(57)【要約】【課題】白金族元素を利用することなく触媒活性（触媒作用）を有する燃料極及び空気極を備えた固体高分子形燃料電池を提供する。【解決手段】固体高分子形燃料電池１０の燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａは、カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂである。それら電極１５Ａ，１５Ｂは、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んでいる。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ている。それら電極１５Ａ，１５Ｂ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３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを有するセルスタックを備え、前記セルが、燃料極及び空気極と、前記燃料極と前記空気極との間に位置する電極接合体膜と、前記燃料極の外側と前記空気極の外側とに位置するセパレータとから形成された固体高分子形燃料電池において、
前記燃料極及び前記空気極が、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固体高分子形燃料電池。
【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、前記固体高分子形燃料電池では、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に記載の固体高分子形燃料電池。
【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に記載の固体高分子形燃料電池。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【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に記載の固体高分子形燃料電池。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【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に記載の固体高分子形燃料電池。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【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に記載の固体高分子形燃料電池。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池。
【請求項１１】
固体高分子形燃料電池の燃料極及び空気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固体高分子形燃料電池の電極製造方法。
【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に記載の固体高分子形燃料電池の電極製造方法。
【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に記載の固体高分子形燃料電池の電極製造方法。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池の電極製造方法。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池の電極製造方法。
【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いずれかに記載の固体高分子形燃料電池の電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを有するセルスタックを備えた固体高分子形燃料電池に関するとともに、固体高分子形燃料電池のセルを形成する燃料極及び空気極の電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を両面から挟持するアノード電極及びカソード電極と、液体燃料を収容する燃料容器と、アノード電極とカソード電極との間に設けられる気液分離性多孔質体からなる燃料気化層と、燃料気化層を両面から挟持する有孔固定板とを有し、カソード電極側に配置した有孔固定板の開口率がアノード電極側に配置した有孔固定板の開口率よりも大きい個体高分子形燃料電池が開示されている（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２０１１−２２２１１９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に開示の個体高分子形燃料電池のカソード電極及びアノード電極の作成方法は、以下のとおりである。炭素粒子に粒子径が３〜５ｎｍの範囲にある白金微粒子を重量比で５５％担持させた触媒担持炭素微粒子を作り、その触媒担持炭素微粒子１ｇに５重量％ナフィオン溶液を適量加えて攪拌し、カソード電極用の触媒ペーストを作る。カソード電極用の触媒ペーストを基材としてのカーボンペーパー上に８ｍｇ／ｃｍ２の量で塗布した後、乾燥させて４ｃｍ×４ｃｍのカソード電極を作製する。次に、白金微粒子に替えて粒子径が３〜５ｎｍの範囲にある白金（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）合金微粒子（Ｒｕの割合は６０ａｔ％）を重量比で５５％担持させた触媒担持炭素微粒子を作り、その触媒担持炭素微粒子１ｇに５重量％ナフィオン溶液を適量加えて攪拌し、アノード電極用の触媒ペーストを作る。アノード電極用の触媒ペーストを基材としてのカーボンペーパー上に８ｍｇ／ｃｍ２の量で塗布した後、乾燥させて４ｃｍ×４ｃｍのアノード電極を作製する。
【０００５】
固体高分子形燃料電池の電極触媒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、今後の固体高分子形燃料電池の普及に向けて高価な白金以外の素材を利用した白金レス触媒を有する廉価な燃料極及び空気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）を有する燃料極及び空気極を備え、白金レスの燃料極及び空気極を使用して十分な電気を発電することができ、負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる固体高分子形燃料電池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）を有する固体高分子形燃料電池の燃料極及び空気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、複数のセルを有するセルスタックを備え、セルが、燃料極及び空気極と、燃料極と空気極との間に位置する電極接合体膜と、燃料極の外側と空気極の外側とに位置するセパレータとから形成された固体高分子形燃料電池である。
【０００８】
前記第１の前提における本発明の固体高分子形燃料電池の特徴は、燃料極及び空気極が、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】
本発明の固体高分子形燃料電池の一例として、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、固体高分子形燃料電池では、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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池の他の一例として、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、固体高分子形燃料電池の燃料極及び空気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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明の固体高分子形燃料電池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】
本発明に係る固体高分子形燃料電池によれば、それに使用される燃料極及び空気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（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一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスの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において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。固体高分子形燃料電池は、それに使用される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、固体高分子形燃料電池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固体高分子形燃料電池は、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（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一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスの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において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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の範囲にある固体高分子形燃料電池は、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（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）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において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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固体高分子形燃料電池は、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（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一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスの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において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、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（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において十分な電気を発電することができ、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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固体高分子形燃料電池は、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（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一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスの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において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、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（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において十分な電気を発電することができ、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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固体高分子形燃料電池は、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（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一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスの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において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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％の範囲にある固体高分子形燃料電池は、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（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において十分な電気を発電することができ、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【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固体高分子形燃料電池は、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において十分な電気を発電することができ、固体高分子形燃料電池に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００３５】
本発明に係る固体高分子形燃料電池の燃料極及び空気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の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（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）を作るから、白金族元素を利用しない白金レスの固体高分子形燃料電池に使用する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）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、固体高分子形燃料電池において十分な電気を発電す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記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固体高分子形燃料電池の電極製造方法は、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（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）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）を有して固体高分子形燃料電池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固体高分子形燃料電池の電極製造方法は、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（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）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）を有して固体高分子形燃料電池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固体高分子形燃料電池の電極製造方法は、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（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）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）を有して固体高分子形燃料電池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固体高分子形燃料電池の電極製造方法は、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（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）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）を有して固体高分子形燃料電池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固体高分子形燃料電池の電極製造方法は、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（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）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、固体高分子形燃料電池において十分な電気を発電することが可能な白金レスの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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一例として示す固体高分子形燃料電池の斜視図。
【図２】セルスタックを形成するセルの一例を示す分解斜視図。
【図３】セルの側面図。
【図４】一例として示す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斜視図。
【図５】一例として示す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部分拡大正面図。
【図６】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７】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８】他の一例として示す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部分拡大正面図。
【図９】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１０】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１１】固体高分子形燃料電池の発電を説明する図。
【図１２】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起電圧試験の結果を示す図。
【図１３】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】
一例として示す固体高分子形燃料電池１０の斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る固体高分子形燃料電池及び固体高分子形燃料電池に使用するカーボンナノチューブ電極１５Ａ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）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、セルスタック１２を形成するセル１１の一例を示す分解斜視図であり、図３は、セル１１の側面図である。図４は、一例として示すカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）の斜視図である。図４では、厚み方向を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。
【００４３】
固体高分子形燃料電池１０は、複数のセル１１を有するセルスタック１２（燃料電池スタック）を備え、水素と酸素とを供給することで発電する（電気エネルギーを生成する）。セルスタック１２では、複数のセル１１（単セル）が一方向へ重なり合って直列に接続されている。セル１１の一例としては、図２に示すように、燃料極１３Ａ（又は燃料極１３Ｂ）（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ）と、空気極１４Ａ（又は空気極１４Ｂ）（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ）と、燃料極１３Ａ（又は燃料極１３Ｂ）及び空気極１４Ａ（又は空気極１４Ｂ）の間に位置（介在）する固体高分子電解質膜１６（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１３Ａ（又は燃料極１３Ｂ）の厚み方向外側に位置するセパレータ１７（バイポーラプレート）と、空気極１４Ａ（又は空気極１４Ｂ）の厚み方向外側に位置するセパレータ１８（バイポーラプレート）とから形成されている。
【００４４】
それらセパレータ１７，１８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）。セル１１では、図３に示すように、燃料極１３Ａ，１３Ｂや空気極１４Ａ，１４Ｂ、固体高分子電解質膜１６が厚み方向へ重なり合って一体化し、膜/電極接合体１９(Membrane Electrode Assembly, MEA)を構成し、膜/電極接合体１９をそれらセパレータ１７，１８が挟み込んでいる。固体高分子電解質膜１６は、プロトン導電性があり、電子導電性がない。燃料極１３Ａ（又は燃料極１３Ｂ）とセパレータ１７との間には、ガス拡散層２１が形成され、空気極１４Ａ（又は空気極１４Ｂ）とセパレータ１８との間には、ガス拡散層２２が形成されている。燃料極１３Ａ（又は燃料極１３Ｂ）とセパレータ１７との間であってガス拡散層２０の上部及び下部には、ガスシール２２が設置されている。空気極１４Ａ（又は空気極１４Ｂ）とセパレータ１８との間であってガス拡散層２１の上部及び下部には、ガスシール２３が設置されている。
【００４５】
固体高分子形燃料電池１６（セル１１）に使用する燃料極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ）及び空気極１４Ａ，１４Ｂ（カーボンナノチューブ電極又１５Ａはカーボンナノホーン電極１５Ｂ）は、図４に示すように、前面２４及び後面２５を有するとともに、所定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、燃料極１３Ａ（又は燃料極１３Ｂ）や空気極１４Ａ（又は空気極１４Ｂ）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。
【００４６】
燃料極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ）及び空気極１４Ａ，１４Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）は、アロイ成形物４２（合金成形物）のアロイ微粒子２６（合金微粒子）と、金属電極薄板２７又はカーボン電極薄板２８と、所定面積のカーボンナノチューブ２９の凝集体３０（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン３１の凝集体３２（凝集板）とから形成されている。アロイ成形物４２（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３８から選択された少なくとも３種類の遷移金属３８の遷移金属微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０（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。
【００４７】
なお、アロイ成形物４２（合金成形物）を微粉砕して粒径が１０μｍ〜２００μｍのアロイ微粉体４３（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１３Ａがアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６（合金微粒子）と、金属電極薄板２７又はカーボン電極薄板２８と、所定面積のカーボンナノチューブ２９の凝集体３０（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン３１の凝集体３２（凝集板）とから形成される場合がある。
【００４８】
遷移金属３８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３８の遷移金属微粉体３９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。
【００４９】
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。
【００５０】
遷移金属微粉体混合物４０（アロイ成形物４２）では、選択された少なくとも３種類の遷移金属３８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３８の中から少なくとも３種類の遷移金属３８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。
【００５１】
遷移金属微粉体混合物４０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（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３９とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０である。
【００５２】
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３８の遷移金属微粉体３９とを混合した遷移金属微粉体混合物４０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３８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３８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３８の遷移金属微粉体３９が選択されている。
【００５３】
Ｎｉの微粉体を主成分としたアロイ成形物４２では、選択された遷移金属３８のうちの少なくとも２種類の遷移金属３８の遷移金属微粉体３９が遷移金属微粉体混合物４０の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属３８の遷移金属微粉体３９をバインダーとしてそれら遷移金属３８の遷移金属微粉体３９が接合されている。なお、Ｎｉを主成分としたアロイ成形物４２を微粉砕して作られたアロイ微粉体４３は、Ｎｉの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物４０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４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００５４】
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４０では、遷移金属微粉体混合物４０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３８の遷移金属微粉体３９（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４０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３８の遷移金属微粉体３９（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４０の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。
【００５５】
Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ成形物４２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４０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物４２である。また、Ｎｉを主成分としたアロイ微粉体４２（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４０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００５６】
このアロイ成形物４２（アロイ微粉体４３）は、遷移金属微粉体混合物４０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４０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４０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。
【００５７】
Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ成形物４２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４０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物４２である。また、Ｎｉを主成分としたアロイ微粉体４３（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４０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００５８】
このアロイ成形物４２（アロイ微粉体）は、遷移金属微粉体混合物４０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４０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４０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。
【００５９】
遷移金属微粉体混合物４０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３８（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３９とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０である。
【００６０】
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３８の遷移金属微粉体３９とを混合した遷移金属微粉体混合物４０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３８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３８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３８の遷移金属微粉体３９が選択されている。
【００６１】
Ｆｅの微粉体を主成分としたアロイ成形物４２では、選択された遷移金属３８のうちの少なくとも２種類の遷移金属３８の遷移金属微粉体３９が遷移金属微粉体混合物４０の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属３８の遷移金属微粉体３９をバインダーとしてそれら遷移金属３８の遷移金属微粉体３９が接合されている。なお、Ｆｅを主成分としたアロイ成形物４２を微粉砕して作られたアロイ微粉体４３は、Ｆｅの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物４０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４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００６２】
Ｆｅ（鉄）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物４０では、遷移金属微粉体混合物４０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３８の遷移金属微粉体３９（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４０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３８の遷移金属微粉体３９（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４０の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。
【００６３】
Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ成形物４２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４０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物４２である。また、Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体４２（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４０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００６４】
このアロイ成形物４２（アロイ微粉体４３）は、遷移金属微粉体混合物４０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４０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４０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。
【００６５】
Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ成形物４２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４０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物４２である。また、Ｆｅを主成分としたアロイ微粉体４３（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４０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００６６】
このアロイ成形物４２（アロイ微粉体４３）は、遷移金属微粉体混合物４０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４０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４０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。
【００６７】
遷移金属微粉体混合物４０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３８（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３９とを均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０である。
【００６８】
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３８の遷移金属微粉体３９とを混合した遷移金属微粉体混合物４０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３８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３８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３８の遷移金属微粉体３９が選択されている。
【００６９】
Ｃｕの微粉体を主成分としたアロイ成形物４２では、選択された遷移金属３８のうちの少なくとも２種類の遷移金属３８の遷移金属微粉体３９が遷移金属微粉体混合物４０の焼成時に溶融し、溶融した遷移金属３８の遷移金属微粉体３９をバインダーとしてそれら遷移金属３８の遷移金属微粉体３９が接合されている。なお、Ｃｕを主成分としたアロイ成形物４２を微粉砕して作られたアロイ微粉体４３は、Ｃｕの微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物４０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４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００７０】
Ｃｕ（銅）の微粉体を主成分とした遷移金属微粉体混合物４０では、遷移金属微粉体混合物４０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３８の遷移金属微粉体３９（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４０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３８の遷移金属微粉体３９（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４０の全重量に対する重量比が３％〜２０％の範囲にある。
【００７１】
Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ成形物４２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４０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物４２である。また、Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体４３（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４０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００７２】
このアロイ成形物４２（アロイ微粉体４３）は、遷移金属微粉体混合物４０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４０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４０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。
【００７３】
Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ成形物４２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４０を圧縮した後に焼成したアロイ成形物４２である。また、Ｃｕを主成分としたアロイ微粉体４３（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４０を圧縮した後に焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍの微粉砕物である。
【００７４】
このアロイ成形物４２（アロイ微粉体４３）は、遷移金属微粉体混合物４０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４０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４０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。
【００７５】
金属電極薄板２７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２７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２７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２７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。
【００７６】
カーボン電極薄板２８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２８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２８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２８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２８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２８としては、ガラス状カーボンを使用することもできる。
【００７８】
カーボンナノチューブ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２７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２８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２９の表面には、図６に示すように、アロイ成形物４２のアロイ微粒子２６（アロイ成形物４２を蒸発させたアロイ微粒子２６）又はアロイ成形物４２を微粉砕したアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６（アロイ微粉体４３を蒸発させたアロイ微粒子２６）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２６を担持したカーボンナノチューブ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２６は、レーザー蒸発法によってカーボンナノチューブ２９の表面に担持されている。固体高分子形燃料電池１０（セル１１）では、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノチューブ２９の表面及びアロイ微粒子２６とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノチューブ２９の表面及びアロイ微粒子２６とが隙間なく密着している。
【００７９】
カーボンナノホーン３１の凝集体３２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２７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２８の両面（前後面）に固着（成長）している。カーボンナノホーン３１の表面には、図７に示すように、アロイ成形物４２のアロイ微粒子２６（アロイ成形物４２を蒸発させたアロイ微粒子２６）又はアロイ成形物４２を微粉砕したアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６（アロイ微粉体４３を蒸発させたアロイ微粒子２６）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２６を担持したカーボンナノホーン３１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２６は、レーザー蒸発法によってカーボンナノホーン３１の表面に担持されている。固体高分子形燃料電池１０（セル１１）では、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノホーン３１の表面及びアロイ微粒子２６とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノホーン３１の表面及びアロイ微粒子２６とが隙間なく密着している。
【００８０】
図５は、一例として示すカーボンナノチューブ電極１５Ａ（燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ（燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ）の部分拡大正面図であり、図６は、アロイ微粒子２６を担持した一例として示すカーボンナノチューブ２９の概念図である。図７は、アロイ微粒子２６を担持した一例として示すカーボンナノホーン３１の概念図である。
【００８１】
燃料極１３Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）及び空気極１４Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）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。燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ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燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ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。燃料極１３Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）及び空気極１４Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）の厚み寸法Ｌ１が０．３ｍｍを超過すると、燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａの電気抵抗が大きくなり、燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａに電流がスムースに流れず、燃料極１３Ａ及び空気極１５Ａが固体高分子形燃料電池１０に使用されたときに燃料電池１０において十分な電気を発電することができず、燃料電池１０に接続された負荷３７に十分な電気エネルギーを供給することができない。
【００８２】
燃料極１３Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）及び空気極１４Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）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、燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａが高い強度を有してその形状を維持することができ、燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａに衝撃が加えられたときの燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ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、燃料極１３Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）及び空気極１４Ａ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ）の電気抵抗を小さくすることができ、燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａに電流がスムースに流れ、燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａが固体高分子形燃料電池１０に使用されたときに燃料電池１０において十分な電気を発電することができ、燃料電池１０に接続された負荷３７に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【００８３】
図８は、他の一例として示すカーボンナノチューブ電極１５Ｂ（燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ（燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）の部分拡大正面図であり、図９は、アロイ微粒子２６を担持した他の一例として示すカーボンナノチューブ２９の概念図である。図１０は、アロイ微粒子２６を担持した他の一例として示すカーボンナノホーン３１の概念図である。
【００８４】
図８に示すカーボンナノチューブ電極１５Ｂ（燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ（燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）が図５の電極１５Ａ（燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ）と異なるところは、カーボンナノチューブ２９の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３がカーボンナノチューブ２９の表面に形成されている点、カーボンナノホーン３１の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３がカーボンナノホーン３１の表面に形成されている点にあり、その他の構成は図５のカーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａのそれらと同一であるから、図５〜図７と同一の符号を付すとともに、図５〜図７の電極１５Ａ（燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ）の説明を援用することで、この電極１５Ｂ（燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）のその他の構成の詳細な説明は省略する。
【００８５】
燃料極１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ）及び空気極１４Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ）は、図５の燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａと同様に、前面２４及び後面２５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。燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂは、アロイ成形物４２（合金成形物）のアロイ微粒子２６（合金微粒子）と、金属電極薄板２７又はカーボン電極薄板２８と、所定面積のカーボンナノチューブ２９の凝集体３０（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン３１の凝集体３２（凝集板）とから形成されている。
【００８６】
なお、燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂがアロイ成形物４２を微粉砕した粒径が１０μｍ〜２００μｍのアロイ微粉体４３（合金微粉体）のアロイ微粒子２６（合金微粒子）と、金属電極薄板２７又はカーボン電極薄板２８と、所定面積のカーボンナノチューブ２９の凝集体３０（凝集板）又は所定面積のカーボンナノホーン３１の凝集体３２（凝集板）とから形成される場合がある。
【００８７】
カーボンナノチューブ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２７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２８の両面に固着している。カーボンナノチューブ２９の表面には、図９に示すように、アロイ成形物４２のアロイ微粒子２６（アロイ成形物４２を蒸発させたアロイ微粒子２６）又はアロイ成形物４２を微粉砕したアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６（アロイ微粉体４３を蒸発させたアロイ微粒子２６）が担持され、カーボンナノチューブ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２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３が形成されている。
【００８８】
カーボンナノホーン３１の凝集体３２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２７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２８の両面に固着している。カーボンナノホーン３１の表面には、図１０に示すように、アロイ成形物４２のアロイ微粒子２６（アロイ成形物４２を蒸発させたアロイ微粒子２６）又はアロイ成形物４２を微粉砕したアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６（アロイ微粉体４３を蒸発させたアロイ微粒子２６）が担持され、カーボンナノホーン３１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２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３が形成されている。
【００８９】
アロイ微粉体２６（合金微粉体）は、アロイ成形物４２（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４２は、粉状に加工（微粉砕）された各種の遷移金属３８から選択された少なくとも３種類の遷移金属３８の微粉体を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０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３８や遷移金属微粉体混合物４０、アロイ成形物４２、アロイ微粉体４３は、図５の燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａのそれらと同一である。遷移金属微粉体３８の粒径やアロイ微粉体４３の粒径、燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂの厚み寸法Ｌ１は、図５の燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａのそれらと同一である。
【００９０】
固体高分子形燃料電池１０（セル１１）では、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノチューブ２９の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３３とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノチューブ２９の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３３とが隙間なく密着している。また、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノホーン３１の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３３とが隙間なく重なり合い、固体高分子電解質膜１６とカーボンナノホーン３１の表面及びアロイ微粒子積層ポーラス構造３３とが隙間なく密着している。
【００９１】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３３には、径が異なる多数の微細な流路３４（通路孔）が形成されている。それら流路３４（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３４（通路孔）は、カーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂの前面の側に開口する複数の通流口３５と電極１０Ｂの後面の側に開口する複数の通流口３５とを有し、カーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１に向かってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を貫通している。それら流路３４は、アロイ微粒子積層ポーラス構造３３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３４は、アロイ微粒子積層ポーラス構造３３の内部において部分的につながり、一方の流路３４と他方の流路３４とが互いに連通している。それら流路３４（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３３の内部において一様ではなく、不規則に変化している。
【００９２】
アロイ微粒子積層ポーラス構造は３３、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３３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３３に多数の微細な流路３４（通路孔）が形成されず、アロイ微粒子積層ポーラス構造３３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３３の空隙率が３０％を超過し、相対密度が７０％未満では、流路３４（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３３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３３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。
【００９３】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３３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３３が開口面積（開口径）の異なる多数の微細な流路３４（通路孔）を有し、アロイ微粒子積層ポーラス構造３３の比表面積を大きくすることができ、それら流路３４（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３３の接触面（アロイ微粒子２６（合金微粒子）の表面）に広く接触させることができる。
【００９４】
図１１は、固体高分子形燃料電池１０の発電を説明する図であり、図１２は、燃料極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）及び空気極１４Ａ，１４Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）の起電圧試験の結果を示す図である。図１３は、燃料極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）及び空気極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）のＩ−Ｖ特性試験の結果を示す図である。固体高分子形燃料電池１０では、図１１に示すように、燃料極１３Ａ，１３Ｂに水素（燃料）が供給され、空気極１４Ａ，１４Ｂに空気（酸素）が供給される。
【００９５】
燃料極１３Ａ又は燃料極１３Ｂ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１６内を通って空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂへ移動し、電子が導線３６内を通って空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂへ移動する。固体高分子電解質膜１６には、燃料極１３Ａ又は燃料極１３Ｂで生成されたプロトンが通流する。空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂでは、固体高分子電解質膜１６から移動したプロトンと導線３６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。
【００９６】
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、遷移金属の中から少なくとも３種類の遷移金属が選択され、選択された少なくとも３種類の遷移金属から作られたアロイ成形物４３のアロイ微粒子２６がカーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面に担持され又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３３がカーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面に形成され、又は、アロイ成形物４２を微粉砕したアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６がカーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面に担持され又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３３がカーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面に担持され、アロイ微粒子２６又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３３が燃料極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）及び空気極１４Ａ，１４Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）を構成するから、燃料極１３Ａ，１３Ｂや空気極１４Ａ，１４Ｂ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。
【００９７】
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１３Ａ又は燃料極１３Ｂと空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂ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１３Ａ又は燃料極１３Ｂと空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂ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）燃料極及び空気極（白金電極）を使用した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、燃料極と空気極との電圧が１．０７９（Ｖ）前後であった。それに対し、燃料極１３Ａ（白金レス電極）又は燃料極１３Ｂ（白金レス電極）及び空気極１４Ａ（白金レス電極）又は空気極１４Ｂ（白金レス電極）を使用した固体高分子形燃料電池１０では、燃料極１３Ａ又は燃料極１３Ｂと空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂとの間（電極間）の電圧（起電力）が１．０４（Ｖ）〜１．０３（Ｖ）であった。
【００９８】
Ｉ−Ｖ特性試験では、燃料極１３Ａ又は燃料極１３Ｂと空気極１４Ａ又は空気極１４Ｂとの間（電極間）に負荷３７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１３Ａ（白金レス電極）又は燃料極１３Ｂ（白金レス電極）及び空気極１４Ａ（白金レス電極）又は空気極１４Ｂ（白金レス電極）を使用した固体高分子形燃料電池１０では、図１３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）燃料極（白金電極）及び空気極（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白金レスの燃料極１３Ａ，１３Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）及び空気極１４Ａ，１４Ｂ（カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ）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、白金を利用した燃料極及び空気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。
【００９９】
固体高分子形燃料電池１０は、それに使用される燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａであるカーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ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４２（又はアロイ微粉体４３）のアロイ微粒子２６（合金微粒子）と、金属電極薄板２７又はカーボン電極薄板２８と、カーボンナノチューブ２９の凝集体３０又はカーボンナノホーン３１の凝集体３２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２６がカーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子２６を担持したカーボンナノチューブ電極１５Ａ（燃料極１３Ａ及び空気極１４Ａ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ（燃料極及１３Ａ及び空気極１４Ａ）が白金族元素を含む燃料極及び空気極と略同一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａを使用した固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷３７に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【０１００】
カーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３がカーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面に形成され、固体高分子電解質膜１６（電極接合体膜）とカーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面およびアロイ微粒子積層ポーラス構造３３とが隙間なく重なり合っている固体高分子形燃料電池１０は、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成することで、アロイ微粒子２６の比表面積を大きくすることができ、アロイ微粒子２６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３３を有するカーボンナノチューブ電極１５Ｂ（燃料極及１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ（燃料極１３Ｂ及び空気極１４Ｂ）が白金族元素を含む燃料極及び空気極と略同一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂを使用した固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷３７に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【０１０１】
固体高分子形燃料電池１０は、それに使用されるカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）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２６（アロイ成形物４２）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、固体高分子形燃料電池１０を廉価に作ることができる。
【０１０２】
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固体高分子形燃料電池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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子２６又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を有するカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）が白金族元素を含む燃料極及び空気極と略同一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂを使用した固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【０１０３】
遷移金属微粉体混合物がＦｅ（鉄）の微粉体を主成分とした固体高分子形燃料電池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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子２６又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を有するカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）が白金族元素を含む燃料極及び空気極と略同一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂを使用した固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【０１０４】
遷移金属微粉体混合物がＣｕ（銅）の微粉体を主成分とした固体高分子形燃料電池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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子２６又はアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を有するカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ（燃料極１３Ａ，１３Ｂ及び空気極１４Ａ，１４Ｂ）が白金族元素を含む燃料極及び空気極と略同一の仕事関数を備え、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）を発揮することができ、白金レスのカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂを使用した固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することができるとともに、固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することができる。
【０１０５】
図１４は、カーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂの製造方法を説明する図である。電極１５Ａ，１５Ｂ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。
【０１０６】
遷移金属選択工程Ｓ１では、各種の遷移金属３８から選択する少なくとも３種類の遷移金属３８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３８の中から少なくとも３種類の遷移金属３８（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。
【０１０７】
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４０（アロイ微粒子２６やアロイ微粒子積層ポーラス構造３３）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４０（アロイ微粒子２６やアロイ微粒子積層ポーラス構造３３）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４９（アロイ微粒子２６やアロイ微粒子積層ポーラス構造３３）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。
【０１０８】
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３８の遷移金属微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０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４０（アロイ微粒子２６やアロイ微粒子積層ポーラス構造３３）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３９、Ｃｕの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を作成する。次に、Ｎｉの微粉体３９やＣｕの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を混合機に投入して混合機によってＮｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を攪拌・混合し、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を作る。
【０１０９】
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３９、Ｍｎの微粉体３９、Ｍｏの微粉体３９を作成する。次に、Ｎｉの微粉体３９やＭｎの微粉体３９、Ｍｏの微粉体３９を混合機に投入して混合機によってＮｉの微粉体３９、Ｍｎの微粉体３９、Ｍｏの微粉体３９を攪拌・混合し、Ｎｉの微粉体３９、Ｍｎの微粉体３９、Ｍｏの微粉体３９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を作る。
【０１１０】
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４０（アロイ微粒子２６やアロイ微粒子積層ポーラス構造３３）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３９、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９を作成する。次に、Ｆｅの微粉体３９やＮｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９を混合機に投入して混合機によってＦｅの微粉体３９、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９を攪拌・混合し、Ｆｅの微粉体３９、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を作る。
【０１１１】
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３９、Ｔｉの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を作成する。次に、Ｆｅの微粉体３９やＴｉの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を混合機に投入して混合機によってＦｅの微粉体３９、Ｔｉの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を攪拌・混合し、Ｆｅの微粉体３９、Ｔｉの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を作る。
【０１１２】
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４０（アロイ微粒子２６やアロイ微粒子積層ポーラス構造３３）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３９、Ｆｅの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を作成する。次に、Ｃｕの微粉体３９やＦｅの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を混合機に投入して混合機によってＣｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を攪拌・混合し、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を作る。
【０１１３】
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３９、Ｆｅの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を作成する。次に、Ｃｕの微粉体３９やＦｅの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を混合機に投入して混合機によってＣｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を攪拌・混合し、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９が均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を作る。
【０１１４】
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４０を所定圧力で加圧し、遷移金属微粉体混合物４０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４１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４０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４１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。
【０１１５】
プレス圧（圧力）が５００Ｍｐａ未満では、遷移金属微粉体混合物４０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４１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４２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４２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４３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４０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４１を作ることができ、その遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成して所定硬度のアロイ成形物４２を作ることができ、アロイ成形物４２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４２を微粉砕した所定粒径のアロイ微粉体４３を作ることができる。
【０１１６】
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４０では、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕ（銅）の微粉体３９、ＺＮ（亜鉛）微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物４０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物４０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４１を作る。又は、Ｎｉの微粉体３９、Ｍｎ（マンガン）の微粉体３９、Ｍｏ（モリブデン）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物４０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物４０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４１を作る。
【０１１７】
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４０では、Ｆｅの微粉体３９、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体３９、Ｃｕ（銅）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物４０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物４０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４１を作る。又は、Ｆｅの微粉体３９、Ｔｉ（チタン）の微粉体３９、Ａｇ（銀）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物４０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物４０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４１を作る。
【０１１８】
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４０では、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅ（鉄）の微粉体３９、Ｚｎ（亜鉛）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物４０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４０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４１を作る。又は、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅ（鉄）の微粉体３９、Ａｇ（銀）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０の所定量を金型に投入し、その遷移金属微粉体混合物４０をプレス加工によって加圧して遷移金属微粉体混合物４０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４１を作る。
【０１１９】
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４１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４１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４２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３８うちの少なくとも２種類の遷移金属３８を溶融させる温度で遷移金属微粉体圧縮物４１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４１の焼成時において、少なくとも２種類の遷移金属３８の微粉体３９が溶融し、溶融した遷移金属３８の微粉体３９をバインダーとして他の遷移金属３８の微粉体３９を接合（固着）する。
【０１２０】
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４１では、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕ（銅）の微粉体３９、ＺＮ（亜鉛）微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１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４２を作る。Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９から形成されたアロイ成形物４２では、Ｚｎ及びＣｕの微粉体３９を溶融させる温度（例えば、１１００℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成（焼結）し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体３９によってＮｉの微粉体３９が接合（固着）される。
【０１２１】
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４１では、Ｎｉの微粉体３９、Ｍｎ（マンガン）の微粉体３９、Ｍｏ（モリブデン）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１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４２を作る。Ｎｉの微粉体３９、Ｍｎの微粉体３９、Ｍｏの微粉体３９から形成されたアロイ成形物４２では、Ｍｎ及びＮｉの微粉体３９を溶融させる温度（例えば、１４６０℃〜１５００℃）で遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成し、溶融したＭｎ及びＮｉの微粉体３９によってＭｏの微粉体３９が接合（固着）される。
【０１２２】
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４１では、Ｆｅの微粉体３９、Ｎｉ（ニッケル）の微粉体３９、Ｃｕ（銅）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１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４２を作る。Ｆｅの微粉体３９、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９から形成されたアロイ成形物４２では、Ｃｕ及びＮｉの微粉体３９を溶融させる温度（例えば、１４６０℃〜１５００℃）で遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成し、溶融したＣｕ及びＮｉの微粉体３９によってＦｅの微粉体３９が接合（固着）される。
【０１２３】
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４１では、Ｆｅの微粉体３９、Ｔｉ（チタン）の微粉体３９、Ａｇ（銀）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１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４２を作る。Ｆｅの微粉体３９、Ｔｉの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９から形成されたアロイ成形物４２では、Ａｇ及びＦｅの微粉体３９を溶融させる温度（例えば、１５４０℃〜１６００℃）で遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成し、溶融したＡｇ及びＦｅの微粉体３９によってＴｉの微粉体３９が接合（固着）される。
【０１２４】
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４１では、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅ（鉄）の微粉体３９、Ｚｎ（亜鉛）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１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４２を作る。Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９から形成されたアロイ成形物４２では、Ｚｎ及びＣｕの微粉体３９を溶融させる温度（例えば、１０９０℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成し、溶融したＺｎ及びＣｕの微粉体３９によってＦｅの微粉体３９が接合（固着）される。
【０１２５】
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４１では、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅ（鉄）の微粉体３９、Ａｇ（銀）の微粉体３９を混合した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１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４２を作る。Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９から形成されたアロイ成形物４２では、Ａｇ及びＣｕの微粉体３９を溶融させる温度（例えば、１０９０℃〜１２００℃）で遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成し、溶融したＡｇ及びＣｕの微粉体３９によってＦｅの微粉体３９が接合（固着）される。
【０１２６】
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４２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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４２のアロイ微粒子２６を担持させる。アロイ微粒子２６は、カーボンナノチューブ２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２９の表面に担持され、カーボンナノホーン３１の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン３１の表面に担持される。カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子２６を担持させることでカーボンナノチューブ電極１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ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１５Ａ又はカーボンナノホーン電極１５Ａが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。
【０１２７】
アロイ微粒子２６の担持方法としては、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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２６を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４２のアロイ微粒子２６を担持させる場合、又は、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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４２を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４２のアロイ微粒子２６を担持させる場合がある。
【０１２８】
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４２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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４２のアロイ微粒子２６を担持させつつ、カーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する。アロイ微粒子２６は、カーボンナノチューブ２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２９の表面に担持されて重なり合い、カーボンナノホーン３１の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン３１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３３を形成する。カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面に多数のアロイ微粒子２６からなるアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成することでカーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂが作られる。アロイ微粒子積層ポーラス構造３３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１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。
【０１２９】
アロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する方法としては、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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４２を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４２のアロイ微粒子２６を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する場合、又は、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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４２物を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４２のアロイ微粒子２６を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する場合がある。
【０１３０】
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、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４２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４３を作る。Ｎｉ（ニッケル）を主成分としたアロイ微粉体４３（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３９、Ｃｕの微粉体３９、ＺＮの微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２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４３の他の一例としては、Ｎｉの微粉体３９、Ｍｎの微粉体３９、Ｍｏの微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２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。
【０１３１】
Ｆｅ（鉄）を主成分としたアロイ微粉体４３（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３９、Ｎｉの微粉体３９、Ｃｕの微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２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４３の他の一例としては、Ｆｅの微粉体３９、Ｔｉの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２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。
【０１３２】
Ｃｕ（銅）を主成分としたアロイ微粉体４３（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３９、Ｆｅの微粉体３９、Ｚｎの微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２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４３の他の一例としては、Ｃｕの微粉体３９、Ｆｅの微粉体３９、Ａｇの微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０を圧縮した遷移金属微粉体圧縮物４１を焼成してアロイ成形物４２を作り、そのアロイ成形物４２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。
【０１３３】
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４３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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６を担持させる。アロイ微粒子２６は、カーボンナノチューブ２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２９の表面に担持され、カーボンナノホーン３１の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン３１の表面に担持される。カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子４３を担持させることでカーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂ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１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。
【０１３４】
アロイ微粒子２６の担持方法としては、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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４３を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６を担持させる場合、又は、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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４３を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６を担持させる場合がある。
【０１３５】
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４３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２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６を担持させつつ、カーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面から外側へ向かって重なり合うアロイ微粒子２６によってアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する。アロイ微粒子２６は、カーボンナノチューブ２９の表面に均一に分散した状態でカーボンナノチューブ２９の表面に担持されて重なり合い、カーボンナノホーン３１の表面に均一に分散した状態でカーボンナノホーン３１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３３を形成する。カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面に多数のアロイ微粒子２６からなるアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成することでカーボンナノチューブ電極１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂが作られる。アロイ微粒子積層ポーラス構造３３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１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ｂが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の厚み寸法Ｌ１に成形される。
【０１３６】
アロイ微粒子積層ポーラス構造を形成する方法としては、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８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２９又はカーボンナノホーン３１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４３を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する場合、又は、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板３１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２９又はカーボンナノホーン３１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４３を蒸発させ、カーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粉体４３のアロイ微粒子２６を担持させてアロイ微粒子積層ポーラス構造３３を形成する場合がある。
【０１３７】
電極製造方法は、各種の遷移金属３８から選択する少なくとも３種類の遷移金属３８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３８の中から少なくとも３種類の遷移金属３８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３８の遷移金属微粉体３９を均一に混合・分散した遷移金属微粉体混合物４０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４０を所定圧力で加圧して遷移金属微粉体圧縮物４１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４１を所定温度で焼成してアロイ成形物４２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２９又はカーボンナノホーン３１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４３を蒸発させてカーボンナノチューブ２９の表面又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ成形物４３のアロイ微粒子２６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１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂ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１５Ａ，１５Ｂ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）を有して固体高分子形燃料電池１０に好適に使用することが可能な白金レスの電極１５Ａ，１５Ｂを廉価に作ることができる。
【０１３８】
電極製造方法は、金属電極薄板２７の両面（前後面）又はカーボン電極薄板２８の両面（前後面）にカーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１が固着され、カーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子２６が担持され、又は、カーボンナノチューブ２９又はカーボンナノホーン３１の表面にアロイ微粒子積層ポーラス構造３３が形成された厚み寸法Ｌ１が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍのカーボンナノチューブ電極１５Ａ，１５Ｂ又はカーボンナノホーン電極１５Ａ，１５Ｂを作ることができるから、電極１５Ａ，１５Ｂの電気抵抗を低くすることができ、電極１５Ａ，１５Ｂに電流がスムースに流れ、固体高分子形燃料電池１０において十分な電気を発電することが可能であって固体高分子形燃料電池１０に接続された負荷に十分な電気エネルギーを供給することが可能な電極１５Ａ，１５Ｂを廉価に作ることができる
【符号の説明】
【０１３９】
１０    固体高分子形燃料電池
１１    セル
１２    セルスタック
１３Ａ  燃料極（電極）
１３Ｂ  燃料極（電極）
１４Ａ  空気極（電極）
１４Ａ  空気極（電極）
１５Ａ  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
１５Ｂ  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
１６    固体高分子電解質膜（電極接合体膜）
１７    セパレータ
１８    セパレータ
１９    膜/電極接合体
２０    ガス拡散層
２１    ガス拡散層
２２    ガスシール
２３    ガスシール
２４    前面
２５    後面
２６    アロイ微粉体
２７    金属電極薄板
２８    カーボン電極薄板
２９    カーボンナノチューブ
３０    凝集体（凝集板）
３１    カーボンナノホーン
３２    凝集体（凝集板）
３３    アロイ微粒子積層ポーラス構造
３４    流路
３５    通流口
３６    導線
３７    負荷
３８    遷移金属
３９    遷移金属微粉体（微粉体）
４０    遷移金属微粉体混合物
４１    遷移金属微粉体圧縮物
４２    アロイ成形物
４３    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】
2020021577.tif 000003
【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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