エネルギーと環境 167

彦根藩二当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救った
と伝えられる招き猫と井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦国時
代の井伊軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと
）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ－。 

前回よりの続き
🌠 特許第7566173号 酸性ガス還元電極触媒およびそれを用いた酸性
ガス還元装置 三菱電機株式会社⓶
【要約】電極触媒（１００）は、導電性微粒子（２）の表面に活性金
属（１）を付着させた触媒粒子（３）と、酸性ガスを吸着する多孔質
膜（４）と、プロトンを透過する陽イオン交換膜（５）と、表面に、
多孔質膜（４）および陽イオン交換膜（５）が共存する触媒粒子（３）
を、固着させた多孔質の集電体（６）と、を備え、触媒粒子（３）は
多孔質膜（４）で被覆され、陽イオン交換膜（５）で覆われて集電体
（６）の表面に固着される。
【発明の効果】
本願によれば、酸性ガスを吸着する多孔質体と、プロトンを透過する
陽イオン交換膜と、が触媒上に共存することで、効率的に二酸化炭素
を還元することができる。

【００３８】  実施の形態２．
  実施の形態１では、触媒粒子３の集電体６側に多孔質膜４を、集電
体６とは反対側に陽イオン交換膜５を設けた場合を説明したが、実施
の形態２では、触媒粒子３の集電体６側に陽イオン交換膜５を、集電
体６とは反対側に多孔質膜４を設けた場合について説明する。

図５　実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触媒の構成を示す断面図
【符号の説明】【００６５】
  １  活性金属、２  導電性微粒子、３  触媒粒子、４  多孔質膜、５  陽
イオン交換膜、６  集電体、１００、１０１、１０２  電極触媒。

【００３９】  図５は、本願の実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触
媒の構成を示す断面図である。図５に示すように、電極触媒１０１は、
導電性微粒子２の表面に活性金属１を付着させた触媒粒子３、触媒粒
子３を、陽イオン交換膜５を介して固着させた集電体６、集電体６に
固着した触媒粒子３を覆う多孔質膜４、で構成される。【００４０】
  次に、本願の実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触媒の製造方法に
ついて、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａおよび図６Ｂ
は、実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触媒の製造方法を説明する
ための断面図である。【００４１】

図６Ａおよび図６Ｂは、実施の形態２に係る酸性ガス還元電極の
製造方法を説明するための断面図

まず最初に、活性金属１が含まれた金属塩の溶液に導電性微粒子２を
入れて撹拌しながら、還元剤を入れることで、図６Ａに示すような、
活性金属１を付着させた導電性微粒子２を得ることができる。金属塩
は水和物か否かにより、水またはアルコールを溶媒に用いる。活性金
属１は、導電性微粒子２に対して金属質量換算で０．１～５０ｗｔ％
の範囲で付着させる。望ましくは、１～１０ｗｔ％の範囲で付着させ
る。付着量が０．１％未満であると、ファラデー効率が悪くなるため、
産業利用の面で課題となる。付着量が５０ｗｔ％よりも多くなるとシ
ンタリング現象により活性金属１のサイズが大きくなり、触媒反応が
乏しくなる。【００４２】

 続いて、陽イオン交換膜５の成分であるナフィオンを５ｗｔ％～１０
ｗｔ％の割合でアルコール単体またはアルコールと水の混合溶液に溶
解させ、その溶液を集電体６の表面に塗布した後、導電性微粒子２に
活性金属１を付着させた触媒粒子３を、図６Ｂに示すように、形成さ
れた陽イオン交換膜５上に塗布する。なお、陽イオン交換膜５は、塗
布面の反対側の集電体６の表面に出て来てもよい。【００４３】
 触媒粒子３の塗布方法は、アルコール単体またはアルコールと水の混
合溶液の中に触媒粒子３を混合し、スピン塗布、スプレー塗布、ディ
スペンス塗布などの方法で実施し、集電体６の陽イオン交換膜５の塗
布面に均一に分散させるのが望ましい。塗布した後の乾燥温度は室温
放置、または５０℃以下の加温をしても良い。【００４４】
  最後に、集電体６に固着した触媒粒子３の表面を覆うように多孔質膜
４を形成ことで、図５に示す電極触媒１０１が得られる。このように
して形成された電極触媒１０１は、図３および図４に示すような酸性
ガス還元装置のカソード電極として使用される。【００４５】

  多孔質膜を薄く被覆するためには、実施の形態１と同様に、金属有機
構造体を構成される金属塩と有機配位子が溶解した溶液中に触媒粒子
３を入れて、十分撹拌して必要に応じて加温することで被覆すること
ができる。ここで述べた金属有機構造体の種類としては、耐熱性と耐
水性を有するものであればよく、例えば、ＨＫＵＳＴ－１、ＺＩＦ－
８、ＺＩＦ－６７、ＵｉＯ－６６、ＭＩＬ－１００、ＭＩＬ－１０１、
ＭＯＦ－７４が挙げられる。【００４６】
多孔質膜４を均一に塗布する方法としては、ロール状塗布、スピン塗
布、スプレー塗布、ディップ塗布、ディスペンス塗布などの方法が望
ましい。塗布した後の乾燥温度は、室温放置、または５０℃以下の加
が望ましい。【００４７】
 電極触媒１０１を図３の還元装置２００のカソード電極１２として使
用する場合は、二酸化炭素導入管１６から出てくる二酸化炭素１７が
多孔質膜４と接するように配置する必要がある。【００４８】

  電極触媒１０１を図４の還元装置２００のカソード電極２２として使
用する場合は、電解液１８とは触媒粒子３が固着されていない集電体
６の面を接するようにし、気体として導入される二酸化炭素２７は多
孔質膜４と接するようにする。この時、電解液２８と接する集電体６
の最表面は陽イオン交換膜５で覆われている方が望ましい。【００４９】
 実施の形態２による電極触媒１０１のその他の構成および製造方法に
ついては、実施の形態１の電極触媒１００と同様であり、対応する部
分には同符号を付してその説明を省略する。また、実施の形態２に
よる電極触媒１０１を用いた酸性ガス還元装置の構成についても、実
施の形態１の電極触媒１００を用いた還元装置２００と同様であり、
対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。【００５０】
 以上のように、本実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触媒によれば、
電極触媒１０１は、導電性微粒子２の表面に活性金属１を付着させた
触媒粒子３と、酸性ガスを吸着する多孔質膜４と、プロトンを透過す
る陽イオン交換膜５と、表面に多孔質膜４および陽イオン交換膜５が
共存する触媒粒子３を、固着させた多孔質の集電体６と、を備え、触
媒粒子３は、陽イオン交換膜５を介して集電体６の表面に固着され、
多孔質膜４で覆われるようにしたので、また、本実施の形態２に係る
酸性ガス還元装置によれば、還元装置２００は、電解液１８（２８）
で満たされた電解槽１１（２１）と、電界層１１（２１）の中でイオ
ン交換膜１４（２４）を介して対置されたカソード電極１２（２２）
およびアノード電極１３（２３）と、カソード電極１２（２２）とア
ノード電極１３（２３）に接続する電源１５（２５）と、カソード電
極１２（２２）に接するように酸性ガスである二酸化炭素１７（２７）
を導入する二酸化炭素導入管１６（２６）と、を備え、カソード電極
１２（２２）は、電極触媒１０１を用いるようにしたので、酸性ガス
である二酸化炭素を吸着する多孔質膜と、プロトンを透過する陽イオ
ン交換膜と、が触媒上に共存することで、二酸化炭素とプロトンが両
側から供給され、集電体上で還元反応が起こり、効率的に二酸化炭素
を還元することができる。

図７　実施の形態３に係る酸性ガス還元電極触媒の構成を示す断面図
【００５１】  実施の形態３．
  実施の形態１および実施の形態２では、多孔質部材として多孔質膜
４を用いた場合について説明したが、実施の形態３では、多孔質部材
としての多孔質粒子を用いた場合について説明する。
【００５２】  図７は、本願の実施の形態３に係る酸性ガス還元電極
触媒の構成を示す断面図である。図７に示すように、電極触媒１０２
は、導電性微粒子２の表面に活性金属１を付着させた触媒粒子３、触
媒粒子３の表面に陽イオン交換膜５を被覆するとともに固着された多
孔質粒子１０、陽イオン交換膜５で覆うことで触媒粒子３が固着され
た集電体６、で構成される。

図８Ａから図８Ｃは、実施の形態３に係る酸性ガス還元電極の製造方
法を説明するための断面図

【００５３】次に、本願の実施の形態３に係る酸性ガス還元電極触媒
の製造方法について、図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。図６Ａ
および図６Ｂは、実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触媒の製造方
法を説明するための断面図である。【００５４】
まず最初に、活性金属１が含まれた金属塩の溶液に導電性微粒子２を
入れて撹拌しながら、還元剤を入れることで、図８Ａに示すような、
活性金属１を付着させた導電性微粒子２を得ることができる。金属塩
は水和物か否かにより、水またはアルコールを溶媒に用いる。活性金
属１は、導電性微粒子２に対して金属質量換算で０．１～５０ｗｔ％
の範囲で付着させる。望ましくは、１～１０ｗｔ％の範囲で付着させ
る。付着量が０．１％未満であると、ファラデー効率が悪くなるため、
産業利用の面で課題となる。付着量が５０ｗｔ％よりも多くなるとシ
ンタリング現象により活性金属１のサイズが大きくなり、触媒反応が
乏しくなる。【００５５】
 
続いて、陽イオン交換膜５の成分であるナフィオンを５ｗｔ％～１０
ｗｔ％の割合でアルコール単体またはアルコールと水の混合溶液に溶
解させ、その溶液の中に、触媒粒子３および図８Ｂに示す多孔質粒子
１０を入れて十分撹拌する。
【００５６】  なお、多孔質粒子１０は二酸化炭素を吸着できる材料
であればよく、活性炭、ゼオライトのような材料であり、触媒粒子３
と同程度からそれ以下の直径を有していることが望ましい。特に、多
孔質体粒子１０としては、金属有機構造体を用いることが望ましく、
耐熱性と耐水性を有するものであればよい。例えば、ＨＫＵＳＴ－１、
ＺＩＦ－８、ＺＩＦ－６７、ＵｉＯ－６６、ＭＩＬ－１００、ＭＩＬ
－１０１、ＭＯＦ－７４が挙げられる。ＺＩＦ－８を一例として挙げ
ると、実施の形態１で示した試薬を用いて、加熱・加圧により粒状の
ＺＩＦ－８を合成しても良い。また、市販品を用いても良く、ＢＡＳ
Ｆ社（独）で製造されているＢａｓｏｌｉｔｅＺ１２００（商標登録）
を用いても良い。【００５７】
  最後に、触媒粒子３と多孔質粒子１０を入れて十分撹拌させた溶液を
集電体６に塗布した後、乾燥させることで、図７に示す電極触媒１０２
が得られる。このようにして形成された電極触媒１０２は、図３およ
び図４に示すような酸性ガス還元装置のカソード電極として使用され
る。【００５８】
  均一に塗布する方法としては、ロール状塗布、スピン塗布、スプレー
塗布、ディップ塗布、ディスペンス塗布などの方法が望ましい。乾燥
時の温度は、室温または５０℃以下の加温をしても良い。【００５９】
  電極触媒１０２を図３の還元装置２００のカソード電極１２として使
用する場合は、二酸化炭素導入管１６から出てくる二酸化炭素１７が
カソード電極１２の全体と接するように配置する必要がある。

【００６０】  電極触媒１０２を図４の還元装置２００のカソード電
極２２として使用する場合は、気体として導入される二酸化炭素２７
は集電体６と接するようにする。この場合、集電体６の二酸化炭素２７
と接する面は、陽イオン交換膜５で覆われていない方が望ましい。陽
イオン交換膜５が全面に厚く覆われていると、気体である二酸化炭素
２７が透過しないためである。
【００６１】実施の形態３による電極触媒１０２のその他の構成およ
び製造方法については、実施の形態１の電極触媒１００と同様であり、
対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。また、実施の
形態３による電極触媒１０２を用いた酸性ガス還元装置の構成につい
ても、実施の形態１の電極触媒１００を用いた還元装置２００と同様
であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。
【００６２】以上のように、本実施の形態３に係る酸性ガス還元電極
触媒によれば、電極触媒１０２は、導電性微粒子２の表面に活性金属
１を付着させた触媒粒子３と、酸性ガスを吸着する多孔質粒子１０と、
プロトンを透過する陽イオン交換膜５と、表面に多孔質粒子１０およ
び陽イオン交換膜５が共存する触媒粒子３を、固着させた多孔質の集
電体６と、を備え、触媒粒子３は、陽イオン交換膜５で覆われること
により、表面に多孔質粒子１０を固着させるとともに、集電体６の表
面に固着されるようにしたので、また、本実施の形態３に係る酸性ガ
ス還元装置によれば、還元装置２００は、電解液１８（２８）で満た
された電解槽１１（２１）と、電界層１１（２１）の中でイオン交換
膜１４（２４）を介して対置されたカソード電極１２（２２）および
アノード電極１３（２３）と、カソード電極１２（２２）とアノード
電極１３（２３）に接続する電源１５（２５）と、カソード電極１２
（２２）に接するように酸性ガスである二酸化炭素１７（２７）を導
入する二酸化炭素導入管１６（２６）と、を備え、カソード電極１２
（２２）は、電極触媒１０２を用いるようにしたので、酸性ガスであ
る二酸化炭素を吸着する多孔質粒子と、プロトンを透過する陽イオン
交換膜と、が触媒上に共存することで、二酸化炭素とプロトンが両側
から供給され、集電体上で還元反応が起こり、効率的に二酸化炭素を
還元することができる。【００６３】

図９　実施の形態に係る酸性ガス還元装置を用いた還元反応の実験デ
ータを示す図

  図９は、本願の実施の形態１から実施の形態３に係る酸性ガス還元
電極触媒を用いた酸性ガス還元装置を用いた場合の還元反応における
実験結果となる。Ｉは実施の形態１に係る酸性ガス還元電極触媒、ＩＩ
は実施の形態２に係る酸性ガス還元電極触媒、およびＩＩＩは実施の
形態３に係る酸性ガス還元電極触媒をそれぞれ用いたカソード電極で
の実験結果である。比較として、ＩＶは従来の酸性ガス還元電極触媒
を用いたカソード電極での実験結果である。還元反応はマイナス側の
値が大きいほど良い。従来の多孔質体を付けない電極触媒と比較して、
本願の電極触媒は、マイナス側に大きな電流値が得られており、優れ
た性能を有している。【００６４】
  本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが
、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及
び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、ま
たは様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示
されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内
において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する
場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つ
の構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合
が含まれるものとする。
【符号の説明】【００６５】
  １  活性金属、２  導電性微粒子、３  触媒粒子、４  多孔質膜、５ 
 陽イオン交換膜、６  集電体、１００、１０１、１０２  電極触媒。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項了
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🌠　最新特許事例
特開2025-28573 電池用材料、電池用材料製造方法および電池用材料
製造システム　株式会社日本製鋼所（審査請求前）⓶
前回よりの続き

【発明の詳細な説明】【００３９】 
反応炉１１０Ａは、筒状の炉であって、一端側に供給される原料であ
る金属前駆体Ｍ１を受け入れる供給口１１１Ａを有し、他端側に反応
生成物である無担持触媒Ｍ１０を送出する送出口１１２Ａを有する。
また反応炉１１０Ａは、供給口１１１Ａと送出口１１２Ａとの間に中
間部１１３Ａを有する。また、ホッパ９０は、金属前駆体Ｍ１を貯留
し、フィーダ９１を介して供給口１１１Ａに金属前駆体Ｍ１を供給す
る。【００４０】
 反応炉１１０Ａは、第１の処理を行う第１処理部１０１を中間部１１
３Ａの上流側に有している。第１処理部１０１は、第１の処理に用い
る第１流体Ｆ１１を供給するための第１流体供給口１６１を１以上有
している。また、第１処理部１０１は、第１の処理で発生した分解ガ
スＦ１２や第１流体Ｆ１１を排出するための第１流体排出口１６３を
１以上さらに有している。第１流体供給口１６１は、所定の流量や圧
力に調整された第１流体Ｆ１１を、第１流体供給バルブ１６２を介し
て受け入れる。第１流体排出口１６３は、所定の流量や圧力に調整さ
れた分解ガスＦ１２や第１流体Ｆ１１等の１以上の種類の流体を、第
１流体排出バルブ１６４を介して排出する。【００４１】

  なお、反応システム１００Ａは、第１流体供給口１６１が受け入れ
る第１流体Ｆ１１の流量や圧力を補助するための圧送装置１６０をさ
らに有してもよい。圧送装置１６０は例えばポンプである。また反応
システム１００Ａは、第１流体排出口１６３が排出する流体の流量や
圧力を補助するために吸引装置１６５をさらに有していてもよい。吸
引装置１６５は例えばポンプやエジェクタである。第１流体供給口
１６１から第１処理部１０１に供給される流体と第１処理部１０１から
第１流体排出口に排出される流体の流量や圧力は特に限定されない。
ただし、第１流体排出口１６３に排出される流体の圧力の方が、第１
流体供給口１６１から供給される流体の圧力に比べて同じかより高い
状態であることが好ましい。
【００４２】
  反応炉１１０Ａは、第２の処理を行う第２処理部１０２を中間部の
下流側に有している。第２処理部１０２は、第２の処理に用いる第２
流体Ｆ２１を供給するための第２流体供給口１７１を１以上有してい
る。また、第２処理部１０２は、第２の処理で発生した分解ガスＦ２２
や第２流体Ｆ２１を排出するための第２流体排出口１７３を１以上さ
らに有している。第２流体供給口１７１は、第２流体供給バルブ１７２
を介して所定の流量や圧力に調整された第２流体Ｆ２１を受け入れる。
第２流体排出口１７３は、第２流体排出バルブ１７４を介して所定の
流量や圧力に調整された分解ガスＦ２２や第２流体Ｆ２１等の１以上
の種類の流体を排出する。【００４３】
  なお、反応システム１００Ａは、第２流体供給口１７１が受け入れる
第２流体Ｆ２１の流量や圧力を補助するために圧送装置１７０をさら
に有してもよい。圧送装置１７０は例えばポンプである。また、反応
システム１００Ａは、第２流体排出口１７３が排出する流体の流量や
圧力を補助するために吸引装置１７５をさらに有していてもよい。吸
引装置１７５は例えばポンプやエジェクタである。第２流体供給口１７１
から第２処理部１０２に供給される流体の流量および圧力と、第２処
理部１０２から第２流体排出口１７３に排出される流体の流量および
圧力は特に限定されない。ただし、第２流体排出口１７３に排出され
る流体の圧力の方が、第２流体供給口１７１から供給される流体の圧
力に比べて同じかより高い状態であることが好ましい。【００４４】

  また反応炉１１０Ａは、第１処理部１０１の温度を制御するための
第１温度制御部１２１を有している。第１温度制御部１２１は温度制
御装置、すなわち加熱装置または冷却装置を含み、第１処理部１０１
における所定の位置の反応炉１１０Ａの温度を制御する。さらに、反
応炉１１０Ａは、第２処理部１０２の温度を制御するための第２温度
制御部１２２を有している。第２温度制御部１２２は温度制御装置、
すなわち加熱装置または冷却装置を含み、第２処理部１０２における
所定の位置の反応炉１１０Ａの温度を制御する。【００４５】

  第１温度制御部１２１および第２温度制御部１２２は、中間部１１３
Ａにおいて筒状の反応炉１１０Ａの周囲を囲むように温度制御装置を
有している。温度制御装置は例えばシースヒータ、コイルヒータまた
はセラミックヒータなどの温度制御可能な任意のヒータを含む。冷却
装置は、例えば冷却した流体を循環させるチラーユニットであっても
よいし、放熱を促進するための冷却フィンや冷却ファンであってもよ
い。第１温度制御部１２１および第２温度制御部１２２は例えば常温
から１０００度程度の範囲の加熱を行う。また第１温度制御部１２１
および第２温度制御部１２２は、加熱装置または冷却装置を制御する
ための制御装置を含み得る。第１温度制御部１２１および第２温度制
御部１２２は、反応炉１１０Ａの所定の位置に温度を監視するための
温度計を有していてもよい。また反応炉１１０Ａは、例えば加熱装置
が電流を流すことにより加熱する原理を有する場合には、電流値を監
視することにより温度制御を行ってもよい。なお、加熱装置は、加熱
した流体を循環する熱媒ヒータであってもよい。【００４６】

  さらに反応炉１１０Ａの内部は、筒部の延伸方向に沿ってスクリュ１
４０Ａが回転可能に設置されている。これにより反応炉１１０Ａは、
第１処理部１０１において、供給口１１１Ａから受け入れた金属前駆
体Ｍ１と第１流体供給口１６１から受け入れた第１流体Ｆ１１を下流
側へ搬送しながら反応させる。また反応炉１１０Ａは、第２処理部
１０２において、第１処理部１０１を通過した処理対象と第２流体Ｆ
２１とを送出口１１２Ａの方へ搬送しながら反応させる。【００４７】
  駆動部１３０Ａは、スクリュ１４０Ａを駆動させるためのモータを含
む。駆動部１３０Ａは、スクリュ１４０Ａの回転数を変速可能に設定
されたものであってもよい。スクリュ１４０Ａは、反応炉１１０Ａの
両端部においてそれぞれ軸支されており、供給口１１１Ａの側におい
て駆動部１３０Ａに接続している。スクリュ１４０Ａは例えば、ニッ
ケルやクロムを主成分とした合金やアルミナを含むセラミックスによ
り形成され得る。【００４８】
  反応炉１１０Ａは、炉内において反応生成物を製造する際に生じる
温度変化や、炉内に供給される物質との接触を許容可能な材質により
形成される。例えば反応炉１１０Ａは、ニッケルやクロムを主成分と
した合金やアルミナを含むセラミックスにより形成され得る。
【００４９】
  次に、反応システム１００Ｂについて説明する。反応システム１００
Ｂは、上述の第２工程ブロック２０における第３の処理および第４の
処理を実行する。すなわち、反応システム１００Ｂは、無担持触媒と
低級炭化水素とを反応システムに供給し、低級炭化水素の熱分解を行
い、無担持触媒に接触させる。これにより反応システム１００Ｂは、
導体Ｍ１３を生成する。反応システム１００Ｂは理解容易のために一
部を切り取った状態で示している。反応システム１００Ｂは、連続的
に反応を継続することにより導体Ｍ１３を生成する。反応システム
１００Ｂは主な構成として、反応炉１１０Ｂ、第３温度制御部１２３、
第４温度制御部１２４、駆動部１３０Ｂおよびスクリュ１４０Ｂを有
している。【００５０】

  反応炉１１０Ｂは、筒状の炉であって、反応システム１００Ａから一
端側に供給される無担持触媒Ｍ１０を受け入れる供給口１１１Ｂを有
し、他端側に反応生成物である導体Ｍ１３を送出する送出口１１２Ｂ
を有する。また反応炉１１０Ｂは、供給口１１１Ｂと送出口１１２Ｂ
との間に中間部１１３Ｂを有する。【００５１】
  反応炉１１０Ｂは、第３の処理を行う第３処理部１０３を中間部１１３
Ｂの上流側に有している。第３処理部１０３は、第３の処理に用いる
第３流体Ｆ３１を供給するための第３流体供給口１８１を１以上有し
ている。また、第３処理部１０３は、第３の処理で発生した分解ガス
Ｆ３２や第３流体Ｆ３１を排出するための第３流体排出口１８３を１
以上有している。第３流体供給口１８１は、第３流体供給バルブ１８２
を介して所定の流量や圧力に調整された第３流体Ｆ３１を受け入れる。
第３流体排出口１８３は、第３流体排出バルブ１８４を介して所定の
流量や圧力に調整された分解ガスＦ３２や第３流体Ｆ３１等の１以上
の種類の流体を排出する。
【００５２】
  なお、反応システム１００Ｂは、第３流体供給口１８１が受け入れる
第３流体Ｆ３１の流量や圧力を補助するために圧送装置１８０をさら
に有してもよい。圧送装置１８０は例えばポンプである。また反応シ
ステム１００Ｂは、第３流体排出口１８３が排出する流体の流量や圧
力を補助するために吸引装置１８５をさらに有していてもよい。吸引
装置１８５は例えばポンプやエジェクタである。第３流体供給口１８１
から第３処理部１０３に供給される流体の流量および圧力と、第３処
理部１０３から第３流体排出口１８３に排出される流体の流量および
圧力は特に限定されない。ただし、第３流体排出口１８３に排出され
る流体の圧力の方が、第３流体供給口から供給される流体の圧力に比
べて同じかより高い状態であることが好ましい。【００５３】

  反応炉１１０Ｂは、第４の処理を行う第４処理部１０４を中間部
１１３Ｂの下流側に有している。第４処理部１０４は、第４の処理に
用いる第４流体Ｆ４１を供給するための第４流体供給口１９１を１以
上有している。また、第４処理部１０４は、第４の処理で発生した分
解ガスＦ４２や第４流体Ｆ４１を排出するための第４流体排出口１９３
を１以上有している。第４流体供給口１９１は、第４流体供給バルブ
１９２を介して所定の流量や圧力に調整された第４流体Ｆ４１を受け
入れる。第４流体排出口１９３は、第４流体排出バルブ１９４を介し
て所定の流量や圧力に調整された分解ガスＦ４２や第４流体Ｆ４１等
の１以上の種類の流体を排出する。【００５４】
  なお、反応システム１００Ｂは、第４流体供給口１９１が受け入れ
る第４流体Ｆ４１の流量や圧力を補助するために圧送装置１９０をさ
らに有してもよい。圧送装置１９０は例えばポンプである。また、
反応システム１００Ｂは、第４流体排出口１９３が排出する流体の流
量や圧力を補助するために吸引装置１９５をさらに有していてもよい。
吸引装置１９５は例えばポンプやエジェクタである。第４流体供給口
１９１から第４処理部１０４に供給される流体の流量および圧力と、
第４処理部１０４から第４流体排出口１９３に排出される流体の流量
および圧力は特に限定されない。ただし、第４流体排出口１９３に排
出される流体の圧力の方が、第４流体供給口１９１から供給される流
体の圧力に比べて同じかより高い状態であることが好ましい。

【００５５】  反応炉１１０Ｂは、第３処理部１０３の温度を制御す
るための第３温度制御部１２３を有している。第３温度制御部１２３
は温度制御装置、すなわち加熱装置または冷却装置を含み、第３処
理部１０３における所定の位置の反応炉１１０Ｂの温度を制御する。
さらに、反応炉１１０Ｂは、第４処理部１０４の温度を制御するため
の第４温度制御部１２４を有している。第４温度制御部１２４は温度
制御装置、すなわち加熱装置または冷却装置を含み、第４処理部１０
４における所定の位置の反応炉１１０Ｂの温度を制御する。

【００５６】  第３温度制御部１２３および第４温度制御部１２４は、
中間部１１３Ｂにおいて筒状の反応炉１１０Ｂの周囲を囲むように加
熱装置を有している。加熱装置は例えばシースヒータ、コイルヒータ
またはセラミックヒータなどの温度制御可能な任意のヒータを含む
加熱装置は例えば常温から１０００度程度の範囲の加熱を行う。また
第３温度制御部１２３および第４温度制御部１２４は、加熱装置また
は冷却装置を制御するための制御装置を含み得る。第３温度制御部
１２３および第４温度制御部１２４は、反応炉１１０Ｂの所定の位置
に温度を監視するための温度計を有していてもよい。また反応炉１１０Ｂ
は、例えば加熱装置が電流を流すことにより加熱する原理を有する場
合には、電流値を監視することにより温度制御を行ってもよい。なお、
加熱装置は、加熱した流体を循環する熱媒ヒータであってもよい。
【００５７】  さらに反応炉１１０Ｂの内部は、筒部の延伸方向に沿
ってスクリュ１４０Ｂが回転可能に設置されている。スクリュ１４０
Ｂが回転することにより、反応炉１１０Ｂに供給された無担持触媒Ｍ
１０は送出口１１２Ｂの方へ搬送される。すなわち、反応炉１１０Ｂ
は、供給口１１１Ｂから受け入れた無担持触媒Ｍ１０と第３流体供給
口１８１から受け入れた第３流体Ｆ３１および第４流体Ｆ４１とを送
出口１１２Ｂの方（下流側）へ搬送しながら段階的に反応させる。

【００５８】  駆動部１３０Ｂはスクリュ１４０Ｂを駆動させるため
のモータを含む。駆動部１３０Ｂは、スクリュ１４０Ｂの回転数を変
速可能に設定されたものであってもよい。スクリュ１４０Ｂは、反応
炉１１０Ｂの両端部においてそれぞれ軸支されており、供給口１１１
Ｂの側において駆動部１３０Ｂに接続している。スクリュ１４０Ｂは
例えば、ニッケルやクロムを主成分とした合金やアルミナを含むセラ
ミックスにより形成され得る。【００５９】
  送出口１１２Ｂは、反応炉１１０Ｂにおいて生成された導体Ｍ１３
を反応炉１１０Ｂの外に送出する。送出口１１２Ｂから導体Ｍ１３が
送出されると、容器１９９がこれを回収する。【００６０】


図５　接続ブロックの断面図
  次に、図５を参照して接続ブロックについて説明する。図５は、接
続ブロック１５の断面図である。反応システム１００は、反応炉１１０Ａ
と反応炉１１０Ｂとの間に接続ブロック１５を有している。接続ブロ
ック１５は、上流側の第１工程を実行する反応システム１００Ａが有
する送出口１１２Ａから下流側の第２工程を実行する反応システム
１００Ｂが有する供給口１１１Ｂまでの空間を外気から遮断する。接
続ブロック１５は主な構成として、第１工程ブロック１０および第２
工程ブロック２０のそれぞれに面する環状の接続部１５２と、この接
続部１５２から立設する筒状のカバー部１５１と、を有している。
【００６１】
  カバー部１５１は、送出口１１２Ａと供給口１１１Ｂとを覆うように
構成された筒状の部材である。カバー部１５１は、反応炉１１０Ａの
送出口１１２Ａと反応炉１１０Ｂの供給口１１１Ｂとの相対的な位置
の変化に追従可能な柔軟性を有する。またカバー部１５１は、例えば、
シリコン樹脂、ニトリル系素材またはフッ素を含む樹脂素材により形
成されていてもよい。あるいはカバー部１５１は、重量パーセントに
おいてクロムを１０％～３０％含有し、かつモリブデンを含有しない
合金により形成されていてもよい。またこの場合に、カバー部１５１
は、延伸方向に沿って蛇腹状に形成された部分を含むものであっても
よい。これによりカバー部は反応炉１１０Ａの送出口１１２Ａと反応
炉１１０Ｂの供給口１１１Ｂとの相対的な位置の変化に好適に追従で
きる。【００６２】

  接続部１５２は、カバー部１５１の端部に形成された環状の部材で
あり、好ましくはカバー部１５１と一体的に成形されたものである。
反応炉１１０Ａと接続ブロック１５とは、接続部１５２において、接
続部材１５５により接続されている。接続部材１５５は、シール材
１５７とボルト１５６とを含む。シール材１５７は、接続部に沿って
配置された環状の部材であって、ボルト締結時に変形する特性を有す
る。シール材１５７は例えばシリコン、ニトリルまたはフッ素を含む
ゴムにより形成され得る。あるいは、シール材１５７は鉄やニッケル
を含む金属板により形成され得る。なお、接続ブロック１５と反応炉
１１０Ｂとの間においても、上述の構成が採用され得る。【００６３】

  上述の構成により、反応炉１１０Ａは、無担持触媒Ｍ１０を送出口１
１２Ａから送出する。そして反応炉１１０Ｂは供給口１１１Ｂにおい
て無担持触媒Ｍ１０を受け入れる。反応炉１１０Ａおよび反応炉１１０
Ｂは高温に加熱されるため、特に水平方向（図面の左右方向）に沿っ
て位置が変化する傾向を有する。このとき接続ブロック１５は、反応
炉１１０Ａの送出口１１２Ａと反応炉１１０Ｂの供給口１１１Ｂとの
間を外気から遮断しつつ、両者の相対的な位置の変化に対して好適に
追従する。なお、接続ブロック１５は温度を所定の温度に保つために、
加熱装置や断熱部材を備えていてもよい。【００６４】
  以上、第１工程ブロック１０および第２工程ブロック２０における反
応システム１００の構成を説明した。上述の構成により、反応システ
ム１００は、金属前駆体Ｍ１を連続的に反応炉１１０Ａに供給する。
これにより反応システム１００は、反応炉１１０Ａに受け入れた金属
前駆体Ｍ１を反応させながら搬送し無担持触媒Ｍ１０を連続的に送出
する。さらに反応システム１００は、接続ブロック１５を介して無担
持触媒Ｍ１０を反応炉１１０Ｂに連続的に供給する。これにより反応
システム１００は、反応炉１１０Ｂに受け入れた無担持触媒Ｍ１０を
反応させながら搬送し導体Ｍ１３を連続的に送出する。


【００６５】  次に、図６を参照して第１工程ブロック１０および第
２工程ブロック２０において反応システム１００が実行する処理につ
いて説明する。図６は、第１工程ブロック１０および第２工程ブロッ
ク２０が実行する電池用材料製造方法を示すフローチャートである。
【００６６】  第１工程ブロック１０および第２工程ブロック２０を
操作する操作者はまず、反応炉１１０Ａおよび反応炉１１０Ｂの温度
を制御し（ステップＳ１１）、さらに駆動部１３０Ａおよび駆動部
１３０Ｂを起動させてスクリュ１４０Ａおよびスクリュ１４０Ｂを駆
動する（ステップＳ１２）。
【００６７】  次に、操作者は、第１流体Ｆ１１、第２流体Ｆ２１、
金属前駆体Ｍ１を反応炉１１０Ａにそれぞれ供給し、第３流体Ｆ３１
、第４流体Ｆ４１を反応炉１１０Ｂにぞれぞれ供給する（ステップＳ
１３）。これにより、操作者は、反応炉１１０Ａにおいて触媒である
金属前駆体Ｍ１に第１流体Ｆ１１と第２流体Ｆ２１とを接触させ、反
応炉１１０Ｂにおいて無担持触媒Ｍ１０に第３流体Ｆ３１と第４流体
Ｆ４１とを接触させる（ステップＳ１４）。換言すると、反応システ
ム１００は、金属前駆体Ｍ１と、第１流体Ｆ１１、第２流体Ｆ２１、
第３流体Ｆ３１、および第４流体Ｆ４１をそれぞれ受け入れ、これら
を設定された温度環境下において接触させつつ、下流へ搬送する。こ
の間、反応システム１００において、金属前駆体Ｍ１は無担持触媒Ｍ
１０へ変化する。、さらに無担持触媒Ｍ１０は、その表面に繊維状ナ
ノ炭素Ｍ１５が成長して導体Ｍ１３へ変化する。【００６８】
  次に、操作者は、送出口１１２から導体Ｍ１３を送出させる（ステ
ップＳ１５）。送出された導体Ｍ１３は回収され、一連の処理は終了
する。【００６９】
  以上、第１工程ブロック１０および第２工程ブロック２０にかかる
電池用材料製造方法は、金属前駆体Ｍ１と、第１流体Ｆ１１、第２流
体Ｆ２１、第３流体Ｆ３１、および第４流体Ｆ４１とを反応システム
１００に供給する処理を含む。また電池用材料製造方法は、反応炉
１１０Ａにおいて金属前駆体Ｍ１に第１流体Ｆ１１と第２流体Ｆ２１
とを接触させることにより無担持触媒Ｍ１０を生成する処理を含む。
また電池用材料製造方法は、反応炉１１０Ｂにおいて無担持触媒Ｍ１０
に第３流体Ｆ３１と第４流体Ｆ４１とを接触させることにより導体Ｍ
１３を生成する処理を含む。これにより、電池用材料製造方法は、触
媒担体を含まない導体を効率的に生成できる。【００７０】


  次に、図７を参照して第３工程ブロック３０について説明する。図７
は、第３工程ブロック３０にかかる混練システム２００の概要構成図
である。第３工程ブロック３０は、第３工程を実行する混練システム
２００を有している。混練システム２００は、樹脂Ｍ２０と反応シス
テム１００が製造した導体Ｍ１３をそれぞれ受け入れ、導電性樹脂Ｍ
２１を製造する。【００７１】
  混練システム２００は主な構成として、樹脂貯留部２１０、導体貯留
部２２０、混練機２３０、駆動装置２４０、ギヤポンプ２４５、造粒
機２５０および容器２６０を有している。【００７２】
  樹脂貯留部２１０は導電性樹脂Ｍ２１を構成する樹脂Ｍ２０を混練機
２３０に供給可能に貯留する容器である。樹脂貯留部２１０はホッパ
と称される容器であってもよい。樹脂貯留部２１０は、樹脂供給口
２３１を介して混練機２３０に樹脂Ｍ２０を連続的に供給する。

【００７３】  導体貯留部２２０は、反応システム１００が製造した
導体Ｍ１３を混練機２３０に供給可能に貯留する容器である。導体貯
留部２２０はホッパと称される容器であってもよい。導体貯留部２２０
は、導体供給口２３２を介して混練機２３０に導体Ｍ１３を５～９０
重量パーセントの割合になるように連続的に供給する。【００７４】
  駆動装置２４０は、混練機２３０に設けられた混練スクリュ２４１
を回転させるモータを含む駆動装置である。混練スクリュ２４１は混
練機２３０において樹脂供給口２３１から供給される樹脂Ｍ２０と導
体供給口２３２から供給される導体Ｍ１３とを混練しながら搬送し、
混練物をギヤポンプ２４５に供給する。混練スクリュ２４１は具体的に
は２軸のスクリュであることが好ましい。混練スクリュ２４１により
樹脂Ｍ２０と導体Ｍ１３とは好適に混ざり合う。このとき混練スクリ
ュ２４１は、導体Ｍ１３が有する繊維状のナノ炭素の組成が混練によ
り破壊されるのを抑制しつつ、樹脂Ｍ２０と導体Ｍ１３とを均等に混
ぜ合わせる。【００７５】
  ギヤポンプ２４５は樹脂Ｍ２０と導体Ｍ１３の混練物を受け入れ、
受け入れた混練物を送出する際の圧力が所定の範囲になるようにギヤ
の回転を制御する。ギヤポンプ２４５は、受け入れた混練物を下流側
の造粒機２５０へ送出する。
【００７６】造粒機２５０は、混練機２３０が生成した混練物をギヤ
ポンプ２４５を介して受け入れ、受け入れた混練物から所定の大きさ
の粒状物を生成する。造粒機２５０は、受け取った混練物を粒状に造
粒することにより、導電性樹脂Ｍ２１を製造する。造粒機２５０は製
造した導電性樹脂Ｍ２１を混練物送出口２５１から送出して容器２６０
に回収させる。容器２６０は混練物送出口２５１から吐出される導電
性樹脂Ｍ２１を収容する容器である。上述の構成により、混練物送出
口２５１は、体積抵抗が１．０×１０^６Ω・ｍ未満の混練物である導電
性樹脂Ｍ２１を送出する。あるいは混練物送出口２５１は、体積抵抗
が１．０×１０^３Ω・ｍ未満の混練物である導電性樹脂Ｍ２１を送出す
る。また混練物送出口２５１は、長さが０．５マイクロメートル以上
のカーボンナノチューブを、５体積パーセント以上含む導電性樹脂Ｍ
２１を送出する。　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく　　

　

● 今日の言葉：失われし４０年　　
　　 問題・課題山積するなか、自律・共助する他なし。

　　　　  　　　春が来ても、鳥たちは姿を消し鳴き声も聞こえない。
　　　　　　　　　　　　　  　春だというのに自然は沈黙している。

　　　　　　　　　　       　　　レイチェル・カーソン 『沈黙の春』