特開 2020-87812 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2020-87812(P2020-87812A)

(43)【公開日】2020年6月4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 20060101AFI20200508BHJP

   H01M 4/92 20060101ALI20200508BHJP

   H01M 4/88 20060101ALI20200508BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20200508BHJP

   C25B 11/03 20060101ALI20200508BHJP

   C25B 11/08 20060101ALI20200508BHJP

   C25B 1/10 20060101ALI20200508BHJP

   C25B 9/00 20060101ALI20200508BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20200508BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/90 B

   H01M4/92

   H01M4/90 M

   H01M4/88 K

   H01M4/86 H

   C25B11/03

   C25B11/08 A

   C25B1/10

   C25B9/00 A

   H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2018-223292(P2018-223292)

(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

4K011BA04

4K011BA07

4K011BA08

4K011CA04

4K011DA01

4K021AA01

4K021BA02

4K021DB18

4K021DB19

4K021DB31

4K021DB43

4K021DC03

5H018AA06

5H018AS02

5H018AS03

5H018BB01

5H018BB11

5H018BB12

5H018DD01

5H018EE02

5H018EE03

5H018EE04

5H018HH01

5H018HH03

5H018HH04

5H018HH05

5H126BB06

5H126GG02

5H126HH01

5H126HH06

5H126HH08

5H126JJ01

5H126JJ03

5H126JJ04

5H126JJ05

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】電極１０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ている。電極１０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、
前記電極は、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に記載の電極。

【請求項3】

前記電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に記載の電極。

【請求項4】

前記電極の厚み寸法が、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極。

【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、前記電極では、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極。

【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に記載の電極。

【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電極の気孔率が、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極。

【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電極の密度が、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極。

【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種類の遷移金属を選択する金属選択工程と、前記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、前記金属選択工程によって選択された少なくとも２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、前記白金族金属微粉体の重量比と少なくとも２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及び前記少なくとも２種類の遷移金属微粉体に所定のバインダーを加え、それらを均一に混合・分散して金属微粉体混合物を作り、前記金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加す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薄板状に成形して金属微粉体成形物を作る金属微粉体成形物作成工程と、前記金属微粉体成形物作成工程によって作られた金属微粉体成形物を脱脂するとともに該金属微粉体成形物を所定温度で焼結して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の前記電極を作るマイクロ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】

前記金属選択工程によって選択された白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、前記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）とであり、前記微粉体重量比決定工程では、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１０に記載の電極製造方法。

【請求項12】

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Ｐｔの白金族金属微粉体の重量比を４〜１０％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の遷移金属微粉体の重量比を４５％〜４８％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の遷移金属微粉体の重量比を４５％〜４８％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13】

前記金属微粉体作成工程が、前記Ｐｔを１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、前記Ｎｉ及び前記Ｆｅを１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕する請求項１１又は請求項１２に記載の電極製造方法。

【請求項14】

前記金属微粉体成形物作成工程が、前記金属微粉体混合物を成形して０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの厚み寸法を有する所定面積かつ薄板状の金属微粉体成形物を作る請求項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に関するとともに、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、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、電極は、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ることを特徴とする。

【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】

本発明の電極の他の一例としては、電極に形成された気孔の平均径が、１〜１００μｍの範囲にある。

【0010】

本発明の電極の他の一例としては、電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲にある。

【0011】

本発明の電極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、電極では、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】

本発明の電極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】

本発明の電極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電極の気孔率が、７０％〜８５％の範囲にある。

【0014】

本発明の電極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電極の密度が、６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／ｃｍ^２の範囲にある。

【0015】

本発明の電極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。

【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種類の遷移金属を選択する金属選択工程と、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、金属選択工程によって選択された少なくとも２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、白金族金属微粉体の重量比と少なくとも２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及び少なくとも２種類の遷移金属微粉体に所定のバインダーを加え、それらを均一に混合・分散して金属微粉体混合物を作り、金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加す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薄板状に成形して金属微粉体成形物を作る金属微粉体成形物作成工程と、金属微粉体成形物作成工程によって作られた金属微粉体成形物を脱脂するとともに金属微粉体成形物を所定温度で焼結して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の電極を作るマイクロ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。

【0018】

本発明の電極製造方法の一例としては、金属選択工程によって選択された白金族金属が、Ｐｔ（白金）であり、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）とであり、微粉体重量比決定工程では、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。

【0019】

本発明の電極製造方法の他の一例として、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Ｐｔの白金族金属微粉体の重量比を４〜１０％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの遷移金属微粉体の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの遷移金属微粉体の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定する。

【0020】

本発明の電極製造方法の他の一例としては、金属微粉体作成工程が、Ｐｔを１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、Ｎｉ及びＦｅを１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕する。

【発明の効果】

【0021】

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好適に使用することできる。

【0022】

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極は、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、電極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。

【0023】

電極に形成された気孔（通路孔）の平均径が１〜１００μｍの範囲にある電極は、電極に形成された気孔の平均径が１〜１００μｍの範囲にあるから、電極の単位体積当たりに多数の気孔が形成され、電極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔を気体や液体が通流することで気体や液体を電極の接触面に広範囲に接触させることができ、電極の触媒作用を最大限に利用することができる。電極は、優れた触媒活性（触媒作用）を有するとともに、気体や液体を広範囲に接触させ、電極の触媒作用を最大限に利用することができるから、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〜１．５ｍｍの範囲にある電極は、そ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】

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極は、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、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を定めているから、Ｐｔの含有量が少ないにもかかわらず、電極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、電極の材料費を低減させることができ、電極（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】

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％の範囲にある電極は、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、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を前記範囲で定めているから、Ｐｔの含有量が少ないにもかかわらず、電極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の遷移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Ｆｅの遷移金属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Ｐｔの白金族金属微粉体の重量比が前記範囲にあり、高価なＰｔの含有量が少ないから、電極の材料費を低減させることができ、電極（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】

マイクロポーラス構造の薄板状に成形された電極の気孔率が７０％〜８５％の範囲にある電極は、電極の気孔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、電極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔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範囲に接触させることが可能となり、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】

マイクロポーラス構造の薄板に成形された電極の密度が６．０ｇ／ｃｍ^２〜８．０ｇ／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、電極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔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範囲に接触させることが可能となり、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の範囲にある電極は、 白金族金属の微粉体の粒径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、電極の比表面積を大きくすることができ、それら気孔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範囲に接触させることが可能となり、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】

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種類の遷移金属を選択する金属選択工程と、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、金属選択工程によって選択された少なくとも２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、白金族金属微粉体の重量比と少なくとも２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及び少なくとも２種類の遷移金属微粉体に所定のバインダーを加え、それらを均一に混合・分散して金属微粉体混合物を作り、金属微粉体混合物に所定の気孔形成材を添加す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薄板状に成形して金属微粉体成形物を作る金属微粉体成形物作成工程と、金属微粉体成形物作成工程によって作られた金属微粉体成形物を脱脂するとともに金属微粉体成形物を所定温度で焼結して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の電極を作るマイクロ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。

【0031】

金属選択工程によって選択された白金族金属がＰｔ（白金）であり、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）とであり、微粉体重量比決定工程において、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Ｎｉ（ニッケル）とＦｅ（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定めているから、Ｐｔの含有量が少ないにもかかわらず、電極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、電極が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、電極の材料費を低減させることができ、電極（陽極または陰極）を廉価に作ることができる。

【0032】

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Ｐｔの白金族金属微粉体の重量比を４〜１０％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉの遷移金属微粉体の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定し、金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅの遷移金属微粉体の重量比を４５％〜４８％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、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の遷移金属微粉体の重量比やＦｅの遷移金属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Ｐｔの白金族金属微粉体の重量比が前記範囲にあるから、高価なＰｔの含有量が少なく、電極（陽極又は陰極）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、Ｐｔを１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、Ｎｉ及びＦｅを１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕する電極製造方法は、Ｐｔを前記範囲の粒径に微粉砕し、Ｎｉ及びＦｅを前記範囲の粒径に微粉砕することで、多数の微細な気孔（通路孔）を有する多孔質に成形されて比表面積が大きいマイクロポーラス構造の薄板状電極を作ることができ、それら気孔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範囲に接触させることが可能となり、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】

金属微粉体成形物作成工程において、金属微粉体混合物を成形して０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの厚み寸法を有する所定面積かつ薄板状の金属微粉体成形物を作る電極製造方法は、金属微粉体混合物を成形した厚み寸法０．０３ｍｍ〜１．５ｍｍの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（通路孔）を有するマイクロポーラス構造かつ薄板状の電極を作ることができ、マイクロ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〜１．５ｍｍの範囲の電極を作ることができるから、電気抵抗が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。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【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】電極を使用したセルの一例を示す分解斜視図。

【図4】電極を使用したセルの側面図。

【図5】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6】電極の起電圧試験の結果を示す図。

【図7】電極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。

【図8】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9】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】

【0036】

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。

【0037】

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５参照）、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８参照）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、多数の微細な気孔１３（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（発泡金属電極）である。気孔１３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。

【0038】

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２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）、Ｃｕ（銅）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、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２種類が使用される。

【0039】

電極１０では、選択された少なくとも２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金属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２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）、Ｃｕの仕事関数は、５．１０（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）、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。

【0040】

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２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Ｃｕ（銅）、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４３（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５１を作り、金属微粉体混合物５１に所定の気孔形成材５０（発泡剤）を添加し（加え）、気孔形成材５０を添加した金属微粉体混合物５１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５２を作り、その金属微粉体成形物５２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）。

【0041】

電極１０では、選択された２種類の遷移金属４２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４１の白金族金属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の遷移金属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。

【0042】

具体的には、白金族金属４１の白金族金属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４２のうちの１種類の遷移金属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４５％〜４８％の範囲にあり、選択された遷移金属４２のうちの他の１種類の遷移金属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４５％〜４８％の範囲にある。

【0043】

白金族金属４１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４２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４２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４２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５１を成形した金属微粉体成形物５２を脱脂・焼結（焼成）して作られた電極１０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。

【0044】

電極１０には、径が異なる多数の微細な気孔１３（流路）（連続かつ独立通路孔）が形成されている。電極１０は、多数の微細な気孔１３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１３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】

それら気孔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気孔１３（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１３と他方の気孔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気孔１３（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１３と他方の気孔１３とが互いに連通している。

【0046】

それら気孔１３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。それら気孔１３の平均径（平均開口径）や前後面１１，１２の通流口１４の開口径（平均開口径）は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0047】

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気孔１３（連続かつ独立通路孔）が形成され、その気孔１３の平均径が１〜１００μｍの範囲にあるから、電極１０の単位体積当たりに多数の気孔１３が形成され、電極１０の比表面積が大きく、それら気孔１３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のそれら気孔２５における接触面に広範囲に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。

【0048】

電極１０（マイクロポーラス構造の薄板状電極）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。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１．５ｍｍ（１．０ｍｍ）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。

【0049】

電極１０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。更に、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。

【0050】

電極１０（マイクロポーラス構造の薄板状電極）は、その気孔率が７０％〜８５％の範囲にある。電極１０の気孔率が７０％未満では、電極１０に多数の微細な気孔１３（連続かつ独立通路孔）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の気孔率が８５％を超過すると、気孔１３（連続かつ独立通路孔）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。

【0051】

電極１０は、その気孔率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気孔１３（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１１，１２の通流口１４（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口１４）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら気孔１３を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら気孔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。

【0052】

電極１０（マイクロポーラス構造の薄板状電極）は、その密度が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。電極１０の密度が６．０ｇ／ｃｍ^２（６．５ｇ／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８．０ｇ／ｃｍ^２（７．５ｇ／ｃｍ^２）を超過すると、電極１０に多数の微細な気孔１３や多数の微細な通流口１４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。

【0053】

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気孔１３（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１１，１２の通流口１４（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口１４）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら気孔１３を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら気孔１３における接触面に広く接触させることができ、電極１０の触媒作用を有効かつ最大限に利用することができる。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。

【0054】

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）、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）、Ｃｕの微粉体（粉状に加工されたＣｕ）の粒径は、１μｍ〜１００μｍの範囲にある。

【0055】

それら白金族金属４１の白金族金属微粉体の粒径やそれら遷移金属４２の遷移金属微粉体の粒径が１μｍ未満では、それら金属の微粉体によって気孔１３（連続かつ独立通路孔）が塞がれ、電極１０に多数の微細な気孔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の白金族金属微粉体の粒径やそれら遷移金属４２の遷移金属微粉体の粒径が１００μｍを超過すると、気孔１３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に多数の微細な気孔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。

【0056】

電極１０は、それら白金族金属４１の白金族金属微粉体の粒径やそれら遷移金属４２の遷移金属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気孔１３（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１１，１２の通流口１４（平均径が１〜１００μｍの範囲の通流口１４）を有する多孔質（マイクロポーラス構造）に成形され、電極１０の比表面積を大きくすることができ、それら気孔１３を気体や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら気孔１３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、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。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。

【0057】

電極１０（マイクロポーラス構造の薄板状電極）に使用する白金族金属や遷移金属の具体例としては、図９に示すように、粉状に加工されたＰｔ４４（白金）の白金族金属微粉体４７（粒径：１μｍ〜１００μｍ）と、粉状に加工されたＮｉ４５（ニッケル）の遷移金属微粉体４８（粒径：１μｍ〜１００μｍ）と、粉状に加工されたＦｅ４６（鉄）の遷移金属微粉体４９（粒径：１μｍ〜１００μｍ）とを原料としている。

【0058】

電極１０は、Ｐｔ４４やＮｉ４５、Ｆｅ４６の微粉体４７〜４９と所定のバインダー４３とを均一に混合・分散した金属微粉体混合物５１を作り、金属微粉体混合物５１に気孔形成材５０（発泡剤）を添加し、気孔形成材５０を添加した金属微粉体混合物５１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５２を作り、その金属微粉体成形物５２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１３（平均径が１〜１００μｍの範囲の気孔１３）が形成されたマイクロポーラス構造かつ薄板状の電極１０に成形される。

【0059】

電極１０では、Ｎｉ４５の仕事関数とＦｅ４６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、Ｐｔ４４の白金族金属微粉体４７の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比、Ｎｉ４５の遷移金属微粉体４８の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比、Ｆｅ４６の遷移金属微粉体４９の金属微粉体混合物５１の全重量に対する重量比が決定されている。

【0060】

金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＰｔ４４（白金族金属４１）の白金族金属微粉体４７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５１の全重量（１００％）に対するＮｉ４５（遷移金属４２）の遷移金属微粉体４８の重量比は、４５％〜４８％の範囲である。金属微粉体混合物５１の全重量（１００％）に対するＦｅ４６（遷移金属４２）の遷移金属微粉体４９の重量比は、４５〜４８％の範囲である。

【0061】

Ｐｔ４４の白金族金属微粉体４７の重量比、Ｎｉ４５の遷移金属微粉体４８の重量比、Ｆｅ４６の遷移金属微粉体４９の重量比が前記範囲外になると、Ｎｉ４５の微粉体４８とＦｅ４６の微粉体４９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５１を成形した金属微粉体成形物５２を脱脂・焼結して作られた電極１０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。

【0062】

図３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４は、電極１０を使用したセル１６の側面図である。図５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６は、電極１０の起電圧試験の結果を示す図である。図７は、電極１０のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。

【0063】

電極１０を使用したセル１６の一例としては、図３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）。

【0064】

セル１６では、図４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の面が隙間なく密着し、固体高分子電解質膜２０の他方の面に空気極１９の面が隙間なく密着している。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。

【0065】

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。

【0066】

固体高分子形燃料電池１７では、図５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。

【0067】

電極１０は、白金族金属４１の微粉体を含み、更に、少なくとも２種類の遷移金属４２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４２の中から少なくとも２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金属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５３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４２の微粉体の金属微粉体混合物５３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。

【0068】

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、Ｐｔ４４の微粉体４７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、Ｎｉ４５とＦｅ４６とが選択され、選択されたＮｉ４５とＦｅ４６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５１の全重量に対するＰｔ４４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Ｎｉ４５の微粉体４８の重量比が決定されているとともに、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＦｅ４６の微粉体４９の重量比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）が白金を担持した電極と略同一の仕事関数を備え、白金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。

【0069】

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６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６に示すように、電極間の電圧が１．０７（Ｖ）〜１．０８８（Ｖ）であった。

【0070】

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７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７に示すように、緩やかな電圧降下が認められた。図６の起電圧試験の結果や図７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。

【0071】

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金属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２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金属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、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、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。

【0072】

また、遷移金属４２としてＮｉ４５とＦｅ４６とを原料とした電極１０は、遷移金属４２の仕事関数の合成仕事関数が白金族金属の仕事関数に近似するように、Ｎｉ４５とＦｅ４６とが選択され、選択されたＮｉ４５とＦｅ４６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５１の全重量に対するＰｔ４４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Ｎｉ４５の微粉体４８の重量比と金属微粉体混合物５１の全重量に対するＦｅ４６の微粉体４９の重量比とが決定されているから、電極１０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。

【0073】

電極１０は、それ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４２やバインダー金属４３（たとえば、Ｎｉ４５、Ｆｅ４６、Ｃｕ４７）を含み、金属微粉体混合物５３の全重量に対するそれら遷移金属４２の微粉体の重量比（Ｎｉ４５の微粉体４９の重量比、Ｆｅ４６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（Ｐｔ４４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。

【0074】

図８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８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。

【0075】

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）の面が隙間なく密着し、固体高分子電解質膜２０の一方の面にアノード３１（陽極）の面が隙間なく密着している。

【0076】

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３９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。

【0077】

水素ガス発生装置３０では、図８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。

【0078】

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。

【0079】

電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、白金族金属４１の微粉体を含み、更に、遷移金属４２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４２の中から少なくとも２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金属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、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。

【0080】

また、遷移金属４２としてＮｉ４５とＦｅ４６とを原料とした電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、Ｐｔ４４の微粉体４７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、Ｎｉ４５とＦｅ４６とが選択され、選択されたＮｉ４５とＦｅ４６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５１の全重量に対するＰｔ４４の微粉体４８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Ｎｉ４５の微粉体４８の重量比と金属微粉体混合物５１の全重量に対するＦｅ４６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、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。

【0081】

電極１０（アノード３１及びカソード３２）は、それ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（Ｎｉ４５、Ｆｅ４６）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（Ｎｉ４５の微粉体４８の重量比、Ｆｅ４６の微粉体４９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（Ｐｔ４４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（Ｐｔ４４）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。

【0082】

図９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４１と少なくとも２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。

【0083】

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２種類の遷移金属４２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４２の中から少なくとも２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Ｐｔ４４（白金）が選択され、電極１０に使用する遷移金属４２としてＮｉ４５（ニッケル）、Ｆｅ４６（鉄）が選択されたものとする。

【0084】

金属微粉体作成工程Ｓ２では、微粉砕機によって白金４４（Ｐｔ）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＰｔ４４の微粉体４７を作り、微粉砕機によってＮｉ４５（ニッケル）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＮｉ４５の微粉体４８を作るとともに、微粉砕機によってＦｅ４６（鉄）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕し、粒径が１μｍ〜１００μｍのＦｅ４６の微粉体４９を作る。

【0085】

電極製造方法は、Ｐｔ４４（白金族金属４１）やＮｉ４５（遷移金属４２）、Ｆｅ４６（遷移金属４２）を１μｍ〜１００μｍの粒径に微粉砕することで、多数の微細な気孔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マイクロポーラス構造かつ薄板状の電極１０を作ることができ、それら気孔１３をガス（気体）や液体が通流しつつ気体や液体を電極１０のそれら気孔１３における接触面に広範囲に接触させることが可能な電極１０を作ることができる。

【0086】

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Ｎｉ４５の微粉体４８とＦｅ４６の微粉体４９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５１の全重量に対するＰｔ４４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Ｎｉ４５の微粉体４８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Ｆｅ４６の微粉体４９の重量比を決定する。

【0087】

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Ｐｔ４４（白金族金属４１）の微粉体４７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５１の全重量（１００％）に対するＮｉ４５（遷移金属４２）の微粉体４８の重量比を４５％〜４８％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Ｆｅ４６（遷移金属４２）の微粉体４９の重量比を４５％〜４８％の範囲で決定する。

【0088】

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４２のＮｉ４５（ニッケル）とＦｅ４６（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５１の全重量に対するＰｔ４４の微粉体４８の重量比や金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４５の微粉体４９の重量比、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＦｅ４６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、Ｎｉ４５の微粉体４８とＦｅ４６の微粉体４９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４１（Ｐｔ４４）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。

【0089】

電極製造方法は、金属微粉体混合物５１の全重量に対するＮｉ４５（遷移金属４２）の微粉体４８の重量比や金属微粉体混合物５１の全重量に対するＦｅ４６（遷移金属４２）の微粉体４９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Ｐｔ４４（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（Ｐｔ４４）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。

【0090】

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Ｐｔ４４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Ｎｉ４５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Ｆｅ４６の微粉体４９とバインダー４３（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Ｐｔ４４の微粉体４７、Ｎｉ４５の微粉体４８、Ｆｅ４６の微粉体４９、バインダー４３を攪拌・混合し、Ｐｔ４４の微粉体４７、Ｎｉ４５の微粉体４８、Ｆｅ４６の微粉体４９、バインダー４３が均一に混合・分散した金属微粉体混合物５１（発泡金属成形材）を作る。次に、金属微粉体混合物５１に所定量の気孔形成材５２（粉体の発泡剤）を添加する。所定量の気孔形成材５２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５１に気孔形成材５２を均一に混合・分散させた金属微粉体混合物５１（発泡金属成形材料）を作る。気孔形成材５２（粉体の発泡剤）の添加量によって電極１０に形成される気孔１３の平均径や気孔率が決まる。

【0091】

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５１（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５１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５１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５１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５２（発泡金属成形物）を作る。

【0092】

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５２（発泡金属成形物）を脱脂し、脱脂した金属微粉体成形物５２を焼成炉（燃焼炉、電気炉等）に投入し、金属微粉体成形物５２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１３（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。

【0093】

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５２の焼結時において、金属微粉体成形物５２の内部において気孔形成材５２（粉体の発泡剤）が発泡した後、気孔形成材５２が金属微粉体成形物５２の内部から消失し、多数の微細な流気孔１３（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、金属粉末射出成形や金属粉末押出成形によってＰｔ４４の微粉体４７とＮｉ４５の微粉体４８とＦｅ４６の微粉体４９とがバインダー４３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５２（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５２を焼結することで、多数の微細な気孔１３（通路孔）を有するマイクロ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（Ｐｔ４４）を選択し、各種の遷移金属４２から選択する少なくとも２種類の遷移金属４２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４２の中から少なくとも２種類の遷移金属４２（たとえば、Ｎｉ４５、Ｆｅ４６）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４１（Ｐｔ４４）を微粉砕して白金族金属微粉体（Ｐｔ４４の微粉体４７）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４２を微粉砕して遷移金属微粉体（Ｎｉ４５の微粉体４８、Ｆｅ４６の微粉体４９）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（Ｐｔ４４の微粉体４７）の重量比と少なくとも２種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ４５の微粉体４８、Ｆｅ４６の微粉体４９）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（Ｐｔ４４の微粉体４７）及び少なくとも２種類の遷移金属微粉体（Ｎｉ４５の微粉体４８、Ｆｅ４６の微粉体４９）に所定のバインダー４３を加え、それらを均一に混合・分散して金属微粉体混合物５１（発泡金属成形材料）を作り、金属微粉体混合物５１に所定の気孔形成材４３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５１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５２（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５２を脱脂するとともに金属微粉体成形物５２を所定温度で焼結して多数の微細な気孔１３が形成されたマイクロポーラス構造の薄板状の電極１０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電極１０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１３（通路孔）を形成した電極１０（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、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。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。

【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 バインダー
４４ Ｐｔ（白金）
４５ Ｎｉ（ニッケル）
４６ Ｆｅ（鉄）
４７ Ｐｔ（白金）の微粉体（白金族金属微粉体）
４８ Ｎｉ（ニッケル）の微粉体（遷移金属微粉体）
４９ Ｆｅ（鉄）の微粉体（遷移金属微粉体）
５０ 気孔形成材（発泡剤）
５１ 金属微粉体混合物
５２ 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】