Gas diffusion electrodes for oxygen reduction loaded with transition metal nitrides.

5種の遷移金属窒化物を調製し,NaOH水溶液中での酸素の電気化学的還元反応に対する触媒作用を回転リング.ディスク電極法を用いて調べた。その結果,いずれの窒化物も酸素の四電子還元(02+2H20+4e→40H-)に対する活盤をもち,とくにMn4Nの活性が高いことがわかった。一方,Co3Nを除くすべての窒化物はHO2-分解活性がほとんどなかった。これらの窒化物のうちMn4Nを電極触媒として用いて,テフロン結着型のガス拡散型炭素電極を作製し,酸素還元特性を調べたところ,添加量が20および60wt%のときに性能に極大が現われた。とくにMn4Nを60wt%使用した電極の性能は非常に高く,-125mV(vs.Hg/HgO)では2400A/cm2もの高電流密度が得られた。これは炭素単独の場合の約24倍であった。m電極の短期連緯試験の結果,300mA/cm2の電流密度においてMn4Nを添加した電極では初期25時間まで若干の性能低下が見られたが,その後は50時間ほぼ安定に作動することがわかった。ただし,試験前後の電極のX線回折分析の結果からMn4Nの構造変化はほとんど認められなかったが,その表面にはごく薄い酸化物層が形成されていることがXPS測定からわかった。