特許 7585273 アノード触媒材料および水素発生用の水電解装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】アノード触媒材料および水素発生用の水電解装置

(51)【国際特許分類】

   C25B 11/091 20210101AFI20241111BHJP

   C25B 11/031 20210101ALI20241111BHJP

   C25B 11/054 20210101ALI20241111BHJP

   C25B 11/061 20210101ALI20241111BHJP

   C25B 11/063 20210101ALI20241111BHJP

   C25B 11/065 20210101ALI20241111BHJP

   C25B 11/077 20210101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

C25B11/091

C25B11/031

C25B11/054

C25B11/061

C25B11/063

C25B11/065

C25B11/077

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022173483

(22)【出願日】2022-10-28

(65)【公開番号】P2023098824

(43)【公開日】2023-07-11

【審査請求日】2022-10-28

(31)【優先権主張番号】110149302

(32)【優先日】2021-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】390023582

【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１９５，Ｓｅｃ．４，ＣｈｕｎｇＨｓｉｎｇＲｄ．，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ ３１０４０

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】趙文軒

(72)【発明者】

【氏名】林國興

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼筱君

(72)【発明者】

【氏名】陳世昌

(72)【発明者】

【氏名】李涵榮

(72)【発明者】

【氏名】蔡麗端

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１２７６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８９２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２９９３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３７１８２８５（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／１８２３８５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学式Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＮ_dＯ_eを有する水素発生に用いる水電解装置のアノード用であるアノード触媒材料であって、式中、ＭがＭｏであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、ａ＞０、ｂ＞０、ｃ＞０、ｄ≧０、かつｅ≧０であり、
（ａ）ｄ＞０かつｅ＞０であって、
（ａ１）ＭがＭｏであるとき、０．０１２１≦ａ≦０．０７５３、０．０３６６≦ｂ≦０．２２５７、０．０５４４≦ｃ≦０．２９１７、０．５０５９≦ｄ≦０．５９２５、０．０５２１≦ｅ≦０．１５３７である、
アノード触媒材料。

【請求項2】

担体上に担持される連続する層または不連続の粒子である請求項１に記載のアノード触媒材料。

【請求項3】

前記担体には金属、炭素材、導電酸化物、導電窒化物、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項２に記載のアノード触媒材料。

【請求項4】

前記金属にはチタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項３に記載のアノード触媒材料。

【請求項5】

前記炭素材にはグラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維、カーボンマイクロビーズ、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項３に記載のアノード触媒材料。

【請求項6】

前記担体は、メッシュ状、発泡状、多孔状、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３に記載のアノード触媒材料。

【請求項7】

アルカリ性水溶液中に配置されたアノードおよびカソードを含む水素発生に用いる水電解装置であって、
前記アノードが、化学式Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＮ_dＯ_eを有するアノード触媒材料を含み、
式中、ＭはＭｏであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、ａ＞０、ｂ＞０、ｃ＞０、ｄ≧０、ｅ≧０であり、
（ａ）ｄ＞０かつｅ＞０であって、
（ａ１）ＭがＭｏであるとき、０．０１２１≦ａ≦０．０７５３、０．０３６６≦ｂ≦０．２２５７、０．０５４４≦ｃ≦０．２９１７、０．５０５９≦ｄ≦０．５９２５、０．０５２１≦ｅ≦０．１５３７である、
水素発生に用いる水電解装置。

【請求項8】

前記アルカリ性水溶液のｐＨが１２より大きく、かつ１５以下である、請求項７に記載の水素発生に用いる水電解装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術分野は、アノード触媒材料に関し、より詳細には、これを用いる水素発生用の水電解装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギー不足により、エネルギーの代替ソースを見つけることが現在急務となっているが、水素エネルギーは最良のチョイスである。燃料として用いられる水素ガスは環境保護の要求を満たしており、水の電解は水素および酸素を生成するための最も簡単な方法である。水を電解して水素を生成することにはたくさんの利点があるが、多くのエネルギーを消費するという重大な欠点もあり、結果としてコストがかかり過ぎてしまう。水の電解における過度に高いエネルギー消費は過度に高い過電圧に関連し、そして過電圧は電極、電解質、および電気化学反応の生成物に関連する。水電解の効率を高めるべく、活性化エネルギーを低減するとともに反応界面を増加させて、低反応の開始電位および高い電流活性にするために、電極は重要なものである。活性化エネルギーは電極表面の触媒により低減し得るが、これは電極材料固有の触媒特性による。

【0003】

アルカリ水電解のプロセスにおけるカソードおよびアノードの反応は以下の通りに示される。

【0004】

カソードの反応式：
２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→Ｈ₂＋２ＯＨ^-（水素発生反応、ＨＥＲ）

【0005】

アノードの反応式：
２ＯＨ^-→Ｈ₂Ｏ＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-（酸素発生反応、ＯＥＲ）

【0006】

アノードの反応は律速段階である。ＰｔまたはＩｒＯ₂のような貴金属は最も優れた触媒電極材料であるが、非常に高価である。ＩｒＯ₂を別の材料に置き換えて、コストを下げる必要がある

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許第８４８７７３３Ｂ２号明細書

【文献】米国特許第７４６８８９９Ｂ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

電解により水素を生成するのに用いる酸素発生反応(ＯＥＲ)電極の活性を高めるために、低い過電圧および高い電流活性を有する新規な非貴金属触媒組成物が求められる。加えて、その新規触媒組成物は、触媒活性および低コストを同時に実現するものでなければならない。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一実施形態は、化学式Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＮ_dＯ_eを有するアノード触媒材料を提供する。式中、ＭはＭｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａまたはこれらの組み合わせであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、ａ＞０、ｂ＞０、ｃ＞０、ｄ≧０、かつｅ≧０であり、（ａ）ｄ＞０かつｅ＞０であって、（ａ１）ＭがＭｏであるとき、０．０１２１≦ａ≦０．０７５３、０．０３６６≦ｂ≦０．２２５７、０．０５４４≦ｃ≦０．２９１７、０．５０５９≦ｄ≦０．５９２５、０．０５２１≦ｅ≦０．１５３７であり；（ａ２）ＭがＷであるとき、０．０１３８≦ａ≦０．０８８７、０．０４１７≦ｂ≦０．２５６６、０．０３６５≦ｃ≦０．３７０８、０．５０３５≦ｄ≦０．５７８２、０．０４０３≦ｅ≦０．０７７８であり；（ａ３）ＭがＳｎであるとき、０．０４５８≦ａ≦０．０８３６、０．１３０７≦ｂ≦０．２５１９、０．０４４０≦ｃ≦０．１９７９、０．５３３５≦ｄ≦０．５８５３、０．０３５≦ｅ≦０．０９２０であり；（ａ４）ＭがＳｉであるとき、０．０６９９≦ａ≦０．０９５１、０．２４８９≦ｂ≦０．２８２４、０．０１３６≦ｃ≦０．０７１２、０．５８２０≦ｄ≦０．５９８３、０．０１０６≦ｅ≦０．０２８０であり；（ａ５）ＭがＮｂであるとき、０．０５９０≦ａ≦０．１０５７、０．２０８９≦ｂ≦０．３２２７、０．００５２≦ｃ≦０．１２５７、０．４８０４≦ｄ≦０．５４５４、０．０３１４≦ｅ≦０．１０４６であり；（ａ６）ＭがＶであるとき、０．００８２≦ａ≦０．０８０９、０．０２７７≦ｂ≦０．２４８５、０．００９２≦ｃ≦０．１５２４、０．６１５０≦ｄ≦０．６８７８、０．０３６７≦ｅ≦０．１２５８であり；（ａ７）ＭがＣｒであるとき、０．００５７≦ａ≦０．０６６４、０．０１７１≦ｂ≦０．２０５５、０．０２１０≦ｃ≦０．１６９４、０．５６６５≦ｄ≦０．６９０４、０．０１６９≦ｅ≦０．２１１７であり；（ａ８）ＭがＴａであるとき、０．０７１０≦ａ≦０．０８３３、０．２０５３≦ｂ≦０．２４３２、０．０３１９≦ｃ≦０．０５５１、０．５６１４≦ｄ≦０．５７５７、０．０４１０≦ｅ≦０．０８８１である；または（ｂ）ｄ＝０、かつｅ＝０もしくはｅが０よりやや大きく、（ｂ１）ＭがＭｏであるとき、（ｂ１－１）０．０５４８≦ａ≦０．２１７３、０．１３６７≦ｂ≦０．６４６９、０．１３５８≦ｃ≦０．７８１５である；もしくは（ｂ１－２）０．４９７９≦ａ≦０．６３７６、０．２２８２≦ｂ≦０．３１８８、０．０４３６≦ｃ≦０．２７７２であり；（ｂ２）ＭがＷであるとき、（ｂ２－１）０．１０５７≦ａ≦０．２３５０、０．３２１１≦ｂ≦０．７０９２、０．０５５８≦ｃ≦０．５７３２である；もしくは（ｂ２－２）０．３２９５≦ａ≦０．６４８５、０．１５７３≦ｂ≦０．２９６６、０．０５４９≦ｃ≦０．５１３２であり；（ｂ３）ＭがＳｎであるとき、（ｂ３－１）０．１２９０≦ａ≦０．１８３２、０．４００２≦ｂ≦０．５９６２、０．２２０６≦ｃ≦０．４７０８である；あるいは０．１９９０≦ａ≦０．２４２０、０．６５６６≦ｂ≦０．７１９４、０．０３８６≦ｃ≦０．１４４４である；もしくは（ｂ３－２）０．５２２２≦ａ≦０．５６４７、０．２７０５≦ｂ≦０．２９２６、０．１４２７≦ｃ≦０．２０７３であり；（ｂ４）ＭがＳｉであるとき、（ｂ４－１）０．２０８０≦ａ≦０．２１５７、０．６５００≦ｂ≦０．６８９５、０．０９９８≦ｃ≦０．１３０８である；もしくは（ｂ４－２）０．３４５７≦ａ≦０．６３４８、０．１７３１≦ｂ≦０．３３１８、０．０３３４≦ｃ≦０．４８１２である。

【0010】

本開示の一実施形態は、アルカリ性水溶液中に配置されたアノードおよびカソードを含む水素発生に用いる水電解装置であって、アノードが、化学式Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＮ_dＯ_eを有するアノード触媒材料を含む、水電解装置を提供する。前式中、ＭはＭｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａまたはこれらの組み合わせであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、ａ＞０、ｂ＞０、ｃ＞０、ｄ≧０、かつｅ≧０であり、（ａ）ｄ＞０かつｅ＞０であって、（ａ１）ＭがＭｏであるとき、０．０１２１≦ａ≦０．０７５３、０．０３６６≦ｂ≦０．２２５７、０．０５４４≦ｃ≦０．２９１７、０．５０５９≦ｄ≦０．５９２５、０．０５２１≦ｅ≦０．１５３７であり；（ａ２）ＭがＷであるとき、０．０１３８≦ａ≦０．０８８７、０．０４１７≦ｂ≦０．２５６６、０．０３６５≦ｃ≦０．３７０８、０．５０３５≦ｄ≦０．５７８２、０．０４０３≦ｅ≦０．０７７８であり（ａ３）ＭがＳｎであるとき、０．０４５８≦ａ≦０．０８３６、０．１３０７≦ｂ≦０．２５１９、０．０４４０≦ｃ≦０．１９７９、０．５３３５≦ｄ≦０．５８５３、０．０３５≦ｅ≦０．０９２０であり；（ａ４）ＭがＳｉであるとき、０．０６９９≦ａ≦０．０９５１、０．２４８９≦ｂ≦０．２８２４、０．０１３６≦ｃ≦０．０７１２、０．５８２０≦ｄ≦０．５９８３、０．０１０６≦ｅ≦０．０２８０であり；（ａ５）ＭがＮｂであるとき、０．０５９０≦ａ≦０．１０５７、０．２０８９≦ｂ≦０．３２２７、０．００５２≦ｃ≦０．１２５７、０．４８０４≦ｄ≦０．５４５４、０．０３１４≦ｅ≦０．１０４６；（ａ６）ＭがＶであるとき、０．００８２≦ａ≦０．０８０９、０．０２７７≦ｂ≦０．２４８５、０．００９２≦ｃ≦０．１５２４、０．６１５０≦ｄ≦０．６８７８、０．０３６７≦ｅ≦０．１２５８であり；（ａ７）ＭがＣｒであるとき、０．００５７≦ａ≦０．０６６４、０．０１７１≦ｂ≦０．２０５５、０．０２１０≦ｃ≦０．１６９４、０．５６６５≦ｄ≦０．６９０４、０．０１６９≦ｅ≦０．２１１７であり；（ａ８）ＭがＴａであるとき、０．０７１０≦ａ≦０．０８３３、０．２０５３≦ｂ≦０．２４３２、０．０３１９≦ｃ≦０．０５５１、０．５６１４≦ｄ≦０．５７５７、０．０４１０≦ｅ≦０．０８８１である；または（ｂ）ｄ＝０、かつｅ＝０もしくはｅが０よりやや大きく、（ｂ１）ＭがＭｏであるとき、（ｂ１－１）０．０５４８≦ａ≦０．２１７３、０．１３６７≦ｂ≦０．６４６９、０．１３５８≦ｃ≦０．７８１５である；もしくは（ｂ１－２）０．４９７９≦ａ≦０．６３７６、０．２２８２≦ｂ≦０．３１８８、０．０４３６≦ｃ≦０．２７７２であり；（ｂ２）ＭがＷであるとき、（ｂ２－１）０．１０５７≦ａ≦０．２３５０、０．３２１１≦ｂ≦０．７０９２、０．０５５８≦ｃ≦０．５７３２である；もしくは（ｂ２－２）０．３２９５≦ａ≦０．６４８５、０．１５７３≦ｂ≦０．２９６６、０．０５４９≦ｃ≦０．５１３２であり；（ｂ３）ＭがＳｎであるとき、（ｂ３－１）０．１２９０≦ａ≦０．１８３２、０．４００２≦ｂ≦０．５９６２、０．２２０６≦ｃ≦０．４７０８である；あるいは０．１９９０≦ａ≦０．２４２０、０．６５６６≦ｂ≦０．７１９４、０．０３８６≦ｃ≦０．１４４４である；もしくは（ｂ３－２）０．５２２２≦ａ≦０．５６４７、０．２７０５≦ｂ≦０．２９２６、０．１４２７≦ｃ≦０．２０７３であり；（ｂ４）ＭがＳｉであるとき、（ｂ４－１）０．２０８０≦ａ≦０．２１５７、０．６５００≦ｂ≦０．６８９５、０．０９９８≦ｃ≦０．１３０８である；もしくは（ｂ４－２）０．３４５７≦ａ≦０．６３４８、０．１７３１≦ｂ≦０．３３１８、０．０３３４≦ｃ≦０．４８１２である。

【発明の効果】

【0011】

本開示のいくつかの実施形態におけるアノード触媒は、アルカリ性水溶液の電解により水素を製造するという要求を満たすことができる。ＯＥＲに関し、触媒は高い導電能および高いＯＥＲの電気化学活性を備えている。

【0012】

以下の実施形態において詳細な説明を行う。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の詳細な記載においては、説明の目的で、開示される実施形態が十分に理解されるよう、多数の特定の詳細が示される。ただし、これら特定の詳細がなくとも、１つまたはそれ以上の実施形態が実施可能であることは明らかであろう。

【0014】

本開示の一実施形態は、化学式Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＮ_dＯ_eを有するアノード触媒材料を提供する。式中、ＭはＭｏ、Ｗ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａまたはこれらの組み合わせであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、ａ＞０、ｂ＞０、ｃ＞０、ｄ≧０、かつｅ≧０である。ＭがＡｌ、Ｚｎ、Ｙ、またはＳｃのような別の元素であると、材料が、アノード触媒材料の効果が無い、またはアノード触媒材料の効果に劣るものとなってしまう。いくつかの実施形態において、（ａ）ｄ＞０かつｅ＞０であって、（ａ１）ＭがＭｏであるとき、０．０１２１≦ａ≦０．０７５３、０．０３６６≦ｂ≦０．２２５７、０．０５４４≦ｃ≦０．２９１７、０．５０５９≦ｄ≦０．５９２５、０．０５２１≦ｅ≦０．１５３７である。いくつかの実施形態において、（ａ２）ＭがＷであるとき、０．０１３８≦ａ≦０．０８８７、０．０４１７≦ｂ≦０．２５６６、０．０３６５≦ｃ≦０．３７０８、０．５０３５≦ｄ≦０．５７８２、０．０４０３≦ｅ≦０．０７７８である。いくつかの実施形態において、（ａ３）ＭがＳｎであるとき、０．０４５８≦ａ≦０．０８３６、０．１３０７≦ｂ≦０．２５１９、０．０４４０≦ｃ≦０．１９７９、０．５３３５≦ｄ≦０．５８５３、０．０３５≦ｅ≦０．０９２０である。いくつかの実施形態において、（ａ４）ＭがＳｉであるとき、０．０６９９≦ａ≦０．０９５１、０．２４８９≦ｂ≦０．２８２４、０．０１３６≦ｃ≦０．０７１２、０．５８２０≦ｄ≦０．５９８３、０．０１０６≦ｅ≦０．０２８０である。いくつかの実施形態において、（ａ５）ＭがＮｂであるとき、０．０５９０≦ａ≦０．１０５７、０．２０８９≦ｂ≦０．３２２７、０．００５２≦ｃ≦０．１２５７、０．４８０４≦ｄ≦０．５４５４、０．０３１４≦ｅ≦０．１０４６である。いくつかの実施形態において、（ａ６）ＭがＶであるとき、０．００８２≦ａ≦０．０８０９、０．０２７７≦ｂ≦０．２４８５、０．００９２≦ｃ≦０．１５２４、０．６１５０≦ｄ≦０．６８７８、０．０３６７≦ｅ≦０．１２５８である。いくつかの実施形態において、（ａ７）ＭがＣｒであるとき、０．００５７≦ａ≦０．０６６４、０．０１７１≦ｂ≦０．２０５５、０．０２１０≦ｃ≦０．１６９４、０．５６６５≦ｄ≦０．６９０４、かつ０．０１６９≦ｅ≦０．２１１７である。いくつかの実施形態において、（ａ８）ＭがＴａであるとき、０．０７１０≦ａ≦０．０８３３、０．２０５３≦ｂ≦０．２４３２、０．０３１９≦ｃ≦０．０５５１、０．５６１４≦ｄ≦０．５７５７、０．０４１０≦ｅ≦０．０８８１である。ａ、ｂ、またはｃが大きすぎるか、または小さすぎると、水電解による水素（および酸素）の製造時に、アノード触媒材料の開始電位が過度に高くなってしまうか、または電流密度が過度に低くなってしまう。ｄまたはｅは大きすぎると、水電解による水素（および酸素）の製造時に、アノード触媒材料の開始電位が過度に高くなってしまうか、または電流密度が過度に低くなってしまう。ｄまたはｅが小さすぎると、アノード触媒材料が合金状態に近くなり、電極触媒作用の触媒（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ）が含む窒素および酸素の量が過度に低くなってしまう。このようであると、水電解による水素（および酸素）の製造時に、アノード触媒層上に形成されるＮｉ（ＯＨ）₂層（水をより容易に解離させる）が相対的に少なくなって、開始電位が相対的に高くなるか、または電流密度が相対的に低くなってしまう。

【0015】

いくつかの実施形態において、アノード触媒材料は化学式Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＮ_dＯ_eを有し、式中、ｄ＝０、かつｅ＝０もしくは０よりやや大きい。言い換えると、アノード触媒材料は、合金（Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_c）または合金酸化物（Ｆｅ_aＮｉ_bＭ_cＯ_e）である。いくつかの実施形態において、（ｂ１）ＭがＭｏであるとき、（ｂ１－１）０．０５４８≦ａ≦０．２１７３、０．１３６７≦ｂ≦０．６４６９、０．１３５８≦ｃ≦０．７８１５である；または（ｂ１－２）０．４９７９≦ａ≦０．６３７６、０．２２８２≦ｂ≦０．３１８８、０．０４３６≦ｃ≦０．２７７２である。いくつかの実施形態において、（ｂ２）ＭがＷであるとき、（ｂ２－１）０．１０５７≦ａ≦０．２３５０、０．３２１１≦ｂ≦０．７０９２、０．０５５８≦ｃ≦０．５７３２である；または（ｂ２－２）０．３２９５≦ａ≦０．６４８５、０．１５７３≦ｂ≦０．２９６６、かつ０．０５４９≦ｃ≦０．５１３２である。いくつかの実施形態において、（ｂ３）ＭがＳｎであるとき、（ｂ３－１）０．１２９０≦ａ≦０．１８３２、０．４００２≦ｂ≦０．５９６２、０．２２０６≦ｃ≦０．４７０８である；または０．１９９０≦ａ≦０．２４２０、０．６５６６≦ｂ≦０．７１９４、０．０３８６≦ｃ≦０．１４４４である；または（ｂ３－２）０．５２２２≦ａ≦０．５６４７、０．２７０５≦ｂ≦０．２９２６、０．１４２７≦ｃ≦０．２０７３である。いくつかの実施形態において、（ｂ４）ＭがＳｉであるとき、（ｂ４－１）０．２０８０≦ａ≦０．２１５７、０．６５００≦ｂ≦０．６８９５、０．０９９８≦ｃ≦０．１３０８である；または（ｂ４－２）０．３４５７≦ａ≦０．６３４８、０．１７３１≦ｂ≦０．３３１８、０．０３３４≦ｃ≦０．４８１２である。同様に、ａ、ｂ、またはｃが大きすぎるか、または小さすぎると、水電解による水素（および酸素）の製造時に、アノード触媒材料の開始電位が過度に高くなってしまうか、または電流密度が過度に低くなってしまう。なお、アノード触媒材料中の元素の比率は、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によって確認できるという点に留意されたい。ＥＤＳのステップを次に示す。１．ＳＥＭの動作電圧を１５ｋＶ（必要であれば２０ｋＶとすることが可能）、作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅ、ＷＤ）を８．５ｍｍ、かつＥＤＳ有効計測時間（ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｌｉｖｅ ｔｉｍｅ）を６０から１２０秒とする。２．正式なサンプルを分析する前に、銅含有サンプルを用い、スペクトルを収集してピークを補正する（Ｃｕ－Ｋａ補正（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ））。３．定性分析操作を実行してｘ線信号スペクトルを取得し、測定された元素から、より精度の高い定性分析結果を出す。４．定性分析結果より、元素測定に基づいて半定量分析を実行する。

【0016】

いくつかの実施形態において、アノード触媒材料は、担体に担持された連続する層または不連続の粒子である。例えば、厚さ約５０ｎｍから１２００ｎｍのアノード触媒層が担体上に形成されてよい。アノード触媒層の厚さが薄すぎると、触媒の担持量が不足し、電流密度が低くなりすぎるとともに、触媒活性が悪くなってしまう。アノード触媒層の厚さが厚すぎると、担体に塗布されたアノード触媒層の応力が高くなりすぎてしまう。このようであると、触媒層と担体との間の付着力が十分でなくなる。そして反応が続くにつれ、電極からアノード触媒が次第に溶解して剥離し、触媒活性の減衰がより早まってしまう。あるいは、粒径３ｎｍから２５ｎｍのアノード触媒粒子が担体上に形成されてもよい。アノード触媒粒子が小さすぎると、マクロ量子トンネル効果のために触媒効果が低下してしまう。アノード触媒粒子が大きすぎると、触媒の表面積が減ることにより、触媒活性が同様に低下してしまう。タイプにかかわらず、アノード触媒材料の担体表面における密度は約０．０５ｍｇ／ｃｍ²から２ｍｇ／ｃｍ²とする。アノード触媒材料の密度が低すぎると、触媒の担持量が不足してしまい、電流密度が過度に低くなるとともに、触媒活性が悪くなってしまう。アノード触媒材料の密度が高すぎると、担体に塗布されたアノード触媒層の応力が高くなりすぎてしまう。このようであると、触媒層と担体との間の付着力が十分でなくなり、触媒活性が高まらないか、ひいては低下してしまう。

【0017】

いくつかの実施形態において、担体には金属、炭素材、導電酸化物、導電窒化物、またはこれらの組み合わせが含まれる。例えば、金属は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、別の適した金属もしくは合金、またはこれらの組み合わせであってよい。いくつかの実施形態において、炭素材は、グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維、カーボンマイクロビーズ、別の適した炭素材、またはこれらの組み合わせであってよい。いくつかの実施形態において、担体はメッシュ状、発泡状、多孔状、またはこれらの組み合わせを含む。

【0018】

本開示の１実施形態は、水素発生に用いる水電解装置であって、アルカリ性水溶液中に配置されたアノードおよびカソードを含み、該アノードがアノード触媒材料を含む、水電解装置を提供する。アノード触媒材料および触媒を担持するための担体については上述されているため、ここでは関連する説明を繰り返さない。いくつかの実施形態において、アルカリ性水溶液は、NaOH、KOH、別の適したアルカリ性の水溶液、またはこれらの組み合わせであってよい。いくつかの実施形態において、アルカリ性水溶液のpHは 12よりも大きく、かつ１５以下である。アルカリ性水溶液のｐHが低すぎると、溶液の導電性が悪くなる。アルカリ性水溶液のｐHが高すぎると、溶液の粘度が高くなりすぎてしまう。アノードおよびカソードに電位を印加してアルカリ性水溶液を電解することで、カソードが水素を発生し、アノードが酸素を発生することができるようになる。

【0019】

、
上記アノード触媒が、複数の水素発生用の電解装置、例えば、膜電極接合体、従来の電解槽、またはアルカリ電解液電解槽（液体電解質および多孔質セパレーターのような構造的特徴を含む）のアノードに用いることができるという点に留意されたい。したがって、本開示のいくつかの実施形態におけるアノード触媒は、アルカリ性水溶液の電解により水素を製造するという要求を満たすことができる、OERに関し、触媒は高い導電能および高いＯＥＲの電気化学活性を備えている。

【0020】

以下に、当該分野において通常の知識を有する者が容易に理解できるよう、例示的な実施形態について詳細に説明する。ここに示される例示的な実施形態に限定されることなく、本発明概念は様々な形式で具体化され得る。

【実施例】

【0021】

実施例１

【0022】

ＦｅＮｉＭｏＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＭｏターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｍｏターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ＋Ｎ＋Ｏ））、ＦｅＮｉＭｏＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＭｏＮＯ触媒材料の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）により分析したところ、Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ＋Ｎ＋Ｏ）は５．４４ａｔ％から２９．１７ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＭｏＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＭｏＮＯ膜の電気化学特性を表１に示した。Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ＋Ｎ＋Ｏ）は、５．４４ａｔ％から２９．１７ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４２．９９ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．４８７Ｖであった。

【0023】

【表1】

【0024】

実施例２

【0025】

ＦｅＮｉＷＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＷターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｗターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＷＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＷＮＯ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ＋Ｎ＋Ｏ）は３．６５ａｔ％から３７．０８ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＷＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＷＮＯ膜の電気化学特性を表２に示した。Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ＋Ｎ＋Ｏ）は、３．６５ａｔ％から３７．０８ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４２．５６ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．４８２Ｖであった。

【0026】

【表2】

【0027】

実施例３

【0028】

ＦｅＮｉＳｎＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＳｎターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｓｎターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＳｎＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＳｎＮＯ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ＋Ｎ＋Ｏ）は４．４ａｔ％から２３．８０ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＳｎＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＳｎＮＯ膜の電気化学特性を表３に示した。Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ＋Ｎ＋Ｏ））は、４．４０ａｔ％から１９．７９ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３６．６７ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５４９Ｖであった。

【0029】

【表3】

【0030】

実施例４

【0031】

ＦｅＮｉＳｉＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＳｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｓｉターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＳｉＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＳｉＮＯ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ）は１．３６ａｔ％から１２．０４ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＳｉＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＳｉＮＯ膜の電気化学特性を表４に示した。Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ＋Ｎ＋Ｏ）は１．３６ａｔ％から７．１２ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３６．７５ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５４５Ｖであった。

【0032】

【表4】

【0033】

実施例５

【0034】

ＦｅＮｉＮｂＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＮｂターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｎｂターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｎｂ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｎｂ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＮｂＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＮｂＮＯ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｎｂ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｎｂ＋Ｎ＋Ｏ）は０．５２ａｔ％から２１．８６ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＮｂＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＮｂＮＯ膜の電気化学特性を表５に示した。Ｎｂ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｎｂ＋Ｎ＋Ｏ）は０．５２ａｔ％から１２．５７ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４２．５５ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５２９Ｖであった。

【0035】

【表5】

【0036】

実施例６

【0037】

ＦｅＮｉＶＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＶターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｖターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｖ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｖ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＶＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＶＮＯ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｖ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｖ＋Ｎ＋Ｏ）は０．９２ａｔ％から１５．２４ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＶＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＶＮＯ膜の電気化学特性を表６に示した。Ｖ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｖ＋Ｎ＋Ｏ）は０．９２ａｔ％から１５．２４ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４３．２６ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．４８５Ｖであった。

【0038】

【表6】

【0039】

実施例７

【0040】

ＦｅＮｉＣｒＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＣｒターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｃｒターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＣｒＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＣｒＮＯ触媒材料の組成をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）により分析したところ、Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｎ＋Ｏ）は２．１０ａｔ％から１６．９４ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＣｒＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＣｒＮＯ膜の電気化学特性を表７に示した。Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｎ＋Ｏ）は２．１０ａｔ％から１６．９４ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４３．８７ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．４７８Ｖであった。

【0041】

【表7】

【0042】

実施例８

【0043】

ＦｅＮｉＴａＮＯ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＴａターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、窒素およびアルゴン（例えば、窒素／（アルゴン＋窒素）＝５０％）を導入し、Ｔａターゲットのスパッタリング出力を調整して反応性スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｔａ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｔａ＋Ｎ＋Ｏ））ＦｅＮｉＴａＮＯの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンおよび窒素の総流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を７分から８分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＴａＮＯ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｔａ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｔａ＋Ｎ＋Ｏ）は１．６９ａｔ％から２０．６１ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＴａＮＯ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＴａＮＯ膜の電気化学特性を表８に示した。Ｔａ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｔａ＋Ｎ＋Ｏ）は３．１９ａｔ％から５．５１ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４２．１２ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５２９Ｖであった。

【0044】

【表8】

【0045】

実施例９

【0046】

ＦｅＮｉＭｏ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＭｏターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｍｏターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ））ＦｅＮｉＭｏの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＭｏ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ）は１３．５８ａｔ％から７８．１５ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＭｏ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＭｏ膜の電気化学特性を表９に示した。Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ）は１３．５８ａｔ％から７８．１５ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３９．５２ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５１２Ｖであった。

【0047】

【表9】

【0048】

実施例１０

【0049】

ＦｅＮｉＷ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＷターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｗターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ））ＦｅＮｉＷの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＷ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ）は５．５８ａｔ％から５７．３２ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＷ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＷ膜の電気化学特性を表１０に示した。Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ）は５．５８ａｔ％から５７．３２ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は４１．２１ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５０５Ｖであった。

【0050】

【表10】

【0051】

実施例１１

【0052】

ＦｅＮｉＳｎ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＳｎターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｓｎターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ））ＦｅＮｉＳｎの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＳｎ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ）は３．８６ａｔ％から４７．０８ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＳｎ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＳｎ膜の電気化学特性を表１１に示した。Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ）は３．８６ａｔ％から１４．４４ａｔ％または２２．０６ａｔ％から４７．０８ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３５．１２ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５５６Ｖであった。

【0053】

【表11】

【0054】

実施例１２

【0055】

ＦｅＮｉＳｉ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。ＦｅＮｉ₃ターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＳｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｓｉターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ））ＦｅＮｉＳｉの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃａｔａｌｙｓｔｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＳｉ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ）は５．９３ａｔ％から３２．１５ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＳｉ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＳｉ膜の電気化学特性を表１２に示した。Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ）は９．９８ａｔ％から１３．０８ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３３．０７ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５５０Ｖであった。

【0056】

【表12】

【0057】

実施例１３

【0058】

ＦｅＮｉＭｏ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。Ｆｅ₂Ｎｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＭｏターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｍｏターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ））ＦｅＮｉＭｏの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＭｏ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ）は４．３６ａｔ％から４５．９８ａｔ％．であった。異なる組成比のＦｅＮｉＭｏ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＭｏ膜の電気化学特性を表１３に示した。Ｍｏ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｍｏ）は４．３６ａｔ％から２７．７２ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３６．２６ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５３０Ｖであった。

【0059】

【表13】

【0060】

実施例１４

【0061】

ＦｅＮｉＷ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。Ｆｅ₂Ｎｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＷターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｗターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ））ＦｅＮｉＷの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＷ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ）は１．４９ａｔ％から５１．３２ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＷ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＷ膜の電気化学特性を表１４に示した。Ｗ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｗ）は５．４９ａｔ％から５１．３２ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３４．９８ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５５０Ｖであった。

【0062】

【表14】

【0063】

実施例１５

【0064】

ＦｅＮｉＳｎ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。Ｆｅ₂Ｎｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＳｎターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｓｎターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ））ＦｅＮｉＳｎの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＳｎ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ）は１４．２７ａｔ％から４１．３９ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＳｎ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＳｎ膜の電気化学特性を表１５に示した。Ｓｎ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｎ）は１４．２７ａｔ％から２０．７３ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３２．４４ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５５７Ｖであった。

【0065】

【表15】

【0066】

実施例１６

【0067】

ＦｅＮｉＳｉ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。Ｆｅ₂Ｎｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）およびＳｉターゲット（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．より入手可能）を準備し、アルゴンを導入し、Ｓｉターゲットのスパッタリング出力を調整して同時スパッタリングを行い、ガラス状カーボンに堆積された、組成比の異なる（例えば、Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ））ＦｅＮｉＳｉの電極触媒の触媒層（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ ｌａｙｅｒｓ）を得た。アルゴンの流量を１０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を５ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を３分から４分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。ＦｅＮｉＳｉ触媒材料の組成をＥＤＳにより分析したところ、Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ）は１．５４ａｔ％から４８．１２ａｔ％であった。異なる組成比のＦｅＮｉＳｉ触媒材料のＯＥＲ電気化学活性について試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。ＦｅＮｉＳｉ膜の電気化学特性を表１６に示した。Ｓｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ＋Ｓｉ）は３．３４ａｔ％から４８．１２ａｔ％でより優れたＯＥＲ活性を達成した。触媒のＲＨＥ電位１．８７８Ｖにおける最良の電流密度（ｍＡ／ｃｍ²）は３６．４ｍＡ／ｃｍ²であり、その開始電位は１．５４９Ｖであった。

【0068】

【表16】

【0069】

比較例

【0070】

Ｐｔ触媒材料を反応性マグネトロンスパッタによりガラス状カーボン（５ｍｍＯＤ×４ｍｍＨ）上に堆積させた。Ｐｔターゲットを準備し、アルゴンを導入して反応性スパッタリングを行うことにより、Ｐｔ層を堆積させた。アルゴンの流量を２０ｓｃｃｍとし、スパッタリング圧力を２０ｍＴｏｒｒに制御し、プロセス温度を室温に制御し、スパッタリング時間を５分から６分とした。スパッタされた膜の厚さは約１００ｎｍであった。Ｐｔ触媒材料およびＩｒＯｘ触媒材料（ＴＫＫより入手可能）のＯＥＲ電気化学活性をそれぞれ試験した。０．１Ｍ ＫＯＨ溶液中で、Ｈｇ／ＨｇＯを参照電極として用い、酸素発生反応（ＯＥＲ）機器のＬＳＶ測定を行った。ＬＳＶ測定中、電極を１６００ｒｐｍで回転させ、走査電圧の範囲を０．３２Ｖから１Ｖとし、走査速度を１０ｍＶ／ｓとし、かつ走査回数は３回とした。Ｐｔ膜およびＩｒＯ_xの電気化学特性を表１７に示した。

【0071】

【表17】

【0072】

開示された方法および物質に様々な変更や変化を加え得るということは、当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は単に例示として認められるということが意図されており、本開示の真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示される。