[发明专利]陶瓷电极材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能作为电极材料利用的具有耐蚀性和导电性的陶瓷电极材及其制造方法。

背景技术

在利用了电化学反应的各种产业、例如从电解工业到近年来不断开发的燃料电池产业为止的广泛领域的产业中，对于所用的电极材的原材料，当然要求导电性，但还要求在水等液体的存在下的耐蚀性。例如，在海水电解或苏打电解中在苛刻的酸及碱性条件下的电极腐蚀成为问题，或者在燃料电池单电池内由通过改性反应而得到的原料氢中的一氧化碳引起的电极腐蚀成为问题。

作为解决上述那样的问题的手段，迄今为止提出了：(1)合金的开发(例如Ni-Ti合金(专利文献1)、包含稀土类元素的合金(专利文献2)、不锈钢(专利文献3))、(2)镀贵金属元素(例如在Ti合金上形成铂层(专利文献4))、(3)利用树脂性膜涂覆金属电极(例如在铂线上涂覆绝缘性膜(专利文献5))等技术，但从除耐蚀性以外的因素即加工性、经济性等观点出发仍遗留有问题。

因此，作为其它手段，研究了陶瓷材料在电极材料方面的应用。陶瓷主要由无机元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物构成，通常机械强度及耐蚀性优异，但由于陶瓷自身无导电性，所以为了作为电极材使用，需要通过某些方法赋予导电性。例如迄今为止提出了：使氮化铝的晶界中存在含有稀土类元素的有机碳化合物的方法(专利文献6)、用氧化铝被覆电极金属的方法(专利文献7)、通过溶胶凝胶法对金属制电极基材实施氧化物陶瓷的薄膜涂覆的方法(专利文献8)、在陶瓷粒子间形成由高分子化合物的还原烧成物形成的导电通路的方法(专利文献9)等。

专利文献1：日本专利1921459号

专利文献2：日本特开平5-156395号

专利文献3：日本专利3565661号

专利文献4：日本专利3116664号

专利文献5：日本特开2006-265629号

专利文献6：日本特开2007-112705号

专利文献7：日本特开2004-212341号

专利文献8：日本特开平6-132067号

专利文献9：日本特开2005-289695号

发明内容

本发明要解决的课题

但是，在上述以往的方法中，遗留有由稀土类金属的使用而引起的制造成本的增加、电极尺寸及形状受到限定等加工性的问题、制造工艺的复杂化的问题，现状是还没有得到彻底的解决。此外，专利文献9的导电性陶瓷虽然具有耐蚀性及导电性，但为了利用其作为电极材，需要进一步的改善。

本发明是鉴于上述以往的实际情况而开发的，目的在于提供一种具有适当的导电性、优异的耐蚀性的陶瓷电极材作为电极材料，此外，提供一种加工性及经济性优异的上述那样的陶瓷电极材的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的第1特征在于一种陶瓷电极材，其由陶瓷烧结体构成，所述陶瓷烧结体通过在陶瓷粒子间形成由具有碳原子的高分子化合物的还原烧成物构成的三维网状的导电通路而成，所述陶瓷电极体的体积电阻率小于0.2Ω·cm，并且具有与石墨或玻璃质碳体同等或其以上的耐蚀性。

本发明的第2特征在于，上述还原烧成物为导电性的碳，上述陶瓷烧结体的碳成分含有率为0.3质量％以上且1.7质量％以下。

本发明的第3特征在于，上述陶瓷粒子由无机氧化物构成。

本发明的第4特征在于，上述无机氧化物为氧化铝。

本发明的第5特征在于，上述陶瓷烧结体通过担载由金属、金属化合物、金属氧化物或它们中的2种以上的混合物构成的微粒，从而具有催化性能。

本发明的第6特征在于，除了第5特征以外，上述陶瓷烧结体为多孔质。

本发明的第7特征在于，上述金属为选自铂、镍、钯、金中的至少1种，

上述金属氧化物为选自氧化钛、氧化锌中的至少1种，

上述金属化合物为选自硫化镉、钛酸锶中的至少1种。

本发明的第8特征在于，上述高分子化合物为乙烯基系树脂、聚氨酯系树脂、烯烃系树脂、苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、卤代烯烃系树脂、二烯系树脂、醚系树脂、硫化物系树脂、酰亚胺系树脂、亚胺系树脂、苯撑系树脂或环氧系树脂。

本发明的第9特征在于一种陶瓷电极材的制造方法，将在分子中具有碳原子的聚合性物质的至少1种配合在陶瓷原料中而成的组合物注入到成型模具内，在上述成型模具内使上述聚合性物质聚合，从而形成上述聚合性物质的聚合物即高分子化合物均匀存在的成型体，