エネルギ－と環境 ⑪

彦根藩二代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－。ひこにゃんのお誕生日
は、2006年4月13日。

【季語と短歌：９月７日】

　　

　　　　　　　秋の夢吾が手のボール世界一　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　高山 宇（赤鬼）

【完全循環水電解水素製造技術概論 ②】
環境リスク本位制時代にあっては、完全循環利用が設計理念となる。
再生可能エネルギーシステム・燃料電池・蓄電池・脱二酸化炭素及びメ
タネ－ションシステム・電気自動車・水素燃料製造システム・水（海水
電解システム）など開発・生産段階から織り込んだ設計（経済の社会へ
の埋め込み政策）をシリ－ズで考察していく。

写真　高砂水素パーク

図　水素サプライチェーン構築事業

❏ 最新特許技術編 ②
５．特開2022-45885　ナノ粒子連結触媒およびその製造方法、電極用触
　媒層、膜電極接合体、燃料電池並びに水電気分解装置　東京工業大学他
【要約】
下図１のごと金属系ナノ粒子が連結したネットワーク状のコア部を形成
し、更に、前記コア部の少なくとも一部の表層に、金属を含むシェル層
を被覆する工程を有する、コアシェル型のナノ粒子連結触媒の製造方法
に関する。



【符号の説明】
１ 固体高分子形燃料電池 ２ 電極用触媒層 ３ ナノ粒子連結触媒
４ イオン伝導体 ５、５５ 高分子電解質膜N  ６、５６ セル
７、５７ 外部回路 １０ アノードユニット １１、６１ アノード触
媒層 １２，２２ 拡散層 １３、６３ セパレータ １４、６４ ガス流路
２０ カソードユニット ２１、７１ カソード触媒層 ２３、７３ セパ
レータ ２４、７４ ガス流路  ３１ 空隙  ３２ コア部  ３３ シェル
層  ３４ 金属系ネットワーク構造　３５ 鋳型粒子　３６ 金属系ナノ粒
子　３７ シリカ層　５０ 水電気分解装置　６０ アノード電極　７０  
カソード電極

［工程（Ａ－１）］
 まず、プレ鋳型粒子（不図示）の水分散液を調製する。プレ鋳型粒子の
好適な材料としては、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、
フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、酸化アルミ
ニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化ニオブ（
Ｎｂ２Ｏ５）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、
酸化スズ（ＳｎＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２
Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、アパタイト、ガラス等の無機材
料を挙げることができる。プレ鋳型粒子は、単一材料からなるものであ
ってもよいし、複数の材料を混合した粒子であってもよい。また、予め
２種類以上の材料を混練、混合し、造粒、分級した粒子でもよい。

プレ鋳型粒子の調製方法は特に限定されないが、例えば、転動造粒、流
動層造粒、撹拌造粒、解砕・粉砕造粒、圧縮造粒、押出造粒、融着造粒、
混合造粒、噴霧冷却造粒、噴霧乾燥造粒、沈澱・析出造粒、凍結乾燥造
粒、懸濁凝集造粒、滴下冷却造粒等の物理的造粒法を用いて造粒するこ
とができる。必要に応じて分級を実施する。プレ鋳型粒子が市販品とし
て入手できる場合は、それを使用してもよい。

プレ鋳型粒子の粒径の範囲は特に限定されないが、通常、１０ｎｍ～
１０μｍ程度である。粒径が１０μｍを超えるとプレ鋳型粒子が溶媒に
分散しないことがある。なお、プレ鋳型粒子の形状は、特に限定されな
いが、通常、球形状、若しくは概ね球形状である。中空のナノ粒子連結
触媒３の形状は、前述したように、プレ鋳型粒子の形状により調節する
ことができる。

次いで、プレ鋳型粒子の表面に第１の極性を有するコーティング層を被
覆させた鋳型粒子３５（図３（ａ）参照）の水分散液を調製する。鋳型
粒子３５は、コーティング層が被覆されているので、プレ鋳型粒子より
粒子径が大きくなる。コーティング層の厚みは、特に限定されず、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜設定することができる。コー
ティング層は、必ずしもプレ鋳型粒子の表面全体に亘って被覆されてい
る必要はなく、被覆されていない領域があってもよい。

プレ鋳型粒子へのコーティング層の被覆方法は特に限定されないが、静
電結合により被覆する方法が簡便である。プレ鋳型粒子が負に帯電して
いる粒子の場合、正に帯電しているコーティング層を被覆することがで
きる。また、プレ鋳型粒子が正に帯電している粒子の場合、負に帯電し
ているコーティング層を被覆することができる。負に帯電しているコー
ティング層にさらに正に帯電しているコーティング層を被覆することも
可能である。

コーティング層としては、鋳型粒子３５が第１の極性を発現できるもの
であればよく、特に限定されないが、好適な例として、イオン性ポリマ
ー（カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー）を挙げることができる。
上記イオン性ポリマーとして、荷電を有する官能基を主鎖、又は側鎖に
持つ高分子を挙げることができる。正の電荷を有するイオン性ポリマー
としては、一般に、４級アンモニウム基、アミノ基などの正荷電を帯び
ているか、若しくは帯びることのできる官能基を有するものを挙げるこ
とができる。具体的には、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリアリル
アミン塩酸塩（ＰＡＨ）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド
（ＰＤＤＡ）、ポリビニルピリジン（ＰＶＰ）、ポリリジンなどである。
一方、負の電荷を有するイオン性ポリマーとしては、一般的に、スルホ
ン酸、硫酸、カルボン酸など負電荷を帯びているか、帯びることのでき
る官能基を有するものを挙げることができる。具体的には、ポリスチレ
ンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリビニル硫酸（ＰＶＳ）、デキストラン硫
酸、コンドロイチン硫酸、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル
酸（ＰＭＡ）、ポリマレイン酸、ポリフマル酸などである。これらの工
程を経て、工程（ａ）の鋳型が形成される。

得られた水分散液のゼータ電位は、第１の極性がプラスの場合には＋５
ｍＶ以上とすることが好ましい。＋５ｍＶ未満では、鋳型粒子３５が水
中で凝集沈降してしまう恐れがある。上限は特に限定されないが、通常
、＋８０ｍＶ以下である。一方、第１の極性がマイナスの場合には、上
記と同様の理由から、－５ｍＶ以下とすることが好ましい。また、下
限は特に限定されないが、通常－８０ｍＶ以上である。

【図３】（ａ）～（ｄ）：本実施形態に係るナノ粒子連結触媒の製造工
程の一例を示す説明図。

【図４】（ａ）～（ｃ）：本実施形態に係るナノ粒子連結触媒の製造工
程の一例を示す説明図。

【発明の効果】

用途、ニーズ或いはＳＤＧｓなどの観点から、最適な触媒層を自在に設
計できるナノ粒子連結触媒およびその製造方法、電極用触媒層、膜電極
接合体、燃料電池、並びに水電気分解装置を提供できるという優れた効
果を奏する。

➲以下後略

１２．特開2021-50256　ペロブスカイト型の発光性ナノ粒子の製造方法　
　　伊勢化学工業株式会社
【要約】ペロブスカイト型の発光性ナノ粒子は、優れた光学的又は電子
的特性を有することなどから、有機ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、
太陽電池、レーザー光源、マイクロＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプ
レイ、ＵＶセンサー等、多くの分野での応用材料。 ペロブスカイト型
の発光性ナノ粒子の製造方法であって、分散媒中に硬質粒子及び発光性
ナノ粒子の固体の原料を含む混合物に超音波を照射して原料を反応させ
る工程を備える 発光特性に優れるペロブスカイト型の発光性ナノ粒子
を簡便に製造できる方法を提供する。

図１．実施例４で製造した発光性ナノ粒子の蛍光スペクトルを示す図
【発明の効果】

図２　比較例１で製造した発光性ナノ粒子につい
　　て測定した蛍光スペクトルを示すグラフ
図２に示すように、比較例１の発光性ナノ粒子は、複数のピークが重な
り合ったブロードな蛍光スペクトルを示し、単色性が著しく悪かった。

【特許請求の範囲】
【請求項１】 ペロブスカイト型の発光性ナノ粒子の製造方法であって、
 分散媒中に硬質粒子及び前記発光性ナノ粒子の固体の原料を含む混合
物に超音波を照射して前記原料を反応させる工程を備える、製造方法。
【請求項２】 前記原料が、Ｂサイト金属含有化合物を含む、請求項１に
記載の製造方法。
【請求項３】 前記Ｂサイト金属含有化合物が、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、
Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｅｕ、Ｙｂ
及びＡｇからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素を含む、
請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】 前記Ｂサイト金属含有化合物が、Ｂサイト金属のハロゲン
化物を含む、請求項２又は３に記載の製造方法。
【請求項５】 前記原料が、アンモニウム塩、ホルムアミジニウム塩、
グアニジニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジニウム塩、ピロリジニウ
ム塩及びプロトン化チオウレアの塩からなる群から選択される少なくと
も一つの化合物を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】 前記原料が、ハロゲン化アンモニウム塩、及びハロゲン
化ホルムアミジニウム塩からなる群から選択される少なくとも一つの化
合物を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】 前記混合物が界面活性剤を含み、  前記界面活性剤が、脂
肪酸及び脂肪族アミン化合物からなる群から選択される少なくとも一種
を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。

❏　アニオン交換膜を用いた水電解装置開発
アニオン交換膜を用いた水電解装置開発。

❏　2024年度版　世界の水電解槽開発の現状と参入メーカー動向

シーエムシー出版編集部

●　今日の寸評：森を見て木を見ず　「蟻の一穴」