【手続補正書】
【提出日】平成17年1月18日(2005.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素の電気化学還元により過酸化水素を生成する２電子還元反応を触媒する電気化学触媒Ａと、
生成した過酸化水素を分解して酸素を生成する分解反応を触媒する触媒Ｂとを少なくとも含有する酸素還元用複合電極であって、
上記の複合電極の電極電位は電気化学触媒Ａの酸素還元電位であり、触媒Ｂにより過酸化水素を分解して再生された酸素を、電気化学触媒Ａが２電子還元して過酸化水素を繰返し生成し、
上記電気化学触媒Ａと触媒Ｂとが、導電性基材に保持されて成り、
上記触媒Ｂと、導電性基材及び／又は電気化学触媒Ａとの間を、直接もしくは電子伝導体を介して電子が移動しないように、触媒Ｂを電気的に絶縁して成る酸素還元用複合電極。
【請求項２】
上記電気化学触媒ＡがαＬｎ（ｎは配位する配位子の数）で表される中心金属原子αと、該金属原子αに配位する配位子Ｌとを有する金属錯体である請求項１記載の酸素還元用複合電極。
【請求項３】
上記金属錯体の配位子が、窒素原子を有する単座あるいは多座配位子である請求項２記載の酸素還元用複合電極。
【請求項４】
上記配位子が、ポルフィリン環又はフタロシアン環を有する請求項３記載の酸素還元用複合電極。
【請求項５】
上記のポリフィリン環又はフタロシアン環が、重合性の置換基を有する請求項４記載の酸素還元用複合電極。
【請求項６】
上記触媒Ｂが過酸化水素分解酵素又はβＯｘ（βは金属元素、ｘは金属元素の価数によって決まる酸素の原子数）で表される金属酸化物である請求項１に記載の酸素還元用複合電極。
【請求項７】
上記金属酸化物が、ペロブスカイト酸化物又はＭｎＯｙ（ｙはマンガンの価数によって決まる酸素の原子数）で表されるマンガン酸化物である請求項６記載の酸素還元用複合電極。
【請求項８】
金属材料、炭素材料、金属酸化物、そしてαＬｎ（ｎは配位する配位子の数）で表される中心金属原子αと該金属原子αに配位する配位子Ｌとを有する金属錯体、から成る群から選択された１種であり、酸素の電気化学的還元により過酸化水素を生成する２電子還元反応を触媒する電気化学触媒Ａと、
過酸化水素分解酵素又はβＯｘ（βは金属元素、ｘは金属元素の価数によって決まる酸素の原子数）で表される金属酸化物から成り、電気化学触媒Ａにより生成した過酸化水素を分解して酸素を生成する分解反応を触媒する触媒Ｂと、を少なくとも含み、
上記電気化学触媒Ａと触媒Ｂとが、導電性基材に保持されて成り、
上記触媒Ｂと、導電性基材及び／又は電気化学触媒Ａとの間を、直接もしくは電子伝導体を介して電子が移動しないように、触媒Ｂを電気的に絶縁して成る酸素還元用複合電極。
【請求項９】
上記電気化学触媒Ａが、導電性基材を兼ねる請求項８記載の酸素還元用複合電極。
【請求項１０】
上記触媒Ｂが、プロトン導電性のポリマーに分散されて成る請求項８記載の酸素還元複合電極。
【請求項１１】
上記電気化学触媒はαＬｎ（ｎは配位する配位子の数）で表される中心金属原子αと該金属原子αに配位する配位子Ｌとを有する金属錯体であり、
上記金属錯体の配位子が、窒素原子を有する単座あるいは多座配位子である請求項８に記載の酸素還元用複合電極。
【請求項１２】
上記配位子が、ポルフィリン環又はフタロシアニン環を有する請求項１１記載の酸素還元用複合電極。
【請求項１３】
上記のポリフィリン環又はフタロシアン環が、重合性の置換基を有する請求項１２記載の酸素還元用複合電極。
【請求項１４】
上記触媒ＢはβＯｘ（βは金属元素、ｘは金属元素の価数によって決まる酸素の原子数）で表される金属酸化物からなり、
上記金属酸化物が、ペロブスカイト酸化物又はＭｎＯｙ（ｙはマンガンの価数によって決まる酸素の原子数）で表されるマンガン酸化物である請求項８から１３のいずれか一つに記載の酸素還元用複合電極。
【請求項１５】
上記金属酸化物はペロブスカイト酸化物であり、
上記ペロブスカイト酸化物が、ＬａｘＳｒ１−ｘＭｎＯ３（ｘ＝０〜０．５）である請求項１４記載の酸素還元用複合電極。
【請求項１６】
酸素の電気化学還元により過酸化水素を生成する２電子還元反応を触媒する電気化学触媒Ａと、生成した過酸化水素を分解して酸素を生成する分解反応を触媒する触媒Ｂと、を少なくとも含有する酸素還元用複合電極から成り、
上記の複合電極の電極電位は電気化学触媒Ａの酸素還元電位であり、
触媒Ｂにより過酸化水素を分解して再生された酸素を電気化学触媒Ａが２電子還元して過酸化水素を繰返し生成する正極と、
負極活物質あるいは燃料物質の酸化反応をする負極と、
電解質と、
を有する発電セルであって、
上記電気化学触媒Ａと触媒Ｂとが、導電性基材に保持されて成り、
上記触媒Ｂと、導電性基材及び／又は電気化学触媒Ａとの間を、直接もしくは電子伝導体を介して電子が移動しないように、触媒Ｂを電気的に絶縁して成る、発電セル。
【請求項１７】
上記電気化学触媒ＡがαＬｎ（ｎは配位する配位子の数）で表される中心金属原子αと、該金属原子αに配位する配位子Ｌとを有する金属錯体から成り、上記触媒Ｂが過酸化水素分解酵素又はβＯｘ（βは金属元素、ｘは金属元素の価数によって決まる酸素の原子数）で表される金属酸化物から成る請求項１６記載の発電セル。
【請求項１８】
酸素の電気化学還元により過酸化水素を生成する２電子還元反応を触媒する電気化学触媒Ａと、生成した過酸化水素を分解して酸素を生成する分解反応を触媒する触媒Ｂと、を少なくとも含有する酸素還元用複合電極から成り、
上記の複合電極の電極電位は電気化学触媒Ａの酸素還元電位であり、
触媒Ｂにより過酸化水素を分解して再生された酸素を電気化学触媒Ａが２電子還元して過酸化水素を繰返し生成する正極と、
負極活物質あるいは燃料物質の酸化反応をする負極と、
電解質と、
を有する発電セルの駆動方法であって、
上記電気化学触媒Ａと触媒Ｂとが、導電性基材に保持されて成り、
上記触媒Ｂと、導電性基材及び／又は電気化学触媒Ａとの間を、直接もしくは電子伝導体を介して電子が移動しないように、触媒Ｂを電気的に絶縁して成り、
上記発電セルの駆動方法は、
上記負極及び電解質の少なくとも一方に、光吸収により励起されて炭水化物を電気化学的に酸化する分子が付与されており、
該分子に光照射しながら炭水化物を供給して、負極において該分子により炭水化物を酸化せしめて、正極と負極との間に起電力を発生させる工程を有する、発電セルの駆動方法。
【請求項１９】
上記発電セルが燃料電池であり、上記正極及び負極を、それぞれ空気極と燃料極とし、空気極と燃料極とがプロトン導電性のイオン交換膜を介して接続されて成る請求項１６に記載の発電セル。
【請求項２０】
上記発電セルが空気電池であり、上記負極に亜鉛、マグネシウム及びアルミニウムから選択されたいずれか１種の金属を用いる請求項１６に記載の発電セル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため本発明の酸素還元用複合電極は、酸素の電気化学還元により過酸化水素を生成する２電子還元反応を触媒する電気化学触媒Ａと、生成した過酸化水素を分解して酸素を生成する分解反応を触媒する触媒Ｂとを少なくとも含有する酸素還元用複合電極であって、上記の複合電極の電極電位は電気化学触媒Ａの酸素還元電位であり、触媒Ｂにより過酸化水素を分解して再生された酸素を、電気化学触媒Ａが２電子還元して過酸化水素を繰返し生成し、上記電気化学触媒Ａと触媒Ｂとが、導電性基材に保持されて成り、上記触媒Ｂと、導電性基材及び／又は電気化学触媒Ａとの間を、直接もしくは電子伝導体を介して電子が移動しないように、触媒Ｂを電気的に絶縁して成ることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
好ましくは、触媒Ｂが、プロトン導電性のポリマーに分散されていることである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の酸素還元用複合電極を、酸素の還元反応を正極反応とする、空気電池の正極あるいは燃料電池の正極として用いることにより発電セルを構成することができる。
すなわち、本発明は、酸素の電気化学還元により過酸化水素を生成する２電子還元反応を触媒する電気化学触媒Ａと、生成した過酸化水素を分解して酸素を生成する分解反応を触媒する触媒Ｂと、を少なくとも含有する酸素還元用複合電極から成り、上記の複合電極の電極電位は電気化学触媒Ａの酸素還元電位であり、触媒Ｂにより過酸化水素を分解して再生された酸素を電気化学触媒Ａが２電子還元して過酸化水素を繰返し生成する正極と、負極活物質あるいは燃料物質の酸化反応をする負極と、電解質とを有し、上記電気化学触媒Ａと触媒Ｂとが、導電性基材に保持されて成り、上記触媒Ｂと、導電性基材及び／又は電気化学触媒Ａとの間を、直接もしくは電子伝導体を介して電子が移動しないように、触媒Ｂを電気的に絶縁して成る発電セルを提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
光触媒電極は光照射により光活性種（Ｓ＋）と電子を生成する。Ｓ＋は、ＮＡＤＨ（還元体）より電子を受け取り、元の基底状態種（Ｓ）に戻る。電子を渡したＮＡＤＨは酸化体（ＮＡＤ＋）となり、このＮＡＤ＋は燃料であるグルコース（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６）を酸化してグルコースから電子を受け取りＮＡＤＨに戻る。光触媒電極で生成した電子は、外部回路を通り正極である酸素極に至り、酸素（Ｏ２）の還元反応に用いられる。以上の発電反応を以下の反応式で示す。
〈負極〉
Ｓ  →  Ｓ＋  ＋  ｅ−（外部回路へ）
ＮＡＤＨ  ＋  Ｓ＋  →  ＮＡＤ＋  ＋  Ｓ
ＮＡＤ＋  ＋  Ｃ６Ｈ１２Ｏ６  →
ＮＡＤＨ  ＋  Ｃ６Ｈ１１Ｏ６  ＋  Ｈ＋（正極へ）
〈正極〉
１／２Ｏ２  ＋  ２ｅ−（外部回路から）  ＋  ２Ｈ＋（負極から）→
Ｈ２Ｏ
〈全体反応〉
２Ｃ６Ｈ１２Ｏ６  ＋  １／２Ｏ２  →  ２Ｃ６Ｈ１１Ｏ６  ＋  Ｈ２Ｏ