[发明专利]水的电分解用电极及该电极的制造方法有效

专利信息
申请号: 201710268008.X 申请日: 2017-04-22
公开(公告)号: CN107083556B 公开(公告)日: 2019-01-01
发明(设计)人: 富吉一纯;金维均 申请(专利权)人: 富吉一纯;金维均
主分类号: C25B1/04 分类号: C25B1/04;C25B11/10;C25B11/06
代理公司: 北京纽盟知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11456 代理人: 许玉顺
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 电极 电分解 钛基材 阴极 阳极 碳纳米管 制造 催化剂功能 导电性 电场 表面形成 电弧放电 惰性气体 脉冲电压 时间幅度 碳粒子 基材 腔内 着粒 薄膜 加热 施加 分解 水电
【说明书】:

本发明的课题是提供一种水的电分解用电极的基本方案及制造该电极的基本方案,根据碳纳米管的催化剂功能,可以进行高效的电分解。本发明通过采用水电分解用电极(1)及上述电极的制造方法解决上述课题。本发明的电极的特征在于在将钛作为基材(11)的表面形成基于碳纳米管的薄膜。上述电极的制造方法如下:在分布着粒径为2μm以下的碳粒子的空中,在基于钛基材(11)的阴极与基于钛基材(11)或其它导电性原材料的阳极之间施加1000V/mm以上的电场;或者在将碳作为阳极、将钛基材(11)作为阴极的基础上,在充满惰性气体并且被加热的腔内,采用1ms以下时间幅度的脉冲电压的电弧放电。

技术领域

本发明涉及通过对水施加直流电压而电分解为氢和氧时使用的电极及该电极的制造方法的技术领域。

背景技术

作为将水进行电分解时使用的电极结构,对于预定的基材,在基材表面形成催化剂层是已经众所周知的技术事项。

作为这种基材+催化剂层的层叠结构,例如专利文献1提唱对钛(Ti)网状物等多孔质基材堆积碳薄膜的结构(段落[0059])。

但是,这种结构,相对于施加电力,所产生的氧及氢的量较少,不足以实现高效的电分解,而且堆积碳薄膜需要采用ECR等离子体堆积方法,制造工序复杂。

专利文献2提唱在钛基材的两侧表面形成铱(Ir)催化剂层的结构(权利要求4)。

但是,上述结构的情况下,还是不足以实现高效的电分解,而且具有不能解决电极及水中发热那样的技术课题的缺点。

最近,碳纳米管作为原材料具有柔软性的同时具有物理强度,另一方面在可设定媲美金属的导电性方面具有特征,被用作各种电子领域的原材料。

在专利文献3中,着眼于碳纳米管具有空隙的结构,提唱在由碳纤维构成的基材上利用混合10%~50%的碳纳米管的热固化性树脂粘接剂进行固化的电极结构,通过碳纳米管在电分解中的催化剂功能,与专利文献2的情况相比,实现良好的电分解效率。

但是,热固化性树脂的搭配是降低导电性的原因,另一方面,实现上述结构的方法包括:制造混合了碳纳米管的热固化性树脂粘接剂的第1工序;对碳纤维浸透及涂覆该粘接剂的第2工序;通过红外线照射固化碳纤维的第3工序;以及通过加热及加压将碳纤维完全碳化并使其固化的第4工序。复杂的制造工序必要且不可或缺。

这样,基于现有技术的水的电分解用电极的电分解效率必定不充分,在其余的事项中也不能避免技术上的缺点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)专利公开2004-18982号公报

专利文献2:(日本)专利公开2012-122383号公报

专利文献3:(日本)专利公开2016-37662号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明着眼于碳纳米管在电分解中的催化剂功能,其课题是提供一种可进行高效的电分解的水的电分解用电极的基本方案及制造该电极的基本方案。

课题解决方案

为了解决上述课题,本发明的基本方案如下:

(1)一种水分电解用电极,其特征在于,在将钛作为基材的表面形成基于碳纳米管的薄膜。

(2)一种上述(1)的电极的制造方法,其特征在于,在分布着粒径为2μm以下的碳粒子的空中,在选择钛基材作为阴极的基础上,通过在2个电极之间施加1000V/mm以上的电场,在钛基材的表面形成碳纳米管薄膜。

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