CN103348040A - 还原二氧化碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的还原二氧化碳的方法，具备：准备具备阴极室（302）、阳极室（305）、固体电解质膜（306）、阴极电极（301）和阳极电极（304）的二氧化碳还原装置（300）的工序（a）；和在阳极电极（302）上照射具有350纳米以下的波长的光，在阴极电极（304）上将二氧化碳还原的工序（b），阴极电极（301）具备铜或者铜化合物，阳极电极（304）具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层叠层而成的氮化物半导体层构成的区域。
Description
技术领域
本发明涉及还原二氧化碳的方法。
背景技术
专利文献1～7和非专利文献1公开了涉及利用光能的二氧化碳的还原方法。
专利文献1、2和非专利文献1公开了使用二氧化钛等的氧化物半导体作为光催化剂材料，还原二氧化碳的方法。
另外，专利文献3、4公开了利用使特定的金属、半导体复合化而成的光催化剂材料，还原二氧化碳的技术。
另外，专利文献5、6公开了通过在还原二氧化碳的阴极电极上使用包括半导体和金属配位化合物的光催化剂体，还原二氧化碳的方法。
另外，专利文献7公开了使用二氧化钛等的半导体电极作为由水生成氧的阳极电极，向上述阳极电极照射光，并且并用太阳电池，由此提高二氧化碳的还原反应效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭55-105625号公报
专利文献2：日本专利第2526396号公报
专利文献3：日本专利第3876305号公报
专利文献4：日本专利第4158850号公报
专利文献5：日本特开2010-064066号公报
专利文献6：日本特开2011-094194号公报
专利文献7：日本特开平7-188961号公报
非专利文献
非专利文献1：Nature277号637页（1979）
发明内容
发明所要解决的课题
本发明提供一种还原二氧化碳的新型方法。
用于解决课题的手段
本发明提供以下方法。
一种使用用于还原二氧化碳的装置还原二氧化碳的方法，该方法具备以下的工序（a）和工序（b），
上述工序（a）为准备二氧化碳还原装置的工序，上述二氧化碳还原装置具备以下的部件：阴极室、阳极室、固体电解质膜、阴极电极和阳极电极，其中，
上述阴极电极具备铜或者铜化合物，
上述阳极电极具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层叠层而成的氮化物半导体层构成的区域，
上述阴极室的内部保持有第一电解液，
上述阳极室的内部保持有第二电解液，
上述阴极电极与上述第一电解液接触，
上述阳极电极与上述第二电解液接触，
上述固体电解质膜夹置于上述阴极室和上述阳极室之间，
上述第一电解液含有上述二氧化碳，
上述阴极电极与上述阳极电极电连接，
上述工序（b）为在上述阳极电极上照射具有350纳米以下的波长的光，在上述阴极电极上将上述第一电解液中含有的二氧化碳还原的工序。
发明效果
本发明提供一种还原二氧化碳的新型方法。
附图说明
图1A～1D为表示实施方式涉及的阳极电极（光化学电极）的结构例的示意图。
图2A～2D为表示实施方式涉及的其他的阳极电极（光化学电极）的结构例的示意图。
图3为实施方式中的用于还原二氧化碳的装置的示意图。
图4为表示实施例和比较例中通过对阳极电极（光化学电极）照射光得到的反应电流的变化的图。
具体实施方式
<作为本发明的基础的见解>
首先，对作为本发明的基础的见解进行说明。
专利文献1等中报告了，使用半导体材料的光催化剂作用的二氧化碳的还原反应，但是，在该情况下，需要只利用光催化剂材料得到氧生成反应和二氧化碳的还原反应，任一个反应过程都是控制速度的，因此，二氧化碳的反应效率不充分。此外，具有实际上得到的反应生成物的量少的课题。
另一方面，在专利文献6、7中，将氧生成反应和二氧化碳的还原反应分开，试图解决上述课题，但是，为了得到氧生成反应，除了需要在阳极电极（光化学电极）上照射光之外，还需要在阴极电极上也照射光，光化学电极的效率不充分，因此，具有必须并用太阳电池、恒电位仪等的外部电源的课题。
在此，本发明人使得：二氧化碳还原装置中使用的阳极电极具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层叠层而成的氮化物半导体层构成的区域，阴极电极具备铜或者铜化合物。由此，本发明人发现，能够实现不需要向阴极电极照射光、并且不需要并用外部电源的二氧化碳的还原方法。本发明是基于上述见解而完成的发明。
<本发明的实施方式的说明>
接着，对本发明的实施方式进行说明。
本发明的第一方式提供以下的方法。
一种使用用于还原二氧化碳的装置还原二氧化碳的方法，该方法具备以下的工序（a）和工序（b），
上述工序（a）为准备二氧化碳还原装置的工序，上述二氧化碳还原装置具备以下的部件：阴极室、阳极室、固体电解质膜、阴极电极和阳极电极，其中，
上述阴极电极具备铜或者铜化合物，
上述阳极电极具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层叠层而成的氮化物半导体层构成的区域，
上述阴极室的内部保持有第一电解液，
上述阳极室的内部保持有第二电解液，
上述阴极电极与上述第一电解液接触，
上述阳极电极与上述第二电解液接触，
上述固体电解质膜夹置于上述阴极室和上述阳极室之间，
上述第一电解液含有上述二氧化碳，
上述阴极电极与上述阳极电极电连接，
上述工序（b）为在上述阳极电极上照射具有350纳米以下的波长的光，在上述阴极电极上将上述第一电解液中含有的二氧化碳还原的工序。
根据上述方式，能够提供一种更加简便而有效地还原二氧化碳的新型方法。
本发明的第二方式提供一种方法，在第一方式中，构成上述阳极电极的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）可以为0＜x≤0.25的范围。
根据上述方式，能够有效利用向阳极电极照射的光。
本发明的第三方式提供一种方法，在第一方式或第二方式中，构成上述阳极电极的GaN层可以为n型或者n+型。
根据上述方式，能够使GaN的电阻减小，降低损失。
本发明的第四方式提供一种方法，在第一方式～第三方式的任一个方式中，构成上述阳极电极的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）的表面或者表面的一部分可以至少由以镍作为主要成分的金属微粒或者以镍作为主要成分的金属氧化物微粒覆盖。
根据上述方式，以镍作为主要成分的金属微粒或者金属氧化物微粒通过所谓的助催化作用，提高阳极电极中的氧生成效率。
本发明的第五方式提供一种方法，在第一方式～第四方式的任一个方式中，上述第一电解液可以为碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、氯化钾水溶液、硫酸钾水溶液或者磷酸钾水溶液。
根据上述方式，能够使用期望的第一电解液。
本发明的第六方式提供一种方法，在第五方式中，上述第一电解液可以为碳酸氢钾水溶液。
根据上述方式，能够使用更期望的第一电解液。
本发明的第七方式提供一种方法，在第一方式～第六方式的任一个方式中，上述第二电解液可以为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液。
根据上述方式，使用期望的第二电解液。
本发明的第八方式提供一种方法，在第一方式～第七方式的任一个方式中，上述工序（b）中，上述二氧化碳还原装置可以处于室温并且大气压下。
根据上述方式，能够简便地还原二氧化碳。
本发明的第九方式提供一种方法，在第一方式～第八方式的任一个方式中，上述工序（b）中，可以得到甲酸。
根据上述方式，能够还原二氧化碳得到甲酸。
本发明的第十方式提供一种方法，在第一方式～第九方式的任一个方式中，上述工序（b）中，可以得到一氧化碳。
根据上述方式，能够还原二氧化碳得到一氧化碳。
本发明的第十一方式提供一种方法，在第一方式～第十方式的任一个方式中，上述工序（b）中，可以得到烃。
根据上述方式，能够还原二氧化碳得到烃。
<实施方式的说明>
以下，说明本发明的实施方式。
（阳极电极（光化学电极））
图1A～1D为表示本发明涉及的阳极电极（光化学电极）的结构例的示意图。图1A表示阳极电极10a的基本结构，由光照射的AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）、GaN层12、用于形成上述氮化物半导体的基板13（例如，蓝宝石基板）和用于电连接阳极电极10a的电极部14构成。
阳极电极10a在由AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）构成的区域吸收光，通过该光激发所生成的载流子（电子和空穴）的作用，有助于氧化还原反应。具体来说，在AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）内生成的空穴移动到电极表面，将与阳极电极10a接触的水氧化，生成氧。即，阳极电极10a本身作为氧生成电极发挥作用。另一方面，光激发所生成的电子，不在阳极电极10a内消耗，集中在配置在阳极电极10a上的电极部14，通过电连接的配线，供给到阴极电极侧。构成该阳极电极10a的AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）的禁带宽度（band gap）为3.4eV以上，因此，为了作为利用光的光化学电极使用，需要照射具有至少350纳米以下的波长的光。因此，从光的有效利用的观点出发，构成阳极电极10a的AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）的铝组成优选为0＜x≤0.25的范围。特别是优选0＜x≤0.15的范围。但是，能够照射具有AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）的禁带宽度以上的波长的光的情况下，不限于此。
将上述波长范围的光照射到AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）上的情况下，其吸收区域也与禁带宽度值相关，但是大概距离光照射面100纳米左右，其厚度为70纳米以上1微米以下，更优选80纳米以上200纳米以下。
为了将通过向阳极电极10a照射光所生成的载流子有效地收集在电极部14，AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）叠层在GaN层12上。GaN层12为n型或者n+型。GaN层12为n型或者n+型时，GaN层12的电阻小，因此发挥能够减少损失的效果。在该结构中，优选使用添加了杂质（例如硅）的低电阻的GaN层，以下所示的实施例，主要采用该结构。
作为这样的氮化物半导体材料的形成方法，通常在基板13上有效形成薄膜，只要是现有使用的蓝宝石基板、硅基板等能够形成氮化物半导体薄膜的原材料，就没有特别限定。另外，使用的基板显示导电性的情况下，也能够适用后述的图2的电极结构。
以上为本实施方式涉及的阳极电极10a的主要结构，但是作为提高作为阳极电极的功能的氧生成效率，并提高阳极电极的耐久性的构成，如图1B所示，能够在不妨碍光照射的范围内，在AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）的表面上配置至少含有以镍作为主要成分的金属微粒或者金属氧化物微粒的表面覆盖层15。这是通过例如将表面覆盖层15的厚度设定得较薄，为不妨碍光照射的程度（例如10nm以下）而实现的。另外，这是通过例如在表面覆盖层15上使用禁带宽度大的金属氧化物微粒，使得表面覆盖层15成为能够透过光的结构而实现的。进一步而言，这是通过例如以在微粒间形成缝隙的方式，利用尺寸小的微粒构成表面覆盖层15而实现的。此外，如图1C所示，以使AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）表面的一部分露出的方式，配置表面覆盖层15也是适宜的。这种情况下，表面覆盖层的形状没有必要必须均匀，可以在AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）表面无规分散配置各种形状和尺寸的表面覆盖层。进一步而言，也优选如图1D所示，在AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）表面至少只分散配置多个以镍作为主要成分的金属微粒或者金属氧化物微粒16的结构。
本发明人确认了，在这些结构中，以镍作为主要成分的金属微粒或者金属氧化物微粒通过所谓的助催化作用，具有提高阳极电极中的氧生成效率的效果。
另外，图2为上述结构中使用导电性材料（导电性基板23）作为基板，制作阳极电极的情况的示意结构图。图2A～图2D中记载的阳极电极20a、20b、20c、20d中，导电性基板23上形成GaN层22，在GaN层22上形成AlxGa1-xN层21（0＜x≤1）。此外，阳极电极20a～20d中，在基板23的与GaN层22的相反侧具备电极部24。作为具体的基板23，例如可以举出低电阻的单结晶GaN基板等。此外，GaN层22具有与上述GaN层12同样的结构，AlxGa1-xN层21（0＜x≤1）具有与上述AlxGa1-xN层11（0＜x≤1）同样的结构。在此，图2B～图2D中记载的阳极电极20b～20d中，AlxGa1-xN层21（0＜x≤1）上配置表面覆盖层25。表面覆盖层25具有与上述表面覆盖层15同样的结构。使用这样的结构，能够缩短生成载流子的光照射区域与收集载流子的电极部分的实际空间距离，因此能够减少电阻成分带来的损失。
（用于还原二氧化碳的装置）
图3表示用于还原二氧化碳的装置的一例的示意图。装置300具备阴极室302、阳极室305和固体电解质膜306。
阴极室302的内部保持有第一电解液307，并且阴极室302具备阴极电极301。阴极电极301与第一电解液307接触。具体来说，阴极电极301浸渍在第一电解液307中。
第一电解液307的例子，为碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、氯化钾水溶液、硫酸钾水溶液或磷酸钾水溶液。其中，优选碳酸氢钾水溶液。并且第一电解液307含有二氧化碳。二氧化碳的浓度没有特别限定。第一电解液307优选在二氧化碳溶解在第一电解液307中的状态下为弱酸性。
此外，构成进行二氧化碳还原的阴极电极301的材料例，为以铜作为主要成分的金属材料或者金属化合物材料等。阴极电极301可以只由以铜作为主要成分的金属材料或金属化合物材料构成，也可以为与保持铜系材料的基板材料的叠层结构。例如，可以是在玻璃碳（注册商标）等的导电性基板上形成薄膜状的铜系材料而成的结构、或者在导电性基板上载持多数的微粒状的铜系材料而成的结构。只要是具有充分还原二氧化碳的能力的阴极电极301的形态，其结构就没有限定。该材料只要与第一电解液307接触，也可以是阴极电极301只有一部分浸渍在第一电解液307中。
阳极室305的内部保持有第二电解液308，并且阳极室305具备阳极电极304。阳极电极304为通过光照射发挥作用的光化学电极。另外，阳极电极304具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层叠层而成的氮化物半导体构成的区域。作为阳极电极304，例如使用上述说明的阳极电极10a等。阳极电极304与第二电解液308接触。具体来说，阳极电极304浸渍在第二电解液308中。
第二电解液308的例子，为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液。优选氢氧化钠水溶液。第二电解液308优选为强碱性。
第一电解液307的溶质和第二电解液308的溶质可以相同，但优选为不同。
如后所述，在浸渍在第二电解液308中的区域的阳极电极304（光化学电极）上通过光源303照射具有至少350nm以下的波长的光。
为了将第一电解液307和第二电解液308分离，在阴极室302和阳极室305之间夹置有固体电解质膜306。即，本装置不会混合第一电解液307和第二电解液308。
固体电解质膜306能够通过质子，其他物质不能通过，只要满足该条件就没有特别限定。固体电解质膜306的例子为Nafion（注册商标）。
阴极电极301和阳极电极304分别具备电极端子310、311。这些电极端子310、311不通过电池、恒电位仪等的外部电源，通过导线312电连接。即，阴极电极301通过导线与阳极电极304电连接。
（二氧化碳的还原方法）
接着，说明使用上述装置还原二氧化碳的方法。
二氧化碳还原装置300可以处于室温并且大气压下。
如图3所示，从光源303向阳极电极（光化学电极）304照射光。光源303的例子为氙气灯。来自光源303的光，具有350纳米以下的波长。特别是，优选光具有250纳米以上325纳米以下的波长。
如图3所示，本装置优选具备气体导入管309。还原处理中，优选通过气体导入管309，向第一电解液307供给二氧化碳，并且还原第一电解液307中含有的二氧化碳。气体导入管309的一端浸渍在第一电解液307中。开始二氧化碳的还原之前，优选通过气体导入管309供给二氧化碳，由此，在第一电解液307中溶解充分量的二氧化碳。
阴极电极301具备以铜作为主要成分的金属材料或者金属化合物材料的情况下，第一电解液307中含有的二氧化碳被还原，生成一氧化碳、烃和甲酸。
实施例
以下参照实施例更详细地说明本发明。
（阳极电极的调制）
（实施例1）
通过有机金属气相成长法，在蓝宝石基板上使掺杂硅的n型低电阻GaN薄膜（膜厚：2.5微米）和没有掺杂的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）薄膜（膜厚：90纳米、铝组成：11%（x=0.11））外延成长。除去AlxGa1-xN层（0＜x≤1）的一部分，在低电阻GaN层上形成由钛/铝/金构成的电极。如此，如图1A所示，得到在基板上形成的n型GaN层上叠层AlxGa1-xN层（0＜x≤1）而成的阳极电极。
（实施例2）
相对于与实施例1的阳极电极相同结构的电极，使用溶液反应在该阳极电极的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）上薄薄地形成含有镍微粒和氧化镍微粒的层，如图1D所示，制作具备表面的一部分被覆盖的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）的阳极电极。
（比较例1）
其中，作为比较例1，制作在蓝宝石基板上只成长掺杂硅的n型低电阻GaN薄膜（膜厚：2.5微米）的试样。
（二氧化碳还原装置的组装）
使用上述实施例和上述比较例的阳极电极（光化学电极），形成图3所示的用于还原二氧化碳的装置。该装置的详细如下。
阴极电极：铜板
第一电解液：具有0.5mol/L的浓度的碳酸氢钾水溶液
第二电解液：具有1.0mol/L的浓度的氢氧化钠水溶液
固体电解质膜：Nafion膜（杜邦公司生产，商品名：Nafion117）
光源：氙气灯（输出：300W）
（二氧化碳的还原）
通过气体导入管309，利用30分钟，通过鼓泡向第一电解液307供给二氧化碳气体。阳极室305具有光照射窗（未图示），通过该光照射窗，将来自光源303的光照射到叠层有AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN的阳极电极。从光源303，照射具有350纳米以下的波长的具宽谱的光。
图4为表示在阳极电极304上照射光时得到的反应电流的变化的图。（a）（实线）表示使用实施例1涉及的阳极电极时的结果，（b）（点划线）表示使用比较例1涉及的阳极电极时的结果。
如图4所示，光照射在阳极电极上时，实施例1和比较例1的任一个的阳极电极中，在导线上流过反应电流。另外，停止光照射时，没有观察到反应电流。这是意味着通过光照射，在阴极电极和阳极电极（光化学电极）中产生了某些反应。
实施例1的叠层有AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层的阳极电极中，作为光吸收层的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）（铝组成：11%（x=0.11））的禁带宽度（约3.7eV）大于比较例1的GaN层的禁带宽度（约3.4eV），因此从同一光源发出的光的吸收量小，换言之，由光生成的载流子量少，但是实施例1的阳极电极的反应电流量大于比较例1的阳极电流的反应电流量。这是以前未曾发现的现象，其原因是实施例1制作的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）/GaN层的杂结构带来的带变频抑制了生成的载流子的再结合，能够有效收集载流子。
如上所述，暗示了本发明的叠层有AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层的阳极电极，作为二氧化碳还原用的反应电极有用。
在此，本发明人进一步用以下方法详细调查了该反应。具体来说，在密闭阴极室的状态（封入二氧化碳的状态）下，向上述实施例或上述比较例涉及的阳极电极照射光，通过阴极电极的作用，测定阴极室产生的二氧化碳还原引起的反应生成物的种类、量。阴极室中产生的气体成分通过气相色谱进行分析。另外，阴极室中产生的液体成分通过液相色谱进行分析。进一步从光照射的反应电流量计算与二氧化碳还原反应相关的电荷量（库伦量）。
以上结果，确认阴极室中生成甲酸、一氧化碳和作为烃的甲烷，特别是甲酸的生成效率高。此外，确认了各反应生成物的生成量与相关于反应的电荷量（库伦量）成比例。还有在阳极室侧通过水的氧化反应产生与阴极室的反应生成物量对应的量的氧。
根据以上的内容，确认了通过向该阳极电极照射光，在阴极电极（铜电极）侧发生二氧化碳被还原的催化反应，在表1中表示了在使用实施例1、实施例2和比较例1涉及的各阳极电极（光化学电极）的二氧化碳还原实验中，作为二氧化碳还原的主反应生成物的甲酸的生成效率。在此，所谓的甲酸的生成效率是指甲酸生成中使用的反应电荷量相对于二氧化碳还原反应中使用的总反应电荷量的比例。即，（甲酸的生成效率）=（甲酸生成中使用的反应电荷量）/（二氧化碳还原中使用的总反应电荷量）×100[%]。
表1
| 甲酸的生成效率[%] | |
| 实施例1 | 12.72 |
| 实施例2 | 14.15 |
| 比较例1 | 2.59 |
（实施例3）
除了将形成的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）的铝含量增加到19%（x=0.19）以外，与实施例1同样制作阳极电极，进行上述实验。
该情况下，AlxGa1-xN层（0＜x≤1）的禁带宽度值约为3.9eV，因此，能够吸收的光的波长范围不同，因此得到的反应电流量稍微减少，但确认通过二氧化碳还原得到的反应生成物大概与实施例1同样。
（实施例4）
形成氮化物半导体的基板使用单结晶的n型GaN基板，通过外延成长制作与图2A的结构同样的阳极电极，除此以外，与实施例1同样进行上述实验。
其结果，得到的反应生成物与实施例1相同，但相对于同一强度的光照射，反应电流量增加。即，电流的损失成分减少，因此确认每单位时间的二氧化碳还原反应量增加。
（比较例2）
代替叠层有AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层的阳极电极（光化学电极），使用单结晶n型二氧化钛基板作为光化学电极，进行与实施例1同样的实验。
其结果，在二氧化钛基板上照射光得到反应电流，但是只通过照射光得到的电流量为本发明的阳极电极的1/10左右，另外，反应生成物也只有氢，没有得到伴随二氧化碳还原反应的反应生成物。
如上所述，确认了通过在组合阳极电极（光化学电极）和还原二氧化碳的阴极电极的利用光的二氧化碳还原装置中，作为氧生成电极使用的阳极电极（光化学电极）的结构，具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）（组成式：AlxGa1-xN（0＜x≤1））和GaN层叠层而成的氮化物半导体构成的区域，显著提高了甲酸生成效率。并且，确认了通过由AlxGa1-xN层（0＜x≤1）构成的氮化物半导体所构成的区域的表面或者表面的一部分至少由以镍作为主要成分的金属微粒或者金属氧化物微粒覆盖，进一步增加了甲酸的生成效率。
在本实施例中，作为阴极电极使用铜板，但是将在玻璃碳（注册商标）基材上载持铜微粒的物质或者含有微量的镍和铜的铜镍合金作为电极使用的情况下，也能够得到同样的结果。
产业上的可利用性
本发明提供还原二氧化碳的方法。
与本发明相关联，提示有以下的文献信息。
日本特开2003-024764号公报
四桥聪史等，“使用GaN光电极的二氧化碳还原”、第72次应用物理学会学术演讲会演讲预稿集2a-ZE-3日本应用物理学会2011年08月16日发行、第15卷、第217页。
Claims (11)
1.一种使用用于还原二氧化碳的装置还原二氧化碳的方法，其特征在于：
该方法具备以下的工序（a）和工序（b），
所述工序（a）为准备二氧化碳还原装置的工序，
所述二氧化碳还原装置具备以下的部件：阴极室、阳极室、固体电解质膜、阴极电极和阳极电极，其中，
所述阴极电极具备铜或者铜化合物，
所述阳极电极具备由将AlxGa1-xN层（0＜x≤1）和GaN层叠层而成的氮化物半导体层构成的区域，
所述阴极室的内部保持有第一电解液，
所述阳极室的内部保持有第二电解液，
所述阴极电极与所述第一电解液接触，
所述阳极电极与所述第二电解液接触，
所述固体电解质膜夹置于所述阴极室和所述阳极室之间，
所述第一电解液含有所述二氧化碳，
所述阴极电极与所述阳极电极电连接，
所述工序（b）为在所述阳极电极上照射具有350纳米以下的波长的光，在所述阴极电极上将所述第一电解液中含有的二氧化碳还原的工序。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
构成所述阳极电极的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）为0＜x≤0.25的范围。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
构成所述阳极电极的GaN层为n型或者n+型。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
构成所述阳极电极的AlxGa1-xN层（0＜x≤1）的表面或者表面的一部分至少由以镍作为主要成分的金属微粒或者以镍作为主要成分的金属氧化物微粒覆盖。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第一电解液为碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、氯化钾水溶液、硫酸钾水溶液或者磷酸钾水溶液。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述第一电解液为碳酸氢钾水溶液。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述第二电解液为氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述工序（b）中，所述二氧化碳还原装置处于室温并且大气压下。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述工序（b）中，得到甲酸。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述工序（b）中，得到一氧化碳。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述工序（b）中，得到烃。
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