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耐食性セラミックス電極材およびその製造方法

国内特許コード P09P006814
掲載日 2010年1月12日
出願番号 特願2008-270911
公開番号 特開2009-123691
登録番号 特許第5464464号
出願日 平成20年10月21日(2008.10.21)
公開日 平成21年6月4日(2009.6.4)
登録日 平成26年1月31日(2014.1.31)
優先権データ
  • 特願2007-276598 (2007.10.24) JP
発明者
  • 藤 正督
  • 高橋 実
  • ▲りゅう▼ 景軍
  • 渡辺 秀夫
  • 白井 孝
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 耐食性セラミックス電極材およびその製造方法
発明の概要 【課題】電極材料として適切な導電性及び優れた耐食性を有するセラミックス材料を提供することにあり,また,そのような耐食性セラミックス電極材を加工性及び経済性に優れた製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】セラミックススラリーに予め添加しておいた重合性単量体の重合反応によりゲル化した成形体を乾燥・脱脂後に還元雰囲気下で焼成するという製造方法により,セラミックス粒子間に炭素原子を有する高分子化合物の還元焼成物よりなる三次元網目状の導電路が形成せしめられてなる耐食性を有するセラミックス電極材を提供する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


電気化学反応を利用した各種産業,例えば電気分解工業から近年開発の進む燃料電池産業までの広領域の産業において,用いられる電極材の素材には,導電性は勿論のこと耐食性求められる。例えば,海水電解やソーダ電解においては過酷な酸及び塩基性条件下での電極腐食が問題になり,或いは燃料電池セル内においては改質反応によって得られる原料水素中の一酸化炭素による電極腐食が問題となる。



上記の様な問題を解決する手段として,これまで(1)合金の開発(例えばNi-Ti合金(特許文献1),希土類元素を含む合金(特許文献2),ステンレス鋼(特許文献3),(2)貴金属元素めっき(例えばTi合金へ白金層形成(特許文献4)),(3)金属電極を樹脂性フィルムによりコーティングする(例えば白金線への絶縁性フィルムコート(特許文献5))
等の技術が提案されているが,耐食性以外の要因すなわち加工性,経済性等の観点からの問題が残っている。



上記のような問題を解決する手段として,セラミックス材料の電極材料への適用が検討されている。セラミックスは,主に無機元素の酸化物,炭化物,窒化物,ホウ化物により構成され,一般に機械的強度および耐食性には優れているが,セラミックス自身には導電性が無いので電極材として使用するためには,何からの方法で導電性を付与することが必要である。例えば,窒化アルミニウムの粒界に希土類元素含有有機炭素化合物を存在させる方法(特許文献6),電極金属を酸化アルミニウムで被覆する方法(特許文献7),金属製電極基材にゾルゲル方により酸化物セラミックスの薄膜コーティングを施す方法(特許文献8)等がこれまで提案されている。
【特許文献1】
特許1921459号
【特許文献2】
特開平5-156395号
【特許文献3】
特許3565661号
【特許文献4】
特許3116664号
【特許文献5】
特開2006-265629号
【特許文献6】
特開2007-112705号
【特許文献7】
特開2004-212341号
【特許文献8】
特開平6-132067号

産業上の利用分野



本発明は,電極材料として利用可能な耐食性,導電性及び触媒性能を有するセラミックス製品及びその製造法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
セラミックス粒子間に炭素原子を有する高分子化合物をアルゴン雰囲気中で焼成した還元焼成物よりなる三次元網目状の導電路が形成せしめられてなるセラミックス焼結体からなり,その体積抵抗率が0.2Ω・cmより小さく且つ酸性水溶液および塩基性水溶液中での開回路電位の絶対値がグラファイトやガラス質炭素体と同等以下の耐食性を有することを特徴とするセラミックス電極材。

【請求項2】
前記セラミックス粒子が、無機酸化物であることを特徴とする請求項1に記載の電極材。

【請求項3】
前記セラミックスに金属、金属化合物又は金属酸化物の微粒子を担持させる事により触媒性能を有する事を特徴とする請求項1又は2に記載の電極材。

【請求項4】
前記微粒子が、プラチナ、ニッケル、パラジウム、および金から選ばれる金属、又は酸化チタン、酸化亜鉛から選ばれる金属酸化物、又は硫化カドミウム、チタン酸ストロンチウムから選ばれる金属化合物、又は前記金属、金属酸化物、乃至金属化合物の混合物であることを特徴とする請求項3に記載の電極材。

【請求項5】
前記高分子化合物が、ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ハロオレフィン系樹脂、ジエン系樹脂、エーテル系樹脂、スルフィド系樹脂、イミド系樹脂、イミン系樹脂、フェニリン系樹脂又はエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電極材。

【請求項6】
セラミックス粒子間に、炭素原子を有する高分子化合物をアルゴン雰囲気中で焼成した還元焼成物よりなる三次元網目状の導電路が形成せしめられてなるセラミックス焼結体からなり,その体積抵抗率が0.2Ω・cmより小さく且つ酸性水溶液および塩基性水溶液中での開回路電位の絶対値がグラファイトやガラス質炭素体と同等以下の耐食性を有することを特徴とするセラミックス電極材の製造方法であって、
前記セラミックスの原料の100質量部に対して炭素原子を分子中に有する重合性物質の少なくとも1種を、当該重合性物質全体の炭素量の割合が0.1乃至6質量部となるように配合してなる組成物を、成形型内に注入し、該成形型内において前記重合性物質を重合せしめた後、該成形体をアルゴン雰囲気中で還元焼成する、セラミックス電極材の製造方法

【請求項7】
前記重合性物質がビニル系不飽和単量体であることを特徴とする請求項6に記載の電極材の製造方法。

【請求項8】
前記重合性物質として、ビニル系不飽和単量体とともに,架橋性単量体が用いられることを特徴する請求項6又は7に記載の電極材の製造方法。

【請求項9】
前記成形内に供給される組成物が,水スラリーの形態において調製される一方,前記重合性物質が親水性乃至は水溶性であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の電極材の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008270911thum.jpg
出願権利状態 登録
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