JPH1072689A

JPH1072689A - 低水素過電圧陰極およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1072689A
Application number: JP8274712A
Authority: JP
Inventors: Hideharu Horikoshi; 秀春堀越; Kazumasa Suetsugu; 和正末次; Takashi Sakaki; 孝榊
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: JP3358465B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】水の電気分解または食塩などのアルカリ金属塩
化物の水溶液電気分解に使用する場合、水素過電圧が十
分に低い陰極。【解決手段】ニッケル含有量が３５〜９０重量％、モリ
ブデン含有量が１０〜６５重量％であり、かつＣｕＫα
線によるＸ線回折において、角度４２〜４５度の間に主
ピークがあり、その半値幅が０．４〜７度である合金層
からなる、導電性基材上に、ニッケルと、モリブデンを
含む合金層を被覆した低水素過電圧陰極。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水の電気分解または
食塩などのアルカリ金属塩化物の水溶液電気分解に使用
する低水素過電圧陰極とその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水またはアルカリ金属塩化物水溶液電解
工業は多電力消費型産業であり、省エネルギーのための
様々な技術開発が進められている。省エネルギーの手段
とは、理論分解電圧、溶液抵抗、隔膜抵抗、陽極過電
圧、陰極過電圧などで構成される電解電圧を実質的に低
減することであり、特に過電圧に関してはその特性が電
極の材料や表面形態に著しく左右されることから、多く
の研究者の興味を引き、開発がなされてきた。イオン交
換膜法食塩電解においては、とりわけ陽極過電圧の低減
にその注目が集まり、精力的な研究開発が行われてきた
結果、耐久性に優れ、ほとんど陽極過電圧の問題となら
ない電極が完成し、既に工業的に広く利用されてきてい
る。

【０００３】一方、陰極過電圧を低減するための低水素
過電圧電極、いわゆる活性陰極に関してもこれまで多く
の提案がなされている。水素過電圧４００ｍＶという鉄
陰極に対して、２００〜２５０ｍＶの電圧低減が可能な
電極、例えば特開昭５９−２５９４０号あるいは特開平
６−１４６０４６号明細書に示されるように電極基材表
面に水素吸蔵合金や白金族酸化物を付着させたもの、特
公昭４０−９１３０号に示されるように電極基材表面に
鉄、コバルト、ニッケル等の遷移金属とタングステン、
モリブデンとの合金層を被覆したものなどが開示されて
いる。しかし、前者の水素吸蔵合金や白金族酸化物を付
着させた電極は、比較的材料が高価なため製作コストが
高く、後者の特許による合金被覆は、製作コストは安い
が、水素過電圧を低減する効果が不十分なことなど、両
者共問題点を抱えている。

【０００４】鉄、コバルトおよびニッケルとモリブデン
の合金メッキに於ける上記の問題点に対し、特開昭５５
−６５３７６号では、合金メッキ浴槽に水溶性ポリアミ
ンを添加して改良を図っているが、ポリアミンの溶解ｐ
Ｈ領域が狭いため工業的なメッキ浴管理の面でやや困難
であり、また、低水素過電圧特性が十分でないなどの問
題点を抱えている。

【０００５】このようにこれまで開示されている多くの
活性陰極は、電極基材とその上に被覆された低水素過電
圧を示す特定組成の触媒物質層とで構成されたものであ
り、その被覆方法も様々である。例えば、上記特許の例
のように活性物質を分散させた浴や金属塩を溶解させた
浴等から触媒物質を電析させる湿式メッキによる方法、
例えば特開昭６１−４１７８６号に示されるように、溶
融状態の触媒物質金属を基材に直接溶射する方法、また
は特開昭６１−２９５３８６号に開示されているよう
に、金属塩溶液を基材上に塗布し、乾燥、還元処理等を
施して触媒物質層を得る方法等がある。しかし、前者の
湿式メッキ法では、電析電位の差等により被覆出来る合
金組成が限定される。また、メッキ浴中の活性物質や金
属成分等の組成がメッキ時間と共に変化し易く、均質な
合金層を常に安定に得るためには十分な浴管理が必要で
ある等の問題点がある。一方後者の２つの方法では、被
覆時に高温熱処理を行うので蒸気圧の差が大きい元素間
の合金化は困難である。また、高温処理により結晶化が
促進されるので、性能が優れているアモルファスもしく
は微結晶の構造が得にくい等の問題点がある。この内、
結晶化を避ける方法として、例えば特開平７−２６８６
７６号に記載されているスパッター法等が試みられてい
るが、製膜速度が遅い等、依然として問題点を抱えてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水の
電気分解または食塩等のアルカリ金属塩化物の水溶液電
気分解に使用する場合、水素過電圧が十分に低い陰極お
よびその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記問題点
を解決するため鋭意検討した結果、ターゲット構成原子
をアーク放電により蒸発、イオン化し、基材上に触媒物
質を被覆するアーク放電型イオンプレーティング法で作
製した陰極が優れた低水素過電圧を示すことを見いだし
た。また、湿式メッキ法で、従来のメッキ浴に添加剤を
加えて系を複雑にすることなく、浴組成とｐＨを特定の
領域に制御することにより、低コストで低水素過電圧性
能に優れた組成と構造の皮膜で被覆された電極を製作で
きることも見いだした。

【０００８】すなわち、本発明の低水素過電圧陰極は、
導電性基材上に、ニッケルとモリブデンを含む合金層を
被覆した低水素過電圧陰極であって、ニッケル含有量が
３５〜９０重量％、モリブデン含有量が１０〜６５重量
％であり、かつＣｕＫα線によるＸ線回折において、角
度４２〜４５度の間に主ピークがあり、その半値幅が
０．４〜７度である合金層からなる低水素過電圧陰極で
ある。

【０００９】また、この合金層には、ニッケル及びモリ
ブデン以外に４ｄ遷移金属、貴金属及びランタノイドの
少なくとも一元素を０．１〜１０重量％含むことが好ま
しい。

【００１０】本発明の低水素過電圧陰極を製造する一つ
の方法は、ニッケル３５〜９０重量％、モリブデン１０
〜６５重量％を含むターゲット又はニッケル及びモリブ
デン以外に４ｄ遷移金属、貴金属及びランタノイドの少
なくとも一元素を０．１〜１０重量％含むターゲットを
使用し、かつ導電性基材の電位を−１００〜５０Ｖと
し、反応ガスとして水素、炭素、窒素、酸素の少なくと
も一種を含むガスを導入し、アーク放電型イオンプレー
ティング法にて導電性基材上に製膜することを特徴とす
る製造方法である。

【００１１】本発明の低水素過電圧陰極を製造する他の
方法は、ニッケルイオンとモリブデン酸イオンと錯化剤
を含むメッキ浴で、該メッキ浴中のニッケルイオンとモ
リブデン酸イオンのモル比がＭｏ／（Ｎｉ＋Ｍｏ）＝５
〜２０モル％で、かつ該メッキ浴中のニッケルイオンと
モリブデン酸イオンの合計濃度が０．１〜０．５モル／
リットルの範囲で存在し、更に該メッキ浴のｐＨが７〜
９であるメッキ浴を用いて、少なくともニッケルおよび
モリブデンを導電性基材上に共電着させることを特徴と
する製造方法である。

【００１２】合金層を被覆する導電性基材は、例えば、
ニッケル、鉄、銅、チタンやステンレス合金鋼等で、特
に苛性アルカリに対して耐食性の優れたものであれば使
用できる。導電性基材の形状は、特に限定されるもので
はなく、一般に電解槽の陰極に合わせた形状のもの、例
えば平板状、曲板状、エキスパンドメタル状、パンチメ
タル状、網状、多孔板状等が使用される。

【００１３】このような導電性基材表面に合金層を被覆
する前に、予め、脱脂、真空加熱、イオンボンバードメ
ント等の一般的な前処理を行うことが好ましい。また、
導電性基材に適当なニッケル合金メッキを行ったり、カ
ーボンや白金族金属等の導電性微粒子等を付着させるこ
とにより、基材表面の凹凸度を高め、基材と合金層の密
着性を強固にすることも有効である。また、合金層の厚
みは、薄すぎると水素過電圧の高い基材の影響を受けて
水素過電圧が高くなり、厚すぎると剥離しやすいので、
５〜５００μｍが適当である。

【００１４】以下に、アーク放電型イオンプレーティン
グ法（ＡＩＰ法）、次いで湿式メッキ法の順で、本発明
の組成と構造の合金層を得るための方法を具体的に記述
する。

【００１５】まずＡＩＰ法について説明する。ＡＩＰ法
に使用するターゲットは、一般的にイオンプレーティン
グ法で使用するターゲットと同様の方法で作製される。
すなわち、ターゲット構成元素を、ボールミル等で物理
混合した後、ＣＩＰ（冷間静水圧プレス）、ＨＩＰ（熱
間静水圧プレス）等により加圧成形して作製するが、特
にその方法は限定されるものではなく、ターゲット構成
元素が均一に混合されており緻密なものを使用する。ま
た、ターゲット作製時において、必ずしも合金化されて
いる必要はない。

【００１６】ＡＩＰ法では、原理的に皮膜合金の組成は
ほぼターゲットの組成と等しくなるので、ターゲットの
組成を制御することで、容易に任意の組成の皮膜を得る
ことが出来る。また、ニッケルとモリブデンとでは蒸気
圧の差が大きいので、高温処理を必要とする溶射法等で
は製膜が困難であるが、本発明の方法によれば、ターゲ
ット原子をアーク放電を用いて比較的低温で蒸発させる
ので、蒸気圧の差が大きく溶射法等では作製が困難な元
素間の合金化も容易である。

【００１７】合金層の厚さは、成膜時間により容易に制
御出来る。ニッケルとモリブデンの合金の場合、製膜速
度は数μｍ／１０分程度だが、複数のターゲットを同時
に使用することで製膜速度を上げることが可能であり、
他のイオンプレーティング法あるいはスパッタリング法
等では困難な厚膜化も容易である。

【００１８】ＡＩＰ法で、本発明における組成と構造の
合金層を得るには、ターゲット組成および製膜条件を制
御すればよい。すなわち、ニッケル３５〜９０重量％、
モリブデン１０〜６５重量％を含むターゲットを使用
し、基材に−１００〜５０Ｖの電位をかけて製膜を行
う。

【００１９】合金層にニッケル及びモリブデン以外の４
ｄ遷移金属、貴金属及びランタノイドの少なくとも一元
素を含有させる場合には、ニッケル及びモリブデン以外
に当該元素を０．１〜１０重量％含むターゲットを使用
する。

【００２０】また、反応ガスとして、水素、炭素、窒
素、酸素の少なくとも一種を含むガスを導入して製膜を
実施する。水素含有ガスとは、例えばＨ₂、Ｈ₂Ｏのよ
うに、ガス成分中に水素原子を含むガスのことである。
炭素含有ガスとしては、例えばＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆等が、
窒素含有ガスとしては、例えばＮ₂、ＮＨ₃等が、酸素
含有ガスとしては、例えばＯ₂、ＣＯ等があるが、反応
ガスはここに例示したガスに限定されるものではない。
上記条件でアーク放電型イオンプレーティングを行うこ
とにより、合金層中のニッケル含有量が３５〜９０重量
％、モリブデン含有量が１０〜６５重量％であり、かつ
ＣｕＫα線によるＸ線回折において、角度４２〜４５度
の間に主ピークがあり、その半値幅が０．４〜７度であ
る合金層からなる低水素過電圧陰極が得られる。

【００２１】基材の電位としては、−６０〜３０Ｖがよ
り好ましい。イオンプレーティング法では、ターゲット
構成原子をイオン化して基材に被覆するが、基材の電位
が請求の範囲を逸脱すると、被覆するイオンの運動エネ
ルギーが過大となるため基材との衝突により基材の温度
が著しく上昇し、請求項に記載した結晶構造の皮膜を得
ることが出来ない。また、基材の電位の絶対値が大きく
なると、皮膜組成とターゲット組成とのずれが大きくな
り、目的の組成の合金層が得られない。

【００２２】次に湿式メッキ法について説明する。湿式
メッキ法では、メッキに使用する対極の種類は特に制限
はないが、ニッケル板などの溶性電極や白金板や白金を
コートしたチタン板などの不溶性電極等が使用できる。

【００２３】本発明における組成と構造の合金層を製作
するためには、湿式メッキで使用するメッキ浴組成は特
定の濃度領域に制御されなければならない。即ち、メッ
キ浴中にニッケルイオンとモリブデン酸イオンと錯化剤
を含むメッキ浴で、該メッキ浴中のニッケルイオンとモ
リブデン酸イオンのモル比がＭｏ／（Ｎｉ＋Ｍｏ）＝５
〜２０モル％で、かつ該メッキ浴中のニッケルイオンと
モリブデン酸イオンの合計濃度が０．１〜０．５モル／
リットルの範囲で存在するメッキ浴を用いることであ
る。ニッケル源、モリブデン源としては特に制限されな
いが、前者は一般に用いられる硫酸ニッケル、塩化ニッ
ケルなどのニッケル塩を単独または混合して使用すれば
良く、後者はモリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カ
リウムやモリブデン酸アンモニウムなどを使用すれば良
い。メッキ浴中に加えられる錯化剤としては特に制限は
ないが、ニッケルイオンと錯形成し易い錯化剤であれば
良く、例えばクエン酸、酒石酸、ピロリン酸などが用い
られる。また、錯化剤の使用量も特に制限されるもので
はないが、一般的にメッキ浴中のニッケルイオンとモリ
ブデン酸イオンの合計濃度に対して０．１〜２倍モル量
程度であれば良い。

【００２４】さらに、本発明における組成と構造の合金
層を製作するためには、メッキ浴ｐＨを特定の領域に制
御しなければならない。即ち、ｐＨが７〜９のメッキ浴
を用いれば良く、このｐＨの調整に使用する薬剤として
は特に制限はないが、硫酸や塩酸などの無機酸や水酸化
ナトリウムやアンモニア水等の無機塩基を使用すれば良
い。

【００２５】本発明における合金層の組成と構造は、メ
ッキ浴の温度、メッキ電流密度によっても影響を受ける
が、これらは、例えば特公昭４０−９１３０号や特開昭
５５−６５３７６号の実施例に示されるような一般的な
条件範囲を選択することによって維持することができ
る。即ち、メッキ浴の温度としては、２０℃〜７０℃の
範囲を選択すれば良く、これより低い温度ではメッキ効
率が低いため経済性に難があり、これより高い温度では
合金層の皮膜が脆くなるという問題が生じる。また、メ
ッキ電流密度としては、２〜２０Ａ／ｄｍ²の範囲を選
択すれば良く、これより低いメッキ電流密度では、合金
層のモリブデン含有率が本発明の範囲より低くなるため
に陰極過電圧が高い電極しか得られず、これより高い電
流密度ではメッキ効率が低いために経済性が悪い。

【００２６】本発明の導電性基材表面に被覆される合金
層は、少なくともニッケルおよびモリブデンからなる合
金層であって、Ｘ線回折においてその半値幅が０．４〜
７度であるピークを示す合金層に制御されなければなら
ない。その半値幅の制御のためには、合金層の製作時お
よび製作後の温度が非常に重要である。即ち、１５０℃
以上の加熱処理操作により結晶性が高くなり、上記半値
幅の範囲からはずれる。例えば、特開昭５５−１００９
８８号明細書に記載されるようなニッケル−モリブデン
陰極においては、炎吹き付け方法によって製作されるた
め、非常に高温の加熱操作を伴い、半値幅が本発明の請
求の範囲内であるピークを示す合金層は得られない。こ
のように製作時または製作後に１５０℃以上の何らかの
加熱操作が含まれる場合、本発明に記載の半値幅を示す
結晶構造は得られないか、又は崩壊し、陰極過電圧が極
めて高い電極しか得られない。従って、メッキ後の加熱
処理を実施しない方が良い。特に１５０℃以上の加熱処
理によって、Ｘ線回折ピークがシャープとなり、更にＭ
ｏ単結晶やＮｉとＭｏの金属間化合物の結晶等が生成し
て結晶構造に変化が観測され、陰極過電圧が顕著に高く
なる。

【００２７】皮膜組成としては、ニッケル４０〜８５重
量％、モリブデン１５〜６０重量％がより好ましく、さ
らに好ましくはニッケル４５〜８０重量％、モリブデン
２０〜５５重量％である。ニッケルあるいはモリブデン
含有量が特許請求の範囲を逸脱すると、ニッケルあるい
はモリブデン金属単独の領域が皮膜中で増加し、ニッケ
ルとモリブデンの合金層が得られず過電圧は著しく上昇
する。また、ニッケルおよびモリブデン含有量が特許請
求の範囲内であっても、ピーク位置あるいは半値幅が特
許請求の範囲外であると、結晶構造が低水素過電圧を示
す結晶構造とは異なるため過電圧は高い。

【００２８】この合金層に、ニッケル及びモリブデン以
外に４ｄ遷移金属、貴金属及びランタノイドの少なくと
も一元素を０．１〜１０重量％含むと、さらに水素過電
圧が低くなり好ましい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例により何等限定されるものではない。

【００３０】実施例１〜７６０ｗｔ％Ｎｉ−４０ｗｔ％Ｍｏ（５０ａｔ％Ｎｉ−５
０ａｔ％Ｍｏ）の組成を有するターゲットを使用してア
ーク放電型イオンプレーティングを行い、実施例１〜７
の試料を得た。基材は、脱脂等を施して表面を清浄にし
たニッケル板（４０×５０ｍｍ²）を用いた。アーク放
電型イオンプレーティングは（株）昭和真空製（型式：
ＳＩＡ−４００Ｔ）イオンプレーティング装置を用いて
行った。１×１０^-3Ｔｏｒｒの真空下、アーク電流１０
０Ａで５０分間製膜を行い、基材上にＮｉ−Ｍｏ合金層
が約２０〜３０μｍの厚さで被覆された電極を作製し
た。各皮膜の製膜条件を表１に、得られた皮膜の特性を
表２に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】皮膜の合金組成はＸ線マイクロアナライザ
ーで分析し、Ｎｉ濃度＋Ｍｏ濃度＝１００として換算し
た値を示す。主ピークの位置および半値幅は、ＣｕＫα
線によるＸ線回折図形から求めた。また、水素過電圧は
９０℃、３２．５％の苛性ソーダ液中にて、４０Ａ／ｄ
ｍ²の電流密度でカレントインタラプター法により測定
した。図１および図２にそれぞれ実施例３および実施例
６で得られた皮膜のＸ線回折図形を示す。

【００３４】比較例１〜２基材の電位を−３００Ｖとする以外は実施例１と同様の
条件で製膜を実施した。製膜の条件および得られた皮膜
の性能をそれぞれ表１および表２に示す。得られた皮膜
の半値幅が特許請求の範囲外であるため、過電圧は２８
０〜３２０ｍＶ程度と高い値を示す。図３に比較例２で
得られた皮膜のＸ線回折図形を示す。

【００３５】実施例８〜１０６０ｗｔ％Ｎｉ−４０ｗｔ％Ｍｏの組成のターゲット、
及びこの組成に５ｗｔ％のＡｇ又はＬａを添加したター
ゲットを使用して、アーク放電型イオンプレーティング
を行い実施例８〜１０の試料を得た。各皮膜の製膜条件
を表３に、得られた結果を表４に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】実施例１１〜１４残部はＮｉでＭｏ濃度が１０〜６５ｗｔ％の間の４種類
の組成のターゲットを使用し、１×１０^-3Ｔｏｒｒの真
空下、アーク電流１００Ａで５０分間、表５に示す条件
で製膜を行った。得られた皮膜の性能を表６に示す。

【００３９】

【表５】

【００４０】

【表６】

【００４１】比較例３〜４比較例３および比較例４は、それぞれ組成比９５ｗｔ％
Ｎｉ−５ｗｔ％Ｍｏおよび２５ｗｔ％Ｎｉ−７５ｗｔ％
Ｍｏのターゲットを使用し、実施例１１と同様の条件で
製膜を実施した。製膜条件および得られた皮膜の特性を
それぞれ表５および表６に示す。比較例３ではＮｉおよ
びＭｏ含有量が、比較例４ではＮｉおよびＭｏ含有量と
ピーク位置が特許請求の範囲外であるため、過電圧は高
い。図４に比較例４で得られた皮膜のＸ線回折図形を示
す。

【００４２】実施例１５硫酸ニッケル（６水和物）０．２２８モル／リットル、
モリブデン酸ナトリウム（２水和物）０．０１２モル／
リットルおよびクエン酸三ナトリウム（２水和物）０．
３４４モル／リットルを溶解し、メッキ浴を調製した。
この浴に２８％アンモニア水を添加し、ｐＨ８．０とし
た。電極基材として予めアルコール脱脂、硝酸エッチン
グを施したニッケルディスク板（電極面積７８．５ｍｍ
²）を、対極材としてニッケル板を用いた。

【００４３】メッキ浴を５０℃にコントロールしながら
電流密度５Ａ／ｄｍ²で２４分間メッキを行い、電極基
材上にニッケル−モリブデン合金層を析出させた電極を
作製した。合金層をＸ線マイクロアナライザーで測定し
たところ、モリブデン濃度は３９．０ｗｔ％であり、Ｃ
ｕＫα線によるＸ線回折測定における主ピークの位置
は、４３．７度、半値幅は５．３度であった。

【００４４】この電極を用いて、９０℃にて３２．５％
の苛性ソーダ液中で水素過電圧を測定したところ、４０
Ａ／ｄｍ²の電流密度で１０８ｍＶであった。

【００４５】実施例１６〜２２および比較例５〜１３ニッケル源、モリブデン源、錯化剤種、電極基材および
電極基材前処理、対極、合金層のモリブデン濃度測定方
法、Ｘ線回折測定方法および水素過電圧測定条件を実施
例１５と同じにして、以下の実施例および比較例を実施
した。

【００４６】実施例１６〜１７及び比較例５〜６では、
メッキ浴中のＭｏ／（Ｎｉ＋Ｍｏ）モル比を変化させて
合金層を作製した。表７に得られた合金層のモリブデン
濃度と主ピークの位置と半値幅および得られた電極の水
素過電圧を示す。

【００４７】

【表７】

【００４８】この表から明らかなように、比較例５およ
び比較例６では、Ｍｏ／（Ｎｉ＋Ｍｏ）モル比が特許請
求の範囲外であるため過電圧が高くなった。

【００４９】同様に、実施例１８〜１９及び比較例７〜
８において、メッキ浴中のＮｉ＋Ｍｏ合計濃度を変化さ
せて合金層を作製した。表８に合金層のモリブデン濃
度、主ピークの位置、半値幅および得られた電極の水素
過電圧を示す。

【００５０】

【表８】

【００５１】実施例２０〜２２及び比較例９〜１０にお
いて、メッキ浴のｐＨ条件を変化させて製作し、表９に
合金層のモリブデン濃度、主ピークの位置、半値幅およ
び得られた電極の水素過電圧を示す。

【００５２】

【表９】

【００５３】これらの表８及び表９から明らかなよう
に、比較例７および比較例８では、Ｎｉ＋Ｍｏ合計濃度
が特許請求の範囲外であるため過電圧が高くなり、比較
例９および比較例１０では、メッキ浴のｐＨが特許請求
の範囲外であるため過電圧が高くなった。

【００５４】比較例１１〜１３において、メッキ後に空
気中で１時間、１５０℃の加熱処理を行った際の合金層
の主ピークの位置と半値幅、他にＸ線回折測定で同定さ
れた結晶構造および水素過電圧の例を表１０に示す。

【００５５】

【表１０】

【００５６】この表から明らかなように、１５０℃の熱
処理により半値幅が狭くなると共に、新たに金属間化合
物Ｎｉ₄Ｍｏのピークが観察され、過電圧が高くなっ
た。

【００５７】Ｘ線回折図形の例として、実施例１６、比
較例５および比較例１１での回折図形を図５、図６およ
び図７に示す。

【００５８】

【発明の効果】本発明の製造方法により得られる活性陰
極を９０℃、３２．５％の苛性ソーダ液中にて、４０Ａ
／ｄｍ²の電流密度で電解すると、水素過電圧が８０〜
１５０ｍＶと低く、本発明により得られる陰極は、非常
に優れた陰極性能を有することが明らかとなった。この
陰極性能は、少なくともニッケルおよびモリブデンから
なる合金層が導電性基材表面に被覆された電極であっ
て、その合金層のモリブデン含有量が１０〜６５重量％
の範囲で、かつ合金層のＣｕＫα線によるＸ線回折測定
において、主ピークの位置が４２〜４５度の間にあり、
半値幅の値が０．４〜７度である回折ピークしか示さな
いように制御することにより得られるものである。

【００５９】この陰極をアルカリ金属塩化物水溶液電解
に適用すると、消費電力のセービングが可能となり、ク
ロルアルカリ工業における省エネルギーに対する寄与は
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例３で得られた合金層のＸ線回折図形であ
る。

【図２】実施例６で得られた合金層のＸ線回折図形であ
る。

【図３】比較例２で得られた合金層のＸ線回折図形であ
る。

【図４】比較例４で得られた合金層のＸ線回折図形であ
る。

【図５】実施例１６で得られた合金層のＸ線回折図形で
ある。

【図６】比較例５で得られた合金層のＸ線回折図形であ
る。

【図７】比較例１１で得られた合金層のＸ線回折図形で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基材上に、ニッケルとモリブデンを
含む合金層を被覆した低水素過電圧陰極であって、ニッ
ケル含有量が３５〜９０重量％、モリブデン含有量が１
０〜６５重量％であり、かつＣｕＫα線によるＸ線回折
において、角度４２〜４５度の間に主ピークがあり、そ
の半値幅が０．４〜７度である合金層からなる低水素過
電圧陰極。
【請求項２】請求項１に記載の低水素過電圧陰極におい
て、合金層にニッケル及びモリブデン以外に、４ｄ遷移
金属、貴金属及びランタノイドの少なくとも一元素を
０．１〜１０重量％含む低水素過電圧陰極。
【請求項３】ニッケル３５〜９０重量％、モリブデン１
０〜６５重量％を含むターゲットを使用し、又は、ニッ
ケル及びモリブデン以外に４ｄ遷移金属、貴金属及びラ
ンタノイドの少なくとも一元素を０．１〜１０重量％含
むターゲットを使用し、かつ導電性基材の電位を−１０
０〜５０Ｖとし、反応ガスとして水素、炭素、窒素、酸
素の少なくとも一種を含むガスを導入し、アーク放電型
イオンプレーティング法にて導電性基材上に製造するこ
とを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の低水素過
電圧陰極の製造方法。
【請求項４】ニッケルイオンとモリブデン酸イオンと錯
化剤を含むメッキ浴で、該メッキ浴中のニッケルイオン
とモリブデン酸イオンのモル比がＭｏ／（Ｎｉ＋Ｍｏ）
＝５〜２０モル％で、かつ該メッキ浴中のニッケルイオ
ンとモリブデン酸イオンの合計濃度が０．１〜０．５モ
ル／リットルの範囲で存在し、更に該メッキ浴のｐＨが
７〜９であるメッキ浴を用いて、少なくともニッケルお
よびモリブデンを導電性基材上に共電着させることを特
徴とする請求項１及び請求項２に記載の低水素過電圧陰
極の製造方法。
【請求項５】ニッケル３５〜９０重量％、モリブデン１
０〜６５重量％を含むターゲットを使用し、かつ導電性
基材の電位を−１００〜５０Ｖとし、反応ガスとして水
素、炭素、窒素、酸素の少なくとも一種を含むガスを導
入し、アーク放電型イオンプレーティング法にて製造し
て得た請求項１及び請求項２に記載の低水素過電圧陰
極。