(57)【要約】【課題】陽極として銀デラフォサイト化合物膜を利用する水の電気分解により効率よく酸素を発生する方法を提供する。本発明は、また、その方法に適した水の電気分解装置及び陽極を提供する。【解決手段】酸素を発生させる方法であって、以下の工程を具備する：（ａ）水の電気分解装置を用意する工程、ここで、前記水の電気分解装置は、電解質水溶液が貯留されている容器と、前記電解質水溶液と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、前記電解質水溶液と接している陰極と、電源とを具備し、ここで、  前記銀デラフォサイト化合物膜は、前記電解質水溶液と接し、前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向しており、（ｂ）前記電源を用いて前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる工程。【選択図】図１
2017039987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を発生させる方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ）水の電気分解装置を用意する工程、ここで、
前記水の電気分解装置は、
電解質水溶液が貯留されている容器と、
前記電解質水溶液と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、
前記電解質水溶液と接している陰極と、
電源と
を具備し、ここで、
前記銀デラフォサイト化合物膜は、前記電解質水溶液と接し、
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向しており、
（ｂ）  前記電源を用いて前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜の上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる工程。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記容器はさらに隔膜を具備し、かつ、
前記隔膜は、前記容器の内部を、前記陽極を有する第１室および前記陰極を有する第２室に分割している。
【請求項３】
酸素を発生させる方法であって、以下の工程を具備する：
（ａ）水の電気分解装置を用意する工程、ここで、
前記水の電気分解装置は、
電解質膜と、
前記電解質膜の表面と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、
前記電解質膜の裏面と接する陰極と、
電源と
を具備し、ここで、
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向しており、
（ｂ）  前記電源を用いて前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる工程。
【請求項４】
水の電気分解により酸素を発生するための陽極であって、
化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を有しており、前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向している。
【請求項５】
水の電気分解装置であって、
電解質水溶液が貯留されるための容器と、
前記電解質水溶液と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、
前記電解質水溶液と接している陰極と、
前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる電源と
を備え、ここで、
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向している、
水の電気分解装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水の電気分解装置であって、
前記容器はさらに隔膜を具備し、かつ、
前記隔膜は、前記容器の内部を、前記陽極を有する第１室および前記陰極を有する第２室に分割している。
【請求項７】
水の電気分解装置であって、
電解質膜と、
前記電解質膜の表面と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、
前記電解質膜の裏面と接する陰極と、
前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる電源と
を備え、ここで、
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向している、
水の電気分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素を発生させる方法および水の電気分解装置に関する。本発明は、その方法に用いられる陽極にも関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、化学式ＡＢＯ２（ここで、Ａは白金、パラジウム、銀、またはコバルトを表し、かつＢはクロム、鉄、コバルト、ロジウム、アルミニウム、ガドリニウム、スカンジウム、インジウム、タリウム、鉛、ルテニウム、またはランタニドを表す）により表されるデラフォサイト化合物を有する陽極を用いて、酸素を発生させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１８５０６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水の電気分解に必要とされる理論的な電圧は、１．２３ボルトである。しかし、実際の水の電気分解には、電極における過電圧のために、１．２３ボルトを超える電圧が必要である。過電圧が小さいほど、水の電気分解はより効率的に進行する。本明細書において用いられる用語「過電圧」とは、水を電気分解することによって陽極上で酸素を発生させるために必要な電圧の値から理論電圧から差し引いた値を意味する。例えば、金属Ｍから形成される陽極を用いて水を電気分解することによって酸素を発生させるために２．０ボルトの電圧が必要とされた場合、金属Ｍは０．７７ボルト（＝２．０ボルト−１．２３ボルト）の過電圧を有する。
【０００５】
特許文献１には、銀デラフォサイト化合物膜における、銀デラフォサイト化合物膜の配向性と酸素発生の効率との関係は何も開示されていない。後述される実施例及び比較例において実証されるように、本発明者らは、様々な配向を有する銀コバルトデラフォサイト化合物膜を用いて、水を電気分解して酸素を発生させた。
【０００６】
本発明者らは、様々な配向を有する銀コバルトデラフォサイト化合物膜の中から、水の電気分解により酸素を発生させるために好適な配向を有する銀コバルトデラフォサイト化合物膜を見いだし、本発明を完成した。本発明の目的は、陽極として銀コバルトデラフォサイト化合物膜を利用する水の電気分解により効率よく酸素を発生する方法を提供することにある。本発明の目的は、その方法に適した水の電気分解装置及び陽極を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、酸素を発生させる方法であって、以下の工程を具備する：
酸素を発生させる方法であって、以下の工程を具備する、
（ａ）水の電気分解装置を用意する工程、ここで、
前記水の電気分解装置は、
電解質水溶液が貯留されている容器と、
前記電解質水溶液と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、
前記電解質水溶液と接している陰極と、
電源と、
を具備し、ここで、
前記銀デラフォサイト化合物膜は、前記電解質水溶液と接し、
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向しており、
（ｂ）  前記電源を用いて前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる工程。
【０００８】
本発明は、水の電気分解により酸素を発生するための陽極であって、
化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を有しており、
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向している。
【０００９】
本発明は、水の電気分解装置であって、
電解質水溶液が貯留されるための容器と、
前記電解質水溶液と接し、かつ化学式ＡｇＣｏＯ２により表される銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極と、
前記電解質水溶液と接している陰極と、
前記陰極および前記陽極の間に電位差を印加して、前記銀デラフォサイト化合物膜上で生じる水の電気分解を介して前記陽極上に酸素を発生させる電源と
を備え、ここで
前記銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面のみに配向している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、陽極として銀コバルトデラフォサイト化合物膜を利用する水の電気分解により効率よく酸素を発生する方法を提供する。本発明は、その方法に好適な水の電気分解装置又は陽極も提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１による水電解装置１００の模式図を示す。
【図２】図２は、薄膜型の電解セルを示す。
【図３】図３は、実施例１におけるＸ線回折測定の結果を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１および比較例１〜比較例２において測定された電流−電位特性を示すグラフである。
【図５】図５は、比較例１におけるＸ線回折測定の結果を示すグラフである。
【図６】図６は、比較例２におけるＸ線回折測定の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態が、以下、図面を参照しながら説明される。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１による水電解装置１００の模式図を示す。実施形態１による水電解装置１００は、容器１６、陽極１１、陰極１２、および電源１４を具備する。
【００１４】
（容器１６）
容器１６の内部には、電解質水溶液１５が貯留されている。電解質水溶液１５の例は、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムのようなアルカリ性水溶液である。アルカリ性水溶液を用いて水を電解することにより、酸素発生の効率を向上させ、かつ電解に必要とされる電力を減少できる。
【００１５】
電解質水溶液１５に含まれる電解質の他の例は、硫酸、硝酸、または過塩素酸である。より具体的には、電解質水溶液１５に含まれる電解質のカチオンの例は、プロトンまたはアルカリ金属、アルカリ土類金属イオンである。電解質水溶液１５に含まれる電解質のアニオンの例は、化学式ＯＨ−で表される水酸化物イオン、化学式ＳＯ４２−で表される硫酸イオン、化学式ＮＯ３−で表される硝酸イオン、または化学式ＣｌＯ４−で表される過塩素酸イオンである。化学式Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、またはＩ−により表されるハロゲン化物イオンは、電解質水溶液１５に含まれる電解質のアニオンから除外される。万一、電解質水溶液１５がハロゲン化物イオンを含有する場合、陽極１１上では、酸素ではなくハロゲンが生成する。電解質水溶液１５に含まれる電解質の例は、このようなカチオンおよびアニオンから構成される塩である。例えば、電解質水溶液に含まれる電解質のさらに他の例は、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、または過塩素酸カリウムである。
【００１６】
（陽極１１）
陽極１１及び陰極１２は、電解質水溶液１５に接するように、容器１６の内部に配置される。陽極１１及び陰極１２は、後述する電源１４に電気的に接続されている。陽極１１上では、酸素が発生する。陰極１２上では、水素が発生する。
【００１７】
陽極１１は、銀コバルトデラフォサイト化合物膜を有している。望ましくは、酸素が、陽極１１に含まれる銀コバルトデラフォサイト化合物膜の表面上で発生するように、陽極１１は、その表面に銀コバルトデラフォサイト化合物膜を有している。銀コバルトデラフォサイト化合物は、化学式ＡｇＣｏＯ２により表される。言い換えれば、銀コバルトデラフォサイト化合物は、Ａサイトが銀であり、かつ、Ｂサイトがコバルトであるデラフォサイト化合物構造を有する酸化物を意味する。
【００１８】
銀コバルトデラフォサイト化合物は、高い化学的安定性を有する。そのため、広いｐＨ領域で用いられても、銀コバルトデラフォサイト化合物は分解されにくい。
【００１９】
銀コバルトデラフォサイト化合物膜を合成する方法は限定されない。銀コバルトデラフォサイト化合物膜を合成する方法の例は、水熱合成法、またはスパッタリング法である。
【００２０】
銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面配向のみを有する。つまり、銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、ｃ面配向の銀コバルトデラフォサイトのみを有しており、その他の配向の銀コバルトデラフォサイトを有さない。ｃ面配向のみを有する銀コバルトデラフォサイト化合物膜は、Ｘ線回折の測定結果において、ｃ面の回折ピーク以外を有さない。
【００２１】
例えば、ｃ面配向のみを有する銀コバルトデラフォサイト化合物膜とは、Ｘ線回折の測定結果において、（最も高い強度を有する銀コバルトデラフォサイトの回折ピークの強度）×０．０２１以上の強度を有する回折ピークが、ｃ面の回折ピークのみであることを意味する。
【００２２】
陽極１１は、銀コバルトデラフォサイト化合物膜を担持した導電性基板により形成され得る。銀コバルトデラフォサイト化合物膜を担持させる方法は、限定されない。
【００２３】
導電性基板は、板、ロッド、またはメッシュ状のような種々の形状を有し得る。導電性基板の材料は、酸化雰囲気に晒されてもその導電性を維持できる材料が望ましい。導電性基板の材料の例は、弁金属またはカーボンである。弁金属とは、酸に曝された際に不導態皮膜が形成される表面を有する金属を意味する。弁金属の例は、チタン、アルミニウム、クロム、またはその合金である。
【００２４】
陽極１１は、導電性基板を具備する必要はない。
【００２５】
陽極１１は、電解質水溶液１５に接する。具体的には、陽極１１に含まれる銀コバルトデラフォサイト化合物膜が電解質水溶液１５に接する。銀コバルトデラフォサイト化合物膜が電解質水溶液１５に接する限り、陽極１１の一部のみが電解質水溶液１５に接触し得る。
【００２６】
（陰極１２）
陰極１２は、導電性物質から形成される。具体的には、陰極１２の表面が導電性物質から形成される。好適な導電性物質の例は、水素を発生させるために低い過電圧を有する白金またはニッケル化合物である。導電性物質が電解質水溶液１５中で分解されない限り、導電性物質の材料は限定されない。
【００２７】
陰極１２は電解質水溶液１５に接する。具体的には、陰極１２に含まれる導電性物質が電解質水溶液１５に接する。導電性物質が電解質水溶液１５に接する限り、陰極１２の一部のみが電解質水溶液１５に接触し得る。
【００２８】
（電源１４）
電源１４は、陽極１１及び陰極１２間に、所定の電位差を印加するために用いられる。電源１４を用いて陽極１１及び陰極１２の間に所定の電位差が印加され、電解質水溶液に含有される水を電気分解する。１．６ボルト以上４．０ボルト以下の電位差が印加されることが望ましい。電源１４の例は、ポテンシオスタットまたは電池である。
【００２９】
（隔膜１３）
水電解装置１００は、陽極１１及び陰極１２の間に、隔膜１３を有する。隔膜１３は、容器１６の内部を、陽極１１が位置する第１室および陰極１２が位置する第２室に分割する。
【００３０】
隔膜１３の例は、素焼き板のような多孔性セラミックス板、ポリプロピレンフィルムのような多孔性高分子膜、またはナフィオン（登録商標）のようなイオン交換膜である。
【００３１】
隔膜１３は、陽極１１上で発生した酸素が、陰極１２で発生した水素と混合しないようにする為に設置する。隔膜１３が無い場合、水の電解に問題は生じないが、陽極１１上で生成した酸素が陰極１２に移動し得る。陰極１２に移動した酸素は、水に変換される。その結果、酸素の発生効率は低下する。このような逆反応を抑制するために、隔膜１３が水電解装置１００に設けられることが望ましい。
【００３２】
図１に示される水電解装置１００では、陽極１１、隔膜１３、および陰極１２は、間隔を置いて配置されている。しかし、水電解装置１００は、陽極１１および陰極１２が隔膜１３の表面および裏面にそれぞれ密着している一体型の電解セルから構成され得る。
【００３３】
図２は、水電解装置の他の例である薄膜型の電解セルを示す。図２に示される薄膜型の電解セルは、水電解装置１００の容器１６に代えて、電解質膜１７を具備する。図２に示される薄膜型の電解セルは、電解質膜１７と、電解質膜１７の表面に形成された陽極１１、および電解質膜１７の裏面に形成された陰極１２を具備する。
【００３４】
イオン交換膜から形成された電解質膜１７を具備する薄膜型の電解セルは、ポリマー電解質膜（以下、「ＰＥＭ」という）型の電解セルである。イオン交換膜の例は、高分子膜である。具体的な高分子膜の例は、陽イオン交換型のナフィオン（登録商標）、セレミオン（登録商標）、陰イオン交換型の高分子膜（商品名Ａ２０１、トクヤマ社製）などである。
【００３５】
セラミックの固体電解質から形成された電解質膜１７を具備する電解セルは、固体電解質型の電解セルである。セラミック固体電解質の例は、ジルコニア系のセラミックスである。ジルコニア系のセラミックスの具体例は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）である。固体電解質型の電解セルは、高温水蒸気型の電解セルでもある。
水電解装置は、アルカリ水電解装置を含む。アルカリ水電解装置は、電解質水溶液１５がアルカリ性水溶液である水電解装置を意味する。
【００３６】
（酸素を発生させる方法）
まず、水電解装置１００が用意される。言い換えれば、水電解装置１００の利用者が、水電解装置１００を準備する。次に、電源１４を用いて陰極１２および陽極１１の間に電位差が印加される。言い換えれば、利用者は電源１４を用いて陰極１２および陽極１１の間に電位差を印加する。この電圧印加により、銀コバルトデラフォサイト化合物上で水が電気分解される。このようにして、陽極１１上に酸素が発生する。
【００３７】
（本発明者らの知見）
本発明者らは、銀デラフォサイト化合物膜の酸素発生の効率が、銀デラフォサイト化合物膜の配向性にどのように依存するかを調べた。
【００３８】
その結果、後述の実施例２、比較例３、および比較例４で示すように、銀デラフォサイト化合物膜において、銀デラフォサイト化合物膜の配向性によって、酸素発生の効率が変わることを見出した。特に、ｃ面配向のみを有する銀デラフォサイト化合物膜を含む陽極は、ａ面配向又はｍ面配向を有する銀デラフォサイト化合物を含む陽極と比べて、大幅に小さい過電圧を有していた。このように、銀デラフォサイト化合物膜の配向性を変えた実験によって、ｃ面配向のみを有する銀ロジウムデラフォサイトを含む陽極は、高い効率で酸素発生させることができることを見出した。
【００３９】
（実験例）
以下の実験例は、本発明をより詳細に説明する。本発明者らは、水電解装置に用いられる陽極の材料および陽極上で酸素が発生するために必要とされる電圧の間の関係を明らかにするために、以下の実験を行った。
【００４０】
（実施例１）
（陽極１１の作製）
実施例１による陽極１１は、導電性カーボン基体上に銀コバルトデラフォサイト化合物を担持させることによって製造された。
【００４１】
まず、銀コバルトデラフォサイト化合物がスパッタリング法により作製された。
【００４２】
具体的には、ＡｇＣｏＯ２（水熱合成法により作製）がターゲットとして用いられた。スパッタリング装置（キヤノンアネルバ株式会社より入手）のチャンバーに、ｃ面配向のサファイア基板が設置された。チャンバー内は、１×１０−３Ｐａまで、真空引きされた。スパッタガスとして、アルゴン（Ａｒ）及び酸素（Ｏ２）がチャンバー内に導入された。マスフローコントローラーにより、アルゴン（０．３ｓｃｃｍ）及び酸素（０．１ｓｃｃｍ）の導入量は調整された。整合器によって反射電力が最小の状態で、高周波電源により高周波放電させることにより、プラズマを発生させた。高周波電源の電源は６０Ｗであった。
基板温度は摂氏４００℃、チャンバー内の圧力は４．０Ｐａの環境下で、ｃ面配向のサファイア基板上に、スパッタリング（３０分間）を行い、１００ｎｍの厚みを有する銀コバルトデラフォサイト化合物膜を得られた。このようにして、サファイア基板及び銀コバルトデラフォサイト化合物膜を含む陽極基板を得られた。
【００４３】
得られた実施例１による陽極基板は、Ｘ線回折装置（パナリティカルより入手、Ｘ’Ｐｅｒｔ  ＰＲＯ  ＭＰＤ、ターゲット：Ｃｕ、加速電圧：４５ｋＶ）を用いるＸ線回折に供された。２θ（ｄｅｇｒｅｅ）の測定範囲は、１０度から１４５度までであった。
【００４４】
図３は、実施例１による陽極のＸ線回折測定の結果を示す。図３に示す（ａ）〜（ｉ）のそれぞれは、回折ピークに対応する。表１に、（ａ）〜（ｉ）の各回折ピークの２θ、回折ピークに対応する材料、及びそのミラー指数を示す。図３に示す回折ピークは、ＡｇＣｏＯ２のピーク（（ａ）、（ｂ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、及び（ｊ））、サファイア基板のピーク（（ｄ）、（ｉ））、Ａｇのピーク（（ｃ）、（ｈ））を含んでいた。実施例１による陽極基板に含まれるＡｇＣｏＯ２は、ｃ面のピークのみを有していた。つまり、実施例１による陽極基板に含まれるＡｇＣｏＯ２は、ｃ面配向のみであった。
【００４５】
【表１】
2017039987.tif 000003
【００４６】
（酸素発生特性の評価）
得られた陽極基板は、円筒状のキャップを用いて、回転ディスク電極アタッチメント（日厚計測社製）に作用電極として取り付けられた。
【００４７】
次に、参照極として可逆水素電極（以下、「ＲＨＥ」という／ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が用いられた。対極として白金電極が用いられた。電解液として、１ｍｏｌ／Ｌの濃度を有する水酸化カリウム水溶液が用いられた。ポテンシオスタット（ビーエーエス株式会社より入手、商品名：ＡＬＳ−７６０Ｃ）で電位が掃引され、電流−電位特性を測定した。
【００４８】
図４における曲線（ａ）は、２０００ｒｐｍの回転数における実施例１による電流密度−電位特性である。過電圧は、以下の数式（ＩＩＩ）によって定義された。
【００４９】
過電圧＝電位差ＥＰＤ１（ボルト  ｖｓ．  ＲＨＥ）−１．２３（ボルト  ｖｓ．  ＲＨＥ）      （ＩＩＩ）
ここで、電位差ＥＰＤ１は、２ｍＡ／ｃｍ２の電流が対極および作用電極の間に流れる時の参照極および作用電極の間の電位差を表す。
【００５０】
過電圧の低下に伴い、酸素の発生効率は高まる。
【００５１】
図４から明らかなように、実施例１による陽極は、１．６４ボルトの電位差ＥＰＤ１を有していた。従って、実施例１による陽極は、０．４１ボルトの過電圧を有していた。
また、図４から明らかなように、実施例１による陽極は、アルカリ水電解装置で用いられる電圧１．８Ｖの時において、８．４８ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有していた。電流密度の上昇に伴い、酸素の発生効率は高まる。
【００５２】
（比較例１）
比較例１では、ｃ面配向のサファイア基板に代えて、ａ面配向のサファイア基板上に、銀コバルトデラフォサイト化合物膜を得たこと以外は、実施例１と同様に実験が行われた。
図５は、比較例１による陽極のＸ線回折結果を示す。図５に示す（ａ）〜（ｉ）のそれぞれは、回折ピークに対応する。表２に、（ａ）〜（ｈ）の各回折ピークの２θ、回折ピークに対応する材料、及びそのミラー指数を示す。図５に示す回折ピークは、ＡｇＣｏＯ２のピーク（（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、及び（ｈ））、サファイア基板のピーク（（ｃ）、（ｆ））を含んでいた。比較例１による陽極基板のＡｇＣｏＯ２は、ｃ面のピーク（（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、及び（ｅ）、（ｇ））及びａ面のピーク（（ｈ））を有していた。つまり、比較例１による陽極基板は、ｃ面配向のＡｇＣｏＯ２及びａ面配向のＡｇＣｏＯ２を有していた。なお、ＡｇＣｏＯ２（００６）のピーク強度は、ＡｇＣｏＯ２のピークの中で最も小さかった（ＡｇＣｏＯ２（３００）ピーク強度／ＡｇＣｏＯ２（００６）ピーク強度＝０．０２１）。
【００５３】
【表２】
2017039987.tif 000004
【００５４】
図４における曲線（ｂ）は、比較例１による陽極の電流密度−電位特性である。図４から明らかなように、比較例１による陽極は、１．８３Ｖの電位差ＥＰＤ１を有していた。従って、比較例１による陽極は、０．０６Ｖの過電圧を有していた。
また、図４から明らかなように、比較例１による陽極は、アルカリ水電解装置で用いられる電圧１．８Ｖの時において、１．７７ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有していた。
【００５５】
（比較例２）
比較例２では、ｃ面配向のサファイア基板に代えて、ｍ面配向のサファイア基板上に、銀コバルトデラフォサイト化合物膜を得たこと以外は、実施例１と同様に実験が行われた。
図６は、比較例２による陽極のＸ線回折結果を示す。図６に示す（ａ）及び（ｂ）は、回折ピークに対応する。表３に、（ａ）及び（ｂ）の各回折ピークの２θ、回折ピークに対応する材料、及びそのミラー指数を示す。図６に示す回折ピークは、ＡｇＣｏＯ２のピーク（（ａ））、サファイア基板のピーク（（ｂ））を含んでいた。比較例２による陽極基板のＡｇＣｏＯ２は、ｍ面のピークのみを有していた。つまり、比較例２による陽極基板ＡｇＣｏＯ２は、ｍ面配向のみであった。
【００５６】
【表３】
2017039987.tif 000005
【００５７】
図４における曲線（ｃ）は、比較例２による陽極の電流−電位特性である。図４から明らかなように、比較例２による陽極は、１．７９Ｖの電位差ＥＰＤ１を有していた。従って、比較例２による陽極は、０．５６Ｖの過電圧を有していた。
また、図４から明らかなように、比較例２による陽極は、アルカリ水電解装置で用いられる電圧１．８Ｖの時において、２．０８ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を有していた。
【００５８】
以下の表４は、実施例１、比較例１〜比較例２による陽極のＡｇＣｏＯ２の配向、電位差ＥＰＤ１、および過電圧を示す。
【００５９】
【表４】
2017039987.tif 000006
【００６０】
表４から明らかなように、実施例１による陽極のみが、低い過電圧を有する。そのため、実施例１によるｃ面のみの配向を有する銀コバルトデラフォサイト化合物を含む陽極を具備する水電解装置は、高いエネルギー効率を有する。
以下の表５は、実施例１、比較例１〜比較例２による陽極のＡｇＣｏＯ２の配向、電位差ＥＰＤ１、および電流密度（過電圧１．８Ｖのとき）を示す。一般的に、アルカリ水電解において用いられる電圧（１．８Ｖ）で評価された。
【００６１】
【表５】
2017039987.tif 000007
表５から明らかなように、実施例１による銀コバルトデラフォサイト化合物のみが、高い電流密度を有する。そのため、実施例１によるｃ面のみの配向を有する銀コバルトデラフォサイト化合物を含む陽極を具備するアルカリ水電解装置は、高いエネルギー効率を有する。実施例１、及び比較例１〜２では、最も大きい強度を有するピークの強度に対して０．０２１以上の強度を有する回折ピークを用いて、薄膜の配向性は評価された。その結果、実施例１によるｃ面のみの配向を有する銀コバルトデラフォサイト化合物を含む陽極を具備するアルカリ水電解装置は、高いエネルギー効率を有していた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ｃ面配向のみを有する銀デラフォサイト化合物を陽極として用いて水を電気分解することによって酸素を効率的に発生する方法を提供する。
【符号の説明】
【００６３】
１１  陽極
１２  陰極
１３  隔膜
１４  電源
１５  電解質水溶液
１６  容器
１７  電解質膜
１００  水電解装置
【図１】
2017039987.tif 000008
【図２】
2017039987.tif 000009
【図３】
2017039987.tif 000010
【図４】
2017039987.tif 000011
【図５】
2017039987.tif 000012
【図６】
2017039987.tif 000013