[发明专利]产生氧气的方法、水电解装置和阳极

说明书

技术领域

本发明涉及产生氧气的方法和水电解装置。本发明也涉及该方法中所使用的阳极。

背景技术

专利文献1公开了一种通过使用阳极电解氯化钠而产生氯气的方法，所述阳极的表面具有由化学式ABO₂(其中，A表示铂、钯、银、或钴，且B表示铬、铁、钴、铑、铝、钆、钪、铟、铊、铅、钌、或镧系元素)表示的铜铁矿型(delafossite)化合物。但是，专利文献1对于产生氧气的方法毫无公开。

在先技术文献

专利文献1：英国专利第1400948号说明书

发明内容

水电解所需的理论电压为1.23伏特。但是，由于电极的过电压，实际的水电解中需要超过1.23伏特的电压。过电压越小，水的电解就越高效地进行。本说明书中使用的术语“过电压”的意思是，通过电解水而在阳极上产生氧气这所需的电压的值减去理论电压所得的值。例如，在通过使用由金属M形成的阳极电解水而产生氧气这需要2.0伏特的电压的情况下，金属M具有0.77伏特(＝2.0伏特-1.23伏特)的过电压。

如在后述的比较例中所证实的那样，本发明人使用各种铜铁矿型银化合物，电解水而产生了氧气。其结果，几乎所有的铜铁矿型银化合物，由于其大的过电压而不适合于水的电解。

但是，本发明人从各种铜铁矿型银化合物之中，发现了适合用于通过水电解而产生氧气的铜铁矿型银化合物，完成了本发明。本发明的目的在于，提供一种通过利用铜铁矿型银化合物作为阳极来电解水而效率良好地产生氧气的方法。本发明的目的也是提供适合于该方法的水电解装置和阳极。

本发明是一种产生氧气的方法，具备以下工序：

(a)准备水电解装置的工序，其中，

所述水电解装置具备容器、阳极、阴极和电源，

所述容器中储存有电解质水溶液，

所述阳极与所述电解质水溶液接触，并且包含选自由化学式AgCoO₂表示的铜铁矿型银钴化合物和由化学式AgRhO₂表示的铜铁矿型银铑化合物中的至少1种铜铁矿型银化合物，

所述阴极与所述电解质水溶液接触，

其中，所述至少1种铜铁矿型银化合物与所述电解质水溶液接触；

(b)使用所述电源在所述阴极和所述阳极之间施加电位差，通过在所述至少1种铜铁矿型银化合物上发生的水的电解，在所述阳极上产生氧气的工序。

本发明是一种产生氧气的方法，具备以下工序：

(a)准备水电解装置的工序，其中，

所述水电解装置具备电解质膜、阳极、阴极和电源，

所述阳极与所述电解质膜的表面接触，并且包含选自由化学式AgCoO₂表示的铜铁矿型银钴化合物和由化学式AgRhO₂表示的铜铁矿型银铑化合物中的至少1种铜铁矿型银化合物，

所述阴极与所述电解质膜的背面接触，

其中，所述至少1种铜铁矿型银化合物与所述电解质水溶液接触；

(b)使用所述电源在所述阴极和所述阳极之间施加电位差，通过在所述至少1种铜铁矿型银化合物上发生的水的电解，在所述阳极上产生氧气。

本发明是一种用于通过水的电解而产生氧气的阳极，所述阳极具有选自由化学式AgCoO₂表示的铜铁矿型银钴化合物和由化学式AgRhO₂表示的铜铁矿型银铑化合物中的至少1种铜铁矿型银化合物。

本发明是一种水电解装置，具备：

储存有电解质水溶液的容器；

阳极，所述阳极与所述电解质水溶液接触，并且包含选自由化学式AgCoO₂表示的铜铁矿型银钴化合物和由化学式AgRhO₂表示的铜铁矿型银铑化合物中的至少1种铜铁矿型银化合物；

与所述电解质水溶液接触的阴极；以及

电源，所述电源在所述阴极和所述阳极之间施加电位差，通过在所述至少1种铜铁矿型银化合物上发生的水的电解，在所述阳极上产生氧气，

其中，所述至少1种铜铁矿型银化合物与所述电解质水溶液接触。

本发明是一种水电解装置，具备：

电解质膜；

阳极，所述阳极与所述电解质膜的表面接触，并且包含由化学式AgCoO₂表示的铜铁矿型银钴化合物和由化学式AgRhO₂表示的铜铁矿型银铑化合物中的至少1种铜铁矿型银化合物；

与所述电解质膜的背面接触的阴极；以及