特開 2020-64784 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2020-64784(P2020-64784A)

(43)【公開日】2020年4月23日

(54)【発明の名称】電極及び電極製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/90 20060101AFI20200331BHJP

   H01M 4/92 20060101ALI20200331BHJP

   H01M 4/88 20060101ALI20200331BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20200331BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20200331BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/90 M

   H01M4/92

   H01M4/88 K

   H01M4/86 M

   H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2018-196797(P2018-196797)

(22)【出願日】2018年10月18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）】

5H018

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H018AA06

5H018AS02

5H018AS03

5H018BB01

5H018BB03

5H018BB11

5H018BB12

5H018EE02

5H018EE03

5H018EE04

5H018HH01

5H018HH03

5H018HH05

5H018HH08

5H018HH09

5H126BB06

(57)【要約】

【課題】白金族金属の含有量を極力少なくすることができ、優れた触媒活性を有して陽極または陰極として使用することできる電極を提供する。
【解決手段】電極１０は、白金族金属と、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種類の遷移金属とから形成され、白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物を焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されている。電極１０では、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、金属微粉体混合物の全重量に対するそれら遷移金属の重量比が定められている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極又は陰極として使用する電極において、
前記電極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、前記選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と前記選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されていることを特徴とする電極。

【請求項2】

前記電極では、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請求項１に記載の電極。

【請求項3】

前記電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある請求項１又は請求項２に記載の電極。

【請求項4】

前記遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、前記電極では、前記Ｎｉの仕事関数と前記Ｆｅの仕事関数と前記Ｃｕ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Ｎｉの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｆｅの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比と前記Ｃｕの微粉体の該金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の電極。

【請求項5】

前記白金族金属の微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、５〜１０％の範囲、前記Ｎｉの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、前記Ｆｅの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、前記Ｃｕの微粉体の前記金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜５％の範囲にある請求項４に記載の電極。

【請求項6】

前記ポーラス構造の薄板状に成形された電極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にある請求項１ないし請求項５いずれかに記載の電極。

【請求項7】

前記ポーラス構造の薄板に成形された電極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある請求項１ないし請求項６いずれかに記載の電極。

【請求項8】

前記白金族金属の微粉体の粒径と前記遷移金属の微粉体の粒径とが、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある請求項１ないし請求項７いずれかに記載の電極。

【請求項9】

前記電極では、所定面積の薄板状に圧縮した前記金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＣｕをバインダーとして前記白金族金属の微粉体と前記Ｎｉの微粉体と前記Ｆｅの微粉体とが接合されている請求項４ないし請求項８いずれかに記載の電極。

【請求項10】

陽極又は陰極として使用する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、各種の白金族金属の中から少なくとも１種類の白金族金属を選択し、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１種類の白金族金属を微粉砕して白金族金属微粉体を作り、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種類の遷移金属を微粉砕して遷移金属微粉体を作る金属微粉体作成工程と、前記金属微粉体作成工程によって作られた少なくとも３種類の遷移金属微粉体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、前記白金族金属微粉体の重量比と少なくとも３種類の遷移金属微粉体の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程と、前記微粉体重量比決定工程によって決定した重量比の前記白金族金属微粉体と少なくとも３種類の遷移金属微粉体とを混合・分散した金属微粉体混合物を作る金属微粉体混合物作成工程と、前記金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して金属微粉体圧縮物を作る金属微粉体圧縮物作成工程と、前記金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた金属微粉体圧縮物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薄板状に成形された前記電極を作るポーラス構造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11】

前記遷移金属選択工程によって選択された遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、前記微粉体重量比決定工程では、前記金属微粉体混合物の全重量に対する前記白金族金属の微粉体の重量比を５〜１０％の範囲で決定し、前記金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｎｉの微粉体の重量比を３０％〜４５％の範囲で決定し、前記金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｆｅの微粉体の重量比を３０％〜４５％の範囲で決定するとともに、前記金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｃｕの微粉体の重量比を３％〜５％の範囲で決定する請求項１０に記載の電極製造方法。

【請求項12】

前記金属微粉体作成工程が、前記白金族金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、前記遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する請求項１０又は請求項１１に記載の電極製造方法。

【請求項13】

前記金属微粉体圧縮物作成工程が、前記金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成したポーラス構造かつ薄板状の前記金属微粉体圧縮物を作る請求項１０ないし請求項１２いずれかに記載の電極製造方法。

【請求項14】

前記ポーラス構造薄板電極作成工程が、最も融点の低い前記Ｃｕの微粉体を溶融させる温度で前記金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融したＣｕの微粉体をバインダーとして前記白金族金属の微粉体と前記Ｎｉの微粉体と前記Ｆｅの微粉体とを接合する請求項１０ないし請求項１３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、陽極または陰極として使用する電極及び陽極又は陰極として使用する電極を製造する電極製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

低沸点金属である亜鉛を含む多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）を焼成した窒素ドープカーボンに白金を担持させた燃料電池電極が開示されている（特許文献１参照）。この燃料電池電極は、低沸点金属である亜鉛を含む多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）を製造原料として用いるため、原料由来の金属をほとんど含まず、大きな比表面積を有するＮＤＣである触媒担持体を得ることができ、少量の白金担持により高活性な白金触媒を得ることができる。さらに、製造原料である多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）由来の金属が含まれていないため、焼成条件を自由に設定できる。すなわち、原料として用いる多孔性金属錯体（ＰＣＰ／ＭＯＦ）の有機化合物リンカーの変更や焼成温度の調節により、得られるＮＤＣ中の含窒素量や結晶化度をコントロールすることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−２３９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

固体高分子形燃料電池の電極触媒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、白金は、貴金属であり、その生産量に限りがある希少な金属資源であることから、その使用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の含有量を極力少なくするとともに、少ない量の白金とともに白金以外の金属を使用した電極の開発が求められている。

【0005】

本発明の目的は、白金族金属の含有量を極力少なくすることができ、優れた触媒活性（触媒作用）を有して陽極または陰極として使用することできる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、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる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、陽極又は陰極として使用する電極である。

【0007】

前記第１の前提における本発明の電極の特徴は、電極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に圧縮した後に焼成することで、多数の微細な流路が形成されたポーラス構造の薄板状に成形されていることにある。

【0008】

本発明の電極の一例として、電極では、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。

【0009】

本発明の電極の他の一例としては、電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある。

【0010】

本発明の電極の他の一例としては、遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、電極では、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数とＣｕ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、Ｎｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＦｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＣｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている。

【0011】

本発明の電極の他の一例としては、白金族金属の微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、５〜１０％の範囲、Ｎｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、Ｆｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３０％〜４５％の範囲、Ｃｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜５％の範囲にある。

【0012】

本発明の電極の他の一例としては、ポーラス構造の薄板状に成形された電極の空隙率が、１５％〜３０％の範囲にある。

【0013】

本発明の電極の他の一例としては、ポーラス構造の薄板に成形された電極の密度が、５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。

【0014】

本発明の電極の他の一例としては、白金族金属の微粉体の粒径と遷移金属の微粉体の粒径とが、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。

【0015】

本発明の電極の他の一例として、電極では、所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＣｕをバインダーとして白金族金属の微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とが接合されている。

【0016】

前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、陽極又は陰極として使用する電極を製造する電極製造方法である。

【0017】

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、各種の白金族金属の中から少なくとも１種類の白金族金属を選択し、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１種類の白金族金属を微粉砕して白金族金属微粉体を作り、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕して遷移金属微粉体を作る金属微粉体作成工程と、金属微粉体作成工程によって作られた少なくとも３種類の遷移金属微粉体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、白金族金属微粉体の重量比と少なくとも３種類の遷移金属微粉体の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程と、微粉体重量比決定工程によって決定した重量比の白金族金属微粉体と少なくとも３種類の遷移金属微粉体とを混合・分散した金属微粉体混合物を作る金属微粉体混合物作成工程と、金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して金属微粉体圧縮物を作る金属微粉体圧縮物作成工程と、金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた金属微粉体圧縮物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薄板状に成形された電極を作るポーラス構造薄板電極作成工程とを有することにある。

【0018】

本発明の電極製造方法の一例としては、遷移金属選択工程によって選択された遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、微粉体重量比決定工程では、金属微粉体混合物の全重量に対する白金族金属の微粉体の重量比を５〜１０％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比を３０％〜４５％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比を３０％〜４５％の範囲で決定するとともに、金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比を３％〜５％の範囲で決定する。

【0019】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、金属微粉体作成工程が、白金族金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する。

【0020】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、金属微粉体圧縮物作成工程が、金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成したポーラス構造かつ薄板状の金属微粉体圧縮物を作る。

【0021】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、ポーラス構造薄板電極作成工程が、最も融点の低いＣｕの微粉体を溶融させる温度で金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融したＣｕの微粉体をバインダーとして白金族金属の微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とを接合する。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る電極によれば、それが各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の白金族金属と各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属とから形成され、選択された少なくとも１種類の白金族金属を微粉砕した白金族金属微粉体と選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体とを均一に混合・分散した金属微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薄板状電極であり、白金族金属以外の遷移金属を使用することで、白金族金属の含有量を極力少なくすることができ、白金族金属の触媒活性を利用するとともに遷移金属の触媒活性を利用することで、優れた触媒活性（触媒作用）を有する白金族金属少含有の陽極または陰極として使用することできる。

【0023】

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電極は、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、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、電極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、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）を有する白金族金属少含有の陽極又は陰極として好適に使用することができる。電極は、それが白金族元素を担持した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、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、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0024】

厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある電極は、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、電極に電流をスムースに流すことができる。電極は、それが白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を有するとともに、それに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、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、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0025】

遷移金属がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数とＣｕ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、Ｎｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＦｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＣｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とが定められている電極は、合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とＣｕ（銅）とを選択するとともに、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、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比やＦｅの微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体の重量比を定めているから、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、電極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、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）を有する白金族金属少含有の陽極又は陰極として好適に使用することができる。電極は、それが白金族元素を担持した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、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、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0026】

白金族金属の微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が５〜１０％の範囲、Ｎｉの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、Ｆｅの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、Ｃｕの微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜５％の範囲にある電極は、合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とＣｕ（銅）とを選択するとともに、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、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比やＦｅの微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体の重量比を前記範囲で定めているから、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、電極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、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）を有する白金族金属少含有の陽極又は陰極として好適に使用することができる。電極は、それが各種の遷移金属から選択された廉価な遷移金属を含み、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比やＦｅの微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体の重量比が前記範囲にあり、金属微粉体混合物の全重量に対する白金族金属の微粉体の重量比が前記範囲にあり、高価な白金族金属の含有量が少ないから、陽極または陰極を廉価に作ることができる。電極は、それが白金族元素を担持した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、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、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0027】

ポーラス構造の薄板状に成形された電極の空隙率が１５％〜３０％の範囲にある電極は、電極の空隙率を前記範囲にすることで、薄板状の電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、電極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を担持した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できる。電極は、その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）を有する白金族金属少含有の陽極または陰極として好適に使用することができる。

【0028】

ポーラス構造の薄板に成形された電極の密度が５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある電極は、電極の密度を前記範囲にすることで、薄板状の電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、電極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を担持した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できる。電極は、その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）を有する白金族金属少含有の陽極または陰極として好適に使用することができる。

【0029】

白金族金属の微粉体の粒径と遷移金属の微粉体の粒径とが１０μｍ〜２００μｍの範囲にある電極は、白金族金属や遷移金属の微粉体の粒径を前記範囲にすることで、薄板状の電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、電極の比表面積を大きくすることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を担持した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できる。電極は、その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）を有する白金族金属少含有の陽極または陰極として好適に使用することができる。

【0030】

所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体混合物の焼成時に最も融点のＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＣｕをバインダーとして白金族金属の微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とが接合されている電極は、最も融点の低いＣｕの微粉体をバインダーとして白金族金属の微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とを接合することで、電極が高い強度を有してその形状を維持することができ、電極に衝撃が加えられたときの電極の破損や損壊を防ぐことができる。電極は、その形状を維持することができるから、その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）を有する白金族金属少含有の陽極または陰極として好適に使用することができる。

【0031】

本発明に係る電極製造方法によれば、各種の白金族金属の中から少なくとも１種類の白金族金属を選択し、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１種類の白金族金属を微粉砕して白金族金属微粉体を作り、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を微粉砕して遷移金属微粉体を作る金属微粉体作成工程と、金属微粉体作成工程によって作られた少なくとも３種類の遷移金属微粉体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、白金族金属微粉体の重量比と少なくとも３種類の遷移金属微粉体の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程と、微粉体重量比決定工程によって決定した重量比の白金族金属微粉体と少なくとも３種類の遷移金属微粉体とを混合・分散した金属微粉体混合物を作る金属微粉体混合物作成工程と、金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して金属微粉体圧縮物を作る金属微粉体圧縮物作成工程と、金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた金属微粉体圧縮物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薄板状に成形された電極を作るポーラス構造薄板電極作成工程との各工程によって電極を製造するから、電極を廉価に作ることができ、優れた触媒活性（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白金族金属少含有の電極（陽極又は陰極）を作ることができる。電極製造方法は、それによって作られた電極が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、燃料電池において十分な電気を発電することが可能な電極を作ることができ、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可能であっ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を作ることができる。

【0032】

遷移金属選択工程によって選択された遷移金属がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）と最も融点の低いＣｕ（銅）とであり、微粉体重量比決定工程において、金属微粉体混合物の全重量に対する白金族金属の微粉体の重量比を５〜１０％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比を３０％〜４５％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比を３０％〜４５％の範囲で決定するとともに、金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比を３％〜５％の範囲で決定する電極製造方法は、合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とＣｕ（銅）とを選択するとともに、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、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比やＦｅの微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体の重量比を前記範囲で定めているから、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、電極が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、優れた触媒活性（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白金族金属少含有の電極（陽極又は陰極）を作ることができる。電極製造方法は、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比やＦｅの微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体の全重量が前記範囲にあり、金属微粉体混合物の全重量に対する白金族金属の微粉体の重量比が前記範囲にあるから、高価な白金族金属の含有量が少なく、陽極または陰極を廉価に作ることができる。

【0033】

金属微粉体作成工程において、白金族金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する電極製造方法は、白金族金属を前記範囲の粒径に微粉砕し、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薄板状の電極を作ることができ、それら流路を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極の接触面に広く接触させることが可能となり、白金族元素を担持した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極を作ることができる。電極製造方法は、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）を有して陽極または陰極として使用することが可能な白金族金属少含有の電極を作ることができる。

【0034】

金属微粉体圧縮物作成工程において、金属微粉体混合物作成工程によって作られた金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧し、０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの厚み寸法を有して多数の微細な流路を形成したポーラス構造かつ薄板状の金属微粉体圧縮物を作る電極製造方法は、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、厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍであって多数の微細な流路（通路孔）を有するポーラス構造かつ薄板状の電極を作ることができ、ポーラス構造かつ薄板状の電極を廉価に作ることができるとともに、優れた触媒活性（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白金族金属少含有の電極（陽極又は陰極）を作ることができる。電極製造方法は、厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲の電極を作ることができるから、電気抵抗を小さく電流をスムースに流すことが可能な電極（陽極又は陰極）を作ることができる。

【0035】

ポーラス構造薄板電極作成工程において、最も融点の低いＣｕの微粉体を溶融させる温度で金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融したＣｕの微粉体をバインダーとして白金族金属の微粉体とＮｉの微粉体とＦｅの微粉体とを接合する電極製造方法は、最も融点の低いＣｕの微粉体をバインダーとして白金族金属の微粉体やＮｉの微粉体、Ｆｅの微粉体を接合することで、多数の微細な流路（通路孔）を有するポーラス構造の薄板状の電極を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な電極を作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】一例として示す電極の斜視図。

【図2】電極の一例として示す部分拡大正面図。

【図3】電極の他の一例として示す部分拡大正面図。

【図4】電極を使用したセルの一例を示す分解斜視図。

【図5】電極を使用したセルの側面図。

【図6】電極を使用した固体高分子形燃料電池の発電を説明する図。

【図7】電極の起電圧試験の結果を示す図。

【図8】電極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。

【図9】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10】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】

【0037】

一例として示す電極１０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、電極１０の一例として示す部分拡大正面図であり、図３は、電極１０の他の一例として示す部分拡大正面図である。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。

【0038】

電極１０は、陽極又は陰極として使用され、固体高分子形燃料電池１７の燃料極１８（触媒電極）や空気極１９（触媒電極）（図６参照）、水素ガス発生装置３０のアノード３１（電極触媒）やカソード３２（電極触媒）（図９参照）として利用される。電極１０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。電極１０は、多数の微細な流路１３（通路孔）を有するポーラス構造（多孔質）の薄板電極である。流路１３（通路孔）には、気体又は液体が通流する。なお、電極１０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。

【0039】

電極１０は、粉状に加工された白金族金属４１と、粉状に加工された遷移金属４２の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属４２とから形成されている。白金族金属４１としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）を使用することができる。白金族金属４１には、それらのうちの少なくとも１種類が使用される。遷移金属４２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４２には、それらのうちの少なくとも３種類が使用される。

【0040】

電極１０（ポーラス構造の薄板電極）では、選択された少なくとも３種類の遷移金属４２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４２の中から少なくとも３種類の遷移金属４２が選択されている。白金の仕事関数は、５．６５（ｅＶ）である。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。

【0041】

電極１０は、白金族金属４１の白金族金属微粉体（微粉状に加工されたＰｔ（白金）、微粉状に加工されたＰｂ（パラジウム）、微粉状に加工されたＲｈ（ロジウム）、微粉状に加工されたＲｕ（ルテニウム）、微粉状に加工されたＩｒ（イリジウム）、微粉状に加工されたＯｓ（オスミウム））と、各種の遷移金属４２から選択された少なくとも３種類のそれら遷移金属４２の遷移金属微粉体（微粉状に加工されたＴｉ（チタン）、微粉状に加工されたＣｒ（クロム）、微粉状に加工されたＭｎ（マンガン）、微粉状に加工されたＦｅ（鉄）、微粉状に加工されたＣｏ（コバルト）、微粉状に加工されたＮｉ（ニッケル）、微粉状に加工されたＣｕ（銅）、微粉状に加工されたＺｎ（亜鉛）、微粉状に加工されたＮｂ（ニオブ）、微粉状に加工されたＭｏ（モリブデン）、微粉状に加工されたＡｇ（銀））とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物５１を所定面積の薄板状に圧縮して薄板状の金属微粉体圧縮物５２とし、その金属微粉体圧縮物５２を所定温度で焼成することから作られている（図１０参照）。

【0042】

電極１０では、選択された３種類の遷移金属４２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、白金族金属４１の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定され、それら遷移金属４２の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定されている。具体的には、白金族金属４１の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対する重量比が５〜１０％の範囲、好ましくは、５〜６％の範囲にあり、選択された遷移金属４２のうちの１種類の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲にあり、選択された遷移金属４２のうちの他の１種類の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対する重量比が３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲にあるとともに、選択された遷移金属４２のうちの前記２種類を除く他の１種類の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対する重量比が３％〜５％の範囲、好ましくは、４％である。なお、重量比が３％〜５％の遷移金属４２は、その融点が他の２種類の遷移金属４２のそれよりも低く、他の２種類の遷移金属４２を接合するバインダー（接合成分）となる。

【0043】

白金族金属４１の微粉体の重量比、選択された１種類の遷移金属４２の微粉体の重量比、選択された他の１種類の遷移金属４２の微粉体の重量比、２種類を除く選択された他の１種類の遷移金属４２の微粉体の重量比が前記範囲外になると、それら遷移金属４２の微粉体の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができないとともに、金属微粉体混合物５１を圧縮した金属微粉体圧縮物５２を焼成して作られた電極１０が白金族元素を担持した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ない。

【0044】

電極１０には、径が異なる多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されている。電極１０は、多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されているから、その比表面積が大きい。それら流路１３（通路孔）は、電極１０の前面１１に開口する複数の通流口１４と、電極１０の後面１２に開口する複数の通流口１４とを有し、電極１０の前面１１から後面１２に向かって電極１０をその厚み方向に貫通している。

【0045】

それら流路１３は、電極１０の前面１１と後面１２との間において電極１０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、電極１０の外周縁１５から中心に向かって電極１０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１３は、径方向において部分的につながり、一方の流路１３と他方の流路１３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１３は、厚み方向において部分的につながり、一方の流路１３と他方の流路１３とが互いに連通している。

【0046】

それら流路１３（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１３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、電極１０の前面１１に開口する通流口１４と後面１２に開口する通流口１４とは、その開口面積（開口径）が一様ではなく、その面積がすべて相違している。それら流路１３（通路孔）の開口径や前後面１１，１２の通流口１４の開口径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。
電極１０は、厚み方向や径方向へ不規則に曲折しながら延びる複数の流路１３（通路孔）が形成されているから、電極１０の比表面積が大きく、それら流路１３（通路孔）をガス（気体）や液体が通流しつつガス（気体）や液体を電極１０のそれら流路２５における接触面に広く接触させることができ、電極１０の触媒活性（触媒作用）を有効かつ最大限に利用することができる。

【0047】

電極１０（ポーラス構造の薄板電極）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にある。電極１０の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ（０．０５ｍｍ）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１０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。電極１０の厚み寸法Ｌ１が０．８ｍｍ（０．５ｍｍ）を超過すると、電極１０の電気抵抗が大きくなり、電極１０に電流がスムースに流れず、電極１０が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができず、燃料電池１７に接続された負荷２９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１０が水素ガス発生装置３０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３０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。

【0048】

電極１０（ポーラス構造の薄板電極）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあるから、電極１０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１０に衝撃が加えられたときの電極１０の破損や損壊を防ぐことができる。さらに、電極１０の電気抵抗を小さくすることができ、電極１０に電流がスムースに流れ、電極１０が固体高分子形燃料電池１７に使用されたときに燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９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１０が水素ガス発生装置３０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３０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。

【0049】

電極１０は、その空隙率が１５％〜３０％の範囲、好ましくは、２０％〜２５％の範囲にあり、その相対密度が７０％〜８５％の範囲、好ましくは、７５％〜８０％の範囲にある。電極１０の空隙率が１５％未満であって相対密度が８５％を超過すると、電極１０に多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されず、電極１０の比表面積を大きくすることができない。電極１０の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面１１，１２の通流口１４の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、電極１０の強度が低下し、衝撃が加えられたときに電極１０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とともに、電極１０の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。

【0050】

電極１０は、その空隙率及び相対密度が前記範囲にあるから、電極１０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１４を有する多孔質に成形され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら流路１３（通路孔）を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることができる。更に、電極１０の触媒作用が向上し、優れた触媒活性を発揮することができる。

【0051】

電極１０は、その密度が５．０ｇ／ｃｍ^２〜７．０ｇ／ｃｍ^２の範囲、好ましくは、５．５ｇ／ｃｍ^２〜６．５ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。電極１０の密度が５．０ｇ／ｃｍ^２未満では、電極１０の強度が低下し、衝撃が加えられたときに電極１０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とともに、電極１０の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。電極１０の密度が７．０ｇ／ｃｍ^２を超過すると、電極１０に多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されず、電極１０の比表面積を大きくすることができないとともに、電極１０の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。

【0052】

電極１０は、その密度が前記範囲にあるから、電極１０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１４を有する多孔質に成形され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら流路１３（通路孔）を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることができる。更に、電極１０の触媒作用が向上し、電極１０に優れた触媒活性を発揮させることができる。

【0053】

Ｐｔの微粉体（粉状に加工されたＰｔ）、Ｐｂの微粉状（粉状に加工されたＰｂ）、Ｒｈの微粉状（粉状に加工されたＲｈ）、Ｒｕの微粉状（粉状に加工されたＲｕ）、Ｉｒの微粉状（粉状に加工されたＩｒ）、Ｏｓの微粉状（粉状に加工されたＯｓ）、Ｔｉの微粉体（粉状に加工されたＴｉ）、Ｃｒの微粉体（粉状に加工されたＣｒ）、Ｍｎの微粉体（粉状に加工されたＭｎ）、Ｆｅの微粉体（粉状に加工されたＦｅ）、Ｃｏの微粉体（粉状に加工されたＣｏ）、Ｎｉの微粉体（粉状に加工されたＮｉ）、Ｃｕの微粉体（粉状に加工されたＣｕ）、Ｚｎの微粉体（粉状に加工されたＺｎ）、Ｎｂの微粉体（粉状に加工されたＮｂ）、Ｍｏの微粉体（粉状に加工されたＭｏ）、Ａｇの微粉体（粉状に加工されたＡｇ）の粒径は、１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。

【0054】

それら白金族金属４１の微粉体の粒径やそれら遷移金属４２の微粉体の粒径が１０μｍ未満では、それら金属の微粉体によって流路１３（通路孔）が塞がれ、電極１０に多数の微細な流路１３を形成することができず、電極１０の比表面積を大きくすることができないとともに、電極１０の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。それら白金族金属４１の微粉体の粒径やそれら遷移金属４２の微粉体の粒径が２００μｍを超過すると、流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）や前後面１１，１２の通流口１５の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、電極１０に多数の微細な流路１３を形成することができず、電極１０の比表面積を大きくすることができないとともに、電極１０の触媒作用が低下し、触媒活性を発揮することができない。

【0055】

電極１０は、それら白金族金属４１の微粉体の粒径やそれら遷移金属４２の微粉体の粒径が前記範囲にあるから、電極１０が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路１３（通路孔）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面１１，１２の通流口１４を有する多孔質に成形され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら流路１３を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることができる。更に、電極１０の触媒作用が向上し、電極１０に優れた触媒活性を発揮させることができる。

【0056】

電極１０に使用する白金族金属や遷移金属の具体例としては、図１０に示すように、粉状に加工されたＰｔ４３（白金）の微粉体４７（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）と、粉状に加工されたＮｉ４４（ニッケル）の微粉体４８（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）と、粉状に加工されたＦｅ４５（鉄）の微粉体４９（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）と、粉状に加工されたＣｕ４６（銅）の微粉体５０（粒径：１０μｍ〜２００μｍ）とを原料としている。電極１０は、Ｐｔ４３やＮｉ４４、Ｆｅ４５、Ｃｕ４６の微粉体４７〜５０を均一に混合・分散した金属微粉体混合物５１を所定面積の薄板状に圧縮して金属微粉体圧縮物５２を作り、その金属微粉体圧縮物５２を所定温度で焼成することで、多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されたポーラス構造かつ薄板状に成形される。

【0057】

電極１０では、Ｎｉ４４の仕事関数とＦｅ４５の仕事関数とＣｕ４６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、Ｐｔ４３の微粉体４７の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比、Ｎｉ４４の微粉体４８の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比、Ｆｅ４５の微粉体４９の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比、Ｃｕ４６の微粉体５０の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定されている。なお、Ｃｕ４６の微粉体５０は、その融点がＰｔ４３の微粉体４７やＮｉ４４の微粉体４８、Ｆｅ４５の微粉体４９のそれよりも低く、Ｐｔ４３の微粉体４７やＮｉ４４の微粉体４８、Ｆｅ４６の微粉体４９を接合するバインダー（接合成分）となる。電極１０では、所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物５２の焼成時に最も融点のＣｕ４６の微粉体５０が溶融し、溶融したＣｕ４６をバインダーとしてＰｔ４３の微粉体４７とＮｉ４４の微粉体４８とＦｅ４５の微粉体４９とが接合されている。

【0058】

金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＰｔ４３（白金族金属４１）の微粉体４７の重量比は、５〜１０％の範囲、好ましくは、５〜６％の範囲であり、金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＮｉ４４（遷移金属４２）の微粉体４８の重量比は、３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％である。金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＦｅ４５（遷移金属４２）の微粉体４９の重量比は、３０〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％であり、金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＣｕ４６（遷移金属４２）の微粉体５０の重量比は、３％〜５％の範囲、好ましくは、４％である。Ｐｔ４３の微粉体４７の重量比、Ｎｉ４４の微粉体４８の重量比、Ｆｅ４５の微粉体４９の重量比、Ｃｕ４６の微粉体５０の重量比が前記範囲外になると、それらの微粉体４８〜５０の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができないとともに、金属微粉体混合物５１を圧縮した金属微粉体圧縮物５２を焼成して作られた電極１０が白金族元素を担持した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ない。

【0059】

図４は、電極１０を使用したセル１６の一例を示す分解斜視図であり、図５は、電極１０を使用したセル１６の側面図である。図６は、電極１０を使用した固体高分子形燃料電池１７の発電を説明する図であり、図７は、電極１０の起電圧試験の結果を示す図である。図８は、電極１０のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。

【0060】

電極１０を使用したセル１６の一例としては、図４に示すように、電極１０を使用した燃料極１８（陽極）と、電極１０を使用した空気極１９（陰極）と、燃料極１８及び空気極１９に介在する固体高分子電解質膜２０（電極接合体膜）（フッ素系イオン交換膜）と、燃料極１８の厚み方向外側に位置するセパレータ２１（バイポーラプレート）と、空気極１９の厚み方向外側に位置するセパレータ２２（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２１，２２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）。

【0061】

セル１６では、図５に示すように、燃料極１８や空気極１９、固体高分子電解質膜２０が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体２３(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体２３をそれらセパレータ２１，２２が挟み込んでいる。膜/電極接合体２３では、ホットプレスによって固体高分子電解質膜２０の一方の面に燃料極１８の面が密着し、固体高分子電解質膜２０の一方の面に空気極１９の面が密着している。固体高分子形燃料電池１７では、複数のセル１６（単セル）が一方向へ重なり合って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。固体高分子電解質膜２０は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。

【0062】

燃料極１８とセパレータ２１との間には、ガス拡散層２４が形成され、空気極１９とセパレータ２２との間には、ガス拡散層２５が形成されている。燃料極１８とセパレータ２１との間であってガス拡散層２４の上部及び下部には、ガスシール２６が設置されている。空気極１９とセパレータ２２との間であってガス拡散層２５の上部及び下部には、ガスシール２７が設置されている。

【0063】

固体高分子形燃料電池１７では、図６に示すように、燃料極１８（電極１０）に水素（燃料）が供給され、空気極１９（電極１０）に空気（酸素）が供給される。燃料極１８（電極１０）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２０内を通って空気極１９（電極１０）へ移動し、電子が導線２８内を通って空気極１９へ移動する。固体高分子電解質膜２０には、燃料極１８で生成されたプロトンが通流する。空気極１９では、固体高分子電解質膜２０から移動したプロトンと導線２８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。

【0064】

電極１０は、遷移金属４２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４２の中から少なくとも３種類の遷移金属４２が選択され、選択された遷移金属４２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、白金族金属４１の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定され、選択された遷移金属４２の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定されているから、電極１０が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（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。

【0065】

具体例として示した燃料極１８（電極１０）や空気極１９（電極１０）は、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、Ｎｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６とが選択され、選択されたＮｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６との仕事関数の合計仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＰｔ４３の重量比が決定され、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４４の微粉体４８の重量比とＦｅ４５の微粉体４９の重量比とＣｕ４６の微粉体５０の重量比とが決定されているから、燃料極１８（電極１０）や空気極１９（電極１０）が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（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。

【0066】

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１８（電極１０）と空気極１９（電極１０）との間の電圧（Ｖ）を測定した。図７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１８（電極１０）と空気極１９（電極１０）との間の電圧（Ｖ）を表す。電極１０を使用した固体高分子形燃料電池１７では、図７に示すように、電極間の電圧が１．０５（Ｖ）〜１．０７９（Ｖ）であった。

【0067】

Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極１８（電極１０）と空気極１９（電極１０）との間に負荷２９を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図８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。電極１０を使用した固体高分子形燃料電池１７では、図８に示すように、緩やかな電圧降下が認められた。図７の起電圧試験の結果や図８のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、電極１０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、優れた酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。

【0068】

電極１０は、遷移金属４２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４２の中から少なくとも３種類の遷移金属４２が選択され、選択された遷移金属４２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、白金族金属４１の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定され、選択された遷移金属４２の微粉体の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定されているから、電極１０が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、その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）を有する燃料極１８（陽極）や空気極１９（陰極）として好適に使用することができる。

【0069】

また、遷移金属４２としてＮｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６とを原料とした電極１０は、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、Ｎｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６とが選択され、選択されたＮｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６との仕事関数の合計仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＰｔ４３の微粉体４７の重量比が決定され、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４４の微粉体４８の重量比とＦｅ４５の微粉体４９の重量比とＣｕ４６の微粉体５０の重量比とが決定されているから、電極１０が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、その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）を有する燃料極１８（陽極）や空気極１９（陰極）として好適に使用することができる。

【0070】

電極１０は、それが白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０を固体高分子形燃料電池１７に使用することで、燃料電池１７において十分な電気を発電することができ、燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することができる。電極１０は、それが各種の遷移金属から選択された廉価な遷移金属（たとえば、Ｎｉ４４、Ｆｅ４５、Ｃｕ４６）を含み、金属微粉体混合物５１の全重量に対するそれら遷移金属４２の微粉体の重量比（Ｎｉ４４の微粉体４８の重量比、Ｆｅ４５の微粉体４９の重量比、Ｃｕ４６の微粉体５０の重量比）が前記範囲にあり、金属微粉体混合物５１の全重量に対する白金族金属４１の微粉体の重量比（Ｐｔ４３の微粉体４７の重量比）が前記範囲にあり、高価な白金族金属４１の含有量が少ないから、燃料極１９（陽極）や空気極１８（陰極）を廉価に作ることができる。

【0071】

図９は、電極１０を使用した水素ガス発生装置３０の電気分解を説明する図である。電極１０を使用した水素ガス発生装置３０の一例としては、図９に示すように、電極１０を使用したアノード３１（陽極）と、電極１０を使用したカソード３２（陰極）と、アノード３１及びカソード３２の間に介在する固体高分子電解質膜３３（電極接合体膜）（フッ素系イオン交換膜）と、陽極給電部材３４及び陰極給電部材３５と、陽極用貯水槽３６及び陰極用貯水槽３７と、陽極主電極３８及び陰極主電極３９とから形成されている。

【0072】

水素ガス発生装置３０では、アノード３１（陽極）やカソード３２（陰極）、固体高分子電解質膜３３が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体４０ (Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体４０を陽極給電部材３４と陰極給電部材３５とが挟み込んでいる。固体高分子電解質膜３３は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。膜/電極接合体４０では、ホットプレスによって固体高分子電解質膜３３の一方の面にカソード３２（陰極）の面が密着し、固体高分子電解質膜２０の一方の面にアノード３１（陽極）の面が密着している。

【0073】

陽極給電部材３４は、アノード３１（陽極）の外側に位置してアノード３１に密着し、アノード３１に＋の電流を給電する。陽極用貯水槽３６は、陽極給電部材３４の外側に位置して陽極給電部材３４に密着している。陽極主電極３８は、陽極用貯水槽３６の外側に位置して陽極給電部材３４に＋の電流を給電する。陰極給電部材３５は、カソード３２（陰極）の外側に位置してカソード３２に密着し、カソード３２に−の電流を給電する。陰極用貯水槽３７は、陰極給電部材３５の外側に位置して陰極給電部材３５に密着している。陰極主電極２３９は、陰極用貯水槽３７の外側に位置して陰極給電部材３５に−の電流を給電する。

【0074】

水素ガス発生装置３０では、図９に矢印で示すように、陽極用貯水槽３６及び陰極用貯水槽３７に水（Ｈ_２Ｏ）が給水され、陽極主電極３８に電源から＋の電流が給電されるとともに、陰極主電極３９に電源から−の電流が給電される。陽極主電極３８に給電された＋の電流が陽極給電部材３４からアノード３１（陽極）に給電され、陰極主電極３９に給電された−の電流が陰極給電部材３５からカソード３２（陰極）に給電される。

【0075】

アノード３１（陽極）（電極１０）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、カソード３２（陰極）（電極１０）では、４Ｈ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２の陰極反応（触媒作用）によって酸素が生成される。プロトン（水素イオン：Ｈ^＋）は、固体高分子電解質膜３３内を通ってカソード３２へ移動する。固体高分子電解質膜３３には、アノード３１で生成されたプロトンが通流する。

【0076】

電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、遷移金属４２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４２の中から少なくとも３種類の遷移金属４２が選択され、選択された遷移金属４２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、金属微粉体混合物５１の全重量に対する白金族金属４１の微粉体４７の重量比が決定され、選択された遷移金属４２の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定されているから、電極１０（アノード３１及びカソード３２）が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、その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）を有するアノード３１（陽極）やカソード３２（陰極）として好適に使用することができる。

【0077】

また、遷移金属４２としてＮｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６とを原料とした電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、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、Ｎｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６とが選択され、選択されたＮｉ４４とＦｅ４５とＣｕ４６との仕事関数の合計仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＰｔ４３の微粉体４７の重量比が決定され、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４４の微粉体４８の重量比とＦｅ４５の微粉体４９の重量比とＣｕ４６の微粉体５０の重量比とが決定されているから、電極１０（アノード３１及びカソード３２）が白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、その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）を有するアノード３１（陽極）やカソード３２（陰極）として好適に使用することができる。

【0078】

電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、それが白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、電極１０（アノード３１及びカソード３２）を水素ガス発生装置３０に使用することで、水素ガス発生装置３０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。電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、それが各種の遷移金属から選択された廉価な遷移金属（Ｎｉ４４、Ｆｅ４５、Ｃｕ４６）を含み、金属微粉体混合物５１の全重量に対するそれら遷移金属４２の微粉体の重量比（Ｎｉ４４の微粉体４８の重量比、Ｆｅ４５の微粉体４９の重量比、Ｃｕ４６の微粉体５０の重量比）が前記範囲にあり、金属微粉体混合物５１の全重量に対する白金族金属４１の微粉体の重量比（Ｐｔ４３の微粉体４７の重量比）が前記範囲にあり、高価な白金族金属４１の含有量が少ないから、アノード３１（陽極）やカソード３２（陰極）を廉価に作ることができる。

【0079】

図１０は、電極１０の製造方法を説明する図である。電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）は、図１０に示すように、遷移金属選択工程Ｓ１、金属微粉体作成工程Ｓ２、微粉体重量比決定工程Ｓ３、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４、金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５、薄板電極作成工程Ｓ６を有する電極製造方法によって製造される。電極製造方法では、白金族金属４１と少なくとも３種類の遷移金属４２とを原料として電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を製造する。

【0080】

遷移金属選択工程Ｓ１では、各種の白金族金属４１の中から少なくとも１種類の白金族金属４１（白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ））を選択し、各種の遷移金属４２から選択する少なくとも３種類の遷移金属４２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４２の中から少なくとも３種類の遷移金属４２（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。なお、電極１０に使用する白金族金属４１としてＰｔ４３（白金）が選択され、電極１０に使用する遷移金属４２としてＮｉ４４（ニッケル）、Ｆｅ４５（鉄）、Ｃｕ４６（銅）が選択されたものとする。

【0081】

金属微粉体作成工程Ｓ２では、微粉砕機によって白金４３（Ｐｔ）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＰｔ４３の微粉体４７を作り、微粉砕機によってＮｉ４４（ニッケル）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＮｉ４４の微粉体４８を作るとともに、微粉砕機によってＦｅ４５（鉄）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＦｅ４５の微粉体４９を作り、微粉砕機によってＣｕ４６（銅）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１０μｍ〜２００μｍのＣｕ４６の微粉体５０を作る。

【0082】

電極製造方法は、Ｐｔ４３（白金族金属４１）やＮｉ４４（遷移金属４２）、Ｆｅ４５（遷移金属４２）、Ｃｕ４６（遷移金属４２）を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な流路１３（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かつ薄板状の電極１０を作ることができ、それら流路１３をガス（気体）や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら流路１３における接触面に広く接触させることが可能な電極１０を作ることができる。

【0083】

微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体作成工程Ｓ２によって作られたＮｉ４４の微粉体４８とＦｅ４５の微粉体４９とＣｕ４６の微粉体５０と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、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＰｔ４３の微粉体４７の重量比を決定し、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４４の微粉体４８の重量比を決定し、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＦｅ４５の微粉体４９の重量比を決定するとともに、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＣｕ４６の微粉体５０の重量比を決定する。

【0084】

微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＰｔ４３（白金族金属４１）の微粉体４７の重量比を５〜１０％の範囲、好ましくは、５〜６％の範囲で決定する。微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＮｉ４４（遷移金属４２）の微粉体４８の重量比を３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲で決定し、金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＦｅ４５（遷移金属４２）の微粉体４９の重量比を３０％〜４５％の範囲、好ましくは、４０％〜４５％の範囲で決定するとともに、金属微粉体混合物５１の全重量に（１００％）対するＣｕ４６（遷移金属４２）の微粉体５０の重量比を３％〜５％の範囲、好ましくは、４％で決定する。

【0085】

電極製造方法は、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４２のＮｉ４４（ニッケル）とＦｅ４５（鉄）とＣｕ４６（銅）とを選択するとともに、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、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＰｔ４３の微粉体４７の重量比やＮｉ４４の微粉体４８の重量比、Ｆｅ４５の微粉体４９の重量比、Ｃｕ４６の微粉体５０の重量比を前記範囲において決定することで、Ｎｉ４４の微粉体４８とＦｅ４５の微粉体４９とＣｕ４６の微粉体５０との仕事関数の合成仕事関数を白金族元素の仕事関数に近似させることができ、白金族金属４１（Ｐｔ４３）の含有量が少ないにもかかわらず、白金族元素を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を担持した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、優れた触媒活性（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白金族金属少含有の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができる。

【0086】

電極製造方法は、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４４（遷移金属４２）の微粉体４８の重量比やＦｅ４５（遷移金属４２）の微粉体４９の重量比、Ｃｕ４６（遷移金属４２）の微粉体５０の全重量が前記範囲にあり、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＰｔ４３（白金族金属４１）の微粉体４７の重量比が前記範囲にあるから、高価な白金族金属４１の含有量が少なく、電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を廉価に作ることができる。

【0087】

金属微粉体混合物作成工程Ｓ４では、微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＰｔ４３の微粉体４７と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＮｉ４４の微粉体４８と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＦｅ４５の微粉体４９と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＣｕ４６の微粉体５０とを混合機に投入し、混合機によってＰｔ４３の微粉体４７、Ｎｉ４４の微粉体４８、Ｆｅ４５の微粉体４９、Ｃｕ４６の微粉体５０を攪拌・混合し、Ｐｔ４３の微粉体４７、Ｎｉ４４の微粉体４８、Ｆｅ４５の微粉体４９、Ｃｕ４６の微粉体５０が均一に混合・分散した金属微粉体混合物５１を作る。

【0088】

金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５では、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４によって作られた金属微粉体混合物５１を所定圧力で加圧し、金属微粉体混合物５１を所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物５２を作る。金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５では、金属微粉体混合物５１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薄板状の金属微粉体圧縮物５２を作る。

【0089】

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。プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、金属微粉体圧縮物５２（薄板電極）に形成される流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）が大きくなり、金属微粉体圧縮物５２の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）にしつつ、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路１３（通路孔）を金属微粉体圧縮物５２（薄板電極）に形成することができない。

【0090】

プレス圧（圧力）が８００Ｍｐａを超過すると、金属微粉体圧縮物５２（薄板電極）に形成される流路１３（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に小さくなり、金属微粉体圧縮物５２の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）にしつつ、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路１３（通路孔）を金属微粉体圧縮物５２（薄板電極）に形成することができない。

【0091】

電極製造方法は、金属微粉体混合物５１を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、金属微粉体圧縮物５２（薄板電極）の厚み寸法Ｌ１を０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍ（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ）にしつつ、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路１３（通路孔）を形成した金属微粉体圧縮物５２を作ることができる。電極製造方法は、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲（好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲）の電極１０を作ることができるから、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電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができる。

【0092】

薄板電極作成工程Ｓ６では、金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５によって作られた金属微粉体圧縮物５２を焼成炉（燃焼炉、電気炉等）に投入し、金属微粉体圧縮物５２を焼成炉において所定温度で焼成（焼結）して多数の微細な流路１３（通路孔）を形成したポーラス構造かつ薄板状の（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作る。

【0093】

薄板電極作成工程Ｓ６では、最も融点の低いＣｕ４６（融点：１０８４．５℃）の微粉体５０を溶融させる温度（例えば、１１００℃〜１４００℃）で金属微粉体圧縮物５２を長時間焼成する。焼成（焼結）時間は、３時間〜６時間である。薄板電極作成工程Ｓ５では、所定面積の薄板状に圧縮した金属微粉体圧縮物５２の焼成時において、最も融点の低いＣｕ４６の微粉体５０が溶融し、溶融したＣｕ４６の微粉体５０をバインダーとしてＰｔ４３の微粉体４７とＮｉ４４の微粉体４８とＦｅ４５の微粉体４９とを接合（固着）する。なお、Ｐｔ４３の融点は、１７７４℃、Ｎｉ４４の融点は、１４５５℃、Ｆｅ４５の融点は、１５３９℃である。薄板電極作成工程Ｓ６では、金属微粉体圧縮物５２を所定温度で焼成することで、多数の微細な流路１３（通路孔）が形成されたポーラス構造かつ薄板状の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）が製造される。

【0094】

電極製造方法は、最も融点の低いＣｕ４６の微粉体５０をバインダーとしてＰｔ４３の微粉体４７とＮｉ４４の微粉体４８とＦｅ４５の微粉体４９とを接合することで、多数の微細な流路１３（通路孔）を有するポーラス構造かつ薄板状の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができるとともに、高い強度を有して形状を維持することができ、衝撃が加えられたときの破損や損壊を防ぐことが可能な非白金の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができる。

【0095】

電極製造方法は、各種の遷移金属４２から選択する少なくとも３種類の遷移金属４２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４２の中から少なくとも３種類の遷移金属４２（たとえば、Ｎｉ４４、Ｆｅ４５、Ｃｕ４６）を選択する遷移金属選択工程Ｓ１と、白金族金属４１（Ｐｔ４３）を微粉砕して白金族金属微粉体（Ｐｔ４３の微粉体４７）を作り、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４２を微粉砕して遷移金属微粉体（Ｎｉ４４の微粉体４８、Ｆｅ４５の微粉体４９、Ｃｕ４６の微粉体５０）を作る金属微粉体作成工程Ｓ２と、金属微粉体作成工程Ｓ２によって作られた少なくとも３種類の遷移金属微粉体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、白金族金属微粉体（Ｐｔ４３の微粉体４７）の重量比と少なくとも３種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ４４の微粉体４８、Ｆｅ４５の微粉体４９、Ｃｕ４６の微粉体５０）の重量比とを決定する微粉体重量比決定工程Ｓ３と、微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比の白金族金属微粉体と少なくとも３種類の遷移金属微粉体とを混合・分散した金属微粉体混合物５１を作る金属微粉体混合物作成工程Ｓ４と、金属微粉体混合物作成工程Ｓ４によって作られた金属微粉体混合物５１を所定圧力で加圧して金属微粉体圧縮物５２を作る金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５と、金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ５によって作られた金属微粉体圧縮物５２を所定温度で焼成して多数の微細な流路１３を形成したポーラス構造の薄板状に成形された電極１０を作るポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６との各工程によって、厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲（好ましくは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲）であって多数の微細な流路１３（通路孔）を形成した電極１０を製造することができ、電極１０を廉価に作ることができるとともに、優れた触媒活性（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白金族金属少含有の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができる。

【0096】

電極製造方法は、それによって作られた電極１０が白金族元素を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮するから、固体高分子形燃料電池１７において十分な電気を発電することが可能であって固体高分子形燃料電池１７に接続された負荷２９に十分な電気エネルギーを供給することが可能な非白金の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができる。電極製造方法は、水素ガス発生装置３０において電気分解を効率よく行うことが可能であって短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な非白金の電極１０（燃料極１８及び空気極１９、アノード３１及びカソード３２）を作ることができる。

【符号の説明】

【0097】

１０ 電極
１１ 前面
１２ 後面
１３ 流路（通路孔）
１４ 通流口
１５ 外周縁
１６ セル
１７ 固体高分子形燃料電池
１８ 燃料極（陽極）
１９ 空気極（陰極）
２０ 固体高分子電解質膜
２１ セパレータ（バイポーラプレート）
２２ セパレータ（バイポーラプレート）
２３ 膜/電極接合体
２４ ガス拡散層
２５ ガス拡散層
２６ ガスシール
２７ ガスシール
２８ 導線
２９ 負荷
３０ 水素ガス発生装置
３１ アノード（陽極）
３２ カソード（陰極）
３３ 固体高分子電解質膜
３４ 陽極給電部材
３５ 陰極給電部材
３６ 陽極用貯水槽
３７ 陰極用貯水槽
３８ 陽極主電極
３９ 陰極主電極
４０ 膜/電極接合体
４１ 白金族金属
４２ 遷移金属
４３ Ｐｔ（白金）
４４ Ｎｉ（ニッケル）
４５ Ｆｅ（鉄）
４６ Ｃｕ（銅）
４７ Ｐｔ（白金）の微粉体
４８ Ｎｉ（ニッケル）の微粉体
４９ Ｆｅ（鉄）の微粉体
５０ Ｃｕ（銅）の微粉体
５１ 金属微粉体混合物
５２ 金属微粉体圧縮物
Ｌ１ 厚み寸法
Ｓ１ 遷移金属選択工程
Ｓ２ 金属微粉体作成工程
Ｓ３ 微粉体重量比決定工程
Ｓ４ 金属微粉体混合物作成工程
Ｓ５ 金属微粉体圧縮物作成工程
Ｓ６ 薄板電極作成工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】