる遷移金属の粉体の前記金属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１ないし請求項１０いずれかに記載の電気分解装置。

【請求項12】

電気分解装置に使用する陽極および陰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種類の遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を作る金属粉体混合物作成工程と、前記金属粉体混合物作成工程によって作られた金属粉体混合物を所定圧力で加圧して金属薄板を作る金属薄板作成工程と、前記金属薄板作成工程によって作られた金属薄板を所定温度で焼成して多数の微細な流路を形成した前記ポーラス構造のアロイ薄板電極を作るポーラス構造アロイ薄板電極作成工程とを有することを特徴とする電極製造方法。

【請求項13】

前記金属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１２に記載の電極製造方法。

【請求項14】

前記金属薄板作成工程が、前記金属粉体混合物作成工程によって作られた金属粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、前記０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成した金属薄板を作る請求項１２または請求項１３に記載の電極製造方法。

【請求項15】

前記ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程が、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種類の遷移金属のうちの融点が最も低い遷移金属の粉体を溶融させる温度で前記金属薄板を焼成する請求項１２ないし請求項１４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、電気を利用して所定の水溶液を化学分解する電気分解装置に関するとともに、電気分解装置に使用する陽極および陰極の電極製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

反応管と、反応管内に収容された触媒体と、流体入口および流体出口を有する筒状体とを備え、流体入口と流体出口とが筒状体の内部を流路として互いに連通し、反応管が流路内に配置され、触媒体が軸線を反応管の長手方向に平行にする向きに反応管に挿入され、触媒体が一定の軸線に沿って延在する基材と脱水素触媒を含む脱水素触媒層とを備え、基材が軸線を中心として回転する方向にねじれながら軸線に沿って延在する板状部を含み、板状部の表面上に脱水素触媒層が設けられている水素発生装置が開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−５５２５１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に開示の水素発生装置の触媒体は、金属の成形体の表面を陽極酸化して金属の酸化物を含む金属酸化物膜を形成する工程と、金属酸化物膜に脱水素触媒を担持させる工程とから作られる。金属酸化物膜に脱水素触媒を担持させる工程では、 ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンを含む酸性の塩化白金水溶液を金属酸化物膜と接触させることによって金属酸化物膜にヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンを付着させるとともに、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンが付着している金属酸化物膜を焼成して金属酸化物膜に脱水素触媒として白金を担持させる。

【0005】

電気分解装置の電極として各種の白金担持カーボンが広く利用されている。しかし、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、今後の電気分解装置の普及に向けて高価な白金以外の金属を利用した非白金触媒を有する廉価な電極の開発が求められている。

【0006】

本発明の目的は、白金族元素を利用することなく触媒活性（触媒作用）を有する陽極および陰極を備え、非白金の陽極および陰極を使用して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電気分解装置を提供することにある。本発明の他の目的は、白金族元素を利用することなく、廉価に作ることができ、十分な触媒活性（触媒作用）を有する電気分解装置の陽極および陰極を製造する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】

【0007】

前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、陽極および陰極と、陽極と陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備え、陽極および陰極に電気を通電し、陽極で酸化反応を起こすとともに陰極で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する電気分解装置である。

【0008】

前記第１の前提における本発明の電気分解装置の特徴は、陽極および陰極が、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属から形成され、選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極であり、陽極および陰極では、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ことにある。

【0009】

本発明の電気分解装置の一例としては、陽極および陰極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある。

【0010】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、陽極および陰極が、Ｎｉの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ薄板電極では、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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている。

【0011】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、Ｎｉの粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜５０％の範囲、Ｎｉの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の金属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】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、陽極および陰極が、Ｆｅの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ薄板電極では、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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている。

【0013】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、Ｆｅの粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜５０％の範囲、Ｆｅの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の金属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】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、陽極および陰極が、Ｃｕの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ薄板電極では、Ｃｒ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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている。

【0015】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、Ｃｕの粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜５０％の範囲、Ｃｕの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の金属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】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、陽極および陰極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にあり、陽極および陰極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。

【0017】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属の粉体の粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。

【0018】

本発明の電気分解装置の他の一例として、陽極および陰極では、所定面積の薄板状に圧縮した金属粉体混合物の焼成時に最も融点の低い遷移金属の粉体が溶融し、溶融した遷移金属をバインダーとして他の遷移金属の粉体が接合され、バインダーとなる遷移金属の粉体の金属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。

【0019】

前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、電気分解装置に使用する陽極および陰極を製造する電極製造方法である。

【0020】

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種類の遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を作る金属粉体混合物作成工程と、金属粉体混合物作成工程によって作られた金属粉体混合物を所定圧力で加圧して金属薄板を作る金属薄板作成工程と、金属薄板作成工程によって作られた金属薄板を所定温度で焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極を作るポーラス構造アロイ薄板電極作成工程とを有することにある。

【0021】

本発明の電極製造方法の一例としては、金属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。

【0022】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、金属薄板作成工程が、金属粉体混合物作成工程によって作られた金属粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成した金属薄板を作る。

【0023】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程が、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属のうちの融点が最も低い遷移金属の粉体を溶融させる温度で金属薄板を焼成する。

【発明の効果】

【0024】

本発明に係る電気分解装置によれば、それに使用される陽極および陰極が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属から形成され、選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極であり、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から、陽極および陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮することで、非白金の陽極および陰極を使用し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。

【0025】

陽極および陰極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある電気分解装置は、陽極および陰極の厚み寸法を前記範囲にすることで、陽極および陰極の電気抵抗を小さくすることができ、陽極や陰極に電流をスムースに流すことができる。電気分解装置は、前記範囲の厚み寸法を有する非白金の陽極および陰極を使用することで、電気分解装置において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】

陽極および陰極がＮｉの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ薄板電極において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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている電気分解装置は、ポーラス構造のアロイ薄板電極において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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているから、Ｎｉの粉体を主成分とした陽極および陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮するとともに、Ｎｉを主成分とした陽極および陰極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあるから、陽極や陰極の電気抵抗が小さく、陽極や陰極に電流がスムースに流れ、非白金の廉価な陽極および陰極を使用したとしても、電気分解装置において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】

Ｎｉの粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜５０％の範囲、Ｎｉの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているとともに、Ｎｉの粉体の重量比やＮｉの粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の粉体の重量比、Ｎｉの粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｎｉの粉体を主成分とした陽極や陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮し、非白金の廉価な陽極および陰極を使用した電気分解装置において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】

陽極および陰極がＦｅの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ薄板電極において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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている電気分解装置は、ポーラス構造のアロイ薄板電極において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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているから、Ｆｅの粉体を主成分とした陽極および陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮するとともに、Ｆｅを主成分とした陽極および陰極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあるから、陽極や陰極の電気抵抗が小さく、陽極や陰極に電流がスムースに流れ、非白金の廉価な陽極および陰極を使用したとしても、電気分解装置において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】

Ｆｅの粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜５０％の範囲、Ｆｅの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているとともに、Ｆｅの粉体の重量比やＦｅの粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の粉体の重量比、Ｆｅの粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｆｅの粉体を主成分とした陽極や陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮し、非白金の廉価な陽極および陰極を使用した電気分解装置において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】

陽極および陰極がＣｕの粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形されたポーラス構造のアロイ薄板電極であり、ポーラス構造のアロイ薄板電極においてＣｒ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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている電気分解装置は、ポーラス構造のアロイ薄板電極において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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているから、Ｃｕの粉体を主成分とした陽極および陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮するとともに、Ｃｕを主成分とした陽極および陰極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあるから、陽極や陰極の電気抵抗が小さく、陽極や陰極に電流がスムースに流れ、非白金の廉価な陽極および陰極を使用したとしても、電気分解装置において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】

Ｃｕの粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜５０％の範囲、Ｃｕの粉体を除く１種類の遷移金属の粉体の金属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の粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているとともに、Ｃｕの粉体の重量比やＣｕの粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の粉体の重量比、Ｃｕの粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｃｕの粉体を主成分とした陽極や陰極が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰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）を発揮し、非白金の廉価な陽極および陰極を使用した電気分解装置において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】

陽極および陰極の空隙率が１５％〜３０％の範囲にあり、陽極および陰極の密度が５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある電気分解装置は、陽極や陰極の空隙率を前記範囲にし、陽極や陰極の密度を前記範囲にすることで、ポーラス構造のアロイ薄板電極である陽極および陰極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成形され、陽極や陰極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極や陰極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を含む電極と略同様の陽極や陰極の触媒活性（触媒作用）を最大限に利用することができる。電気分解装置は、非白金の廉価な陽極および陰極を使用した電気分解装置において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】

遷移金属の粉体の粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にある電気分解装置は、遷移金属の粒径を前記範囲にすることで、ポーラス構造のアロイ薄板電極である陽極および陰極が多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成形され、陽極および陰極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極や陰極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を含む電極と略同様の陽極や陰極の触媒活性（触媒作用）を最大限に利用することができる。電気分解装置は、非白金の廉価な陽極および陰極を使用した電気分解装置において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。

【0034】

所定面積の薄板状に圧縮した金属粉体混合物の焼成時に最も融点の低い遷移金属の粉体が溶融し、溶融した遷移金属をバインダーとして他の遷移金属の粉体が接合され、バインダーとなる遷移金属の粉体の金属粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、最も融点の低い粉状の金属をバインダーとして他の粉状の金属を接合することで、陽極および陰極が高い強度を有してその形状を維持することができ、陽極や陰極に衝撃が加えられたときの陽極や陰極の破損や損壊を防ぐことができる。電気分解装置は、バインダーとなる遷移金属の粉体の重量比を前記範囲にすることで、バインダーとなる遷移金属が溶融したとしても、ポーラス構造のアロイ薄板電極である陽極および陰極の微細な流路（通路孔）が塞がれることはなく、陽極や陰極の多孔質構造を維持することができ、陽極や陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能であり、非白金の廉価な陽極および陰極を使用した電気分解装置において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。

【0035】

本発明に係る電気分解装置に使用する陽極および陰極を製造す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種類の遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物を作る金属粉体混合物作成工程と、金属粉体混合物作成工程によって作られた金属粉体混合物を所定圧力で加圧して金属薄板を作る金属薄板作成工程と、金属薄板作成工程によって作られた金属薄板を所定温度で焼成して多数の微細な流路を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極を作るポーラス構造アロイ薄板電極作成工程とから陽極および陰極を作るから、白金族元素を利用しない非白金の電気分解装置に使用する陽極および陰極を廉価に作ることができ、触媒活性（触媒作用）を有して触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電気分解装置用の陽極および陰極を作ることができる。

【0036】

金属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、多数の微細な流路（通路孔）を有する多孔質に成形されて比表面積が大きいポーラス構造のアロイ薄板電極である陽極および陰極を作ることができ、それら流路を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極や陰極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮することが可能な電気分解装置用の陽極および陰極を作ることができる。電極製造方法は、触媒活性（触媒作用）を有して陽極および陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電気分解装置用の陽極および陰極を廉価に作ることができる。

【0037】

金属薄板作成工程が金属粉体混合物作成工程によって作られた金属粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成した金属薄板を作る電極製造方法は、金属粉体混合物を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって多数の微細な流路（通路孔）を有する金属薄板を作ることができ、白金族元素を利用しない非白金のポーラス構造のアロイ薄板電極である陽極および陰極を廉価に作ることができる。電極製造方法は、触媒活性（触媒作用）を有して陽極および陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電気分解装置用の陽極および陰極を廉価に作ることができる。電極製造方法は、陽極および陰極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であって陽極や陰極に多数の微細な流路（通路孔）を形成することで、陽極や陰極の電気抵抗を小さくすることができ、陽極や陰極を電流がスムースに流れ、電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに電気分解装置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陽極および陰極を作ることができる。

【0038】

ポーラス構造アロイ薄板電極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種類の遷移金属のうちの融点が最も低い遷移金属の粉体を溶融させる温度で金属薄板を焼成する電極製造方法は、最も融点の低い遷移金属の粉体をバインダーとして他の遷移金属の粉体を接合することで、陽極および陰極が高い強度を有してその形状を維持することができ、陽極や陰極に衝撃が加えられたときの陽極や陰極の破損や損壊を防ぐことが可能な陽極および陰極を作ることができる。電極製造方法は、陽極および陰極の形状を維持することができるから、触媒活性（触媒作用）を有して陽極や陰極の触媒機能を十分かつ確実に利用することが可能な電気分解装置用の陽極および陰極を廉価に作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】一例として示す電気分解装置の側面図。

【図2】一例として示す陽極および陰極の斜視図。

【図3】陽極および陰極の一例として示す部分拡大正面図。

【図4】陽極および陰極の他の一例として示す部分拡大正面図。

【図5】電気分解装置を使用した電気分解の一例を説明する図。

【図6】電気分解装置を利用した水素ガス発生システムの一例を示す図。

【図7】陽極（空気極）および陰極（燃料極）を使用した固体高分子形燃料電池の側面図。

【図8】陽極および陰極の起電圧試験の結果を示す図。

【図9】陽極および陰極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。

【図10】陽極および陰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】

一例として示す電気分解装置１０の側面図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電気分解装置および電気分解装置に使用する陽極および陰極の製造方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示す陽極１１および陰極１２の斜視図であり、図３は、陽極１１および陰極１２の一例として示す部分拡大正面図である。図４は、陽極１１および陰極１２の他の一例として示す部分拡大正面図である。

【0041】

電気分解装置１０（水素ガス発生装置）は、陽極１１（アノード）と、陰極１２（カソード）と、陽極１１および陰極１２の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１３（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１４および陰極給電部材１５と、陽極用貯水槽１６および陰極用貯水槽１７と、陽極主電極１８および陰極主電極１９とから形成されている。

【0042】

電気分解装置１０は、陽極１１および陰極１２に電気を通電し、陽極１１で酸化反応を起こすとともに陰極１２で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する。電気分解装置１０では、陽極１１および陰極１２、固体高分子電解質膜１３が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体２０ (Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体２０を陽極給電部材１４と陰極給電部材１５とが挟み込んでいる。固体高分子電解質膜１３は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。

【0043】

陽極給電部材１４は、陽極１１の外側に位置して陽極１１に密着し、陽極１１に＋の電流を給電する。陽極用貯水槽１６は、陽極給電部材１４の外側に位置して陽極給電部材１４に密着している。陽極主電極１８は、陽極用貯水槽１６の外側に位置して陽極給電部材１４に＋の電流を給電する。陰極給電部材１５は、陰極１２の外側に位置して陰極１２に密着し、陰極１２に−の電流を給電する。陰極用貯水槽１７は、陰極給電部材１５の外側に位置して陰極給電部材１５に密着している。陰極主電極１９は、陰極用貯水槽１７の外側に位置して陰極給電部材１５に−の電流を給電する。

【0044】

電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用する陽極１１および陰極１２は、前面２１および後面２２を有するとともに、所定の面積および所定の厚み寸法Ｌ１を有し、その平面形状が四角形に成形されている。陽極１１および陰極１２は、多数の微細な流路２３（通路孔）を有するポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。流路２３には、水溶液（液体）が通流する。なお、陽極１１や陰極１２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等の他のあらゆる平面形状に成形することができる。

【0045】

陽極１１および陰極１２は、粉状に加工された遷移金属の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属から形成されている。遷移金属としては、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。

【0046】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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（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。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】

陽極１１および陰極１２には、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属の粉体（粉状に加工されたＴｉ（チタン）、粉状に加工されたＣｒ（クロム）、粉状に加工されたＭｎ（マンガン）、粉状に加工されたＦｅ（鉄）、粉状に加工されたＣｏ（コバルト）、粉状に加工されたＮｉ（ニッケル）、粉状に加工されたＣｕ（銅）、粉状に加工されたＺｎ（亜鉛）、粉状に加工されたＮｂ（ニオブ）、粉状に加工されたＭｏ（モリブデン）、粉状に加工されたＡｇ（銀））を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５（図１０参照）を所定面積の薄板状に圧縮し、その後に所定温度で焼成（焼結）することで、径が異なる多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されている。

【0048】

それら流路２３（通路孔）は、陽極１１や陰極１２の前面２１に開口する複数の通流口２６と陽極１１や陰極１２の後面２２に開口する複数の通流口２６とを有し、陽極１１および陰極１２の前面２１から後面２２に向かって陽極１１および陰極１２を貫通している。それら流路２３は、陽極１１および陰極１２の前面２１と後面２２との間において陽極１１や陰極１２の厚み方向へ不規則に曲折しながら延びているとともに、陽極１１や陰極１２の外周縁２７から中心に向かって陽極１１や陰極１２の径方向へ不規則に曲折しながら延びている。径方向へ隣接して厚み方向へ曲折して延びるそれら流路２３は、径方向において部分的につながり、一方の流路２３と他方の流路２３とが互いに連通している。厚み方向へ隣接して径方向へ曲折して延びるそれら流路２３は、厚み方向において部分的につながり、一方の流路２３と他方の流路２３とが互いに連通している。

【0049】

それら流路２３（通路孔）の開口面積（開口径）は、厚み方向に向かって一様ではなく、厚み方向に向かって不規則に変化しているとともに、径方向に向かって一様ではなく、径方向に向かって不規則に変化している。それら流路２３は、その開口面積（開口径）が大きくなったり、小さくなったりしながら厚み方向と径方向とへ不規則に開口している。また、前面２１に開口する複数の通流口２６と後面２２に開口する複数の通流口２６とは、その開口面積（開口径）が一様ではなく、その面積が相違している。それら流路２３（通路孔）の開口径や前後面２１，２２の通流口２６の開口径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0050】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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。陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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陽極１１や陰極１２が容易に破損または損壊し、その形状を維持することができない場合がある。陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の厚み寸法Ｌ１が０．３ｍｍを超過すると、陽極１１や陰極１２の電気抵抗が大きくなり、陽極１１や陰極１２を電流がスムースに流れず、電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができず、電気分解装置１０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。

【0051】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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、陽極１１や陰極１２が高い強度を有してその形状を維持することができ、陽極１１や陰極１２に衝撃が加えられたときの陽極１１や陰極１２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、陽極１１および陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１や陰極１２を電流がスムースに流れ、電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０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。

【0052】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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。陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の空隙率が１５％未満であって相対密度が８５％を超過すると、陽極１１や陰極１２に多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されず、陽極１１および陰極１２の比表面積を大きくすることができない。陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路２３（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、陽極１１および陰極１２の強度が低下し、衝撃が加えられたときに陽極１１や陰極１２が容易に破損または損壊し、その形状を維持することができない場合がある。

【0053】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、その空隙率および相対密度が前記範囲にあるから、陽極１１や陰極１２が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路２３（通路孔）を有する多孔質に成形され、陽極１１や陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら流路２３（通路孔）を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の接触面に広く接触させることができ、陽極１１や陰極１２の触媒活性（触媒作用）を最大限に利用することができる。

【0054】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、その密度が５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の密度が５．０ｇ／ｃｍ^２未満では、陽極１１や陰極１２の強度が低下し、衝撃が加えられたときに陽極１１や陰極１２が容易に破損または損壊し、その形状を維持することができない場合がある。陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の密度が７．０ｇ／ｃｍ^２を超過すると、陽極１１や陰極１２に多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されず、陽極１１や陰極１２の比表面積を大きくすることができない。

【0055】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、その密度が前記範囲にあるから、陽極１１や陰極１２が多数の微細な流路２３（通路孔）を有する多孔質に成形され、陽極１１や陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら流路２３（通路孔）を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の接触面に広く接触させることができ、陽極１１や陰極１２の触媒活性（触媒作用）を最大限に利用することができる。

【0056】

Ｔｉの粉体（粉状に加工されたＴｉ）やＣｒの粉体（粉状に加工されたＣｒ）、Ｍｎの粉体（粉状に加工されたＭｎ）、Ｆｅの粉体（粉状に加工されたＦｅ）、Ｃｏの粉体（粉状に加工されたＣｏ）、Ｎｉの粉体（粉状に加工されたＮｉ）、Ｃｕの粉体（粉状に加工されたＣｕ）、Ｚｎの粉体（粉状に加工されたＺｎ）、Ｎｂの粉体（粉状に加工されたＮｂ）、Ｍｏの粉体（粉状に加工されたＭｏ）、Ａｇの粉体（粉状に加工されたＡｇ）の粒径は、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。

【0057】

それら遷移金属の粉体の粒径が１０μｍ未満では、遷移金属によって陽極１１および陰極１２の流路２３（通路孔）が塞がれ、陽極１１および陰極１２に多数の微細な流路２３を形成することができず、陽極１１や陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の比表面積を大きくすることができない。それら遷移金属の粉体の粒径が２００μｍを超過すると、流路２３（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）に多数の微細な流路２３を形成することができず、陽極１１や陰極１２の比表面積を大きくすることができない。

【0058】

陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、それら遷移金属の粉体の粒径が前記範囲にあるから、陽極１１や陰極１２が多数の微細な流路２３（通路孔）を有する多孔質に成形され、陽極１１や陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら流路２３を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極１１や陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）の接触面に広く接触させることができ、陽極１１や陰極１２の触媒活性（触媒作用）を最大限に利用することができる。

【0059】

遷移金属から形成された陽極１１および陰極１２の一例としては、粉状に加工されたＮｉ（ニッケル）の粉体を主成分とし、Ｎｉの粉体とＮｉを除く粉状に加工されたその他の遷移金属（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）の粉体とを均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。

【0060】

Ｎｉ（ニッケル）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、多数の微細な流路２３（通路孔）を有する多孔質の薄板状に成形され、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。Ｎｉの粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている。Ｎｉの粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）では、所定面積の薄板状に圧縮した金属粉体混合物２５の焼成時に最も融点の低い遷移金属の粉体が溶融し、溶融した遷移金属をバインダーとして他の遷移金属の粉体が接合されている。

【0061】

Ｎｉ（ニッケル）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）では、粉状に加工されたＮｉの金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が３０％〜５０％の範囲、Ｎｉを除く粉状に加工された少なくとも１種類の遷移金属（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１種類）の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉを除く粉状に加工された少なくとも他の１種類の遷移金属（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他の１種類）の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。なお、バインダーとなる遷移金属の粉体の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある。

【0062】

Ｎｉ（ニッケル）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２の具体例としては、Ｎｉの粉体、Ｃｕの粉体、ＺＮの粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。この陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、金属粉体混合物２５の全重量に対するＮｉの粉体の重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＣｕの粉体重量比が４２％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＺｎの粉体重量比が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の粉体が溶融し、溶融したＺｎがバインダーとなってＮｉの粉体とＣｕの粉体とを接合している。

【0063】

Ｎｉ（ニッケル）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２の他の具体例としては、Ｎｉの粉体、Ｍｎの粉体、Ｍｏの粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。この陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、金属粉体混合物２５の全重量に対するＮｉの粉体の重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＭｎの粉体重量比が７％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＭｏの粉体重量比が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の粉体が溶融し、溶融したＭｎがバインダーとなってＮｉの粉体とＭｏの粉体とを接合している。

【0064】

Ｎｉ（ニッケル）の粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形された陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているから、白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１および陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができるとともに、Ｎｉを主成分とした陽極１１および陰極１２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、陽極１１や陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１や陰極１２を電流がスムースに流れ、電気分解装置１０の電極として好適に使用することができる。Ｎｉを主成分とした陽極１１および陰極１２を使用した電気分解装置１０は、陽極１１や陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、非白金の陽極１１および陰極１２を使用して効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０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。

【0065】

遷移金属から形成された陽極１１および陰極１２の他の一例としては、粉状に加工されたＦｅ（鉄）の粉体を主成分とし、Ｆｅの粉体とＦｅを除く粉状に加工されたその他の遷移金属（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）の粉体とを均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。

【0066】

Ｆｅ（鉄）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、多数の微細な流路２３（通路孔）を有する多孔質の薄板状に成形され、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。Ｆｅの粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている。Ｆｅの粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）では、所定面積の薄板状に圧縮した金属粉体混合物２５の焼成時に最も融点の低い遷移金属の粉体が溶融し、溶融した遷移金属をバインダーとして他の遷移金属の粉体が接合されている。

【0067】

Ｆｅ（鉄）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）では、粉状に加工されたＦｅの金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が３０％〜５０％の範囲、Ｆｅを除く粉状に加工された少なくとも１種類の遷移金属（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１種類）の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅを除く粉状に加工された少なくとも他の１種類の遷移金属（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他の１種類）の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。なお、バインダーとなる遷移金属の粉体の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある。

【0068】

Ｆｅ（鉄）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２の具体例としては、Ｆｅの粉体、Ｎｉの粉体、Ｃｕの粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。この陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、金属粉体混合物２５の全重量に対するＦｅの粉体の重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＮｉの粉体重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＣｕの粉体重量比が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の粉体が溶融し、溶融したＣｕがバインダーとなってＦｅの粉体とＮｉの粉体とを接合している。

【0069】

Ｆｅ（鉄）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２の他の具体例としては、Ｆｅの粉体、Ｔｉの粉体、Ａｇの粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。この陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、金属粉体混合物２５の全重量に対するＦｅの粉体の重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＴｉの粉体重量比が４６％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＡｇの粉体重量比が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の粉体が溶融し、溶融したＡｇがバインダーとなってＦｅの粉体とＴｉの粉体とを接合している。

【0070】

Ｆｅ（鉄）の粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形された陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているから、白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１および陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができるとともに、Ｆｅを主成分とした陽極１１および陰極１２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、陽極１１および陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１や陰極１２を電流がスムースに流れ、電気分解装置１０の電極として好適に使用することができる。Ｆｅを主成分とした陽極１１および陰極１２を使用した電気分解装置１０は、陽極１１や陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、非白金の陽極１１および陰極１２を使用して効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０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。

【0071】

遷移金属から形成された陽極１１および陰極１２の他の一例としては、粉状に加工されたＣｕ（銅）の粉体を主成分とし、Ｃｕの粉体とＣｕを除く粉状に加工されたその他の遷移金属（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）の粉体とを均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。

【0072】

Ｃｕ（銅）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、多数の微細な流路２３（通路孔）を有する多孔質の薄板状に成形され、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。Ｃｕの粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されている。Ｃｕの粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２３）では、所定面積の薄板状に圧縮した金属粉体混合物２５の焼成時に最も融点の低い遷移金属の粉体が溶融し、溶融した遷移金属をバインダーとして他の遷移金属の粉体が接合されている。

【0073】

Ｃｕ（銅）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）では、粉状に加工されたＣｕの金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が３０％〜５０％の範囲、Ｃｕを除く粉状に加工された少なくとも１種類の遷移金属（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１種類）の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕを除く粉状に加工された少なくとも他の１種類の遷移金属（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他の１種類）の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。なお、バインダーとなる遷移金属の粉体の金属粉体混合物２５の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある。

【0074】

Ｃｕ（銅）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２の具体例としては、Ｃｕの粉体、Ｆｅの粉体、Ｚｎの粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。この陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、金属粉体混合物２５の全重量に対するＣｕの粉体の重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＦｅの粉体重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＺｎの粉体重量比が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の粉体が溶融し、溶融したＺｎがバインダーとなってＣｕの粉体とＦｅの粉体とを接合している。

【0075】

Ｃｕ（銅）の粉体を主成分とした陽極１１および陰極１２の他の具体例としては、Ｃｕの粉体、Ｆｅの粉体、Ａｇの粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、その金属粉体混合物２５を所定温度で焼成することで多数の微細な流路２３（通路孔）が形成されたポーラス構造のアロイ薄板電極２４である。この陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）は、金属粉体混合物２５の全重量に対するＣｕの粉体の重量比が４８％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＦｅの粉体重量比が４６％、金属粉体混合物２５の全重量に対するＡｇの粉体重量比が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の粉体が溶融し、溶融したＡｇがバインダーとなってＣｕの粉体とＦｅの粉体とを接合している。

【0076】

Ｃｕ（銅）の粉体を主成分として０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形された陽極１１および陰極１２（ポーラス構造のアロイ薄板電極２４）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の粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の粉体が選択されているから、白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１および陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができるとともに、Ｃｕを主成分とした陽極１１および陰極１２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、陽極１１や陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１や陰極１２を電流がスムースに流れ、電気分解装置１０の電極として好適に使用することができる。Ｃｕを主成分とした陽極１１および陰極１２を使用した電気分解装置１０は、陽極１１や陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、非白金の陽極１１および陰極１２を使用して効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０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。

【0077】

図５は、電気分解装置１０を使用した電気分解の一例を説明する図であり、図６は、電気分解装置１０を利用した水素ガス生成システム２８の一例を示す図である。図５に示す電気分解では、水（水溶液）を電気分解し、水素と酸素とを発生させているが、水（Ｈ_２Ｏ）の他に、電気分解装置１０を使用してＮａＯＨ水溶液、Ｈ_２ＳＯ_４水溶液、ＮａＣｌ水溶液、ＡｇＮＯ_３水溶液、ＣｕＳＯ_４水溶液の電気分解が行われる。

【0078】

電気分解装置１０における水の電気分解では、図５に矢印で示すように、陽極用貯水槽１６および陰極用貯水槽１７に水（Ｈ_２Ｏ）が給水され、陽極主電極１８に電源から＋の電流が給電されるとともに、陰極主電極１９に電源から−の電流が給電される。陽極主電極１８に給電された＋の電流が陽極給電部材１４から陽極１１（アノード）に給電され、陰極主電極１９に給電された−の電流が陰極給電部材１５から陰極１２（カソード）に給電される。

【0079】

陽極１１（電極）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１２（電極）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１３内を通って陽極１１から陰極１２（電極）へ移動する。固体高分子電解質膜１２には、陽極１１で生成されたプロトンが通流する。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、遷移金属の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属から陽極１１（電極）や陰極１２（電極）が形成されているから、陽極１１や陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を示し、電気分解装置１０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。

【0080】

なお、ＮａＯＨ水溶液の電気分解では、陽極１１において４ＯＨ⁻→２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２＋４ｅ⁻の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２において２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→２ＯＨ⁻＋Ｈ_２の陰極反応（触媒作用）が起こる。Ｈ_２ＳＯ_４水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２において２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２の陰極反応（触媒作用）が起こる。

【0081】

ＮａＣｌ水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｃｌ⁻→Ｃｌ_２＋２ｅ⁻の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２において２Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→２ＯＨ⁻＋Ｈ_２の陰極反応（触媒作用）が起こる。ＡｇＮＯ_３水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２においてＡｇ^＋＋ｅ⁻→Ａｇの陰極反応（触媒作用）が起こる。ＣｕＳＯ_４水溶液の電気分解では、陽極１１において２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２においてＣｕ^２＋＋２ｅ⁻→Ｃｕの陰極反応（触媒作用）が起こる。

【0082】

水素ガス生成システム２８は、電気分解装置１０と、電気分解装置１０の陽極と陰極とに電気を給電する直流電源２９と、水（純水）を貯水する貯水タンク３０と、水（純水）を給水する給水ポンプ３１と、酸素気液分離器３２と、水（純水）を給水する２台の循環ポンプ３３，３４と、水素気液分離器３５と、水素を貯めるボンベ３６（水素タンク）とから形成されている。

【0083】

水素ガス生成システム２８は、貯水タンク３０に貯水された水（純水）が給水ポンプ３１によって酸素気液分離器３２に給水され、酸素気液分離器３２から流出した水が電気分解装置１０に給水される。直流電源２９から電気分解装置１０に電気が給電され、電気分解装置１０において電気分解が行われることで水が水素と酸素とに分解される。酸素は、酸素気液分離器３２に流入し、気液分離された後、大気に放出される。酸素気液分離器３２において気液分離された水は循環ポンプ３３によって再び電気分解装置１０に給水される。水素は、水素気液分離器３５に流入し、気液分離された後、ボンベ３６（水素タンク）に流入する。水素気液分離器３５において気液分離された水は循環ポンプ３４によって再び電気分解装置１０に給水される。

【0084】

図７は、陽極１１（空気極３９）および陰極１２（燃料極３８）を使用した固体高分子形燃料電池３７の側面図であり、図８は、陽極１１（空気極３９）および陰極１２（燃料極３８）の起電圧試験の結果を示す図である。図９は、陽極１１（空気極３９）および陰極１２（燃料極３８）のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。図７では、負荷４７が接続された状態を示しているが、起電圧試験では、負荷４７が存在せず、無負荷である。起電圧試験およびＩ−Ｖ特性試験では、図７に示す固体高分子形燃料電池３７に電気分解装置１０において使用した陽極１１（空気極）および陰極１２（燃料極）を使用し、無負荷においてその起電圧を測定し、固体高分子形燃料電池３７に負荷４７を接続し、そのＩ−Ｖ特性を測定した。

【0085】

固体高分子形燃料電池３７は、図７に示すように、燃料極３８（陰極）および空気極３９（陽極）と、燃料極３８および空気極３９の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１３（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、燃料極３８の厚み方向外側に位置するセパレータ４０（バイポーラプレート）と、空気極３９の厚み方向外側に位置するセパレータ４１（バイポーラプレート）とから形成されている。

【0086】

それらセパレータ４０，４１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）。燃料極３８や空気極３９、固体高分子電解質膜１３が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体をそれらセパレータ４０，４１が挟み込んでいる。固体高分子電解質膜１３は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。燃料極３８とセパレータ４０との間には、ガス拡散層４２が形成され、空気極３９とセパレータ４１との間には、ガス拡散層４３が形成されている。燃料極３８とセパレータ４０との間であってガス拡散層４２の上部および下部には、ガスシール４４が設置されている。空気極３９とセパレータ４１との間であってガス拡散層４３の上部および下部には、ガスシール４５が設置されている。

【0087】

固体高分子形燃料電池３７では、燃料極３８（陰極１２）に水素（燃料）が供給され、空気極３９（陽極１１）に空気（酸素）が供給される。燃料極３８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１３内を通って燃料極３８から空気極３９へ移動し、電子が導線４６内を通って空気極３９へ移動する。固体高分子電解質膜１３には、燃料極３８で生成されたプロトンが通流する。空気極３９では、固体高分子電解質膜１３から移動したプロトンと導線４６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。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、遷移金属の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属から燃料極３８（陰極１２）や空気極３９（陽極１１）が形成されているから、燃料極３８（陰極１２）や空気極３９（陽極１１）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。

【0088】

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３８（陰極１２）と空気極３９（陽極１１）との間（電極間）の電圧（Ｖ）を測定した。図８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、縦軸に燃料極３８（陰極１２）と空気極３９（陽極１１）との間（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）を使用した場合、固体高分子形燃料電池では、図８の起電圧試験の結果を示す図から分かるように、電極間の電圧が１．０７９（Ｖ）前後であったのに対し、燃料極３８（非白金電極）および空気極３９（非白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池３７では、燃料極３８（陰極１２）と空気極３９（陽極１１）との間（電極間）の電圧（起電力）が１．０１（Ｖ）〜１．０２（Ｖ）であった。

【0089】

Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極３８（陰極１２）と空気極３９（陽極１１）との間（電極間）に負荷４７を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図９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３８（非白金電極）および空気極３９（非白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池３７では、図９のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図から分かるように、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８の起電圧試験の結果や図９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非白金の燃料極３８（陰極１２）および空気極３９（陽極１１）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。

【0090】

電気分解装置１０は、それに使用される陽極１１および陰極１２が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属から形成され、選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属の粉体を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成して多数の微細な流路２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４であり、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から、陽極１１および陰極１２が白金族元素を含む電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１や陰極１２が白金族元素を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、非白金の陽極１１および陰極１２を使用し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。電気分解装置１０は、陽極１１および陰極１２の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあるから、陽極１１および陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１や陰極１２に電流をスムースに流すことができ、陽極１１や陰極１２を利用して電気分解を確実に行うことができる。

【0091】

図１０は、陽極１１および陰極１２の製造方法を説明する図である。陽極１１（電極）および陰極１２（電極）は、図１０に示すように、遷移金属選択工程Ｓ１、金属粉体混合物作成工程Ｓ２、金属薄板作成工程Ｓ３、ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４を有する電極製造方法によって製造される。遷移金属選択工程Ｓ１では、各種の遷移金属３６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。

【0092】

遷移金属選択工程Ｓ１において、既述のように、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした陽極１１や陰極１２では、Ｃｕ（銅）およびＺＮ（亜鉛）を選択し、または、Ｍｎ（マンガン）およびＭｏ（モリブデン）を選択する。Ｆｅ（鉄）を主成分とした陽極１１や陰極１２では、Ｎｉ（ニッケル）およびＣｕ（銅）を選択し、または、Ｔｉ（チタン）およびＡｇ（銀）を選択する。Ｃｕ（銅）を主成分とした陽極１１や陰極１２では、Ｆｅ（鉄）およびＺｎ（亜鉛）を選択し、または、Ｆｅ（鉄）およびＡｇ（銀）を選択する。

【0093】

金属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の粉体４９を均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。金属粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした陽極１１や陰極１２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の粉体４９、Ｃｕの粉体４９、Ｚｎの粉体４９を作成する。次に、Ｎｉの粉体４９やＣｕの粉体４９、Ｚｎの粉体４９を混合機に投入して混合機によってＮｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９、Ｚｎの粉体４９を攪拌・混合し、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９、Ｚｎの粉体４９が均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。

【0094】

または、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の粉体４９、Ｍｎの粉体４９、Ｍｏの粉体４９を作成する。次に、Ｎｉの粉体４９やＭｎの粉体４９、Ｍｏの粉体４９を混合機に投入して混合機によってＮｉの粉体４９、Ｍｎの粉体４９、Ｍｏの粉体４９を攪拌・混合し、Ｎｉの粉体４９、Ｍｎの粉体４９、Ｍｏの粉体４９が均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。

【0095】

金属粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした陽極１１や陰極１２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の粉体４９、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９を作成する。次に、Ｆｅの粉体４９やＮｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９を混合機に投入して混合機によってＦｅの粉体４９、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９を攪拌・混合し、Ｆｅの粉体４９、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９が均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。

【0096】

または、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の粉体４９、Ｔｉの粉体４９、Ａｇの粉体４９を作成する。次に、Ｆｅの粉体４９やＴｉの粉体４９、Ａｇの粉体４９を混合機に投入して混合機によってＦｅの粉体４９、Ｔｉの粉体４９、Ａｇの粉体４９を攪拌・混合し、Ｆｅの粉体４９、Ｔｉの粉体４９、Ａｇの粉体４９が均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。

【0097】

金属粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｃｕ（銅）を主成分とした陽極１１や陰極１２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の粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ｚｎの粉体４９を作成する。次に、Ｃｕの粉体４９やＦｅの粉体４９、Ｚｎの粉体４９を混合機に投入して混合機によってＣｕの粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ｚｎの粉体４９を攪拌・混合し、Ｃｕの粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ｚｎの粉体４９が均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。

【0098】

または、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の粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ａｇの粉体４９を作成する。次に、Ｃｕの粉体４９やＦｅの粉体４９、Ａｇの粉体４９を混合機に投入して混合機によってＣｕの粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ａｇの粉体４９を攪拌・混合し、Ｃｕの粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ａｇの粉体４９が均一に混合・分散した金属粉体混合物２５を作る。

【0099】

金属薄板作成工程Ｓ３では、金属粉体混合物作成工程Ｓ２によって作られた金属粉体混合物２５を所定圧力で加圧し、金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮した金属薄板５０を作る。金属薄板作成工程Ｓ３では、金属粉体混合物２５を金型に入れ、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金属薄板５０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。

【0100】

プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、金属薄板５０に形成される流路２３（通路孔）の開口径が大きくなり、金属薄板５０の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍにしつつ開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を金属薄板５０に形成することができない。プレス圧（圧力）が８００Ｍｐａを超過すると、金属薄板５０に形成される流路２３（通路孔）の開口径が必要以上に小さくなり、金属薄板５０の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍにしつつ開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を金属薄板５０に形成することができない。電極製造方法は、金属粉体混合物２５を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、金属薄板５０の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍにしつつ開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作ることができる。

【0101】

金属薄板作成工程Ｓ３において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした陽極１１や陰極１２では、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕ（銅）の粉体４９、ＺＮ（亜鉛）粉体４９を混合した金属粉体混合物２５の所定量を金型に投入し、その金属粉体混合物２５をプレス加工によって加圧（圧縮）して金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作る。

【0102】

または、Ｎｉの粉体４９、Ｍｎ（マンガン）の粉体４９、Ｍｏ（モリブデン）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５の所定量を金型に投入し、その金属粉体混合物２５をプレス加工によって加圧（圧縮）して金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作る。

【0103】

金属薄板作成工程Ｓ３において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした陽極１１や陰極１２では、Ｆｅの粉体４９、Ｎｉ（ニッケル）の粉体４９、Ｃｕ（銅）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５の所定量を金型に投入し、その金属粉体混合物２５をプレス加工によって加圧（圧縮）して金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作る。

【0104】

または、Ｆｅの粉体４９、Ｔｉ（チタン）の粉体４９、Ａｇ（銀）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５の所定量を金型に投入し、その金属粉体混合物２５をプレス加工によって加圧（圧縮）して金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作る。

【0105】

金属薄板作成工程Ｓ３において、Ｃｕ（銅）を主成分とした燃料極１１や空気極１２では、Ｃｕの粉体４９、Ｆｅ（鉄）の粉体４９、Ｚｎ（亜鉛）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５の所定量を金型に投入し、その金属粉体混合物２５をプレス加工によって加圧（圧縮）して金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作る。

【0106】

または、Ｃｕの粉体４９、Ｆｅ（鉄）の粉体４９、Ａｇ（銀）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５の所定量を金型に投入し、その金属粉体混合物２５をプレス加工によって加圧（圧縮）して金属粉体混合物２５を所定面積の薄板状に圧縮し、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであって開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した金属薄板５０を作る。

【0107】

ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４では、金属薄板作成工程Ｓ３によって作られた金属薄板５０を炉（電気炉等）に投入し、金属薄板５０を炉において所定温度で焼成（焼結）して多数の微細な流路２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程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のうちの融点が最も低い遷移金属４８の粉体４９を溶融させる温度で金属薄板５０を長時間焼成する。焼成（焼結）時間は、３時間〜６時間である。ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４では、所定面積の薄板状に圧縮した金属薄板５０（金属粉体混合物２５）の焼成時において、最も融点の低い遷移金属４８の粉体４９が溶融し、溶融した遷移金属４８をバインダーとして他の遷移金属４８の粉体４９を接合（固着）する。

【0108】

ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした陽極１１（電極）や陰極１２（電極）では、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕ（銅）の粉体４９、ＺＮ（亜鉛）粉体４９を混合した金属粉体混合物２５を圧縮した金属薄板５０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２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。Ｎｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９、Ｚｎの粉体４９から形成された金属薄板５０では、Ｚｎの粉体４９を溶融させる温度（例えば、５００℃〜８００℃）で金属薄板５０を焼成し、溶融したＺｎの粉体４９によってＮｉの粉体４９とＣｕの粉体４９とが接合（固着）される。

【0109】

また、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした陽極１１（電極）や陰極１２（電極）では、Ｎｉの粉体４９、Ｍｎ（マンガン）の粉体４９、Ｍｏ（モリブデン）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５を圧縮した金属薄板５０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２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。Ｎｉの粉体４９、Ｍｎの粉体４９、Ｍｏの粉体４９から形成された金属薄板５０では、Ｍｎの粉体４９を溶融させる温度（例えば、１２００℃〜１４００℃）で金属薄板５０を焼成し、溶融したＭｎの粉体４９によってＭｎの粉体４９とＭｏの粉体４９とが接合（固着）される。

【0110】

ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした陽極１１（電極）や陰極１２（電極）では、Ｆｅの粉体４９、Ｎｉ（ニッケル）の粉体４９、Ｃｕ（銅）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５を圧縮した金属薄板５０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２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。Ｆｅの粉体４９、Ｎｉの粉体４９、Ｃｕの粉体４９から形成された金属薄板５０では、Ｃｕの粉体４９を溶融させる温度（例えば、１１００℃〜１３００℃）で金属薄板５０を焼成し、溶融したＣｕの粉体４９によってＦｅの粉体４９とＮｉの粉体４９とが接合（固着）される。

【0111】

また、Ｆｅ（鉄）を主成分とした陽極１１（電極）や陰極１２（電極）では、Ｆｅの粉体４９、Ｔｉ（チタン）の粉体４９、Ａｇ（銀）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５を圧縮した金属薄板５０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２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。Ｆｅの粉体４９、Ｔｉの粉体４９、Ａｇの粉体４９から形成された金属薄板５０では、Ａｇの粉体４９を溶融させる温度（例えば、１０００℃〜１２００℃）で金属薄板５０を焼成し、溶融したＡｇの粉体４９によってＦｅの粉体４９とＴｉの粉体４９とが接合（固着）される。

【0112】

ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４において、Ｃｕ（銅）を主成分とした陽極１１（電極）や陰極１２（電極）では、Ｃｕの粉体４９、Ｆｅ（鉄）の粉体４９、Ｚｎ（亜鉛）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５を圧縮した金属薄板５０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２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。Ｃｕの粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ｚｎの粉体４９から形成された金属薄板５０では、Ｚｎの粉体４９を溶融させる温度（例えば、５００℃〜８００℃）で金属薄板５０を焼成し、溶融したＺｎの粉体４９によってＣｕの粉体４９とＦｅの粉体４９とが接合（固着）される。

【0113】

また、Ｃｕ（銅）を主成分とした陽極１１（電極）や陰極１２（電極）では、Ｃｕの粉体４９、Ｆｅ（鉄）の粉体４９、Ａｇ（銀）の粉体４９を混合した金属粉体混合物２５を圧縮した金属薄板５０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２３（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ薄板電極２４を作る。Ｃｕの粉体４９、Ｆｅの粉体４９、Ａｇの粉体４９から形成された金属薄板５０では、Ａｇの粉体４９を溶融させる温度（例えば、１０００℃〜１１００℃）で金属薄板５０を焼成し、溶融したＡｇの粉体４９によってＣｕの粉体４９とＦｅの粉体４９とが接合（固着）される。

【0114】

電極製造方法は、遷移金属選択工程Ｓ１や金属粉体混合物作成工程Ｓ２、金属薄板作成工程Ｓ３、ポーラス構造アロイ薄板電極作成工程Ｓ４によって厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であって多数の微細な流路２３（通路孔）を形成した陽極１１（電極）や陰極１２（電極）を作ることができ、白金族元素を利用しない非白金の陽極１１や陰極１２を廉価に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触媒活性（触媒作用）を有して電気分解装置１０に使用する陽極１１や陰極１２を作ることができる。

【0115】

電極製造方法は、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であって多数の微細な流路２３（通路孔）が形成された陽極１１（電極）や陰極１２（電極）を作ることができるから、陽極１１や陰極１２の電気抵抗を小さくすることができるとともに、陽極１１や陰極１２を電流がスムースに流れ、電気分解装置１０において効率よく電気分解を行うことができ、電気分解装置１０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陽極１１や陰極１２を作ることができる。

【符号の説明】

【0116】

１０ 電気分解装置
１１ 陽極（電極）
１２ 陰極（電極）
１３ 固体高分子電解質膜
１４ 陽極給電部材
１５ 陰極給電部材
１６ 陽極用貯水槽
１７ 陰極用貯水槽
１８ 陽極主電極
１９ 陰極主電極
２０ 膜/電極接合体
２１ 前面
２２ 後面
２３ 流路（通路孔）
２４ ポーラス構造のアロイ薄板電極
２５ 金属粉体混合物
２６ 通流口
２７ 外周縁
２８ 水素ガス生成システム
２９ 直流電源
３０ 貯水タンク
３１ 給水ポンプ
３２ 酸素気液分離器
３３ 循環ポンプ
３４ 循環ポンプ
３５ 水素気液分離器
３６ ボンベ
３７ 固体高分子形燃料電池
３８ 燃料極
３９ 空気極
４０ セパレータ
４１ セパレータ
４２ ガス拡散層
４３ ガス拡散層
４４ ガスシール
４５ ガスシール
４６ 導線
４７ 負荷
４８ 遷移金属
４９ 粉体
５０ 金属薄板
Ｌ１ 厚み寸法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】