(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン基材またはチタン合金基材を含む電極であって、前記基材の外表面は複合材料被覆の層で被覆されており、前記複合材料被覆は、複合材料溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成され、このとき前記複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製した溶液であり、前記遷移金属元素の粒子は前記溶液の溶質とみなされ、前記遷移金属元素は、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンであり、前記複合材料溶液中の前記遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、５〜１５：２３〜３４：１４〜２１：１〜７：９〜１７：３〜１２：１５〜２７：３〜６：２〜９：１０〜２３：１５〜２７：２〜８：１５〜３０：３〜１２：４〜１４：１〜１０：６〜１５：２０〜５０である電極。
【請求項２】
前記複合材料溶液中の前記遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、５〜１３：２３〜３１：１４〜２０：１〜６：９〜１５：３〜１０：１５〜２５：３〜６：２〜８：１０〜２１：１５〜２５：２〜７：１５〜２８：３〜１１：４〜１３：１〜９：６〜１３：２０〜４８である
ことを特徴とする、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記複合材料溶液中の前記遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、７〜１１：２５〜２９：１７〜１９：３〜５：１１〜１３：５〜８：１９〜２２：４〜５：４〜７：１２〜１９：１８〜２３：４〜６：１９〜２６：５〜１０：７〜１１：３〜８：８〜１２：２４〜４６である
ことを特徴とする、請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記複合材料溶液の濃度は２５〜４５W/W％であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電極。
【請求項５】
前記複合材料溶液の濃度は３０〜４０W/W％であることを特徴とする、請求項４に記載の電極。
【請求項６】
前記複合材料溶液中の前記遷移金属元素の粒子の粒径は５〜３０ｎｍであることを特徴とする、請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の電極。
【請求項７】
前記電極はスズ‐アンチモン被覆をさらに含み、前記被覆は前記基材と前記複合材料被覆との間に配置されており、このとき前記スズ‐アンチモン被覆は、スズ‐アンチモン溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成され、前記スズ‐アンチモン溶液は、スズとアンチモンをエタノールに溶解することにより調製した溶液であり、スズとアンチモンの粒子は前記溶液の溶質とみなされ、前記溶液中のスズとアンチモンのモル比は、５〜１０：２〜１０である
ことを特徴とする、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の電極。
【請求項８】
前記溶液中のスズとアンチモンのモル比は６〜８：３〜７である
ことを特徴とする、請求項７に記載の電極。
【請求項９】
前記溶液中のスズとアンチモンの粒子の粒径は５〜３０ｎｍであることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
前記スズ‐アンチモン溶液の濃度は５〜９W/W％であることを特徴とする、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の電極。
【請求項１１】
前記スズ‐アンチモン溶液の濃度は７W/W％であることを特徴とする、請求項１０に記載の電極。
【請求項１２】
前記複合材料被覆または前記スズ‐アンチモン被覆の厚さは、３〜８μｍであることを特徴とする、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載の電極。
【請求項１３】
前記複合材料被覆または前記スズ‐アンチモン被覆の厚さは、４〜６μｍであることを特徴とする、請求項１２に記載の電極。
【請求項１４】
前記複合材料被覆または前記スズ‐アンチモン被覆を形成するときの乾燥温度は、１００〜１２０℃であることを特徴とする、請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の電極。
【請求項１５】
前記複合材料被覆または前記スズ‐アンチモン被覆を形成するときの焼結温度は、４００〜６８０℃であることを特徴とする、請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載の電極。
【請求項１６】
前記チタン合金は、前記チタン合金の総重量に基づいて、Ａｌ：４．０〜４．９％；Ｓｎ：１．１〜２．５％；Ｃｒ：１．１〜２．５％；Ｍｏ：１．１〜２．５％；Ｚｒ：１．１〜２．５％；Ｆｅ：０．１１〜０．１５％；Ｃ：０．０８〜０．１６％；Ｏ：０．１１〜０．２６％；Ｎ：０．００４〜０．２％；Ｈ：０．０６〜０．２８％；Ｓｉ：０．０２〜１．０％、残部チタン、および不可避的不純物で構成される
ことを特徴とする、請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載の電極。
【請求項１７】
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の電極を製造する方法であって、
（１）チタン基材またはチタン合金基材の外表面に複合材料溶液を均一に塗布するステップと；
（２）ステップ（１）において前記複合材料溶液で被覆した電極を、前記電極の外表面に液体がなくなるまで、１００〜１２０℃の温度で乾燥させるステップと；
（３）ステップ（２）で乾燥させた前記電極を、４００〜６８０℃の温度で８〜１０時間焼結するステップ
を含む方法。
【請求項１８】
請求項７から請求項１６のうちいずれか一項に記載の電極を製造する方法であって、
最初に前記チタン基材またはチタン合金基材の外表面にスズ‐アンチモン溶液を均一に塗布してから、前記チタン基材またはチタン合金基材の外表面に前記複合材料溶液を塗布するステップと、
次いで、前記スズ‐アンチモン溶液で被覆した上述の電極を、電極の外表面に液体がなくなるまで、１００〜１２０℃の温度で乾燥させるステップと；
最後に、上述の乾燥させた電極を、４００〜６８０℃の温度で８〜１０時間焼結するステップ
を含む方法。
【請求項１９】
請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載の電極を含む装置であって、食品浄化装置、浄水装置、または医療機器浄化装置である装置。
【請求項２０】
水槽と発生器箱と水触媒発生器とを含む食品浄化装置であって、
‐前記水槽の一方の側壁に水流路があり、前記発生器箱は、前記水槽の側壁にある前記水流路の外側に固定されており；
‐前記発生器箱は多孔保護板で２つのチャンバに分けられており、前記水触媒発生器は前記発生器箱の底部付近で前記チャンバ内に配置され、散気管が前記水槽の側壁付近で前記チャンバの底部に配置され、前記散気管の壁には散気孔の列があり、前記散気管の接合部分は前記発生器箱の外部に通じており；
‐湾曲形状であり、前記多孔保護板の上方にある前記発生器箱のもう１つのチャンバの壁は、前記水槽の側壁の前記水流路に接続されており；
このとき、前記水触媒発生器のアノード電極は請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載の電極である
食品浄化装置。
【請求項２１】
前記水槽の側壁と前記発生器箱の間にシールリングが設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載の食品浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極、その製造方法、およびその用途に関し、具体的には、水からヒドロキシ基を生成できる電極、その製造方法、およびその用途に関する。
【背景技術】
【０００２】
食料安全保障は、大衆の生命安全と健康に関連するとともに、経済の健全な発展と社会の安定にかかわるものであり、また食料安全保障は、人々の生活の質、社会的管理レベル、国の法的形成の重要な側面となっている。現在、中国における食の安全状況は、長らく楽観視できるものではなく、細菌、ウイルスなどの微生物汚染、農薬、ホルモン、抗生物質などの化学汚染物質の存在は、食料の安全保障において非常に大きな潜在的問題をもたらしており、食品媒介疾患は依然として人間の健康に対する最大の脅威となっている。同時に、食器の消毒においても危険が存在し、これは食生活に密接に関連している。現在、要件を満たしていない一部の消毒会社において自制心や簡単な消毒プロセスが欠如しているために、食器の表面や、ときには消毒済みの食器まで細菌の温床となり、消費者の健康や生命を大きく脅かしている。
【０００３】
食品汚染には多くの要因が関係していることから、発生源を制御することは難しく、厳しい政府規制や機能部門による検出に頼るだけでは、短期間で食品汚染を完全に解決することができない。そのため、食品の消毒や浄化は、食の安全に対する負担を軽減し、食中毒のリスクを低下させ、人々の食の安全を守るために必要な措置である。
【０００４】
中国特許第ＺＬ２０１１１０２７１７６４．０号明細書は、生鮮食品、水、カトラリー、衣類を浄化できる水触媒殺菌解毒装置を開示している。この装置は、水触媒発生器（１）と、水触媒発生器（１）に電力を供給する直流電力とを含み、水触媒発生器（１）は互いに作用する２つの電極を含む。この２つの電極は、それぞれ直流電源の正出力端子と負出力端子に接続されているアノード電極とカソード電極である。アノード電極とカソード電極はチタン電極であり、上記アノード電極の外表面は、複合材料被覆の層で均一に被覆されている。複合材料被覆は、アノード電極の外表面に塗布した複合材料被覆液を乾燥、焼結させることで得られる。複合材料被覆液は、質量濃度が２．５〜４％の、６種類の粉末と無水エタノールとの混合液であり、この６種類の粉末は、それぞれ白金粉末または白金含有化合物粉末、イリジウム粉末またはイリジウム含有化合物粉末、イットリウム粉末またはイットリウム含有化合物粉末、ルテニウム粉末またはルテニウム含有化合物粉末、ニオブ粉末またはニオブ含有化合物粉末、およびタンタル粉末またはタンタル含有化合物粉末である。
【０００５】
しかしながら、上述の水触媒殺菌解毒装置で用いられる電極被覆は、はがれやすく不安定である。上述の電極で用いられる元素は、電子殻の配置が基材の配置と似ておらず、被覆電極と基材の結合力は強くなく、焼結後にはがれやすい。本発明で用いられる元素は、この欠点を補うものであり、被覆が焼結時に基材にしっかり結合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許第ＺＬ２０１１１０２７１７６４．０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明者の研究によって得られた多くの有益な効果に基づいて、本発明の目的の１つは、はがれにくく、強い抗パッシベーション効果と高い電極触媒性能を有する被覆を持ち、寿命が長く、導電率が良好である電極を提供することである。本発明のもう１つの目的は、上述の電極の製造方法を提供することである。本発明のさらにもう１つの目的は、上述の電極の用途を提供することである。例えば、本発明の上述の電極は、食品浄化装置で用いることができる。本発明の電極を用いた食品浄化装置は、より優れた浄化効果を有する。
【０００８】
本発明の上記の目的は、以下の技術的解決策を用いることで実現される。
【０００９】
一態様において、本発明は、チタン基材またはチタン合金基材を含む電極を提供する。基材の外表面は複合材料被覆の層で被覆されており、複合材料被覆は、複合材料溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成され、このとき複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、遷移金属元素の粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、遷移金属元素は、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンであり、複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、５〜１５：２３〜３４：１４〜２１：１〜７：９〜１７：３〜１２：１５〜２７：３〜６：２〜９：１０〜２３：１５〜２７：２〜８：１５〜３０：３〜１２：４〜１４：１〜１０：６〜１５：２０〜５０である。
【００１０】
好ましくは、複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、５〜１３：２３〜３１：１４〜２０：１〜６：９〜１５：３〜１０：１５〜２５：３〜６：２〜８：１０〜２１：１５〜２５：２〜７：１５〜２８：３〜１１：４〜１３：１〜９：６〜１３：２０〜４８であり；
好ましくは、６〜１３：２４〜３１：１６〜２０：２〜６：１０〜１５：４〜１０：１７〜２５：４〜６：３〜８：１１〜２１：１７〜２５：３〜７：１７〜２８：４〜１１：６〜１３：２〜９：７〜１３：２２〜４８であり；
より好ましくは、６〜１１：２４〜２９：１６〜１９：２〜５：１０〜１３：４〜８：１７〜２２：４〜５：３〜７：１１〜１９：１７〜２３：３〜６：１７〜２６：４〜１０：６〜１１：２〜８：７〜１２：２２〜４６であり；
さらに好ましくは、７〜１１：２５〜２９：１７〜１９：３〜５：１１〜１３：５〜８：１９〜２２：４〜５：４〜７：１２〜１９：１８〜２３：４〜６：１９〜２６：５〜１０：７〜１１：３〜８：８〜１２：２４〜４６であり；
より一層好ましくは、７〜９：２５〜２７：１７〜１８：３〜４：１１〜１２：５〜７：１９〜２１：４：４〜６：１２〜１７：１８〜２１：４〜５：１９〜２３：５〜８：７〜９：３〜６：８〜１０：２４〜４１であり；
もっとも好ましくは、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９である。
【００１１】
好ましくは、複合材料溶液の質量パーセントは２５〜４５％、好ましくは、３０〜４０％である。
【００１２】
好ましくは、複合材料溶液中の遷移金属元素の粒子の粒径は５〜３０ｎｍである。
【００１３】
好ましくは、電極はスズ‐アンチモン被覆をさらに含み、この被覆は基材と複合材料被覆との間に配置されており、このときスズ‐アンチモン被覆は、スズ‐アンチモン溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成され、スズ‐アンチモン溶液は、スズとアンチモンをエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、スズとアンチモンの粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、溶液中のスズとアンチモンのモル比は、５〜１０：２〜１０であり；
好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は５〜９：２〜８であり；
より好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は６〜９：３〜８であり；
さらに好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は６〜８：３〜７であり；
より一層好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は７〜８：４〜７であり；
さらにより一層好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は７〜８：４〜６であり；
もっとも好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５である。
【００１４】
好ましくは、溶液中のスズとアンチモンの粒子の粒径は５〜３０ｎｍである。
【００１５】
好ましくは、スズ‐アンチモン溶液の質量／容量パーセントは５〜９％、好ましくは、７％である。
【００１６】
好ましくは、複合材料被覆またはスズ‐アンチモン被覆の厚さは、３〜８μｍ、好ましくは、４〜６μｍである。
【００１７】
好ましくは、複合材料被覆またはスズ‐アンチモン被覆を形成するときの乾燥温度は、１００〜１２０℃、好ましくは、１１０〜１２０℃である。
【００１８】
好ましくは、複合材料被覆またはスズ‐アンチモン被覆を形成するときの焼結温度は、４００〜６８０℃、好ましくは、４５０〜６００℃である。
【００１９】
好ましくは、チタン合金の総重量に基づいて、チタン合金は、Ａｌ：４．０〜４．９％；Ｓｎ：１．１〜２．５％；Ｃｒ：１．１〜２．５％；Ｍｏ：１．１〜２．５％；Ｚｒ：１．１〜２．５％；Ｆｅ：０．１１〜０．１５％；Ｃ：０．０８〜０．１６％；Ｏ：０．１１〜０．２６％；Ｎ：０．００４〜０．２％；Ｈ：０．０６〜０．２８％；Ｓｉ：０．０２〜１．０％、残部チタン、および不可避的不純物で構成され；
好ましくは、チタン合金中のＡｌ含有量は４．１〜４．６％、好ましくは４．１〜４．４％であり；
好ましくは、チタン合金中のＳｎ含有量は１．２〜２．１％、好ましくは１．４〜２．１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＣｒ含有量は１．３〜２．０％、好ましくは１．４〜２．１％、より好ましくは１．６〜２．０％であり；
好ましくは、チタン合金中のＭｏ含有量は１．２〜２．１％、好ましくは１．３〜２．０％、より好ましくは１．５〜２．１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＺｒ含有量は１．３〜２．１％、好ましくは１．４〜２．１％、より好ましくは１．５〜２．１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＦｅ含有量は０．１３〜０．１４％、好ましくは０．１３％または０．１４％であり；
好ましくは、チタン合金中のＣ含有量は０．０９〜０．１０％、好ましくは０．０９〜０．１２％であり；
好ましくは、チタン合金中のＯ含有量は０．１３〜０．２１％、好ましくは０．１６〜０．２１％、より好ましくは０．１６〜０．２％であり；
好ましくは、チタン合金中のＮ含有量は０．００５〜０．０２％、好ましくは０．００６〜０．０７％、より好ましくは０．００９〜０．０４％であり；
好ましくは、チタン合金中のＨ含有量は０．０７〜０．２１％、好ましくは０．０８〜０．２１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＳｉ含有量は０．０４〜０．６％、好ましくは０．０４〜０．７％である。
【００２０】
別の態様において、本発明は上述の電極を製造する方法を提供する。この方法は以下のステップを含む。
（１）チタン基材またはチタン合金基材の外表面に複合材料溶液を均一に塗布するステップであって、このとき複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、遷移金属元素の粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、ナノスケール溶液の質量パーセントは２５〜４５％、好ましくは、３０〜４０％であり、このとき複合材料溶液中の白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、５〜１５：２３〜３４：１４〜２１：１〜７：９〜１７：３〜１２：１５〜２７：３〜６：２〜９：１０〜２３：１５〜２７：２〜８：１５〜３０：３〜１２：４〜１４：１〜１０：６〜１５：２０〜５０であるステップと；
（２）ステップ（１）において複合材料溶液で被覆した電極を、電極の外表面に液体がなくなるまで、１００〜１２０℃、好ましくは、１１０〜１２０℃の温度で乾燥させるステップと；
（３）ステップ（２）で乾燥させた電極を、４００〜６８０℃、好ましくは、４５０〜６００℃の温度で８〜１０時間焼結するステップ。
【００２１】
好ましくは、ステップ（１）において、複合材料溶液中の遷移金属粒子、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、スズ、アンチモン、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、５〜１３：２３〜３１：１４〜２０：１〜６：９〜１５：５〜９：２〜８：３〜１０：１５〜２５：３〜６：２〜８：１０〜２１：１５〜２５：２〜７：１５〜２８：３〜１１：４〜１３：１〜９：６〜１３：２０〜４８であり；
好ましくは、６〜１３：２４〜３１：１６〜２０：２〜６：１０〜１５：６〜９：３〜８：４〜１０：１７〜２５：４〜６：３〜８：１１〜２１：１７〜２５：３〜７：１７〜２８：４〜１１：６〜１３：２〜９：７〜１３：２２〜４８であり；
より好ましくは、６〜１１：２４〜２９：１６〜１９：２〜５：１０〜１３：６〜８：３〜７：４〜８：１７〜２２：４〜５：３〜７：１１〜１９：１７〜２３：３〜６：１７〜２６：４〜１０：６〜１１：２〜８：７〜１２：２２〜４６であり；
さらに好ましくは、７〜１１：２５〜２９：１７〜１９：３〜５：１１〜１３：７〜８：４〜７：５〜８：１９〜２２：４〜５：４〜７：１２〜１９：１８〜２３：４〜６：１９〜２６：５〜１０：７〜１１：３〜８：８〜１２：２４〜４６であり；
より一層好ましくは、７〜９：２５〜２７：１７〜１８：３〜４：１１〜１２：７〜８：４〜６：５〜７：１９〜２１：４：４〜６：１２〜１７：１８〜２１：４〜５：１９〜２３：５〜８：７〜９：３〜６：８〜１０：２４〜４１であり；
もっとも好ましくは、８：２６：１７：３：１１：８：５：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９である。
【００２２】
好ましくは、ステップ（１）において、複合材料溶液中の遷移金属元素の粒子の粒径は５〜３０ｎｍである。
【００２３】
好ましくは、方法はさらに以下のステップを含む。
最初にチタン基材またはチタン合金基材の外表面にスズ‐アンチモン溶液を均一に塗布してから、チタン基材またはチタン合金基材の外表面に複合材料溶液を塗布するステップであって、このときスズ‐アンチモン溶液は、スズとアンチモンをエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、スズとアンチモンの粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、ナノスケール溶液の質量パーセントは５〜９％、好ましくは、７％であり、このとき溶液中のスズとアンチモンのモル比は５〜１０：２〜１０であり；
好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は５〜９：２〜８であり；
より好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は６〜９：３〜８であり；
さらに好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は６〜８：３〜７であり；
より一層好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は７〜８：４〜７であり；
さらにより一層好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は７〜８：４〜６であり；
もっとも好ましくは、溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であるステップと；
次いで、スズ‐アンチモン溶液で被覆した上述の電極を、電極の外表面に液体がなくなるまで、１００〜１２０℃、好ましくは、１１０〜１２０℃の温度で乾燥させるステップと；
最後に、上述の乾燥させた電極を、４００〜６８０℃、好ましくは、４５０〜６００℃の温度で８〜１０時間焼結するステップ。
【００２４】
好ましくは、チタン合金の総重量に基づいて、チタン合金は、Ａｌ：４．０〜４．９％；Ｓｎ：１．１〜２．５％；Ｃｒ：１．１〜２．５％；Ｍｏ：１．１〜２．５％；Ｚｒ：１．１〜２．５％；Ｆｅ：０．１１〜０．１５％；Ｃ：０．０８〜０．１６％；Ｏ：０．１１〜０．２６％；Ｎ：０．００４〜０．２％；Ｈ：０．０６〜０．２８％；Ｓｉ：０．０２〜１．０％、残部チタン、および不可避的不純物で構成され；
好ましくは、チタン合金中のＡｌ含有量は４．１〜４．６％、好ましくは４．１〜４．４％であり；
好ましくは、チタン合金中のＳｎ含有量は１．２〜２．１％、好ましくは１．４〜２．１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＣｒ含有量は１．３〜２．０％、好ましくは１．４〜２．１％、より好ましくは１．６〜２．０％であり；
好ましくは、チタン合金中のＭｏ含有量は１．２〜２．１％、好ましくは１．３〜２．０％、より好ましくは１．５〜２．１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＺｒ含有量は１．３〜２．１％、好ましくは１．４〜２．１％、より好ましくは１．５〜２．１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＦｅ含有量は０．１３〜０．１４％、好ましくは０．１３％または０．１４％であり；
好ましくは、チタン合金中のＣ含有量は０．０９〜０．１０％、好ましくは０．０９〜０．１２％であり；
好ましくは、チタン合金中のＯ含有量は０．１３〜０．２１％、好ましくは０．１６〜０．２１％、より好ましくは０．１６〜０．２％であり；
好ましくは、チタン合金中のＮ含有量は０．００５〜０．０２％、好ましくは０．００６〜０．０７％、より好ましくは０．００９〜０．０４％であり；
好ましくは、チタン合金中のＨ含有量は０．０７〜０．２１％、好ましくは０．０８〜０．２１％であり；
好ましくは、チタン合金中のＳｉ含有量は０．０４〜０．６％、好ましくは０．０４〜０．７％である。
【００２５】
さらに別の態様において、本発明は前述の電極を含む装置を提供する。好ましくは、この装置は食品浄化装置、浄水装置、または医療機器浄化装置、好ましくは、食品浄化装置である。
【００２６】
またさらに別の態様において、本発明は、水槽と発生器箱と水触媒発生器とを含む食品浄化装置を提供する。この食品浄化装置は、
‐水槽の一方の側壁に水流路があり、発生器箱は、水槽の側壁にある水流路の外側に固定されており；
‐発生器箱は多孔保護板で２つのチャンバに分けられており、水触媒発生器は発生器箱の底部付近でチャンバ内に配置され、散気管が水槽の側壁付近でチャンバの底部に配置され、散気管の壁には散気孔の列があり、散気管の接合部分は発生器箱の外部に通じており；
‐湾曲形状であり、多孔保護板の上方にある発生器箱のもう１つのチャンバの壁は、水槽の側壁の水流路に接続されており；
このとき、水触媒発生器のアノード電極は前述の電極である。
【００２７】
好ましくは、水槽の側壁と発生器箱の間にシールリングが設けられている。
【００２８】
先行技術と比較して、本発明には少なくとも以下の有益な技術的効果がある。
１．本発明の複合材料被覆にはタンタル元素が添加されている。タンタル元素の添加により、被覆の微細構造はハニカム状となり、被覆の亀裂がすぐにはわからなかった。タンタルとチタンの組み合わせは、機械的効果と化学的効果の両方を生み出す。機械的効果によって、基材の有効幾何学的面積を増大させ、被覆と基材との結合力を向上させることができ、化学的効果によって、基材の表面にＴａ‐Ｔｉ混合化合物が形成され、被覆の抗パッシベーション効果がさらに増大する。加えて、タンタルの添加により、被覆内の活性点が増大し、被覆の触媒効果が高まることになる。
２．本発明の複合材料被覆にはコバルト元素が添加されている。コバルト元素の添加により、被覆の粒子を微細化できる。コバルト元素のモル含有率が３０％未満のとき、コバルト元素の添加によって、被覆の電極触媒活性を大幅に改善できる。コバルト元素のモル含有率が３０％超のとき、被覆の強化寿命を４０％延長できる。
３．本発明では、スズ‐アンチモン被覆を追加することができる。スズとアンチモンの追加によって、電解質がチタン基材またはチタン合金基材の表面に浸透しにくくなり、これにより被覆の耐食性が向上し、耐用寿命が延長する。焼結処理によって、被覆中のチタンとスズが二酸化チタンと二酸化スズを形成する。二酸化チタンと二酸化スズはいずれも正方晶のルチル型構造であり、同様の格子定数を有し、良好な固溶体を形成できるため、被覆とチタン基材との結合力が向上し、被覆がはがれにくくなる。
【００２９】
加えて二酸化スズは、広いエネルギー帯と、良好な化学的安定性と、電気化学的安定性とを有する。Ｓｎ4+のイオン半径は０．０７１ｎｍであり、ゆえに二酸化スズは基材と固く結合できる。二酸化スズをアンチモン原子でドープすると、５価アンチモン原子はスズ原子の４価と置換し、余った１個の電子が伝導帯に移動する。それにより伝導帯の電子濃度が大きく上昇するため、機能層の伝導性を大幅に改善できる。
４．複合酸化物は粒径が小さく、セリウムとチタンとの相互作用のために比表面積が大きいことから、触媒活性が改善する。同時に、ガドリニウム、イットリウム、およびセリウムは、被覆微細構造の正孔濃度を上昇させることができ、これにより電極の導電率が改善する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による食品浄化装置の断面図である。
【図２】本発明による食品浄化装置の左側面図である。
【図３】本発明による食品浄化装置の右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、これら実施例は本発明の例示と説明を目的としており、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００３２】
本発明の電極とその製造方法
基材としてチタン合金が用いられた電極は、基材の外表面を複合材料被覆の層で被覆した。複合材料被覆は、複合材料溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成し、このとき複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、遷移金属元素の粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、遷移金属元素は、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンであり、複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１２：２７：１６：５：１２：１０：１５：４：５：１８：２１：４：１９：９：１２：４：８：４５であった。
【００３３】
このとき、複合材料溶液の質量パーセントは３０％であった。
【００３４】
このとき、複合材料溶液中の遷移金属元素の粒子の粒径は２０ｎｍであった。
【００３５】
このとき、複合材料被覆の厚さは５μｍであった。
【００３６】
このとき、乾燥温度は１１５℃であった。
【００３７】
このとき、焼結温度は５５０℃であった。
【００３８】
このとき、チタン合金の総重量に基づいて、チタン合金は、Ａｌ：４．２％；Ｓｎ：１．９％；Ｃｒ：２．１％；Ｍｏ：１．１％；Ｚｒ：１．８％；Ｆｅ：０．１１％；Ｃ：０．１２％；Ｏ：０．１９％；Ｎ：０．０９％；Ｈ：０．１２％；Ｓｉ：０．８％、残部チタン、および不可避的不純物で構成されていた。
【００３９】
電極の製造方法は以下の通りであった。
（１）チタン合金の外表面に複合材料溶液を約１０回均一に塗布するステップであって、このとき複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、遷移金属元素の粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、ナノスケール溶液の質量パーセントは３０％であり、このとき複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１２：２７：１６：５：１２：１０：１５：４：５：１８：２１：４：１９：９：１２：４：８：４５であるステップと；
（２）毎回ブラッシング後、ステップ（１）において複合材料溶液で被覆した電極を、電極の外表面に液体がなくなるまで、１１５℃の温度で乾燥させるステップと；
（３）最後に乾燥させた後、ステップ（２）で乾燥させた電極を、５５０℃の温度で８時間焼結させるステップで、本発明の電極を得た。
【００４０】
この実施例において、基材はチタンであってもよい。
【実施例２】
【００４１】
本発明の電極とその製造方法
基材としてチタン合金が用いられた電極は、基材の外表面を複合材料被覆の層で被覆した。複合材料被覆は、複合材料溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成し、このとき複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、遷移金属元素の粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、遷移金属元素は、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンであり、複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１２：２７：１６：５：１２：１０：１５：４：５：１８：２１：４：１９：９：１２：４：８：４５であった。
【００４２】
このとき、複合材料溶液の質量パーセントは３０％であった。
【００４３】
このとき、複合材料溶液中の遷移金属元素の粒子の粒径は２０ｎｍであった。
【００４４】
このとき、電極はスズ‐アンチモン被覆をさらに含み、この被覆は基材と複合材料被覆との間に配置され、このときスズ‐アンチモン被覆は、スズ‐アンチモン溶液を塗布し、次いで乾燥、焼結することによって形成し、スズ‐アンチモン溶液は、スズとアンチモンをエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、スズとアンチモンの粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、溶液中のスズとアンチモンのモル比は６：７であった。
【００４５】
このとき、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンの粒子の粒径は２０ｎｍであった。
【００４６】
このとき、複合材料被覆またはスズ‐アンチモン被覆の厚さは５μｍであった。
【００４７】
このとき、複合被覆またはスズ‐アンチモン被覆を形成するための乾燥温度は１１５℃であった。
【００４８】
このとき、複合被覆またはスズ‐アンチモン被覆を形成するための焼結温度は５００℃であった。
【００４９】
電極の製造方法は以下の通りであった。
（１）チタン合金の外表面にスズ‐アンチモン溶液を約１０回均一に塗布するステップであって、このときスズ‐アンチモン溶液は、スズとアンチモンをエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、スズとアンチモンの粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、ナノスケール溶液の質量パーセントは１０％であり、このとき溶液中のスズとアンチモンのモル比は６：７であるステップと；
毎回ブラッシング後、スズ‐アンチモン溶液で被覆した電極を、電極の外表面に液体がなくなるまで、１１５℃の温度で乾燥させるステップと；
最後に乾燥させた後、上記で乾燥させた電極を、５００℃の温度で８時間焼結させるステップと；
（２）スズ‐アンチモン溶液で被覆したチタン合金の外表面に複合材料溶液を約１０回均一に塗布するステップであって、このとき複合材料溶液は、遷移金属元素をエタノールに溶解することにより調製したナノスケール溶液であり、遷移金属元素の粒子はナノスケール溶液の溶質とみなされ、ナノスケール溶液の質量パーセントは３０％であり、このとき遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１２：２７：１６：５：１２：１０：１５：４：５：１８：２１：４：１９：９：１２：４：８：４５であるステップと；
（３）毎回ブラッシング後、ステップ（１）において複合材料溶液で被覆した電極を、電極の外表面に液体がなくなるまで、１１５℃の温度で乾燥させるステップと；
（４）最後に乾燥させた後、ステップ（２）で乾燥させた電極を、５００℃の温度で８時間焼結させるステップで、本発明の電極を得た。
【００５０】
この実施例において、基材はチタンであってもよい。
【実施例３】
【００５１】
本発明の食品浄化装置
図１、２、３に示すように、本発明の食品浄化装置は縦渦浄化槽とも呼ばれ、本装置の主要構成要素は水槽１と発生器箱８と水触媒発生器７とを含み（本発明の実施例２に従って製造した電極を使用した）、このとき水槽１の一方の側壁３は水流路２を有し、発生器箱８は水槽１の側壁３にある水流路２の外側に固定されていた。発生器箱８は水槽１の外側に溶接可能である。または、発生器箱８はボルトを用いて水槽１の外側に連結固定でき、連結にボルトを用いた場合、水槽１の側壁３と発生器箱８との間にシールリング４を用いて、漏れを防ぐ必要がある。発生器箱８は多孔保護板５で２つのチャンバに分けられており、水触媒発生器７は発生器箱８の底部付近でチャンバ内に配置され、散気管９が水槽１の側壁３付近でチャンバの底部に配置され、散気管９の壁には散気孔１０の列があり、散気管９の散気管接合部分１１は発生器箱８の外部に通じており、空気ポンプは輸送管を介して散気管接合部分１１に連結されていた。湾曲形状であり、多孔保護板５の上方にある発生器箱８のもう１つのチャンバの壁は、水槽１の側壁３にある水流路２の出入口に接続されていた。
【００５２】
食品浄化装置を使用する際、水と被洗浄物を水槽１に入れ、空気ポンプを用いて空気を供給した。空気は散気管接合部分１１を介して散気管９に入り、散気孔１０から水槽１の水に流れ込んで大量の泡を形成した。泡は、上昇する過程で周囲の水を押し上げ、発生器箱８の上部の湾曲壁と接すると、反射して流れ方向を変えて、水槽の別の方向に向かって流れ、水槽１の反対側にぶつかって下に向きを変え、次いで水平に散気管９に戻って縦渦を形成し、それにより被洗浄物は転がされ、縦渦と大量の泡の衝撃下で洗浄された。水中に注入された泡の噴出動作が洗浄効果をさらに増強したのと同時に、渦中の水の一部が、多孔保護板５の下部にある孔を通って発生器箱８のチャンバ底部に入り、水触媒発生器７を通って流れ、電極の作用下でヒドロキシラジカルを発生させた。ヒドロキシラジカルは水槽１に入ると、多孔保護板５の上方の孔から水流を流し、その中の水と混合し、被洗浄物をさらに浄化、消毒、殺菌した。多孔保護板５は、被洗浄物が水触媒発生器７に衝撃や損傷を与えるのを防ぐことができる。
【００５３】
上述の食品浄化装置を用いて浄化した果物と野菜の表面上の残留農薬量（ｍｇ／ｋｇ）を以下の表に示す。
【００５４】
【表１】
0006481986.tif 000002
0006481986.tif 000003
【実施例４】
【００５５】
実施例２に記載する方法を用いて電極を製造した。このとき、電極Ａの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：１２：９：１９：４：６：１７：１９：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。電極Ｂの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：１２：９：１９：４：６：１７：１９：３：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。電極Ｃの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：１２：９：１９：４：６：１７：１９：４：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００５６】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとして、水道水５Ｌを水槽に添加し、農薬クロルピリホス１．５ｍＬを２．４ｍｇ／Ｌの濃度で水に添加して均一に混合し、水試料の一部を試験用の未浄化試料として抜き取った。電源を入れ、電圧を１８Ｖに調整し、１０分間浄化した後、浄化済みの水試料をそれぞれ試験し、データを比較した。
【００５７】
【表２】
0006481986.tif 000004
【００５８】
上記のデータから、ガドリニウム含有量の増加に伴って農薬の分解率が上昇したことがわかる。これは、ガドリニウム含有量を増加させることで、電極の触媒活性を効果的に改善できることを示している。
【実施例５】
【００５９】
実施例２に記載する方法を用いて電極を製造した。このとき、電極Ａの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：９：９：１９：４：６：１７：１９：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。電極Ｂの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：１０：９：１９：４：６：１７：１９：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。電極Ｃの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：１２：９：１９：４：６：１７：１９：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００６０】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとし、水道水を媒質とし、電流の強さを１０〜２０ｍＡ／ｃｍ2とした。このとき、セリウム含有量のみ変更し、他の元素の含有量は変更しなかった。３つの溶液におけるチタンアノードの動作電圧値は以下の通りであった。
【００６１】
【表３】
0006481986.tif 000005
【００６２】
上記の結果から、セリウム含有量を変化させると、電流の強さの条件が同じ場合、セリウム含有量の増加に伴って出力電圧が低下したことがわかる。これは、セリウム元素を添加することで、電極のエネルギー消費を効果的に低下させることができ、それによりコストが削減されたことを示している。
【実施例６】
【００６３】
実施例２に記載する方法を用いて電極を製造した。このとき、電極Ａの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：９：９：１９：４：６：１７：１９：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。電極Ｂの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：９：９：１９：４：６：１７：２１：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。電極Ｃの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：９：９：１９：４：６：１７：２３：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００６４】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとして、水道水５Ｌを水槽に添加し、農薬ジクロルボス２ｍＬを２ｍｇ／Ｌの濃度で水に添加して均一に混合し、水試料の一部を試験用の未浄化試料として抜き取った。電源を入れ、電圧を１８Ｖに調整し、１０分間浄化した後、浄化済みの水試料をそれぞれ試験し、データを比較した。
【００６５】
【表４】
0006481986.tif 000006
【００６６】
上記のデータから、イットリウム含有量の増加に伴って農薬の分解率が上昇したことがわかる。これは、イットリウム含有量を増加させることで、電極の触媒活性を効果的に改善できることを示している。
【実施例７】
【００６７】
実施例２に記載する方法を用いて電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを製造した。このとき、電極Ａの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｂの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：１５：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｃの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：３０：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｄの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：１２：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｅの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：３３：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００６８】
実施例１に記載する方法を用いて電極Ｆを製造した。このとき、電極Ｆの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であった。残りの条件は実施例１と同じであった。
【００６９】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとし、水道水を媒質とし、電流の強さを１０〜２０ｍＡ／ｃｍ2とした。６つの溶液の動作電圧値とエネルギー消費レベルの低下は以下の通りであった。
【００７０】
【表５】
0006481986.tif 000007
【００７１】
上記の表から、コバルト含有量を変化させると、電流の強さの条件が同じ場合、コバルト含有量の増加に伴って出力電圧が低下したことがわかる。これは、コバルト元素を添加することで、電極のエネルギー消費を効果的に低下でき、それによりコストが削減されたことを示している。電極Ａと電極Ｆを比較すると、スズとアンチモンの中間層を追加していない電極Ｆの動作電圧は、他の元素の含有量が同じ場合、電極Ａの動作電圧よりも高かったことがわかる。これは、スズとアンチモンの中間層が、出力電圧と、電極の動作エネルギー消費を効果的に低下させられることを示している。
【実施例８】
【００７２】
実施例２に記載する方法を用いて電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを製造した。このとき、電極Ａの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｂの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：１５：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｃの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｄの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２５：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００７３】
実施例１に記載する方法を用いて電極Ｅを製造した。このとき、電極Ｅの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であった。残りの条件は実施例１と同じであった。
【００７４】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとし、水道水を媒質とし、電流の強さを１０〜２０ｍＡ／ｃｍ2とした。５つの溶液のチタン電極疲労実験の稼働時間は以下の通りであった。
【００７５】
【表６】
0006481986.tif 000008
【００７６】
上記の結果から、タンタル含有量を変化させると、電流の強さの条件が同じ場合、タンタル含有量の増加に伴って電極の稼働時間が増加したことがわかる。これは、タンタル元素を添加することで、電極の動作寿命を効果的に延長できることを示している。電極Ｃと電極Ｅを比較すると、スズとアンチモンの中間層を追加していない電極Ｅの動作寿命は、他の元素の含有量が同じ場合、電極Ｃの動作寿命よりも短かったことがわかる。これは、スズとアンチモンの中間層が、電極の動作寿命を効果的に延長できることを示している。
【実施例９】
【００７７】
実施例２に記載する方法を用いて電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを製造した。このとき、電極Ａの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は０：５であった。電極Ｂの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：１５：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は２：５であった。電極Ｃの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：３０：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は５：５であった。電極Ｄの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：１２：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は８：５であった。電極Ｅの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：３３：７：８：５：９：２９であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は１２：５であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００７８】
実施例１に記載する方法を用いて電極Ｆを製造した。このとき、電極Ｆの複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、８：２６：１７：３：１１：６：２０：４：５：１５：１９：４：２１：７：８：５：９：２９であった。残りの条件は実施例１と同じであった。
【００７９】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとし、０．５ｍｏｌ／ＬのＨ2ＳＯ4溶液を媒質とし、２０００Ａ／ｍ2条件下で、加速耐用寿命試験を実施した。６つの溶液の稼働時間は以下の表に示す通りであった。
【００８０】
【表７】
0006481986.tif 000009
【００８１】
上記の結果から、スズ元素を添加することで、寿命と稼働時間を延長できることがわかる。スズ含有量の増加に伴って電極の稼働時間が増加した。これは、スズ元素の添加が、電極の寿命を効果的に延長できることを示している。
【実施例１０】
【００８２】
本発明の電極１は、実施例１に記載する方法を用いて製造した。このとき、複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：９：９：１９：４：６：１７：２３：２：１８：７：１２：４：１４：３５であった。残りの条件は実施例１と同じであった。
【００８３】
本発明の電極２は、実施例２に記載する方法を用いて製造した。このとき、複合材料溶液中の遷移金属元素、白金、イリジウム、ルテニウム、金、セリウム、ロジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、パラジウム、イットリウム、ガドリニウム、コバルト、ユウロピウム、ランタン、ネオジム、ジルコニウム、およびチタンのモル比は、１１：２３：１５：３：９：９：１９：４：６：１７：２３：２：１８：７：１２：４：１４：３５であり、スズ‐アンチモン溶液中のスズとアンチモンのモル比は７：６であった。残りの条件は実施例２と同じであった。
【００８４】
比較電極１は、中国特許第ＺＬ２０１１１０２７１７６４．０号明細書で開示された電極であり、６種類の粉末は、それぞれ白金粉末、イリジウム粉末、イットリウム粉末、ルテニウム粉末、ニオブ粉末、およびタンタル粉末であった。この６種類の粉末を、３％の質量濃度で無水エタノールと混合した。溶液中の白金元素、イリジウム元素、イットリウム元素、ルテニウム元素、ニオブ元素、およびタンタル元素のモル比は２８：３６：１５：３０：８：１２であり、実施例１の方法を用いて製造した複合材料被覆の厚さは３μｍであった。
【００８５】
上記の電極を、アノードとして実施例３の食品浄化槽にそれぞれ設置し、ステンレス鋼合金またはチタン合金をカソードとして、水道水５Ｌを水槽に添加し、農薬ジクロルボス２ｍＬを２ｍｇ／Ｌの濃度で水に添加して均一に混合し、水試料の一部を試験用の未浄化試料として抜き取った。電源を入れ、電圧を１８Ｖに調整し、１０分間浄化した後、浄化済みの水試料をそれぞれ試験し、データを比較した。結果を以下の表に示した。
【００８６】
【表８】
0006481986.tif 000010
【００８７】
上記の例は、本発明の技術的解決策を例示することのみを意図しており、本出願の技術的解決策を限定することを意図するものではない。上述の実施形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、上述したさまざまな実施形態で説明される技術的解決策を変更できること、あるいは、上述の実施形態の技術的特徴の一部について同等の置き換えが可能であることが理解できるはずである。これらすべての変更または置き換えによって、それぞれの技術的解決策の本質が、本出願の実施形態の技術的解決策の精神および範囲から外れることはない。これらの変更または同等の置き換えのすべては、本発明の原理および範囲から逸脱することなく、添付の請求項によって定義される範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００８８】
１．水槽
２．水流路
３．側壁
４．シールリング
５．多孔保護板
６．孔
７．水触媒発生器
８．発生器箱
９．散気管
１０．散気孔
１１．散気管接合部分
【図１】
0006481986.tif 000011
【図２】
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【図３】
0006481986.tif 000013