(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスの貫通孔内でナノワイヤーを成長させ、続いて前記マトリックスを除去するステップを含む、ナノワイヤーの製造方法であって、
ａ）孔開口部を備えるマトリックスの面の１つに、マトリックス中の前記孔の直径に少なくとも等しい最小寸法を有する導電性材料のナノ粒子の、２６体積％以上の気孔率を有する少なくとも１つの多孔質層を堆積させるステップであって、前記ナノ粒子が互いに電気的に接触しているステップと、
ｂ）前記マトリックスの前記孔内でナノワイヤーを成長させるステップと、
ｃ）前記マトリックスを除去するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップａ）と前記ステップｂ）との間に、前記ステップａ）において得られた前記ナノ粒子の少なくとも１つの多孔質層で被覆されたマトリックスの面を、前記ステップａ）において形成された前記ナノ粒子の少なくとも１つの多孔質層の気孔率より高い気孔率を有する多孔質担体と接合するステップａ１）をさらに含み、前記多孔質担体が、電子伝導性材料からできており、前記ステップａ）において堆積させた前記ナノ粒子の少なくとも１つの多孔質層のナノ粒子と電気的に接触していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多孔質担体が、金網、カーボンファブリックまたはフェルト、および導電性材料のフェルトから選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップａ１）において、前記ナノ粒子の少なくとも１つの多孔質層を有するマトリックスの多孔質担体への接合を、プレス、または加熱、またはホットプレス、または重合もしくはｉｎ  ｓｉｔｕ、またはグラフトもしくは機械的結合によって行うことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップａ）において、前記ナノ粒子が、互いに電気的に接触している状態に維持され、結合剤により前記マトリックスの面上に固定されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記結合剤が、フッ素化ポリマー、電子伝導性ポリマー、ポリ酢酸ビニルおよびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記多孔質層のナノ粒子の密度が、前記孔の密度に少なくとも等しいことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ナノ粒子が、カーボンブラック、導電性酸化物、導電性ポリマー、金属およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記マトリックスが、ポリカーボネート、ポリエステル、ナイロン、ニトロセルロースエステル、スルホン化エステル、酢酸セルロースおよびそれらの混合物から選択される材料から構成されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ナノワイヤーが、金属、金属酸化物、または導電性ポリマーから構成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｂ）が、電気化学的堆積のステップであることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法によってナノワイヤーを製造するステップを含むことを特徴とする、電気化学デバイスの電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノワイヤーの製造方法、および電極の製造方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、本発明のナノワイヤーの製造方法により得られる電極、およびそのような電極を備える電気的方法によるデバイス、例えば燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池、バッテリー、ガスセンサー等のエネルギー関連技術は、多くの場合、不均一な気固反応または液固反応に基づいており、反応体および反応生成物の非常に良好な循環を必要とする。
【０００４】
これらのデバイス（燃料電池、バッテリー、ガスセンサー）は、酸化還元反応に基づいており、したがって、これも反応体および反応生成物の良好な循環を許容するものでなければならない。
【０００５】
これらの電極は、特に、電極の素子の少なくとも１つの上に堆積された触媒を備える。
【０００６】
この触媒の効率を最適化するために、多くの用途において、ナノメートル規模で組織化されたナノ電極が次第に有利となっている。
【０００７】
その理由は、従来の触媒堆積技術が、一般に、サイズの点でも触媒分散の点でも、完全に制御された３次元構造を得るのに好適ではないためである。
【０００８】
この欠点を克服するために、Ｃｈｏｉらは、「Ｐｔ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｖｉａ  ａ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｔｅｍｐｌａｔｅ  ｍｅｔｈｏｄ：  Ｉｔｓ  ｐｒｏｍｉｓｅ  ｔｏｗａｒｄ  ｈｉｇｈ  Ｐｔ−ｌｏａｄｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ  ｆｏｒ  ｍｅｔｈａｎｏｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ  ５３  （１９）：５８０４〜５８１１、２００８において、マトリックスを使用して、白金ナノワイヤーを製造し、次いでそれらを基板上に堆積させることを提案した。
【０００９】
この方法においては、ポリカーボネートマトリックスが製造され、厚さ方向に穿孔されて、マトリックスの２つの対向表面上に開放孔が形成される。
【００１０】
白金塩の電気化学的還元により白金触媒を成長させるのは、このマトリックスの孔の中である。
【００１１】
しかしながら、この方法は、孔の口が開いたマトリックスの面の１つの上に、高密度で均一な十分に厚い導電性材料の層を堆積させることが必要であるため、大きな限界がある。
【００１２】
この層は、マトリックスの孔の一方の端部を塞ぎ、それによりマトリックスの孔内のみに金属構造を成長させるために堆積させる必要がある。
【００１３】
次いでマトリックスを破壊し、金属構造（ナノワイヤー）（カラム）が垂直に配列した金属層のみが残る。
【００１４】
実際には、一般的に堆積される金属層、すなわち金の層等の高密度で均一な金属層は、反応体および反応生成物の良好な循環に必要な流体の適切な循環を可能としない。
【００１５】
Ｃｈｏｉらにより示唆された１つの解決策は、金属層から得られたナノワイヤーを全てばらばらにし、有機結合剤を含有する溶液中の懸濁液とし、次いでこの懸濁液を、概して非多孔質の基板上に堆積させることである。
【００１６】
しかしながら、この技術は、元のナノ組織化を保持するには好適ではない。
【００１７】
他の技術は、多孔質基板上の金属ワイヤーを得るのには役立つが、ワイヤーのサイズも分散も容易に制御できない。
【００１８】
これらの技術は、白金もしくはチタン金網上またはカーボンフェルト上にナノワイヤーを成長させることを含む。
【００１９】
このような方法は、特に、Ｌｅｅら、「Ｇｒｏｗｉｎｇ  Ｐｔ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ａｓ  ａ  ｄｅｎｓｅｌｙ  ｐａｃｋｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｎ  ｍｅｔａｌ  ｇａｕｚｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １２９  （３５）：１０６３４、２００７に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】「Ｐｔ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｖｉａ  ａ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｔｅｍｐｌａｔｅ  ｍｅｔｈｏｄ：  Ｉｔｓ  ｐｒｏｍｉｓｅ  ｔｏｗａｒｄ  ｈｉｇｈ  Ｐｔ−ｌｏａｄｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ  ｆｏｒ  ｍｅｔｈａｎｏｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ  ５３  （１９）：５８０４〜５８１１、２００８
【非特許文献２】Ｌｅｅら、「Ｇｒｏｗｉｎｇ  Ｐｔ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ａｓ  ａ  ｄｅｎｓｅｌｙ  ｐａｃｋｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｎ  ｍｅｔａｌ  ｇａｕｚｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １２９  （３５）：１０６３４、２００７
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２１】
従来技術の問題を克服するために、本発明は、多孔質に対して垂直に配向したナノワイヤーのナノ組織化堆積物の調製を提案し、前記多孔質担体−ナノワイヤーの組合せを、電極の製造に直接使用する。
【００２２】
この目的のために、本発明は、マトリックスの貫通孔内にナノワイヤーを成長させ、続いてマトリックスを除去するステップを含む、ナノワイヤーの製造方法であって、
ａ）孔開口部を備えるマトリックスの面の１つに、マトリックス中の孔の直径に少なくとも等しい最小寸法を有する導電性材料のナノ粒子の、２６体積％以上の気孔率を有する少なくとも１つの多孔質層を堆積させるステップであって、ナノ粒子が互いに電気的に接触している、ステップと、
ｂ）マトリックスの孔内でナノワイヤーを成長させるステップと、
ｃ）マトリックスを除去するステップと
を含むことを特徴とする方法を提案する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
好ましくは、本発明の方法において、多孔質層のナノ粒子の密度は、少なくとも孔の密度に等しい。
【００２４】
また、好ましくは、本発明のナノワイヤーの製造方法は、ステップａ）とステップｂ）との間に、ステップａ）において得られたナノ粒子の少なくとも１つの層で被覆されたマトリックスの面を、ステップａ）において形成されたナノ粒子の層の気孔率より高い気孔率を有する多孔質担体とアセンブルする（ａｓｓｅｍｂｌｅ）ステップａ１）をさらに含み、多孔質担体は、電子伝導性材料からできており、ステップａ）において堆積されたナノ粒子の少なくとも１つの層のナノ粒子と電気的に接触している。
【００２５】
また、好ましくは、ステップａ）において、ナノ粒子は、互いに電気的に接触している状態に維持され、結合剤によりマトリックスの面上に固定される。
【００２６】
この場合、好ましくは、結合剤は、フッ素化ポリマー、電子ポリマー、ポリ酢酸ビニルおよびそれらの混合物から選択される。
【００２７】
本発明の方法の好ましい実施形態において、ナノ粒子は、カーボンブラック、導電性酸化物、導電性ポリマー、金属およびそれらの混合物から選択される。
【００２８】
多孔質担体に関して、この担体は、好ましくは、金網、カーボンファブリックまたはフェルト、および導電性材料のフェルトから選択される。
【００２９】
好ましくは、マトリックスは、ポリカーボネート、ポリエステル、ナイロン、ニトロセルロースエステル、スルホン化エステル、酢酸セルロースおよびそれらの混合物から選択される材料から構成される。
【００３０】
また、好ましくは、ナノワイヤーは、金属、金属酸化物、または導電性ポリマーから構成される。
【００３１】
また、好ましくは、本発明の方法において、ステップｂ）は、電気化学的堆積ステップである。
【００３２】
また、好ましくは、ステップｂ）において、ナノ粒子の層を有するマトリックスは、プレス、加熱、ホットプレス、その場重合、グラフトまたは機械的結合により、多孔質担体に接合される。
【００３３】
本発明はまた、本発明の方法によってナノワイヤーを製造するステップを含むことを特徴とする、電気化学デバイスの電極の製造方法を提案する。
【００３４】
以下の説明を読み取ることにより、本発明がより良く理解され、また本発明の他の特徴および利点がより明確となる。
【００３５】
本発明のナノワイヤーの製造方法は、孔が横断するマトリックスの１つの面であって、孔が開いた面の上に層を堆積させることによって、下方面でこれらの孔を閉塞するステップと、面の１つがこのように閉塞されたマトリックスの孔内でナノワイヤーを成長させるステップと、マトリックスを除去するステップとを含む。
【００３６】
孔の端部の１つを閉塞するためにマトリックスの面上に堆積させる層の必要な気孔率の問題を解決するために、本発明は、ナノ粒子を使用して、これらの孔を閉塞するステップを提案する。マトリックスを通過しないように、マトリックスの表面上に分布するようにおよび全ての孔を塞ぐように、ナノ粒子の最小寸法は、マトリックスの孔の最大寸法と少なくとも等しくなければならない
マトリックスの孔は、マトリックスの厚さを垂直に穿孔している。
【００３７】
本発明の文脈において、ナノ粒子は、その最大寸法が５００ｎｍ未満である粒子もしくは粒子の凝集体、または粒子凝集体の凝集塊を意味する。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態である金属ナノワイヤーの製造のために、ナノ粒子の堆積層は、マトリックス上に分散した全てのナノ粒子に電流が流れるようにしなければならない。
【００３９】
この良好な電流分布を得るために、したがって層全体に良好な電気的パーコレーションを得るために、ナノ粒子は、直接接触により、または別の材料を介して間接的に、互いに電気的に接続させなければならない。
【００４０】
したがって、本発明において、積み重なったナノ粒子の単層または複数の層を堆積させることができる。
【００４１】
物理的特性、形態学的特性、寸法特性、表面積特性および密度特性は、多孔質層を調製する上で考慮すべき不可欠な特徴である。
【００４２】
実際には、全ての場合において、特に電極においてナノ粒子の層上に成長させたナノワイヤーを使用するために、ナノワイヤーを成長させたナノ粒子層のアセンブリーは、多孔質および導電性でなければならず、これは、ナノ粒子によって形成された層もまた多孔質でなければならないことを意味する。より正確には、この層は、２６体積％以上の気孔率を有さなければならず、すなわち、ナノ粒子層の開気孔の体積が、この層の全体積の少なくとも２６％を占めなければならないと同時に、メソ細孔（２〜５０ｎｍ）およびマクロ細孔（＞５０ｎｍ）の範囲内の細孔を有さなければならない。気孔率は、秤量により測定する。
【００４３】
ナノ粒子は、任意の導電性材料でできていてもよい。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態において、ナノ粒子は、カーボンブラック、導電性酸化物、例えばＩｒＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＩＴＯ、ＴｉＣ、導電性ポリマーのポリマー、例えばポリビニルピロリン（ＰＶＰ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）およびポリピロール（ＰＰＹ）、または金属、例えばＴｉ、Ａｇ、およびＡｕから構成される。
【００４５】
多孔質マトリックスの面上に堆積される少なくとも１つの層を形成するナノ粒子は、例えば、孔を塞ぐ小粒子および電流分布のための大粒子の、広いサイズ分散を有することができる。
【００４６】
例えば、市販されているマトリックスは、１０ｎｍから５００ｎｍ超の範囲の孔径、および１ｃｍ２当たり４×１０４個から６×１０８個の範囲の孔密度を有する。
【００４７】
使用するナノ粒子のサイズは、孔の直径および密度に適合されなければならない。
【００４８】
１ｃｍ２当たり４×１０８個の直径８０ｎｍの孔を有するマトリックスに対して、導電性材料のナノ粒子の最小寸法は、ナノ粒子が孔の口を塞ぐように、少なくとも８０ｎｍに等しくなければならない。
【００４９】
また、マトリックスは、２６％以上の開気孔率および４×１０４を超える細孔密度を有さなければならない。
【００５０】
孔は、マトリックス上に均一に分布しているとは限らないため、可能な限り孔径に近いナノ粒子サイズを選択することが好ましく、これらは上述の小粒子である。
【００５１】
電流分布のために、これらのナノ粒子は、互いに接触していなければならず、この接触は、大粒子、すなわち最大サイズが約２００ｎｍである粒子を添加することにより提供できる。
【００５２】
この場合も、これらは、個々のナノ粒子、またはナノ粒子の凝集体であってもよい。
【００５３】
したがって、ＧＥ  Ｏｓｍｏｍｉｃ（品番１２２２０９３）、モデル番号ＫＮ８ＣＰ０４７００）型の市販のポリカーボネートマトリックスである、１ｃｍ２当たり４×１０８個の直径８０ｎｍの孔を有する上述のマトリックスに対して、選択されるナノ粒子は、約２００ｎｍの平均サイズを有する凝集体を形成する、直径３０〜５０ｎｍの球状ナノ粒子を含む、Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ−７２Ｒ型のカーボンブラックの粒子であった。
【００５４】
これらのカーボンブラックナノ粒子を適切に分散させるために、およびまた任意のナノ粒子を分散させるためには、これらのナノ粒子の液体媒体中の懸濁液を製造する必要がある。
【００５５】
カーボンブラックナノ粒子の場合、懸濁液は、水およびエタノールの混合物中で調製した。
【００５６】
次いで、懸濁液は、超音波浴中で均質化し、次いで吸引によりマトリックス上に堆積させた。
【００５７】
マトリックスは、溶媒が貫流するフィルターの役割を果たす。
【００５８】
この吸引堆積法は、その構成材料とは無関係に、全ての種類のナノ粒子の堆積に使用できる。
【００５９】
カーボンブラックナノ粒子の特定の場合には、これらは、マトリックスの表面上に残留する。
【００６０】
コーティングまたは噴霧による懸濁液の堆積等の他の技術もまた、マトリックス表面上へのナノ粒子の堆積に使用できることは、明らかである。
【００６１】
ナノ粒子はそれ自体、球状、針状等の任意の形状を有していてもよい。
【００６２】
ナノ粒子の層の接着およびそれが堆積されるマトリックスの面との接合を維持するために、多くの場合、粒子をマトリックスの面上の所定位置に保持する結合剤を使用することも必要である。
【００６３】
実際には、乾燥または任意の他の手段により懸濁液から溶媒が蒸発した後に、ナノ粒子の層はマトリックスの面上に維持されなければならない。
【００６４】
結合剤は、マトリックス上に堆積されたナノ粒子の層の多孔質構造を維持するために、不連続層を形成しなければならない。この結合剤もまた導電性でなければならず、それによりナノ粒子の電気的接続を可能としなければならない。
【００６５】
添加する結合剤の量は、ナノ粒子の層の特性、特に層の厚さに依存する。
【００６６】
この結合剤は一般に、ポリマー結合剤であり、ここでもまた、添加する結合剤の品質は、ポリマー鎖の長さ、使用するナノ粒子との親和性、すなわち使用されるナノ粒子を濡らす能力、および所望の最終気孔率に依存する。
【００６７】
結合剤は、ナノワイヤーの製造プロセス全体にわたりその特性を保持しなければならず、このためには、結合剤は、ナノワイヤーの製造に使用する溶媒との化学的適合性を有するとともに、ナノワイヤーの意図される使用条件に関して化学的安定性を有する必要がある。
【００６８】
実際には、以下に示すように、本発明において、ナノワイヤーは、従来技術の場合のように、ナノ粒子担体層から引き離さずに、この層と共に使用する。
【００６９】
また、結合剤は、マトリックス溶解ステップに耐えなければならない。
【００７０】
したがって、様々なポリマーを結合剤として使用できる。それらのうち、フッ素化ポリマー、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、電子伝導性ポリマー、例えばポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、またはさらに他のポリマー、例えばポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）を挙げることができる。
【００７１】
結合剤は、ナノ粒子層の堆積後、および溶媒の蒸発後に適用できる。
【００７２】
しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、結合剤をまずナノ粒子と混合する。これによって、ナノ粒子を結合剤とよく混合し、マトリックス上でのその固定を促進するとともに、その気孔率を制限する連続層の生成を防止することができる。
【００７３】
上述のＧＥ型の市販のポリカーボネートマトリックス、および上述のＶｕｌｃａｎ  ＸＣ−７２Ｒ型のカーボンブラック粒子を使用する場合、選択する結合剤は、水中懸濁液としてのＰＴＦＥであり、様々なカーボンブラック濃度、すなわち、カーボンブラック＋結合剤の質量と比較して２０〜７０質量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）まで添加する。
【００７４】
ＰＴＦＥは絶縁性ポリマーであるので、ナノ粒子層の特定ゾーンの絶縁を回避するために、高い結合剤含量は許容されない。
【００７５】
したがって、良好な導電性、高い気孔率および層の良好な接着性との間に妥協点が存在する。
【００７６】
上記の例の場合、ＰＴＦＥ＋ナノ粒子の重量と比較したＰＴＦＥの最大量は６０質量％である。
【００７７】
ナノ粒子およびポリマー結合剤から構成される層の好ましい最大厚が薄い（１００ｎｍから１０μｍ）ことは、この層がマトリックスの除去後に直接使用するのに十分な機械的特性を有するとは限らないことを暗示している。
【００７８】
したがって、その面の１つの上にナノ粒子層がコーティングされたマトリックスと、より容易に取り扱うことができる、すなわち十分な剛性および堅さを有する多孔質材料とのアセンブリーの調製が必要な場合がある。
【００７９】
この多孔質材料は、電極の製造にも使用されるため、この材料もまた導電性で、ナノ粒子層と電気的に接続しなければならない。したがって、この材料もまた、ナノ粒子間の電気的接続に役立ち得る。
【００８０】
さらに、担体材料は、方法のその他の部分、特にマトリックスの除去および所望の用途との良好な化学的適合性を有さなければならない。
【００８１】
担体材料は、様々な多孔質構造を有していてもよい。しかしながら、その気孔率は、ナノ粒子層の気孔率より高くなければならない。従来技術のように、容易な取扱いに申し分ない機械的特性を有する、例えばＴｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｚｒ製の金網、カーボンファブリック、金属フェルト等の導電性材料のフェルトを使用できる。
【００８２】
そうでありながら、担体材料の細孔のサイズ（平均直径）は、ナノ粒子を含む層の良好な接着性、および使用する表面全体にわたる電流の良好な分布を可能としなければならない。
【００８３】
次いで、例えば電気化学的堆積により、マトリックスの孔内にナノワイヤーを成長させ、次いでマトリックスを除去する。
【００８４】
多孔質担体−ナノ粒子層の組合せもしくはナノワイヤーを成長させるナノ粒子の層、または簡潔には、十分に堅い場合、ナノワイヤーを成長させるナノ粒子層は、次いで、特に燃料電池用の電極材料として使用される。
【００８５】
本発明のより良い理解のために、ここで例示的実施形態を説明する。
【実施例】
【００８６】
１ｃｍ２当たり４×１０８個の孔径８０ｎｍの孔を有する、ＧＥ  Ｏｓｍｏｍｉｃ型のポリカーボネート（品番１２２２０９３）、モデル番号ＫＮ８ＣＰ０４７００）のマトリックスを、Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ−７２Ｒ型のカーボンブラックナノ粒子でコーティングした。
【００８７】
ナノ粒子は、３０〜５０ｎｍの球状ナノ粒子の混合物であり、その一部は、最大サイズが約２００ｎｍの凝集体を形成していた。
【００８８】
このため、カーボンブラックナノ粒子を、水−エタノール−ＰＴＦＥ混合物中の懸濁液とした。
【００８９】
懸濁液を超音波浴中で均質化し、次いで吸引により、孔の口を含むマトリックスの面上に堆積させた。
【００９０】
ＰＴＦＥの量は、カーボンナノ粒子＋ＰＴＦＥの総重量の６０質量％であった。この実施例において、総重量は３００ｍｇであった。したがって、１２０ｍｇのカーボンナノ粒子および１８０ｍｇのＰＴＦＥを使用した。
【００９１】
吸引での堆積中に、水およびエタノールを除去した。
【００９２】
得られた層の厚さは４μｍで、気孔率は６２．５％であった。
【００９３】
次いで、７６％の気孔率を有するカーボンフェルト担体を、ホットラミネーションにより、ポリカーボネートマトリックスの面上に堆積されたナノ粒子および結合剤の層に接合した。
【００９４】
ラミネーション中に加える温度および圧力は、ＰＴＦＥを軟化させることによって、ＰＴＦＥが電気的接触を促進し、カーボンフェルトの繊維間に挿入される一方でポリカーボネートマトリックスへのいかなる損傷も回避するように選択した。
【００９５】
この実施例において、ポリカーボネートの軟化点は、０．４５ＭＰａの圧力では１４０℃、１．８ＭＰａでは１２８〜１３８℃であった。
【００９６】
同じ条件下で、ＰＴＦＥは、１２０℃および５４℃の軟化点を有する。
【００９７】
したがって、次いで１ＭＰａにおいて１３５℃で１５０秒間、プレスを行った。
【００９８】
使用するポリマーに応じて、プレスのみ、加熱のみ、その場重合、ナノ繊維との「Ｖｅｌｃｒｏ」型接続等、他のアセンブリー技術が実施可能である。
【００９９】
次いで、金属塩、この場合は０．５ＭのＨ２ＳＯ４中の５ｍＭのＨ２ＰｔＣｌ６を、マトリックスの孔内で電気化学的に還元した。
【０１００】
孔に金属を徐々に充填し、孔を完全に充填する前に反応を停止した。
【０１０１】
次いで、有機溶媒、この場合はジクロロメタン中に浸漬させることによって、マトリックスを溶解させた。
【０１０２】
これにより、互いに接合した、およびポリマー結合剤により多孔質担体材料に接合した埋め込みナノ粒子上に成長した金属ナノワイヤーを備える構造のみが残された。
【０１０３】
これにより得られた電極は、ガスセンサー用電極として直接使用できる。
【０１０４】
この実施例の電極を、試料／Ｎａｆｉｏｎ膜／硫酸第一水銀を含有する基準電極から構成される半電池の製造に使用した。
【０１０５】
０．５ＭのＨ２ＳＯ４から構成される電解質中にアセンブリーを浸漬した。
【０１０６】
次いで、ボルタンメトリー測定を行ったところ、この実施例の試料を用いて得られた値は、ＢＡＳＦ社から販売されているＥｌａｔ  ＬＴ１４０ＥＷ電極で得られた値よりもはるかに優れていた。この市販の電極は、性能比較のための基準として広く使用されている。この電極は、白金化炭素（Ｃａｒｂｏｎ  Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ７２Ｒ上の直径約５ｎｍの白金のナノスフェアであり、白金のナノスフェアは、工業的プロセスである白金塩の化学的還元により得られる）ベースとする触媒の既知の堆積方法に従い、カーボンファブリック上の炭素＋ＰＴＦＥの混合物の堆積物を含む市販の拡散層（ＬＴ１４００Ｗ−ＢＡＳＦ）上に作製した。
【０１０７】
したがって、５００μｇ／ｃｍ２の充填量の白金を備えるＥｌａｔ  ＬＴ１４０ＥＷ電極を使用して得られる酸素還元は、この実施例に従って製造されるが白金装填量が３１２μｇ／ｃｍ２である試料を用いて得られる酸素還元と同一である。
【０１０８】
このようにして得られる電極はまた、プロトン伝導性膜と直接アセンブルして、片側に水素が供給され、反対側に酸素が供給される電池を製造でき、または、イオン伝導性膜とアセンブルしてバッテリーを製造できる。
【０１０９】
半電池アセンブリー中の電極によって得られた結果は、特に、最適な動作に必要な白金量の低減という観点から、ハイゲインを示している。