(57)【要約】      （修正有）【課題】白金族元素を利用することなく触媒活性を有する陽極及び陰極を備え、短時間に多量の水素ガスを発生させることが可能な電気分解装置の提供。【解決手段】電気分解装置１０の陽極１１Ａ及び陰極１２Ａであるカーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂは、各種の遷移金属から、それらの合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子とカーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含んでいる。カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂでは、アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備え、前記陽極及び前記陰極に電気を通電し、該陽極で酸化反応を起こすとともに該陰極で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する電気分解装置において、
前記陽極及び前記陰極が、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極であり、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極が、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含み、前記遷移金属微粉体混合物では、前記選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属が選択され、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極では、前記アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されていることを特徴とする電気分解装置。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブの表面又は前記カーボンナノホーンの表面には、該カーボンナノチューブ又は該カーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合う前記アロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造が形成され、前記電気分解装置では、前記電極接合体膜と前記アロイ微粒子積層ポーラス構造とが隙間なく重なり合っている請求項１に記載の電気分解装置。
【請求項３】
前記遷移金属微粉体の粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある請求項１又は請求項２に記載の電気分解装置。
【請求項４】
前記遷移金属微粉体混合物が、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、前記遷移金属微粉体混合物では、前記Ｎｉの仕事関数と該Ｎｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素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前記Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の電気分解装置。
【請求項５】
前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｎｉ（ニッケル）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある請求項４に記載の電気分解装置。
【請求項６】
前記遷移金属微粉体混合物が、Ｆｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、前記遷移金属微粉体混合物では、前記Ｆｅの仕事関数と該Ｆｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素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前記Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の電気分解装置。
【請求項７】
前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｆｅ（鉄）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある請求項６に記載の電気分解装置。
【請求項８】
前記遷移金属微粉体混合物が、Ｃｕ（銅）の微粉体を主成分とし、前記遷移金属微粉体混合物では、前記Ｃｕの仕事関数と該Ｃｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が前記白金族元素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前記Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の電気分解装置。
【請求項９】
前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｃｕ（銅）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、前記Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の前記遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある請求項８に記載の電気分解装置。
【請求項１０】
前記アロイ成形物では、前記選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が遷移金属微粉体混合物の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体が接合されている請求項１ないし請求項９いずれかに記載の電気分解装置。
【請求項１１】
電気分解装置の陽極及び陰極として使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーンを製造する電極製造方法において、
前記電極製造方法が、各種の遷移金属から選択する少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属を選択する遷移金属選択工程と、前記遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、前記遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、前記遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成してアロイ成形物を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成し、前記アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物を蒸発させて前記カーボンナノチューブの表面又は前記カーボンナノホーンの表面に該アロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるアロイ微粒子担持工程とを有することを特徴とする電気分解装置の電極製造方法。
【請求項１２】
前記アロイ微粒子担持工程が、前記カーボンナノチューブ又は前記カーボンナノホーンの生成と同時にアロイ成形物を蒸発させ、前記アロイ成形物のアロイ微粒子を該カーボンナノチューブの表面又は該カーボンナノホーンの表面に担持させる請求項１１に記載の電気分解装置の電極製造方法。
【請求項１３】
前記遷移金属微粉体混合物作成工程が、前記遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する請求項１１又は請求項１２に記載の電気分解装置の電極製造方法。
【請求項１４】
前記遷移金属微粉体圧縮物作成工程が、前記遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧して前記遷移金属微粉体圧縮物を作る請求項１１ないし請求項１３いずれかに記載の電気分解装置の電極製造方法。
【請求項１５】
前記アロイ成形物作成工程が、前記遷移金属選択工程によって選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体を溶融させる温度で前記遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体を接合する請求項１１ないし請求項１４いずれかに記載の電気分解装置の電極製造方法。
【請求項１６】
前記アロイ微粒子担持工程が、前記カーボンナノチューブ電極又は前記カーボンナノホーン電極を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形し、前記カーボンナノチューブの表面又は前記カーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合う前記アロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する請求項１１ないし請求項１５いずれかに記載の電気分解装置の電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気を利用して所定の水溶液を化学分解する電気分解装置に関するとともに、電気分解装置に使用する陽極及び陰極の電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応管と、反応管内に収容された触媒体と、流体入口及び流体出口を有する筒状体とを備え、流体入口と流体出口とが筒状体の内部を流路として互いに連通し、反応管が流路内に配置され、触媒体が軸線を反応管の長手方向に平行にする向きに反応管に挿入され、触媒体が一定の軸線に沿って延在する基材と脱水素触媒を含む脱水素触媒層とを備え、基材が軸線を中心として回転する方向にねじれながら軸線に沿って延在する板状部を含み、板状部の表面上に脱水素触媒層が設けられている水素発生装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に開示の水素発生装置の触媒体は、金属の成形体の表面を陽極酸化して金属の酸化物を含む金属酸化物膜を形成する工程と、金属酸化物膜に脱水素触媒を担持させる工程とから作られる。金属酸化物膜に脱水素触媒を担持させる工程では、 ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンを含む酸性の塩化白金水溶液を金属酸化物膜と接触させることによって金属酸化物膜にヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンを付着させるとともに、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオンが付着している金属酸化物膜を焼成して金属酸化物膜に脱水素触媒として白金を担持させる。
【０００５】
電気分解装置の電極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、白金族元素は、貴金属であり、その生産量に限りがある希少な資源であることから、その使用量を抑えることが求められている。さらに、今後の電気分解装置の普及に向けて高価な白金以外の金属を利用した白金レス触媒を有する廉価な電極の開発が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、白金族元素を利用することなく触媒活性（触媒作用）を有する陽極及び陰極を備え、白金レスの陽極及び陰極を使用し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気分解装置を提供することにある。本発明の他の目的は、白金族元素を利用することなく、廉価に作ることができ、十分な触媒活性（触媒作用）を有する電気分解装置の陽極及び陰極を製造する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】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、陽極及び陰極と、陽極と陰極との間に位置してそれら極を接合する電極接合体膜とを備え、陽極及び陰極に電気を通電し、陽極で酸化反応を起こすとともに陰極で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する電気分解装置である。
【０００８】
前記第１の前提における本発明の電気分解装置の特徴は、陽極及び陰極が、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極であり、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が、各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含み、遷移金属微粉体混合物では、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属が選択され、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極では、アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されていることにある。
【０００９】
本発明の電気分解装置の一例として、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面には、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造が形成され、電気分解装置では、電極接合体膜とアロイ微粒子積層ポーラス構造とが隙間なく重なり合っている。
【００１０】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体の粒径が、１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法が、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある。
【００１１】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物が、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、遷移金属微粉体混合物では、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている。
【００１２】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉ（ニッケル）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある。
【００１３】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物が、Ｆｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、遷移金属微粉体混合物では、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている。
【００１４】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅ（鉄）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある。
【００１５】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物が、Ｃｕ（銅）の微粉体を主成分とし、遷移金属微粉体混合物では、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている。
【００１６】
本発明の電気分解装置の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＣｕ（銅）の微粉体の重量比が、３０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が、３％〜２０％の範囲にある。
【００１７】
本発明の電気分解装置の他の一例として、アロイ成形物では、選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が遷移金属微粉体混合物の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体が接合されている。
【００１８】
前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、電気分解装置の陽極及び陰極として使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーンを製造する電極製造方法である。
【００１９】
前記第２の前提における本発明の電極製造方法の特徴は、電極製造方法が、各種の遷移金属から選択する少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属を選択する遷移金属選択工程と、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成してアロイ成形物を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成し、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるアロイ微粒子担持工程とを有することにある。
【００２０】
本発明の電極製造方法の一例としては、アロイ微粒子担持工程が、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの生成と同時にアロイ成形物を蒸発させ、アロイ成形物のアロイ微粒子をカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持させる。
【００２１】
本発明の電極製造方法の他の一例としては、遷移金属微粉体混合物作成工程が、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する。
【００２２】
本発明の電極製造方法の他の一例としては、遷移金属微粉体圧縮物作成工程が、遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る。
【００２３】
本発明の電極製造方法の他の一例としては、アロイ成形物作成工程が、遷移金属選択工程によって選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体を接合する。
【００２４】
本発明の電極製造方法の他の一例としては、アロイ微粒子担持工程が、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形し、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る電気分解装置によれば、それに使用される陽極及び陰極であるカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物のアロイ微粒子と、カーボンナノチューブの凝集体又はカーボンナノホーンの凝集体とを含み、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属が選択され、アロイ微粒子がカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持されているから、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子を担持したカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。電気分解装置は、それに使用されるカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体から作られたアロイ微粒子（アロイ成形物）を利用し、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電気分解装置を廉価に作ることができる。
【００２６】
カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造がカーボンナノチューブの表面又は前記カーボンナノホーンの表面に形成され、電極接合体膜とアロイ微粒子積層ポーラス構造とが隙間なく重なり合っている電気分解装置は、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成することで、アロイ微粒子の比表面積を大きくすることができ、アロイ微粒子の触媒作用を十分に利用することができるとともに、アロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００２７】
遷移金属微粉体の粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にあり、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にある電気分解装置は、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法を前記範囲にすることで、カーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）の電気抵抗を小さくすることができ、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を電流がスムースに流れるから、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００２８】
遷移金属微粉体混合物がＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている電気分解装置は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているから、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００２９】
遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＮｉ（ニッケル）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているとともに、Ｎｉの微粉体の重量比やＮｉの微粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の微粉体の重量比、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の微粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｎｉの微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮し、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００３０】
遷移金属微粉体混合物がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている電気分解装置は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているから、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００３１】
遷移金属微粉体混合物の全重量に対するＦｅ（鉄）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているとともに、Ｆｅの微粉体の重量比やＦｅの微粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の微粉体の重量比、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の微粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｆｅの微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮し、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００３２】
遷移金属微粉体混合物がＣｕ（銅）の微粉体を主成分とし、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が選択されている電気分解装置は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているから、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子又はアロイ微粒子積層ポーラス構造を有するカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００３３】
遷移金属微粉体混合物の全重量に対する前記Ｃｕ（銅）の微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の遷移金属微粉体の遷移金属微粉体混合物の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある電気分解装置は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているとともに、Ｃｕの微粉体の重量比やＣｕの微粉体を除く少なくとも１種類の遷移金属の微粉体の重量比、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属の微粉体の重量比を前記範囲にすることで、Ｃｕの微粉体を主成分としたカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮し、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００３４】
アロイ成形物において、選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が遷移金属微粉体混合物の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体が接合されている電気分解装置は、遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が溶融することでアロイ成形物を作ることができ、アロイ成形物のアロイ微粒子をカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持させることができるとともに、アロイ微粒子積層ポーラス構造をカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に形成することができるから、カーボンナノチューブ電極（燃料極及び空気極）又はカーボンナノホーン電極（燃料極及び空気極）が白金族元素を含む燃料極及び空気極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮し、白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を使用した電気分解装置において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置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。
【００３５】
本発明に係る電気分解装置の陽極及び陰極として使用するカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーンを製造する電極製造方法によれば、各種の遷移金属から選択する少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属を選択する遷移金属選択工程と、遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を作る遷移金属微粉体混合物作成工程と、遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程と、遷移金属微粉体圧縮物作成工程によって作られた遷移金属微粉体圧縮物を所定温度で焼成してアロイ成形物を作るアロイ成形物作成工程と、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成し、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるアロイ微粒子担持工程とからカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を作るから、白金族元素を利用しない白金レスの電気分解装置に使用するカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を廉価に作ることができ、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であり、電気分解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カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。
【００３６】
アロイ微粒子担持工程がカーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンの生成と同時にアロイ成形物を蒸発させ、アロイ成形物のアロイ微粒子をカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面に担持させる電気分解装置の電極製造方法は、カーボンナノチューブ又はカーボンナノホーンを生成しつつアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を担持させるから、カーボンナノチューブの表面やカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子を均一に分散させた状態で担持させることができるとともに、カーボンナノチューブの表面やカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子を均一に分散担持させた白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を廉価に作ることができ、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）を有して電気分解装置に好適に使用することが可能なボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。
【００３７】
遷移金属微粉体混合物作成工程が遷移金属選択工程によって選択された少なくとも３種類の遷移金属を１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕する電気分解装置の電極製造方法は、遷移金属を前記範囲の粒径に微粉砕することでアロイ成形物を作ることができ、そのアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を均一に分散担持させた白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を廉価に作ることができるとともに、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）を有して電気分解装置に好適に使用することが可能なボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。
【００３８】
遷移金属微粉体圧縮物作成工程が遷移金属微粉体混合物作成工程によって作られた遷移金属微粉体混合物を５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物を作る電気分解装置の電極製造方法は、遷移金属微粉体混合物を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、遷移金属微粉体圧縮物を作ることができ、その遷移金属微粉体圧縮物を焼成してアロイ成形物を作ることができるとともに、そのアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を均一に分散担持させた白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を廉価に作ることができ、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）を有して電気分解装置に好適に使用することが可能なボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。
【００３９】
アロイ成形物作成工程が遷移金属選択工程によって選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物を焼成し、溶融した遷移金属の遷移金属微粉体をバインダーとしてそれら遷移金属の遷移金属微粉体を接合する電気分解装置の電極製造方法は、遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属の遷移金属微粉体が溶融することでアロイ成形物を作ることができ、そのアロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ成形物のアロイ微粒子を均一に分散担持させた白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を廉価に作ることができるとともに、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）を有して電気分解装置に好適に使用することが可能なボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を作ることができる。
【００４０】
アロイ微粒子担持工程がカーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形し、カーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子によってアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する電気分解装置の電極製造方法は、アロイ成形物を蒸発させてカーボンナノチューブの表面又はカーボンナノホーンの表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造を形成することができ、アロイ微粒子の比表面積を大きくしたアロイ微粉体積層ポーラス構造を有する白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を廉価に作ることができる。
電極製造方法は、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の厚み寸法を前記範囲にすることで、カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極の電気抵抗を小さくすることができ、電流をスムースに流すことが可能であり、電気分解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白金レスのカーボンナノチューブ電極（陽極及び陰極）又はカーボンナノホーン電極（陽極及び陰極）を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一例として示す電気分解装置の側面図。
【図２】一例として示す陽極及び陰極の斜視図。
【図３】一例として示す陽極及び陰極の部分拡大正面図。
【図４】アロイ微粒子を担持した一例として示すカーボンナノチューブの概念図。
【図５】アロイ微粒子を担持した一例として示すカーボンナノホーンの概念図。
【図６】他の一例として示す陽極及び陰極の部分拡大正面図。
【図７】アロイ微粒子を担持した他の一例として示すカーボンナノチューブの概念図。
【図８】アロイ微粒子を担持した他の一例として示すカーボンナノホーンの概念図。
【図９】電気分解装置を使用した電気分解の一例を説明する図。
【図１０】電気分解装置を利用した水素ガス生成システムの一例を示す図。
【図１１】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極を使用した固体高分子形燃料電池の側面図。
【図１２】陽極及び陰極の起電圧試験の結果を示す図。
【図１３】陽極及び陰極のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図。
【図１４】カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン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】
【００４２】
一例として示す電気分解装置１０の側面図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る電気分解装置及び電気分解装置に使用する陽極（カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極）及び陰極（カーボンナノチューブ電極又はカーボンナノホーン電極）の電極製造方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示す陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）の斜視図である。図２では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。
【００４３】
電気分解装置１０（水素ガス発生装置）は、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）と、陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）と、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）及び陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１４（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、陽極給電部材１５及び陰極給電部材１６と、陽極用貯水槽１７及び陰極用貯水槽１８と、陽極主電極１９及び陰極主電極２０とから形成されている。
【００４４】
電気分解装置１０は、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）及び陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）に電気を通電し、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）で酸化反応を起こすとともに陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）で還元反応を起こすことで所定の水溶液を化学分解する。電気分解装置１０では、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）及び陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）、固体高分子電解質膜１４が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体 ２１(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体２１を陽極給電部材１５と陰極給電部材１６とが挟み込んでいる。固体高分子電解質膜１４は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。
【００４５】
陽極給電部材１５は、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）の外側に位置して陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）に密着し、陽極１１Ａ（又は陽極１１Ｂ）に＋の電流を給電する。陽極用貯水槽１７は、陽極給電部材１５の外側に位置して陽極給電部材１５に密着している。陽極主電極１９は、陽極用貯水槽１７の外側に位置して陽極給電部材１５に＋の電流を給電する。陰極給電部材１６は、陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）の外側に位置して陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）に密着し、陰極１２Ａ（又は陰極１２Ｂ）に−の電流を給電する。陰極用貯水槽１８は、陰極給電部材１６の外側に位置して陰極給電部材１６に密着している。陰極主電極２０は、陰極用貯水槽１８の外側に位置して陰極給電部材１６に−の電流を給電する。
【００４６】
電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に使用する陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）は、図２に示すように、前面２２及び後面２３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。なお、陽極１１Ａ（陽極１１Ｂを含む）や陰極１２Ａ（陰極１２Ｂを含む）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。
【００４７】
陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）は、アロイ成形物６０（合金成形物）のアロイ微粒子２４（合金微粒子）と、金属電極薄板２５又はカーボン電極薄板２６と、所定面積のカーボンナノチューブ２７の凝集体２８（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン２９の凝集体３０（凝集板）とから形成されている。アロイ成形物６０（合金成形物）（図１４参照）は、粉状に加工（微粉砕）された各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８（図１４参照）を圧縮した後に焼成（焼結）することから作られている。
【００４８】
なお、アロイ成形物６０（合金成形物）を微粉砕して粒径が１０μｍ〜２００μｍのアロイ微粉体６１（合金微粉体）とし、カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂがアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４（合金微粒子）と所定面積のカーボンナノチューブ２７の凝集体２８（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン２９の凝集体３０（凝集板）とから形成される場合がある。
【００４９】
遷移金属５６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）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、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５６の遷移金属微粉体５７には、粉状に加工（微粉砕）されたＴｉ（チタン）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＣｒ（クロム）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＭｎ（マンガン）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＦｅ（鉄）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＣｏ（コバルト）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＮｉ（ニッケル）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＣｕ（銅）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＺｎ（亜鉛）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＮｂ（ニオブ）微粉体、粉状に加工（微粉砕）されたＭｏ（モリブデン）微粉体、粉状に加工されたＡｇ（銀）微粉体が使用される。
【００５０】
Ｔｉの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＴｉ）やＣｒの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＣｒ）、Ｍｎの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＭｎ）、Ｆｅの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＦｅ）、Ｃｏの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＣｏ）、Ｎｉの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＮｉ）、Ｃｕの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＣｕ）、Ｚｎの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＺｎ）、Ｎｂの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＮｂ）、Ｍｏの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＭｏ）、Ａｇの微粉体（粉状に加工（微粉砕）されたＡｇ）は、それらの粒径が１０μｍ〜２００μｍの範囲にある。
【００５１】
遷移金属微粉体混合物５８（アロイ成形物６０）では、選択された少なくとも３種類の遷移金属５６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元素の仕事関数に近似するように、遷移金属５６の中から少なくとも３種類の遷移金属５６が選択されている。Ｔｉの仕事関数は、４．１４（ｅＶ）、Ｃｒの仕事関数は、４．５（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）、Ｃｕの仕事関数は、５．１０（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。なお、白金の仕事関数は、５．６５（ｅＶ）である。
【００５２】
遷移金属微粉体混合物５８の一例としては、粉状に加工（微粉砕）されたＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とし、Ｎｉの微粉体とＮｉを除く粉状に加工（微粉砕）されたその他の少なくとも２種類の遷移金属５６（粉状のＴｉ（チタン）、粉状のＣｒ（クロム）、粉状のＭｎ（マンガン）、粉状のＦｅ（鉄）、粉状のＣｏ（コバルト）、粉状のＣｕ（銅）、粉状のＺｎ（亜鉛）、粉状のＮｂ（ニオブ）、粉状のＭｏ（モリブデン）、粉状のＡｇ（銀）のうちの少なくとも２種類）の遷移金属微粉体５７とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８である。
【００５３】
主成分となるＮｉ（ニッケル）の微粉体とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７とを混合した遷移金属微粉体混合物５８は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５６の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が選択されている。
【００５４】
Ｎｉの微粉体を主成分としたアロイ成形物６０では、選択された遷移金属５６のうちの少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が遷移金属微粉体混合物５８の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属５６の遷移金属微粉体５７をバインダーとしてそれら遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が接合されている。なお、Ｎｉを主成分としたアロイ成形物６０を微粉砕して作られたアロイ微粉体６１は、Ｎｉの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成することから作られたアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００５５】
Ｎｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８では、遷移金属微粉体混合物５６の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く１種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｎｉの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの他の少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。
【００５６】
Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ成形物６０の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体、ＺＮの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６０である。また、Ｎｉを主成分としたアロイ微粉体６１（Ｎｉを主成分とした合金微粉体）の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体、ＺＮの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００５７】
このアロイ成形物６０（アロイ微粉体６１）は、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４２％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＺｎの微粉体の重量比が１０％である。Ｎｉの融点が１４５５℃、Ｃｕの融点が１０８４．５℃、Ｚｎの融点が４１９．８５℃であるから、Ｚｎの微粉体及びＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体がバインダーとなってＮｉの微粉体を接合している。
【００５８】
Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ成形物６０の他の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｍｎの微粉体、Ｍｏの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６０である。また、Ｎｉを主成分としたアロイ微粉体６１（Ｎｉを主成分とした合金微粉体）の他の具体例としては、Ｎｉの微粉体、Ｍｎの微粉体、Ｍｏの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００５９】
このアロイ成形物６０（アロイ微粉体６１）は、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＭｎの微粉体の重量比が７％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＭｏの微粉体の重量比が４５％である。Ｎｉの融点が１４５５℃、Ｍｎの融点が１２４６℃、Ｍｏの融点が２６２３℃であるから、Ｍｎの微粉体及びＮｉの微粉体が溶融し、溶融したＭｎ及びＮｉの微粉体がバインダーとなってＭｏの微粉体を接合している。
【００６０】
遷移金属微粉体混合物５８の他の一例としては、粉状に加工（微粉砕）されたＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とし、Ｆｅの微粉体とＦｅを除く粉状に加工（微粉砕）されたその他の少なくとも２種類の遷移金属５６（粉状のＴｉ（チタン）、粉状のＣｒ（クロム）、粉状のＭｎ（マンガン）、粉状のＣｏ（コバルト）、粉状のＮｉ（ニッケル）、粉状のＣｕ（銅）、粉状のＺｎ（亜鉛）、粉状のＮｂ（ニオブ）、粉状のＭｏ（モリブデン）、粉状のＡｇ（銀）のうちの少なくとも２種類）の遷移金属微粉体５７とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８である。
【００６１】
主成分となるＦｅ（鉄）の微粉体とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７とを混合した遷移金属微粉体混合物５８は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５６の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が選択されている。
【００６２】
Ｆｅの微粉体を主成分としたアロイ成形物６０では、選択された遷移金属５６のうちの少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が遷移金属微粉体混合物５８の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属５６の遷移金属微粉体５７をバインダーとしてそれら遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が接合されている。なお、Ｆｅを主成分としたアロイ成形物６０を微粉砕して作られたアロイ微粉体６１は、Ｆｅの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成することから作られたアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００６３】
Ｆｅ（鉄）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８では、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く１種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｆｅの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｃｕ（銅）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの他の少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。
【００６４】
Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ成形物６０の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６０である。また、Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体６１（Ｆｅを主成分とした合金微粉体）の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｎｉの微粉体、Ｃｕの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００６５】
このアロイ成形物６０（アロイ微粉体６１）は、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＮｉの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４％である。Ｆｅの融点が１５３６℃、Ｎｉの融点が１４５５℃、Ｃｕの融点が１０８４．５℃であるから、Ｃｕの微粉体及びＮｉの微粉体が溶融し、溶融したＣｕ及びＮｉの微粉体がバインダーとなってＦｅの微粉体を接合している。
【００６６】
Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ成形物６０の他の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｔｉの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６９である。また、Ｆｅを主成分としたアロイ微粉体６１（Ｆｅを主成分とした合金微粉体）の他の具体例としては、Ｆｅの微粉体、Ｔｉの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００６７】
このアロイ成形物６０（アロイ微粉体６１）は、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＴｉの微粉体の重量比が４６％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＡｇの微粉体の重量比が６％である。Ｆｅの融点が１５３６℃、Ｔｉの融点が１６６６℃、Ａｇの融点が９６１．９３℃であるから、Ａｇの微粉体及びＦｅの微粉体が溶融し、溶融したＡｇ及びＦｅの微粉体がバインダーとなってＴｉの微粉体を接合している。
【００６８】
遷移金属微粉体混合物５８の他の一例としては、粉状に加工（微粉砕）されたＣｕ（銅）の微粉体を主成分とし、Ｃｕの微粉体とＣｕを除く粉状に加工（微粉砕）されたその他の少なくとも２種類の遷移金属５６（粉状のＴｉ（チタン）、粉状のＣｒ（クロム）、粉状のＭｎ（マンガン）、粉状のＦｅ（鉄）、粉状のＣｏ（コバルト）、粉状のＮｉ（ニッケル）、粉状のＺｎ（亜鉛）、粉状のＮｂ（ニオブ）、粉状のＭｏ（モリブデン）、粉状のＡｇ（銀）のうちの少なくとも２種類）の遷移金属微粉体５７とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８である。
【００６９】
主成分となるＣｕ（銅）の微粉体とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７とを混合した遷移金属微粉体混合物６０は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５６の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が選択されている。
【００７０】
Ｃｕの微粉体を主成分としたアロイ成形物６０では、選択された遷移金属のうちの少なくとも２種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が遷移金属微粉体混合物５８の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属５６の遷移金属微粉体５７をバインダーとしてそれら遷移金属５６の遷移金属微粉体５７が接合されている。なお、Ｃｕを主成分としたアロイ成形物６０を微粉砕して作られたアロイ微粉体６１は、Ｃｕの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成することから作られたアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００７１】
Ｃｕ（銅）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８では、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が３０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く１種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対する重量比が２０％〜５０％の範囲にあり、Ｃｕの微粉体を除く他の少なくとも１種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７（Ｔｉ（チタン）微粉体、Ｃｒ（クロム）微粉体、Ｍｎ（マンガン）微粉体、Ｆｅ（鉄）微粉体、Ｃｏ（コバルト）微粉体、Ｎｉ（ニッケル）微粉体、Ｚｎ（亜鉛）微粉体、Ｎｂ（ニオブ）微粉体、Ｍｏ（モリブデン）微粉体、Ａｇ（銀）微粉体のうちの他の少なくとも１種類）の遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。
【００７２】
Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ成形物６０の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ｚｎの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６０である。また、Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体６１（Ｃｕを主成分とした合金微粉体）の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ｚｎの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００７３】
このアロイ成形物６０（アロイ微粉体６１）は、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＺｎの微粉体の重量比が４％である。Ｃｕの融点が１０８４．５℃、Ｆｅの融点が１５３６℃、Ｚｎの融点が４１９．５８℃であるから、Ｚｎの微粉体及びＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体がバインダーとなってＦｅの微粉体を接合している。
【００７４】
Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ成形物６０の他の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６０である。また、Ｃｕを主成分としたアロイ微粉体６１（Ｃｕを主成分とした合金微粉体）の他の具体例としては、Ｃｕの微粉体、Ｆｅの微粉体、Ａｇの微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００７５】
このアロイ成形物６０（アロイ微粉体６１）は、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＣｕの微粉体の重量比が４８％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＦｅの微粉体の重量比が４６％、遷移金属微粉体混合物５８の全重量に対するＡｇの微粉体の重量比が６％である。Ｃｕの融点が１０８４．５℃、Ｆｅの融点が１５３６℃、Ａｇの融点が９６１．９３℃であるから、Ａｇの微粉体及びＣｕの微粉体が溶融し、溶融したＡｇ及びＣｕの微粉体がバインダーとなってＦｅの微粉体を接合している。
【００７６】
金属電極薄板２５は、前面及び後面を有するとともに、所定面積及び０．０２〜０．２ｍｍの厚み寸法を有する。金属電極薄板２５は、導電性の金属（銀や銅、鉄、又は、導電性の合金）を薄板状に成形したものであり、その平面形状が四角形に成形されている。金属電極薄板２５には、気体や液体が通流する微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されている。なお、金属電極薄板２５の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、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。
【００７７】
カーボン電極薄板２６は、前面及び後面を有するとともに、所定面積及び０．０２〜０．２ｍｍの厚み寸法を有し、その平面形状が四角形に成形されている。カーボン電極薄板２６には、気体や液体が通流する微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されている。なお、カーボン電極板２６の平面形状に特に制限はなく、四角形の他に、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。
【００７８】
カーボン電極薄板２６の一例としては、数μｍ〜数１０μｍのカーボングラファイト（黒鉛）粉末と導電性バインダー（導電性結合材）とを冷間静水圧プレスによって成形した後、約３０００℃で黒鉛化したシート状の電極材を使用する。カーボン電極薄板２６の他の一例としては、数μｍ〜数１０μｍのカーボングラファイト（黒鉛）粉末と導電性バインダー（導電性結合材）とを押出型から押し出し成形した後、約３０００℃で黒鉛化したシート状の電極材を使用する。カーボン電極薄板２６としては、ガラス状カーボンを使用することもできる。
【００７９】
図３は、一例として示す陽極１１Ａ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）の部分拡大正面図であり、図４は、アロイ微粒子２４を担持した一例として示すカーボンナノチューブ２７の概念図である。図５は、アロイ微粒子２４を担持した一例として示すカーボンナノホーン２９の概念図である。
【００８０】
カーボンナノチューブ２７の凝集体２８は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成された金属電極薄板２５の両面（前後面）に固着（成長）し、又は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されたカーボン電極薄板２６の両面（前後面）に固着（成長）している。カーボンナノチューブ２７の表面には、図４に示すように、アロイ成形物６０のアロイ微粒子２４（アロイ成形物６０を蒸発させたアロイ微粒子２４）又はアロイ成形物６０を微粉砕したアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４（アロイ微粉体６１を蒸発させたアロイ微粒子２４）が満遍なく均一に分散した状態で担持されている。アロイ微粒子２４を担持したカーボンナノチューブ２７には、気体や液体が通流する多数の微細な開口が形成されている。アロイ微粒子２４は、レーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７の表面に担持されている。電気分解装置１０（水素ガス発生装置）では、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノチューブ２７の表面及びアロイ微粒子２４とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノチューブ２７の表面及びアロイ微粒子２４とが隙間なく密着している。
【００８１】
カーボンナノホーン２９の凝集体３０は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成された金属電極薄板２５の両面（前後面）に固着（成長）し、又は、微細な多数の流路（微細貫通孔）が形成されたカーボン電極薄板２６の両面（前後面）に固着（成長）している。カーボンナノホーン２９の表面には、図５に示すように、アロイ成形物６０のアロイ微粒子２４（アロイ成形物６０を蒸発させたアロイ微粒子２４）又はアロイ成形物６０を微粉砕したアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４（アロイ微粉体６１を蒸発させたアロイ微粒子２４）が満遍なく均一に分散した状態で担持されている。アロイ微粒子２４を担持したカーボンナノホーン２９には、気体や液体が通流する多数の微細な開口が形成されている。アロイ微粒子２４は、レーザー蒸発法によってカーボンナノホーン２９の表面に担持されている。電気分解装置１０（水素ガス発生装置）では、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノホーン２９の表面及びアロイ微粒子２４とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノホーン２９の表面及びアロイ微粒子２４とが隙間なく密着している。
【００８２】
陽極１１Ａ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にある。陽極１１Ａ及び陰極１２Ａの厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ未満では、その強度が低下し、衝撃が加えられたときに陽極１１Ａ及び陰極１２Ａ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。陽極１１Ａ及び陰極１２Ａの厚み寸法Ｌ１が０．３ｍｍを超過すると、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａの電気抵抗が大きくなり、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａに電流がスムースに流れず、１１Ａ及び陰極１２Ａが電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができず、電気分解装置１０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。
【００８３】
陽極１１Ａ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）は、その厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあるから、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａが高い強度を有してその形状を維持することができ、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａに衝撃が加えられたときの陽極１１Ａ及び陰極１２Ａの破損や損壊を防ぐことができる。さらに、厚み寸法Ｌ１を前記範囲にすることで、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａの電気抵抗を小さくすることができ、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａに電流がスムースに流れ、陽極１１Ａ及び陰極１２Ａが電気分解装置１０に使用されたときに電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができ、電気分解装置１０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。
【００８４】
図６は、他の一例として示す陽極１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）の部分拡大正面図であり、図７は、アロイ微粒子２４を担持した他の一例として示すカーボンナノチューブ２７の概念図である。図８は、アロイ微粒子２４を担持した他の一例として示すカーボンナノホーン２９の概念図である。
【００８５】
図６に示す陽極１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）が図３の陽極１１Ａ及び陰極１２Ａと異なるところは、カーボンナノチューブ２７の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１がカーボンナノチューブ２７の表面に形成されている点、カーボンナノホーン２９の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１がカーボンナノホーン２９の表面に形成されている点にあり、その他の構成は図３の陽極１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）のそれらと同一であるから、図３〜図５と同一の符号を付すとともに、図３〜図５の陽極１１Ａ及び陰極１２Ａの説明を援用することで、この陽極１１Ｂ及び陰極１２Ｂのその他の構成の詳細な説明は省略する。
【００８６】
陽極１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）は、図３の陽極１１Ａ及び陰極１２Ａと同様に、前面２２及び後面２３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。陽極１１Ｂ及び陰極１２Ｂは、アロイ成形物６０（合金成形物）のアロイ微粒子２４（合金微粒子）と、金属電極薄板２５又はカーボン電極薄板２６と、所定面積のカーボンナノチューブ２７の凝集体２８（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン２９の凝集体３０（凝集板）とから形成されている。
【００８７】
なお、陽極１１Ｂ及び陰極１２Ｂがアロイ成形物６０を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍのアロイ微粉体６１（合金微粉体）のアロイ微粒子２４（合金微粒子）と、金属電極薄板２５又はカーボン電極薄板２６と、所定面積のカーボンナノチューブ２７の凝集体２８（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン２９の凝集体３０（凝集板）とから形成される場合がある。
【００８８】
カーボンナノチューブ２７の凝集体２８は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成された金属電極薄板２５の両面に固着し、又は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成されたカーボン電極薄板２６の両面に固着している。カーボンナノチューブ２７の表面には、図７に示すように、アロイ成形物６０のアロイ微粒子２４（アロイ成形物６０を蒸発させたアロイ微粒子２４）又はアロイ成形物６０を微粉砕したアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４（アロイ微粉体６１を蒸発させたアロイ微粒子２４）が担持され、カーボンナノチューブ２７の表面から外側へ向かって重なり合うそれらアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１が形成されている。
【００８９】
カーボンナノホーン２９の凝集体３０は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成された金属電極薄板２５の両面に固着し、又は、厚み寸法が０．０２〜０．２ｍｍであって微細な多数の流路（微細孔）が形成されたカーボン電極薄板２６の両面に固着している。カーボンナノホーン２９の表面には、図８に示すように、アロイ成形物６９のアロイ微粒子２４（アロイ成形物６０を蒸発させたアロイ微粒子２４）又はアロイ成形物６０を微粉砕したアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４（アロイ微粉体６１を蒸発させたアロイ微粒子２４）が担持され、カーボンナノホーン２９の表面から外側へ向かって重なり合うそれらアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１が形成されている。
【００９０】
アロイ微粉体６１（合金微粉体）は、アロイ成形物６０（合金成形物）を微粉砕することから作られている。アロイ成形物６０は、粉状に加工（微粉砕）された各種の遷移金属５６から選択された少なくとも３種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した後に焼成（焼結）することから作られている。遷移金属５６や遷移金属微粉体混合物５８、アロイ成形物６０、アロイ微粉体６１は、図３の陽極１１Ａ及び陰極１２Ａのそれらと同一である。遷移金属微粉体５７の粒径やアロイ微粉体６１の粒径、陽極１１Ｂ及び陰極１２Ｂの厚み寸法Ｌ１は、図３の陽極１１Ａ及び陰極１２Ａのそれらと同一である。
【００９１】
電気分解装置１０（水素ガス発生装置）では、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノチューブ２７の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３１とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノチューブ２７の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３１とが隙間なく密着している。また、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノホーン２９の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３１とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１４とカーボンナノホーン２９の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３１とが隙間なく密着している。
【００９２】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３１には、径が異なる多数の微細な流路３２（通路孔）が形成されている。それら流路３２（通路孔）には、気体（水素ガスや酸素ガス）または液体（水）が通流する。それら流路３２（通路孔）は、陽極１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）の前面の側に開口する複数の通流口３３と陽極１１Ｂ及び陰極１２Ｂの後面の側に開口する複数の通流口３３とを有し、カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９に向かってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を貫通している。それら流路３２は、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の様々な方向（厚み方向や縦横方向）へ不規則に曲折しながら延びている。それら流路３２は、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の内部において部分的につながり、一方の流路３２と他方の流路３２とが互いに連通している。それら流路３２（通路孔）の開口面積（開口径）は、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の内部において一様ではなく、不規則に変化している。
【００９３】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３１は、その空隙率が１５％〜３０％の範囲にあり、その相対密度が７０％〜８５％の範囲にある。アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の空隙率が１５％未満であって相対密度が８５％を超過すると、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１に多数の微細な流路３２（通路孔）が形成されず、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の比表面積を大きくすることができない。アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路３２（通路孔）の開口面積（開口径）が必要以上に大きくなり、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の強度が低下し、衝撃が加えられたときにアロイ微粒子積層ポーラス構造３１が容易に破損又は損壊し、その形態を維持することができない場合がある。
【００９４】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３１は、その空隙率及び相対密度が前記範囲にあるから、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路３２（通路孔）を有し、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１の比表面積を大きくすることができ、それら流路３２（通路孔）を気体や液体が通流しつつ気体や液体をアロイ微粒子積層ポーラス構造３１の接触面（アロイ微粒子２４の表面）に広く接触させることができる。
【００９５】
図９は、電気分解装置１０を使用した電気分解の一例を説明する図であり、図１０は、電気分解装置１０を利用した水素ガス生成システム３４の一例を示す図である。図９に示す電気分解では、水（水溶液）を電気分解し、水素と酸素とを発生させているが、水（Ｈ２Ｏ）の他に、電気分解装置１０を使用してＮａＯＨ水溶液、Ｈ２ＳＯ４水溶液、ＮａＣｌ水溶液、ＡｇＮＯ３水溶液、ＣｕＳＯ４水溶液の電気分解が行われる。
【００９６】
電気分解装置１０における水の電気分解では、図９に矢印で示すように、陽極用貯水槽１７及び陰極用貯水槽１８に水（Ｈ２Ｏ）が給水され、陽極主電極１９に電源から＋の電流が給電されるとともに、陰極主電極２０に電源から−の電流が給電される。陽極主電極１９に給電された＋の電流が陽極給電部材１５から陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）に給電され、陰極主電極２０に給電された−の電流が陰極給電部材１６から陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）に給電される。
【００９７】
陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）では、２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋４ｅ−＋Ｏ２の陽極反応（触媒作用）によって酸素が生成され、陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）では、４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２の陰極反応（触媒作用）によって水素が生成される。プロトン（水素イオン：Ｈ＋）は、固体高分子電解質膜１４内を通って陽極１１Ａ，１１Ｂから陰極１２Ａ，１２Ｂへ移動する。固体高分子電解質膜１４には、陽極１１Ａ，１１Ｂで生成されたプロトンが通流する。少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属から陽極１１Ａ，１１Ｂや陰極１２Ａ，１２Ｂが形成されているから、陽極１１Ａ，１１Ｂや陰極１２Ａ，１２Ｂが優れた触媒活性（触媒作用）を示し、電気分解装置１０において効率よく電気分解が行われ、短時間に多量の水素ガスが発生する。
【００９８】
なお、ＮａＯＨ水溶液の電気分解では、陽極１１Ａ，１１Ｂにおいて４ＯＨ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２Ａ，１２Ｂにおいて２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−＋Ｈ２の陰極反応（触媒作用）が起こる。Ｈ２ＳＯ４水溶液の電気分解では、陽極１１Ａ，１１Ｂにおいて２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２Ａ，１２Ｂにおいて２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２の陰極反応（触媒作用）が起こる。
【００９９】
ＮａＣｌ水溶液の電気分解では、陽極１１Ａ，１１Ｂにおいて２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２Ａ，１２Ｂにおいて２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−＋Ｈ２の陰極反応（触媒作用）が起こる。ＡｇＮＯ３水溶液の電気分解では、陽極１１Ａ，１１Ｂにおいて２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２Ａ，１２ＢにおいてＡｇ＋＋ｅ−→Ａｇの陰極反応（触媒作用）が起こる。ＣｕＳＯ４水溶液の電気分解では、陽極１１Ａ，１１Ｂにおいて２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−の陽極反応（触媒作用）が起こり、陰極１２Ａ，１２ＢにおいてＣｕ２＋＋２ｅ−→Ｃｕの陰極反応（触媒作用）が起こる。
【０１００】
水素ガス生成システム３４は、電気分解装置１０と、電気分解装置１０の陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂとに電気を給電する直流電源３５と、水（純水）を貯水する貯水タンク３６と、水（純水）を給水する給水ポンプ３７と、酸素気液分離器３８と、水（純水）を給水する２台の循環ポンプ３９，４０と、水素気液分離器４１と、水素を貯めるボンベ４２（水素タンク）とから形成されている。
【０１０１】
水素ガス生成システム３４は、貯水タンク３６に貯水された水（純水）が給水ポンプ３７によって酸素気液分離器３８に給水され、酸素気液分離器３８から流出した水が電気分解装置１０に給水される。直流電源３５から電気分解装置１０に電気が給電され、電気分解装置１０において電気分解が行われることで水が水素と酸素とに分解される。酸素は、酸素気液分離器３８に流入し、気液分離された後、大気に放出される。酸素気液分離器３８において気液分離された水は循環ポンプ３９によって再び電気分解装置１０に給水される。水素は、水素気液分離器４１に流入し、気液分離された後、ボンベ４２（水素タンク）に流入する。水素気液分離器４１において気液分離された水は循環ポンプ４０によって再び電気分解装置１０に給水される。
【０１０２】
図１１は、カーボンナノチューブ電極１３Ａ（燃料極４４及び空気極４５）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（燃料極４４及び空気極４５）を使用した固体高分子形燃料電池４３の側面図であり、図１２は、陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）の起電圧試験の結果を示す図である。図１３は、陽極１１Ａ，１１Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。
【０１０３】
図１１では、固体高分子形燃料電池４３が負荷５５に接続された状態を示しているが、起電圧試験では、負荷５５が存在せず、無負荷である。起電圧試験及びＩ−Ｖ特性試験では、図１１に示す固体高分子形燃料電池４３に電気分解装置１０において使用した陽極又は陽極（空気極）及び陰極又は陰極（燃料極）を使用し、無負荷においてその起電圧を測定し、固体高分子形燃料電池４３に負荷５５を接続し、そのＩ−Ｖ特性を測定した。
【０１０４】
固体高分子形燃料電池４３は、図１１に示すように、燃料極４４（陰極１２Ａ，２１Ｂ）及び空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）と、燃料極４４及び空気極４５の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜４６（電極接合体膜）（スルホン酸基を有するフッ素系イオン交換膜）と、燃料極４４の厚み方向外側に位置するセパレータ４７（バイポーラプレート）と、空気極４５の厚み方向外側に位置するセパレータ４８（バイポーラプレート）とから形成されている。
【０１０５】
それらセパレータ４７，４８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）。燃料極４４や空気極４５、固体高分子電解質膜４６が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体４９(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体４９をそれらセパレータ４７，４８が挟み込んでいる。固体高分子電解質膜４６は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。燃料極４４とセパレータ４７との間には、ガス拡散層５０が形成され、空気極４５とセパレータ４８との間には、ガス拡散層５１が形成されている。燃料極４４とセパレータ４７との間であってガス拡散層５０の上部及び下部には、ガスシール５２が設置されている。空気極４５とセパレータ４８との間であってガス拡散層５１の上部及び下部には、ガスシール５３が設置されている。
【０１０６】
固体高分子形燃料電池４３では、燃料極４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）に水素（燃料）が供給され、空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）に空気（酸素）が供給される。燃料極４４では、水素がＨ２→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４６内を通って燃料極４４から空気極４５へ移動し、電子が導線５４内を通って空気極４５へ移動する。固体高分子電解質膜４６には、燃料極４４で生成されたプロトンが通流する。
【０１０７】
空気極４５では、固体高分子電解質膜４６から移動したプロトンと導線５２を移動した電子とが空気中の酸素と反応し、４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ→２Ｈ２Ｏの反応によって水が生成される。少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、遷移金属の中から選択された少なくとも３種類の遷移金属から燃料極４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）や空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）が形成されているから、燃料極４４や空気極４５が優れた触媒活性（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。
【０１０８】
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４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）と空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）との間（電極間）の電圧（Ｖ）を測定した。図１２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４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）と空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ極）との間（電極間）の電圧（Ｖ）を表す。白金族元素を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した場合、固体高分子形燃料電池では、図１２の起電圧試験の結果を示す図から分かるように、電極間の電圧が１．０７９（Ｖ）前後であったのに対し、燃料極４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）（白金レス電極）及び空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）（白金レス電極）を使用した固体高分子形燃料電池４３では、燃料極４４と空気極４５との間（電極間）の電圧（起電力）が１．０４（Ｖ）〜１．０３（Ｖ）であった。
【０１０９】
Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）と空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）との間（電極間）に負荷５５を接続し、電圧と電流との関係を測定した。図１３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。燃料極４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）（白金レス電極）及び空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）（白金レス電極）を使用した固体高分子形燃料電池４３では、図１１のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図から分かるように、白金族元素を利用した（担持させた）電極（白金電極）を使用した固体高分子形燃料電池の電圧降下率と大差のない結果が得られた。図１２の起電圧試験の結果や図１３のＩ−Ｖ特性試験の結果に示すように、白金族元素を利用していない非白金の燃料極４４（陰極１２Ａ，１２Ｂ）及び空気極４５（陽極１１Ａ，１１Ｂ）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、白金を利用した電極と略同様の酸素還元機能（触媒作用）を有することが確認された。
【０１１０】
電気分解装置１０は、それに使用される陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂであるカーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物を圧縮した後に焼成したアロイ成形物６０（又はアロイ微粉体６１）のアロイ微粒子２４（合金微粒子）と、金属電極薄板２５又はカーボン電極薄板２６と、カーボンナノチューブ２７の凝集体２８又はカーボンナノホーン２９の凝集体３０とから形成され、選択された少なくとも３種類の遷移金属の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素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３種類の遷移金属が選択されているとともに、アロイ微粒子２４がカーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面に均一に分散した状態で担持されているから、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４を担持したカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスの１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）を使用した電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置１０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。
【０１１１】
カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１がカーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面に形成され、電極接合体膜１４とカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９の表面およびアロイ微粒子積層ポーラス構造３１とが隙間なく重なり合っている電気分解装置１０は、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成することで、アロイ微粒子２４の比表面積を大きくすることができ、アロイ微粒子２５の触媒作用を十分に利用することができるとともに、アロイ微粒子積層ポーラス構造３１を有するカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスの陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）を使用した電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置１０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。
【０１１２】
電気分解装置１０は、それに使用されるカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）が各種の遷移金属から選択された少なくとも３種類の遷移金属の遷移金属微粉体から作られたアロイ成形体（アロイに粉体）のアロイ微粒子２４（アロイ成形物６０）を利用し、高価な白金族元素が利用されていない白金レスであり、電気分解装置１０を廉価に作ることができる。
【０１１３】
遷移金属微粉体混合物がＮｉ（ニッケル）の微粉体を主成分とした電気分解装置１０は、Ｎｉの仕事関数とＮｉを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＮｉの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているから、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を有するカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスの陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）を使用した電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置１０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。
【０１１４】
遷移金属微粉体混合物がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とした電気分解装置１０は、Ｆｅの仕事関数とＦｅを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＦｅの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているから、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を有するカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスの陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）を使用した電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置１０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。
【０１１５】
遷移金属微粉体混合物がＣｕ（銅）の微粉体を主成分とした電気分解装置１０は、Ｃｕの仕事関数とＣｕを除く他の少なくとも２種類の遷移金属の仕事関数との合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属の中からＣｕの微粉体を除く他の少なくとも２種類の遷移金属の微粉体が選択されているから、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を有するカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）が白金族元素を含む陽極及び陰極と略同一の仕事関数を備え、白金族元素を含む陽極及び陰極と略同様の触媒活性（触媒作用）を発揮することができ、白金レスの陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ（カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ）を使用した電気分解装置１０において電気分解を効率よく行うことができるとともに、電気分解装置１０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。
【０１１６】
図１４は、カーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）の製造方法を説明する図である。カーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）は、図１４に示すように、遷移金属選択工程Ｓ１、遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２、遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３、アロイ成形物作成工程Ｓ４、アロイ微粒子担持工程Ｓ５を有する電極製造方法によって製造される。なお、アロイ成形物作成工程Ｓ４とアロイ微粒子担持工程Ｓ５との間にアロイ微粉体作成工程Ｓ６が行われる場合がある。
【０１１７】
遷移金属選択工程Ｓ１では、各種の遷移金属５６から選択する少なくとも３種類の遷移金属５６の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５６の中から少なくとも３種類の遷移金属５６（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。
【０１１８】
遷移金属選択工程Ｓ１において、既述のように、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８（アロイ微粒子２４やアロイ微粒子積層ポーラス構造３１）では、Ｃｕ（銅）及びＺＮ（亜鉛）を選択し、又は、Ｍｎ（マンガン）及びＭｏ（モリブデン）を選択する。Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８（アロイ微粒子２４やアロイ微粒子積層ポーラス構造３１）では、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｕ（銅）を選択し、又は、Ｔｉ（チタン）及びＡｇ（銀）を選択する。Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８（アロイ微粒子２４やアロイ微粒子積層ポーラス構造３１）では、Ｆｅ（鉄）及びＺｎ（亜鉛）を選択し、又は、Ｆｅ（鉄）及びＡｇ（銀）を選択する。
【０１１９】
遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも３種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８（アロイ微粒子２４やアロイ微粒子積層ポーラス構造３１）では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＮｉ、Ｃｕ（銅）、ＺＮ（亜鉛）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＮｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を作成する。次に、Ｎｉの微粉体５７やＣｕの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を混合機に投入して混合機によってＮｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を攪拌・混合し、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。
【０１２０】
又は、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＮｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ｍｏ（モリブデン）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＮｉの微粉体５７、Ｍｎの微粉体５７、Ｍｏの微粉体５７を作成する。次に、Ｎｉの微粉体５７やＭｎの微粉体５７、Ｍｏの微粉体５７を混合機に投入して混合機によってＮｉの微粉体５７、Ｍｎの微粉体５７、Ｍｏの微粉体５７を攪拌・混合し、Ｎｉの微粉体５７、Ｍｎの微粉体５７、Ｍｏの微粉体５７が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。
【０１２１】
遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８（アロイ微粒子２４やアロイ微粒子積層ポーラス構造３１）では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＦｅ、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＦｅの微粉体５７、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７を作成する。次に、Ｆｅの微粉体５７やＮｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７を混合機に投入して混合機によってＦｅの微粉体５７、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７を攪拌・混合し、Ｆｅの微粉体５７、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。
【０１２２】
又は、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＦｅ（鉄）、Ｔｉ（チタン）、Ａｇ（銀）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＦｅの微粉体５７、Ｔｉの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を作成する。次に、Ｆｅの微粉体５７やＴｉの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を混合機に投入して混合機によってＦｅの微粉体５７、Ｔｉの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を攪拌・混合し、Ｆｅの微粉体５７、Ｔｉの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。
【０１２３】
遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８（アロイ微粒子２４やアロイ微粒子積層ポーラス構造３１）では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＣｕ、Ｆｅ（鉄）、Ｚｎ（亜鉛）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＣｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を作成する。次に、Ｃｕの微粉体５７やＦｅの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を混合機に投入して混合機によってＣｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を攪拌・混合し、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。
【０１２４】
又は、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択されたＣｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ａｇ（銀）のそれぞれを微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してＣｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を作成する。次に、Ｃｕの微粉体５７やＦｅの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を混合機に投入して混合機によってＣｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を攪拌・混合し、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る。
【０１２５】
遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３では、遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２によって作られた遷移金属微粉体混合物５８を所定圧力で加圧し、遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３では、遷移金属微粉体混合物５８を所定の金型に入れ、金型をプレス機によって加圧（プレス）するプレス加工によって遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。プレス加工時におけるプレス圧（圧力）は、５００Ｍｐａ〜８００Ｍｐａの範囲にある。
【０１２６】
プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、遷移金属微粉体混合物５８を十分に圧縮することができず、所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作ることができない。プレス圧（圧力）が８００Ｍｐａを超過すると、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られるアロイ成形物６０の硬度が必要以上に高くなり、アロイ微粒子担持工程Ｓ５においてアロイ成形物６０をスムースに蒸発させることができず、アロイ微粉体作成工程Ｓ６において所期する粒径のアロイ微粉体６１を作ることができない。電極製造方法は、遷移金属微粉体混合物５８を前記範囲の圧力で加圧（圧縮）することで、所定硬度の遷移金属微粉体圧縮物５９を作ることができ、その遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成して所定硬度のアロイ成形物６０を作ることができ、アロイ成形物６０をスムースに蒸発させることができるとともに、アロイ成形物６０を微粉砕した所定粒径のアロイ微粉体６１を作ることができる。
【０１２７】
遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８では、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕ（銅）の微粉体５７、ＺＮ（亜鉛）微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５８をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。又は、Ｎｉの微粉体５７、Ｍｎ（マンガン）の微粉体５７、Ｍｏ（モリブデン）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５８をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。
【０１２８】
遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８では、Ｆｅの微粉体５７、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体５７、Ｃｕ（銅）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５８をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。又は、Ｆｅの微粉体５７、Ｔｉ（チタン）の微粉体５７、Ａｇ（銀）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５８をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。
【０１２９】
遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体混合物５８では、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅ（鉄）の微粉体５７、Ｚｎ（亜鉛）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５８をプレス加工によって加圧（圧縮）して遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。又は、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅ（鉄）の微粉体５７、Ａｇ（銀）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物５８をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した所定面積及び所定厚みの遷移金属微粉体圧縮物５９を作る。
【０１３０】
アロイ成形物作成工程Ｓ４では、遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３によって作られた遷移金属微粉体圧縮物５９を炉（蒸気過熱炉や電気炉等）に投入し、遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において所定温度で焼成（焼結）し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。アロイ成形物作成工程Ｓ４では、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも３種類の遷移金属５６うちの少なくとも２種類の遷移金属５６を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物５９を長時間焼成する。焼成（焼結）時間は、３時間〜６時間である。アロイ成形物作成工程Ｓ４では、所定面積及び所定厚みに圧縮された遷移金属微粉体圧縮物５９の焼成時において、少なくとも２種類の遷移金属５６の微粉体が溶融し、溶融した遷移金属５６の微粉体５７をバインダーとして他の遷移金属５６の微粉体５７を接合（固着）する。
【０１３１】
アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５９では、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕ（銅）の微粉体５７、ＺＮ（亜鉛）微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７から形成されたアロイ成形物６０では、Ｚｎ及びＣｕの微粉体５７を溶融させる温度（例えば、１１００℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成（焼結）し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体５７によってＮｉの微粉体５７が接合（固着）される。
【０１３２】
また、アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５９では、Ｎｉの微粉体５７、Ｍｎ（マンガン）の微粉体５７、Ｍｏ（モリブデン）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。Ｎｉの微粉体５７、Ｍｎの微粉体５７、Ｍｏの微粉体５７から形成されたアロイ成形物６０では、Ｍｎ及びＮｉの微粉体５７を溶融させる温度（例えば、１４６０℃〜１５００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成し、溶融したＭｎ及びＮｉの微粉体５７によってＭｏの微粉体５７が接合（固着）される。
【０１３３】
アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５９では、Ｆｅの微粉体５７、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体５７、Ｃｕ（銅）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。Ｆｅの微粉体５７、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７から形成されたアロイ成形物６０では、Ｃｕ及びＮｉの微粉体５７を溶融させる温度（例えば、１４６０℃〜１５００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成し、溶融したＣｕ及びＮｉの微粉体５７によってＦｅの微粉体５７が接合（固着）される。
【０１３４】
また、アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｆｅ（鉄）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５９では、Ｆｅの微粉体５７、Ｔｉ（チタン）の微粉体５７、Ａｇ（銀）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。Ｆｅの微粉体５７、Ｔｉの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７から形成されたアロイ成形物６０では、Ａｇ及びＦｅの微粉体５７を溶融させる温度（例えば、１５４０℃〜１６００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成し、溶融したＡｇ及びＦｅの微粉体５７によってＴｉの微粉体５７が接合（固着）される。
【０１３５】
アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５９では、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅ（鉄）の微粉体５７、Ｚｎ（亜鉛）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７から形成されたアロイ成形物６０では、Ｚｎ及びＣｕの微粉体５７を溶融させる温度（例えば、１０９０℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体５７によってＦｅの微粉体５７が接合（固着）される。
【０１３６】
また、アロイ成形物作成工程Ｓ４において、Ｃｕ（銅）を主成分とした遷移金属微粉体圧縮物５９では、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅ（鉄）の微粉体５７、Ａｇ（銀）の微粉体５７を混合した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を炉において長時間焼成し、開口径が１μｍ〜１００μｍの範囲の多数の微細な流路（通路孔）を形成したポーラス構造のアロイ成形物６０を作る。Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７から形成されたアロイ成形物６０では、Ａｇ及びＣｕの微粉体５７を溶融させる温度（例えば、１０９０℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成し、溶融したＡｇ及びＣｕの微粉体５７によってＦｅの微粉体５７が接合（固着）される。
【０１３７】
アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られたアロイ成形物６０をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させる。アロイ微粒子２４は、カーボンナノチューブ２７の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２７の表面に担持され、カーボンナノホーン２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン２９の表面に担持される。カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４を担持させることでカーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが作られる。アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形される。
【０１３８】
アロイ微粒子２４の担持方法としては、金属電極薄板の２５両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ成形物６０を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させる場合、又は、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ成形物６０を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させる場合がある。
【０１３９】
また、アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ成形物作成工程によって作られたアロイ成形物６０をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させつつ、カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する。アロイ微粒子２４は、カーボンナノチューブ２７の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２７の表面に担持されて重なり合い、カーボンナノホーン２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン２９の表面に担持されて重なり合ってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する。カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面に多数のアロイ微粒子２４からなるアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成することでカーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが作られる。アロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成するアロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法に成形される。
【０１４０】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する方法としては、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ成形物６０を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する場合、又は、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ成形物６０を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する場合がある。
【０１４１】
なお、アロイ成形物作成工程Ｓ４とアロイ微粒子担持工程Ｓ５との間にアロイ微粉体作成工程Ｓ６が入る場合、アロイ微粉体作成工程Ｓ６では、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られたアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕してアロイ微粉体６１を作る。Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ微粉体６１（Ｎｉを主成分とした合金微粉体）の一例としては、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７、ＺＮの微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ微粉体６１の他の一例としては、Ｎｉの微粉体５７、Ｍｎの微粉体５７、Ｍｏの微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。
【０１４２】
Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体６１（Ｆｅを主成分とした合金微粉体）の一例としては、Ｆｅの微粉体５７、Ｎｉの微粉体５７、Ｃｕの微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体６１の他の一例としては、Ｆｅの微粉体５７、Ｔｉの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。
【０１４３】
Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体６１（Ｃｕを主成分とした合金微粉体）の一例としては、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ｚｎの微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体６１の他の一例としては、Ｃｕの微粉体５７、Ｆｅの微粉体５７、Ａｇの微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物５９を焼成してアロイ成形物６０を作り、そのアロイ成形物６０を微粉砕機によって１０μｍ〜２００μｍの粒径に微粉砕した微粉砕物である。
【０１４４】
アロイ微粉体作成工程Ｓ６の後に行われるアロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ微粉体作成工程Ｓ６によって作られたアロイ微粉体６１をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４を担持させる。アロイ微粒子２４は、カーボンナノチューブ２７の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２７の表面に担持され、カーボンナノホーン２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン２９の表面に担持される。カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４を担持させることでカーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが作られる。アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。
【０１４５】
アロイ微粒子２４の担持方法としては、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体６１を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２８の表面にアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４を担持させる場合、又は、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体６１を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４を担持させる場合がある。
【０１４６】
また、アロイ微粒子担持工程Ｓ５では、アロイ微粉体作成工程Ｓ６によって作られたアロイ微粉体６１をレーザー蒸発法によって蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４を担持させつつ、カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２４によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する。アロイ微粒子２４は、カーボンナノチューブ２７の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２７の表面に担持されて重なり合い、カーボンナノホーン２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン２９の表面に担持されて重なり合ってアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する。カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面に多数のアロイ微粒子２４からなるアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成することでカーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが作られる。アロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成するアロイ微粒子担持工程Ｓ５では、カーボンナノチューブ電極１３Ａ又はカーボンナノホーン電極１３Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。
【０１４７】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する方法としては、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成した（成長させた）後、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体６１を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２８の表面にアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する場合、又は、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にレーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成すると（成長させると）同時に、レーザー蒸発法によってアロイ微粉体６１を蒸発させ、カーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粉体６１のアロイ微粒子２４を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３１を形成する場合がある。
【０１４８】
電極製造方法は、各種の遷移金属５６から選択する少なくとも３種類の遷移金属５６の仕事関数の合成仕事関数が白金族元素の仕事関数に近似するように、各種の遷移金属５６の中から少なくとも３種類の遷移金属５６を選択する遷移金属選択工程Ｓ１と、遷移金属選択工程Ｓ１によって選択された少なくとも３種類の遷移金属５６の遷移金属微粉体５７を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物５８を作る遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２と、遷移金属微粉体混合物作成工程Ｓ２によって作られた遷移金属微粉体混合物５８を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物５９を作る遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３と、遷移金属微粉体圧縮物作成工程Ｓ３によって作られた遷移金属微粉体圧縮物５９を所定温度で焼成してアロイ成形物６０を作るアロイ成形物作成工程Ｓ４と、カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９を生成し、アロイ成形物作成工程Ｓ４によって作られたアロイ成形物６０を蒸発させてカーボンナノチューブ２７の表面又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ成形物６０のアロイ微粒子２４を担持させるアロイ微粒子担持工程Ｓ５との各工程によってカーボンナノチューブ電極１３Ａ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１３Ｂ（陽極１１Ａ，１１Ｂ及び陰極１２Ａ，１２Ｂ）を作ることができるから、白金族元素を利用しない白金レスの電極１３Ａ，１３Ｂを廉価に作ることができ、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）を有して電気分解装置１０（水素ガス発生装置）に好適に使用することが可能な白金レスの電極１３Ａ，１３Ｂを廉価に作ることができる。
【０１４９】
電極製造方法は、金属電極薄板２５の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２６の両面（前後面）にカーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９が固着され、カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子２４が担持され、又は、カーボンナノチューブ２７又はカーボンナノホーン２９の表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造３１が形成されたカーボンナノチューブ電１３Ａ極又はカーボンナノホーン電極１３Ｂを作ることができるから、電極１３Ａ，１３Ｂの電気抵抗を低くすることができ、電極１３Ａ，１３Ｂに電流がスムースに流れ、電気分解装置１０（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電気分解装置１０におい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１３Ａ，１３Ｂを作ることができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１０    電気分解装置
１１Ａ  陽極
１１Ｂ  陽極
１２Ａ  陰極
１２Ｂ  陰極
１３Ａ  カーボンナノチューブ電極
１３Ｂ  カーボンナノホーン電極
１４    固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
１５    陽極給電部材
１６    陰極給電部材
１７    陽極用貯水槽
１８    陰極用貯水槽
１９    陽極主電極
２０    陰極主電極
２１    膜/電極接合体
２２    前面
２３    後面
２４    アロイ微粒子
２５    金属電極薄板
２６    カーボン電極薄板
２７    カーボンナノチューブ
２８    凝集体（凝集板）
２９    カーボンナノホーン
３０    凝集体（凝集板）
３１    アロイ微粒子積層ポーラス構造
３２    流路（通路孔）
３３    流通口
３４    水素ガス生成システム
３５    直流電源
３６    貯水タンク
３７    給水ポンプ
３８    酸素気液分離器
３９    循環ポンプ
４０    循環ポンプ
４１    水素気液分離器
４２    ボンベ（水素タンク）
４３    固体高分子形燃料電池
４４    燃料極
４５    空気極
４６    固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
４７    セパレータ
４８    セパレータ
４９    膜/電極接合体
５０    ガス拡散層
５１    ガス拡散層
５２    ガスシール
５３    ガスシール
５４    導線
５５    負荷
５６    遷移金属
５７    遷移金属微粉体
５８    遷移金属微粉体混合物
５９    遷移金属微粉体圧縮物
６０    アロイ成形物
６１    アロイ微粉体
Ｌ１    厚み寸法
Ｓ１    遷移金属選択工程
Ｓ２    遷移金属微粉体混合物作成工程
Ｓ３    遷移金属微粉体圧縮物作成工程
Ｓ４    アロイ成形物作成工程
Ｓ５    アロイ微粒子担持工程
Ｓ６    アロイ微粉体作成工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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