特開 2020-84291 電気分解装置

(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2020-84291(P2020-84291A)

(43)【公開日】2020年6月4日

(54)【発明の名称】電気分解装置

(51)【国際特許分類】

   C25B 11/08 20060101AFI20200508BHJP

   C25B 1/10 20060101ALI20200508BHJP

   C25B 11/03 20060101ALI20200508BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20200508BHJP

   H01M 4/92 20060101ALN20200508BHJP

   H01M 4/90 20060101ALN20200508BHJP

   H01M 4/86 20060101ALN20200508BHJP

【ＦＩ】

   C25B11/08 A

   C25B1/10

   C25B11/03

   H01M8/10 101

   H01M4/92

   H01M4/90 M

   H01M4/86 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2018-223296(P2018-223296)

(22)【出願日】2018年11月29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

【テーマコード（参考）】

4K011

4K021

5H018

5H126

【Ｆターム（参考）】

4K011AA02

4K011AA11

4K011AA15

4K011BA01

4K011BA07

4K011BA08

4K011CA04

4K011DA01

4K021AA01

4K021BA02

4K021DB05

4K021DB16

4K021DB18

4K021DB19

4K021DB31

4K021DB43

4K021DB53

4K021DC03

5H018AA06

5H018BB01

5H018BB12

5H018EE02

5H018EE03

5H018EE04

5H018HH00

5H018HH01

5H018HH03

5H018HH04

5H018HH05

5H126BB06

(57)【要約】

【課題】白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、優れた触媒活性を有する陽極及び陰極を備え、その陽極及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。
【解決手段】電気分解装置１０を形成する陽極１１及び陰極１２は、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも２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２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極及び陰極と、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、
前記陽極及び前記陰極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも２種類の遷移金属とから形成され、
前記陽極及び前記陰極は、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２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、前記気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、前記所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であり、
前記マイクロポーラス構造の薄板状に成形された前記陽極及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ことを特徴とする電気分解装置。

【請求項2】

前記陽極及び前記陰極では、前記選択された少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属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２種類の遷移金属が選択されている請求項１に記載の電気分解装置。

【請求項3】

前記陽極及び前記陰極に形成された気孔の平均径が、１〜１００μｍの範囲にある請求項１又は請求項２に記載の電気分解装置。

【請求項4】

前記陽極の厚み寸法と前記陰極の厚み寸法とが、０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある請求項１ないし請求項３いずれかに記載の電気分解装置。

【請求項5】

前記白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、前記遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とであり、前記陽極及び前記陰極では、前記Ｎｉの仕事関数と前記Ｆｅの仕事関数との合成仕事関数が前記白金族金属の仕事関数に近似するように、前記Ｐｔの白金族金属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Ｎｉの遷移金属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Ｆｅの遷移金属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４いずれかに記載の電気分解装置。

【請求項6】

前記Ｐｔの白金族金属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、４〜１０％の範囲、前記Ｎｉの遷移金属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、４５％〜４８％の範囲、前記Ｆｅの遷移金属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、４５％〜４８％の範囲にある請求項５に記載の電気分解装置。

【請求項7】

前記マイクロポーラス構造の薄板状に成形された前記陽極及び前記陰極の気孔率が、７０％〜８５％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気分解装置。

【請求項8】

前記マイクロポーラス構造の薄板に成形された前記陽極及び前記陰極の密度が、６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２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気分解装置。

【請求項9】

前記白金族金属の白金族金属微粉体の粒径と前記遷移金属の遷移金属微粉体の粒径とが、１μｍ〜１００μｍ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。

【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。

【背景技術】

【0002】

反応管と、反応管内に収容された触媒体と、流体入口及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】

電気分解装置の陽極及び陰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陽極や陰極の開発が求められている。

【0006】

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、白金族金属の含有量が少ないにもかかわらず、優れた触媒活性（触媒作用）を有する陽極及び陰極を備え、その陽極及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。

【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電気分解装置は、陽極及び陰極と、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、陽極及び陰極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量の白金族金属と、各種の遷移金属から選択された少なくとも２種類の遷移金属とから形成され、陽極及び陰極は、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２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であり、マイクロポーラス構造の薄板状に成形された陽極及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ことを特徴とする。

【0008】

本発明の電気分解装置の一例として、陽極及び前記陰極では、選択された少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属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２種類の遷移金属が選択されている。

【0009】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、陽極及び陰極に形成された気孔の平均径が、１〜１００μｍ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、陽極の厚み寸法と陰極の厚み寸法とが、０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある。

【0011】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、遷移金属が、Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とであり、陽極及び陰極では、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数との合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＮｉの遷移金属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の遷移金属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。

【0012】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４〜１０％の範囲、Ｎｉの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４５％〜４８％の範囲、Ｆｅの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、４５％〜４８％の範囲にある。

【0013】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、マイクロポーラス構造の薄板状に成形された陽極及び陰極の気孔率が、７０％〜８５％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、マイクロポーラス構造の薄板に成形された陽極及び陰極の密度が、６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。

【0015】

本発明の電気分解装置の他の一例としては、白金族金属の白金族金属微粉体の粒径と遷移金属の遷移金属微粉体の粒径とが、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【発明の効果】

【0016】

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及び陰極が、各種の白金族金属から選択された少なくとも１種類の少量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２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２種類の遷移金属を微粉砕した遷移金属微粉体と所定のバインダーとを均一に混合・分散した金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加し、気孔形成材を添加した金属微粉体混合物を所定面積の薄板状に成形し、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物を脱脂・焼結することで、多数の微細な気孔が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状電極であるから、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るとともに、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した陽極及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。

【0017】

陽極及び陰極において、選択された少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属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２種類の遷移金属が選択されている電気分解装置は、合成仕事関数が白金族金属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２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、陽極及び陰極が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、陽極及び陰極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮し、選択された少なくとも２種類の遷移金属を含むとともに優れた触媒活性を有する陽極及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。

【0018】

陽極及び陰極に形成された気孔の平均径が１〜１００μｍの範囲にある電気分解装置は、陽極及び陰極に形成された気孔の平均径が１〜１００μｍの範囲にあるから、陽極及び陰極の単位体積当たりに多数の気孔が形成され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を液体が通流することで液体を陽極及び陰極の接触面に広範囲に接触させることができ、陽極及び陰極の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、平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔を有するとともに優れた触媒活性を有する陽極及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。

【0019】

陽極の厚み寸法と陰極の厚み寸法とが０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある電気分解装置は、陽極及び陰極の厚み寸法を前記範囲にすることで、陽極及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、陽極及び陰極が白金族金属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、陽極及び陰極の電気抵抗が小さく、陽極及び陰極に電流がスムースに流れるから、優れた触媒活性を有するとともに電位抵抗が小さい陽極及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。

【0020】

白金族金属がＰｔ（白金）であり、遷移金属がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とであり、Ｎｉの仕事関数とＦｅの仕事関数との合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比とＮｉの遷移金属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の遷移金属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気分解装置は、遷移金属の合成仕事関数が白金族金属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Ｐｔの白金族金属微粉体の重量比や金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの遷移金属微粉体の重量比、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの遷移金属微粉体の重量比が決定されているから、陽極や陰極が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、陽極や陰極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極や陰極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その陽極及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。電気分解装置は、陽極及び陰極がＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とを含み、Ｐｔ（白金）の含有量が少ないから、陽極や陰極の材料費を低減させることができ、電気分解装置を廉価に作ることができるとともに、電気分解装置の運転コストを下げることができる。

【0021】

Ｐｔの白金族金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が４〜１０％の範囲、Ｎｉの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が４５％〜４８％の範囲、Ｆｅの遷移金属微粉体の金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が４５％〜４８％の範囲にある電気分解装置は、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とを選択するとともに、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔの白金族金属微粉体の重量比や金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの遷移金属微粉体の重量比、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの遷移金属微粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｎｉの遷移金属微粉体とＦｅの遷移金属微粉体との仕事関数の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができ、Ｐｔの含有量が少ないにもかかわらず、陽極や陰極が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極や陰極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その陽極及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。電気分解装置は、陽極及び陰極が前記重量比のＮｉ（ニッケル）とＦｅ（鉄）とを含み、金属微粉体混合物の全重量に対するＰｔ（白金）の重量比が小さく、Ｐｔ（白金）の含有量が少ないから、陽極や陰極の材料費を低減させることができ、電気分解装置を廉価に作ることができるとともに、電気分解装置の運転コストを下げることができる。

【0022】

マイクロポーラス構造の薄板状に成形された陽極及び陰極の気孔率が７０％〜８５％の範囲にある電気分解装置は、陽極及び陰極の気孔率を前記範囲にすることで、陽極及び陰極が多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質（気孔の平均径１〜１００μｍのマイクロポーラス構造）に成形され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を液体が通流しつつ液体を陽極や陰極のそれら気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、陽極や陰極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、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）を有する陽極及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。

【0023】

マイクロポーラス構造の薄板に成形された陽極及び陰極の密度が６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある電気分解装置は、陽極及び陰極の密度を前記範囲にすることで、陽極及び陰極が多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質（気孔の平均径１〜１００μｍのマイクロポーラス構造）に成形され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を液体が通流しつつ液体を陽極や陰極のそれら気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、陽極や陰極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、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）を有する陽極及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。

【0024】

白金族金属の白金族金属微粉体の粒径と遷移金属の遷移金属微粉体の粒径とが１μｍ〜１００μｍの範囲にある電気分解装置は、白金族金属の白金族金属微粉体や遷移金属の遷移金属微粉体の粒径を前記範囲にすることで、陽極及び陰極が多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質（気孔の平均径１〜１００μｍのマイクロポーラス構造）に成形され、陽極及び陰極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を液体が通流しつつ液体を陽極や陰極のそれら気孔における接触面に広範囲に接触させることが可能となり、陽極や陰極が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、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）を有する陽極及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。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【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及び陰極の斜視図。

【図3】陽極及び陰極の一例として示す部分拡大図。

【図4】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5】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6】空気極（陽極）及び燃料極（陰極）を使用した固体高分子形燃料電池の側面図。

【図7】陽極及び陰極の起電圧試験の結果を示す図。

【図8】陽極及び陰極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。

【図9】陽極及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】

【0026】

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及び電気分解装置に使用する陽極及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及び陰極１２の斜視図であり、図３は、陽極１１及び陰極１２の一例として示す部分拡大図である。図２では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。

【0027】

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及び陰極１２の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１３（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１４及び陰極給電部材１５と、陽極用貯水槽１６及び陰極用貯水槽１７と、陽極主電極１８及び陰極主電極１９とから形成されている。

【0028】

電気分解装置１０は、陽極１１及び陰極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及び陰極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。膜/電極接合体２０では、ホットプレスによって固体高分子電解質膜１３の一方の面に陽極１１の面が隙間なく密着し、固体高分子電解質膜１３の他方の面に陰極１２の面が隙間なく密着している。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。

【0029】

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。

【0030】

電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用する陽極１１及び陰極１２は、前面２１及び後面２２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。陽極１１及び陰極１２は、多数の微細な気孔２３（連続かつ独立通路孔）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）の薄板状電極２４（発泡金属電極）である。気孔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。

【0031】

陽極１１及び陰極１２は、粉状に加工された白金族金属４９と、粉状に加工された遷移金属５０の中から選択された少なくとも２種類の遷移金属５０とから形成されている。白金族金属４９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４９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５０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５０には、それらのうちの少なくとも２種類が使用される。

【0032】

陽極１１及び陰極１２では、選択された少なくとも２種類の遷移金属５０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金属の仕事関数に近似するように、遷移金属５０の中から少なくとも２種類の遷移金属５０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。

【0033】

陽極１１及び陰極１２は、白金族金属４９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５０から選択された少なくとも２種類のそれら遷移金属５０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、所定のバインダー５１（紛状の樹脂系バインダー）とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物５９を作り、金属微粉体混合物５９に所定の気孔形成材５８（発泡剤）を添加し（加え）、気孔形成材５８を添加した金属微粉体混合物５９を所定面積の薄板状に成形（押し出し成形又は射出成形）して薄板状の金属微粉体成形物６０を作り、その金属微粉体成形物６０を脱脂及び所定温度で焼結（焼成）することから作られている（図９参照）。

【0034】

陽極１１及び陰極１２では、選択された少なくとも２種類の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属４９の微粉体の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比が決定され、選択された少なくとも２種類の遷移金属５０の微粉体の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比が決定されている。

【0035】

具体的には、白金族金属４９の白金族金属微粉体の金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対する重量比が４％〜１０％の範囲、好ましくは、６％〜８％の範囲にあり、選択された遷移金属５０のうちの１種類の遷移金属微粉体の金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対する重量比が４５％〜４８％の範囲にあり、選択された遷移金属５０のうちの他の１種類の遷移金属微粉体の金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対する重量比が４５％〜４８％の範囲にある。

【0036】

白金族金属４９の白金族金属微粉体の重量比、選択された１種類の遷移金属５０の遷移金属微粉体の重量比、選択された他の１種類の遷移金属５０の遷移金属微粉体の重量比が前記範囲外になると、それら遷移金属５０の遷移金属微粉体の合成仕事関数を白金族金属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５９を成形した金属微粉体成形物６０を脱脂・焼結（焼成）して作られた陽極１１及び陰極１２が白金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。

【0037】

電気分解装置１０は、金属微粉体混合物５９の全重量に対する白金族金属４９の微粉体の重量比や選択された１種類の遷移金属５０の微粉体の重量比、選択された他の１種類の遷移金属５０の微粉体の重量比を前記範囲にすることで、選択された少なくとも２種類の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似させることができ、陽極１１及び陰極１２が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１や陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、陽極１１や陰極１２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。

【0038】

陽極１１及び陰極１２には、径が異なる多数の微細な気孔２３（流路）（連続かつ独立通路孔）が形成されている。陽極１１及び陰極１２は、多数の微細な気孔２３が形成されているから、その比表面積が大きい。それら気孔２３は、陽極１１及び陰極１２の前面２１に開口する複数の通流口２５と、陽極１１及び陰極１２の後面２２に開口する複数の通流口２５とを有し、陽極１１及び陰極１２の前面２１から後面２２に向かって陽極１１や陰極１２をその厚み方向に貫通している。

【0039】

それら気孔２３は、陽極１１及び陰極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及び陰極１２の外周縁２６から中心に向かって陽極１１及び陰極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気孔２３（流路）（連続かつ独立通路孔）は、径方向において部分的につながり、一方の気孔２３と他方の気孔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気孔２３（流路）（連続かつ独立通路孔）は、厚み方向において部分的につながり、一方の気孔２３と他方の気孔２３とが互いに連通している。

【0040】

それら気孔２３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。それら気孔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、陽極１１や陰極１２の前面２１に開口する通流口２５と後面２２に開口する通流口２５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。それら気孔２３の開口径（平均開口径）や前後面２１，２２の通流口２５の開口径（平均開口径）は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0041】

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２に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気孔２３（流路）（連続かつ独立通路孔）が形成されているから、陽極１１や陰極１２の比表面積が大きく、それら気孔２３を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広範囲に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）を有効かつ最大限に利用することができる。

【0042】

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状電極２４）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある。陽極１１及び陰極１２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陽極１１や陰極１２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。陽極１１及び陰極１２の厚み寸法Ｌ１が１．５ｍｍ（１．０ｍｍ）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及び陰極１２に電流がスムースに流れず、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用されたときに電気分解装置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。

【0043】

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にあるから、陽極１１及び陰極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。更に、陽極１１及び陰極１２の電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１や陰極１２に電流がスムースに流れ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用されたときに電気分解装置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。

【0044】

陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状電極２４）は、その気孔率が７０％〜８５％の範囲にある。陽極１１及び陰極１２の気孔率が７０％未満では、陽極１１や陰極１２に多数の微細な気孔２３（連続かつ独立通路孔）が形成されず、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができない。陽極１１及び陰極１２の気孔率が８５％を超過すると、気孔２３（連続かつ独立通路孔）の開口面積（開口径）や前後面２１，２２の通流口２５の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、陽極１１及び陰極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、陽極１１及び陰極１２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。

【0045】

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状電極２４）の気孔率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気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔１３）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口２５）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）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、それら気孔２３を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることができるとともに、陽極１１や陰極１２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。更に、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が向上し、陽極１１及び陰極１２に優れた触媒活性を発揮させることができ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用されたときに電気分解装置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。

【0046】

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状電極２４）密度が６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲、好ましくは、６．５ｇ／ｃｍ^２〜７．５ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。陽極１１及び陰極１２の密度が６．０ｇ／ｃｍ^２（６．５ｇ／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とともに、陽極１１や陰極１２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。陽極１１及び陰極１２の密度が８．０ｇ／ｃｍ^２（７．５ｇ／ｃｍ^２）を超過すると、陽極１１や陰極１２に多数の微細な気孔２３や多数の微細な通流口２５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とともに、陽極１１や陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１や陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

【0047】

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２の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気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔２３）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口２５）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）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、それら気孔２３を水溶液（液体）が通流しつつ水溶液（液体）を陽極１１及び陰極１２のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることができ、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が向上し、陽極１１や陰極１２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。

【0048】

電気分解装置１０は、それに使用する陽極１１及び陰極１２の密度を前記範囲にすることで、陽極１１及び陰極１２が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な気孔２３や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５を有する多孔質に成形され、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができ、それら気孔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のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることが可能となり、陽極１１や陰極１２が白金族金属を含む電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を確実に発揮し、陽極１１や陰極１２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。

【0049】

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、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0050】

それら白金族金属４９の微粉体の粒径やそれら遷移金属５０の微粉体の粒径が１μｍ未満では、それら金属の微粉体によって気孔２３（連続かつ独立通路孔）が塞がれ、陽極１１及び陰極１２に多数の微細な気孔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とともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１や陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。それら白金族金属４９の微粉体の粒径やそれら遷移金属５０の微粉体の粒径が１００μｍを超過すると、気孔２３の開口面積（開口径）や前後面２１，２２の通流口２５の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、陽極１１及び陰極１２に多数の微細な気孔２３を形成することができず、陽極１１及び陰極１２の比表面積を大きくすることができないとともに、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が低下し、陽極１１や陰極１２の触媒活性（触媒作用）を有効に利用することができない。

【0051】

電気分解装置１０は、陽極１１及び陰極１２を形成する白金族金属４９の微粉体の粒径や遷移金属５０の微粉体の粒径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気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔２５）や開口面積（開口径）の異なる多数の微細な前後面２１，２２の通流口２５（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口２５）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）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、それら気孔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のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることができるとともに、陽極１１や陰極１２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。更に、陽極１１及び陰極１２の触媒作用が向上し、陽極１１や陰極１２に優れた触媒活性を発揮させることができ、陽極１１及び陰極１２が電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用されたときに電気分解装置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及び陰極１２（マイクロポーラス構造の薄板状電極２４）に使用する白金族金属４９や遷移金属５０の具体例としては、図９に示すように、粉状に加工されたＰｔ５２（白金）の微粉体５５（粒径：１μｍ〜１００μｍ）と、粉状に加工されたＮｉ５３（ニッケル）の微粉体５６（粒径：１μｍ〜１００μｍ）と、粉状に加工されたＦｅ５４（鉄）の微粉体５７（粒径：１μｍ〜１００μｍ）とを原料としている。

【0053】

陽極１１及び陰極１２は、Ｐｔ５２やＮｉ５３、Ｆｅ５４の微粉体５５〜５７と所定のバインダー５１とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物５９を作り、金属微粉体混合物５９に気孔形成材５８（発泡剤）を添加し、気孔形成材５８を添加した金属微粉体混合物５９を所定面積の薄板状に成形（押し出し成形又は射出成形）して金属微粉体成形物６０を作り、その金属微粉体成形物６０を脱脂するとともに所定温度で焼結（焼成）することで、多数の微細な気孔２３（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔２３）が形成されたマイクロポーラス構造かつ薄板状の電極に成形される。

【0054】

陽極１１及び陰極１２では、Ｎｉ５３の仕事関数とＦｅ５４の仕事関数との合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｐｔ５２の白金族金属微粉体５５の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比、Ｎｉ５３の遷移金属微粉体５６の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比、Ｆｅ５４の遷移金属微粉体５７の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比が決定されている。

【0055】

金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対するＰｔ５２（白金族金属４９）の白金族金属微粉体５５の重量比は、４％〜１０％の範囲、好ましくは、５％〜８％の範囲であり、金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対するＮｉ５３（遷移金属５０）の遷移金属微粉体５６の重量比は、４５％〜４８％の範囲である。金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対するＦｅ５４（遷移金属５０）の遷移金属微粉体５７の重量比は、４５〜４８％の範囲である。

【0056】

Ｐｔ５２の白金族金属微粉体５５の重量比、Ｎｉ５３の遷移金属微粉体５６の重量比、Ｆｅ５４の遷移金属微粉体５７の重量比が前記範囲外になると、Ｎｉ５３の微粉体５６とＦｅ５４の微粉体５７との合成仕事関数を白金族金属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５９を成形した金属微粉体成形物６０を脱脂・焼結して作られた陽極１１及び陰極１２が白金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。

【0057】

電気分解装置１０は、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２の微粉体５５の重量比やＮｉ５３の微粉体５６の重量比、Ｆｅ５４の微粉体５７の重量比を前記範囲にすることで、２種類の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができ、陽極１１及び陰極１２が白金族金属を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１や陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、陽極１１や陰極１２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。

【0058】

図４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５は、電気分解装置１０を利用した水素ガス生成システム２７の一例を示す図である。図４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。

【0059】

電気分解装置１０における水の電気分解では、図４に矢印で示すように、陽極用貯水槽１６及び陰極用貯水槽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。

【0060】

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。

【0061】

電気分解装置１０は、陽極１１（電極）や陰極１２（電極）が白金族金属４９の微粉体を含み、更に、陽極１１や陰極１２を形成する少なくとも２種類の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、遷移金属５０の中から少なくとも２種類の遷移金属５０が選択され、選択された遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属４９の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比が決定され、選択された少なくとも２種類の遷移金属５０の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比が決定されているから、陽極１１及び陰極１２が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金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。

【0062】

具体例として示した陽極１１及び陰極１２は、Ｐｔ５２の微粉体５５を含み、更に、仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｎｉ５３とＦｅ５４とが選択され、選択されたＮｉ５３とＦｅ５４との仕事関数の合計仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２の微粉体５５の重量比が決定され、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＮｉ５３の微粉体５６の重量比が決定されているとともに、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＦｅ５４の微粉体５７の重量比が決定されているから、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

水素ガス生成システム２７は、電気分解装置１０と、電気分解装置１０の陽極１１と陰極１２とに電気を給電する直流電源２８と、水（純水）を貯水する貯水タンク２９と、水（純水）を給水する給水ポンプ３０と、酸素気液分離器３１と、水（純水）を給水する２台の循環ポンプ３２，３３と、水素気液分離器３４と、水素を貯めるボンベ３５（水素タンク）とから形成されている。

【0066】

水素ガス生成システム２７は、貯水タンク２９に貯水された水（純水）が給水ポンプ３０によって酸素気液分離器３１に給水され、酸素気液分離器３１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２８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３１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３１において気液分離された水は循環ポンプ３２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３４に流入し、気液分離された後、ボンベ３５（水素タンク）に流入する。水素気液分離器３４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。

【0067】

電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）は、それに使用される陽極１１及び陰極１２が白金族金属４９と所定の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように選択された少なくとも２種類の遷移金属５０と所定のバインダー５１（紛状の樹脂系バインダー）とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物５９を作り、金属微粉体混合物５９に所定の気孔形成材５８（発泡剤）を添加し（加え）、気孔形成材５８を添加した金属微粉体混合物５９を所定面積の薄板状に成形（押し出し成形又は射出成形）して薄板状の金属微粉体成形物６０を作り、その金属微粉体成形物６０を脱脂及び所定温度で焼結（焼成）することで多数の微細な気孔２３や通流口２５を形成したマイクロポーラス構造の薄板状電極２４であり、遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５９の全重量に対する白金族金属４９の重量比が決定され、金属微粉体混合物５９の全重量に対するそれら遷移金属５０の重量比が決定されているから、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１や陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その陽極１１及び陰極１２を使用して電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0068】

また、白金族金属４９としてＰｔ５２（白金）を原料とし、遷移金属５０としてＮｉ５３（ニッケル）とＦｅ５４（鉄）とを原料とした陽極１１及び陰極１２を使用した電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）は、遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｎｉ５３とＦｅ５４とが選択され、選択されたＮｉ５３とＦｅ５４との仕事関数の合計仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２の微粉体５５の重量比が決定され、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＮｉ５３の微粉体５６の重量比とＦｅ５４の微粉体５７の重量比とが決定されているから、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、陽極１１や陰極１２が優れた触媒活性（触媒作用）を有し、陽極１１や陰極１２が白金を担持した電極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することで、その陽極１１及び陰極１２を使用して電気分解を効率よく行うことができ、短時間に多量の水素ガスを発生させることができる。

【0069】

電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）は、陽極１１及び陰極１２の厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にあるから、陽極１１及び陰極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。

【0070】

電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）は、陽極１１及び陰極１２が各種の遷移金属５０から選択された廉価な遷移金属５０（たとえば、Ｎｉ５３、Ｆｅ５４）を含み、金属微粉体混合物５９の全重量に対するそれら遷移金属５０の微粉体の重量比（Ｎｉ５３の微粉体５６の重量比、Ｆｅ５４の微粉体５７の重量比）が前記範囲にあり、金属微粉体混合物５９の全重量に対する白金族金属４９の微粉体の重量比（Ｐｔ５２の微粉体５５の重量比）が前記範囲にあり、高価な白金族金属４９（Ｐｔ５２）の含有量が少ないから、陽極１１や陰極１２の材料費を低減させることができ、電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）を廉価に作ることができるとともに、電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）の運転コストを下げることができる。

【0071】

図６は、空気極３８（陽極１１）及び燃料極３７（陰極１２）を使用した固体高分子形燃料電池３６の側面図であり、図７は、陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）の起電圧試験の結果を示す図である。図８は、陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。図６では、負荷４８が接続された状態を示しているが、起電圧試験では、負荷４８が存在せず、無負荷である。起電圧試験及びＩ−Ｖ特性試験では、図６に示す固体高分子形燃料電池３６に電気分解装置１０において使用した陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）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３６に負荷４８を接続し、そのＩ−Ｖ特性を測定した。

【0072】

固体高分子形燃料電池３６は、図６に示すように、燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１１）と、燃料極３７及び空気極３８の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜３９（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３７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３８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。

【0073】

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３７や空気極３８、固体高分子電解質膜３９が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体４２(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体４２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３９は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。

【0074】

燃料極３７とセパレータ４０との間には、ガス拡散層４３が形成され、空気極３８とセパレータ４１との間には、ガス拡散層４４が形成されている。燃料極３７とセパレータ４０との間であってガス拡散層４３の上部及び下部には、ガスシール４５が設置されている。空気極３８とセパレータ４１との間であってガス拡散層４４の上部及び下部には、ガスシール４６が設置されている。

【0075】

固体高分子形燃料電池３６では、燃料極３７（陰極１２）に水素（燃料）が供給され、空気極３８（陽極１１）に空気（酸素）が供給される。燃料極３７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３９内を通って燃料極３７から空気極３８へ移動し、電子が導線４７内を通って空気極３８へ移動する。固体高分子電解質膜３９には、燃料極３７で生成されたプロトンが通流する。空気極３８では、固体高分子電解質膜３９から移動したプロトンと導線４７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。

【0076】

固体高分子形燃料電池３６は、燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１２）が白金族金属４９の微粉体を含み、更に、燃料極３７及び空気極３８を形成する遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、遷移金属５０の中から少なくとも２種類の遷移金属５０が選択され、選択された遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、白金族金属４９の微粉体の金属微粉体混合物５９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５０の微粉体の金属微粉体混合物５９の全重量に対する重量比が決定されているから、燃料極３７及び空気極３８が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金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。

【0077】

具体例として示した固体高分子形燃料電池３６の燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１２）は、Ｐｔ５２の白金族金属微粉体５５を含み、更に、仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｎｉ５３とＦｅ５４とが選択され、選択されたＮｉ５３とＦｅ５４との仕事関数の合計仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２の微粉体５５の重量比が決定され、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＮｉ５３の微粉体５６の重量比が決定されているとともに、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＦｅ５４の微粉体５７の重量比とが決定されているから、燃料極３７や空気極３８が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金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。

【0078】

起電圧試験では、水素ガスを注入してから１５分の間、電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）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、縦軸に電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）の電圧（Ｖ）を表す。燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１２）を使用した固体高分子形燃料電池３６では、図７に示すように、電極間の電圧が１．０７（Ｖ）〜１．０８８（Ｖ）であった。

【0079】

Ｉ−Ｖ特性試験では、電極（燃料極３７や空気極３８）と電極（燃料極３７や空気極３８）との間（電極間）に負荷４８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。燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１２）を使用した固体高分子形燃料電池３６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、燃料極３７（陰極１２）及び空気極３８（陽極１２）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。

【0080】

図９は、電気分解装置１０に使用する陽極１１及び陰極１２の製造方法を説明する図である。陽極１１及び陰極１２は、図９に示すように、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、金属微粉体成形物作成工程Ｓ５、マイクロポーラス構造薄板電極作成工程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４９と少なくとも２種類の遷移金属５０とを原料として電気分解装置１０（固体高分子形燃料電池３６）に使用する陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を製造する。

【0081】

金属選択工程Ｓ１では、各種の白金族金属４９の中から少なくとも１種類の白金族金属４９（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５０から選択する少なくとも２種類の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５０の中から少なくとも２種類の遷移金属５０（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、陽極１１及び陰極１２に使用する白金族金属４９としてＰｔ５２（白金）が選択され、陽極１１及び陰極１２に使用する遷移金属５０としてＮｉ５３（ニッケル）、Ｆｅ５４（鉄）が選択されたものとする。

【0082】

金属微粉体作成工程Ｓ２では、微粉砕機によって白金５２（Ｐｔ）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＰｔ５２の白金族金属微粉体５５を作り、微粉砕機によってＮｉ５３（ニッケル）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＮｉ５３の遷移金属微粉体５６を作るとともに、微粉砕機によってＦｅ５４（鉄）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＦｅ５４の遷移金属微粉体５７を作る。

【0083】

電極製造方法は、Ｐｔ５２（白金族金属４９）やＮｉ５３（遷移金属５０）、Ｆｅ５４（遷移金属５０）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な気孔２３（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陽極１１や陰極１２を作ることができ、それら気孔２３を水溶液（液体）やガス（気体）が通流しつつ水溶液（液体）やガス（気体）を陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）のそれら気孔２３における接触面に広く接触させることが可能な陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作ることができる。

【0084】

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Ｎｉ５３の微粉体５６とＦｅ５４の微粉体５７との仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２の微粉体５５の重量比を決定し、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＮｉ５３の微粉体５６の重量比を決定するとともに、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＦｅ５４の微粉体５７の重量比を決定する。

【0085】

微粉体重量比決定工程Ｓ３では、金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対するＰｔ５２（白金族金属４９）の微粉体５５の重量比を４％〜１０％の範囲、好ましくは、５％〜８％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５９の全重量（１００％）に対するＮｉ５３（遷移金属５０）の微粉体５６の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定し、金属微粉体混合物５９の全重量（１００％）に対するＦｅ５４（遷移金属５０）の微粉体５７の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定する。

【0086】

電極製造方法は、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように遷移金属５０のＮｉ５３（ニッケル）とＦｅ５４（鉄）とを選択するとともに、合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２の微粉体５５の重量比や金属微粉体混合物５９の全重量に対するＮｉ５３の微粉体５６の重量比、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＦｅ５４の微粉体５７の重量比を前記範囲において決定することで、Ｎｉ５３の微粉体５６とＦｅ５４の微粉体５７との仕事関数の合成仕事関数を白金族金属の仕事関数に近似させることができ、白金族金属４９（Ｐｔ５２）の含有量が少ないにもかかわらず、白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金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陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作ることができる。

【0087】

電極製造方法は、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＮｉ５３（遷移金属５０）の微粉体５６の重量比や金属微粉体混合物５９の全重量に対するＦｅ５４（遷移金属５０）の微粉体５７の重量比が前記範囲にあり、金属微粉体混合物５９の全重量に対するＰｔ５２（白金族金属４９）の微粉体５５の重量比が前記範囲にあるから、高価な白金族金属４９（Ｐｔ５２）の含有量が少なく、陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を廉価に作ることができる。

【0088】

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Ｐｔ５２の微粉体５５と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＮｉ５３の微粉体５６と微粉体重量比決定工程Ｓ３によって決定した重量比のＦｅ５４の微粉体５７とバインダー５１（粉状の樹脂系バインダー）とを混合機に投入し、混合機によってＰｔ５２の微粉体５５、Ｎｉ５３の微粉体５６、Ｆｅ５４の微粉体５７、バインダー５１を攪拌・混合し、Ｐｔ５２の微粉体５５、Ｎｉ５３の微粉体５６、Ｆｅ５４の微粉体５７、バインダー５１が均一に混合・分散した金属微粉体混合物５９（発泡金属成形材）を作る。次に、金属微粉体混合物５９に所定量の気孔形成材５８（粉体の発泡剤）を添加する。所定量の気孔形成材５８を混合機又は攪拌機に投入し、混合機又は攪拌機によって金属微粉体混合物５９に気孔形成材５８を均一に混合・分散させた金属微粉体混合物５９（発泡金属成形材料）を作る。気孔形成材５８（粉体の発泡剤）の添加量によって陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）に形成される気孔２５の平均径や気孔率が決まる。

【0089】

金属微粉体成形物作成工程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５９（発泡金属成形材料）を射出成形機（図示せず）や押出成形機（図示せず）に投入し、金属微粉体混合物５９を射出成形機によって射出成形（金属粉末射出成形）し、又は、金属微粉体混合物５９を押出成形機によって押し出し成形（金属粉末押出成形）し、金属微粉体混合物５９を所定面積の薄板状（厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）に成形した金属微粉体成形物６０（発泡金属成形物）を作る。

【0090】

マイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６では、金属微粉体成形物作成工程Ｓ５の金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によって作られた金属微粉体成形物６０（発泡金属成形物）を脱脂し、脱脂した金属微粉体成形物６０を焼成炉（燃焼炉、電気炉等）に投入し、金属微粉体成形物６０を焼成炉において所定温度で所定時間焼結（焼成）して多数の微細な気孔２３（通路孔）を形成したマイクロポーラス構造かつ薄板状（厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）の陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作る。

【0091】

焼結温度は、９００℃〜１４００℃である。焼結（焼成）時間は、２時間〜６時間である。マイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６では、所定面積の薄板状に成形した金属微粉体成形物６０の焼結時において、金属微粉体成形物６０の内部において気孔形成材５８（粉体の発泡剤）が発泡した後、気孔形成材５８が金属微粉体成形物６０の内部から消失し、多数の微細な気孔２３（流路）（連続かつ独立通路孔）が形成されたマイクロポーラス構造かつ薄板状の陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）が製造される。

【0092】

電極製造方法は、金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によってＰｔ５２の微粉体５５とＮｉ５３の微粉体５６とＦｅ５４の微粉体５７とがバインダー５１を介して連結され、金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によって作られた金属微粉体成形物６０（発泡金属成形物）が所定の強度を有するとともに、金属微粉体成形物６０を焼結することで、多数の微細な気孔２３（通路孔）を有するマイクロポーラス構造かつ薄板状の陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）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陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作ることができる。

【0093】

電極製造方法は、各種の白金族金属４９の中から少なくとも１種類の白金族金属４９（Ｐｔ５２）を選択し、各種の遷移金属５０から選択する少なくとも２種類の遷移金属５０の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５０の中から少なくとも２種類の遷移金属５０（たとえば、Ｎｉ５３、Ｆｅ５４）を選択する金属選択工程Ｓ１と、金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも１種類の白金族金属４９（Ｐｔ５２）を微粉砕して白金族金属微粉体（Ｐｔ５２の微粉体５５）を作り、金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも２種類の遷移金属５０を微粉砕して遷移金属微粉体（Ｎｉ５３の微粉体５６、Ｆｅ５４の微粉体５７）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２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金属の仕事関数に近似するように、白金族金属微粉体（Ｐｔ５２の微粉体５５）の重量比と少なくとも２種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ５３の微粉体５６、Ｆｅ５４の微粉体５７）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（Ｐｔ５２の微粉体５５）及び少なくとも２種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ５３の微粉体５６、Ｆｅ５４の微粉体５７）に所定のバインダー５１を加え、それらを均一に混合・分散して金属微粉体混合物５９（発泡金属成形材料）を作り、金属微粉体混合物５９に所定の気孔形成材５８を添加す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５９を薄板状に成形（金属粉末押出成形又は金属粉末射出成形）して金属微粉体成形物５９（発泡金属成形物）を作る金属微粉体成形物作成工程Ｓ５と、金属微粉体成形物作成工程Ｓ５によって作られた金属微粉体成形物５９を脱脂するとともに金属微粉体成形物５９を所定温度で焼結して多数の微細な気孔２３が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状の陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作るマイクロポーラス構造薄板電極作成工程Ｓ６との各工程によって陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を製造するから、それら工程Ｓ１〜Ｓ６によって厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲（好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲）であって多数の微細な気孔２３（通路孔）を形成した陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）（マイクロポーラス構造薄板状電極）を製造することができ、陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）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陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作ることができる。

【0094】

電極製造方法は、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陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作ることができ、電気分解装置１０（水素ガス生成システム２７）や固体高分子形燃料電池３６に好適に使用することが可能な陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）を作ることができる。電極製造方法は、工程Ｓ１〜Ｓ６によって作られた陽極１１（空気極３８）及び陰極１２（燃料極３７）が白金族金属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、電気分解装置１０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可能な陽極１１及び陰極１２作ることができるとともに、固体高分子形燃料電池３６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３６に接続された負荷４８に十分な電気エネルギーを供給することが可能な白金族金属少含有の空気極３８及び燃料極３７を作ることができる。

【符号の説明】

【0095】

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 気孔（連続かつ独立通路孔）
２４ マイクロポーラス構造の薄板状電極
２５ 通流口
２６ 外周縁
２７ 水素ガス生成システム
２８ 直流電源
２９ 貯水タンク
３０ 給水ポンプ
３１ 酸素気液分離器
３２ 循環ポンプ
３３ 循環ポンプ
３４ 水素気液分離器
３５ ボンベ
３６ 固体高分子形燃料電池
３７ 燃料極
３８ 空気極
３９ 固体高分子電解質膜
４０ セパレータ
４１ セパレータ
４２ 膜/電極接合体
４３ ガス拡散層
４４ ガス拡散層
４５ ガスシール
４６ ガスシール
４７ 導線
４８ 負荷
４９ 白金族金属
５０ 遷移金属
５１ バインダー
５２ Ｐｔ（白金）
５３ Ｎｉ（ニッケル）
５４ Ｆｅ（鉄）
５５ Ｐｔ（白金）の微粉体（白金族金属微粉体）
５６ Ｎｉ（ニッケル）の微粉体（遷移金属微粉体）
５７ Ｆｅ（鉄）の微粉体（遷移金属微粉体）
５８ 気孔形成材（発泡剤）
５９ 金属微粉体混合物
６０ 金属微粉体成形物
Ｌ１ 厚み寸法
Ｓ１ 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 金属微粉体成形物作成工程
Ｓ６ マイクロポーラス構造薄板電極作成工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】