JP2012112001A - 電解セル、電解装置、炭化水素の生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電解セル3は、主に、カソード槽である槽16a、金属メッシュ17、カソード電極19、イオン交換膜21、電解質23、アノード電極25、アノード槽である槽16b等から構成される。槽16a、16bには、それぞれ電解液15a、15bが保持される。金属メッシュ17は、電源の負極側に接続され、カソード電極19に対して通電するための部材である。イオン交換膜21としては陰イオン交換膜を使用できる。電解質23は、必要に応じて設けられる。アノード電極25は電源の正極に接続される。カソード電極19は、銅または銅合金(銅基合金であって、銅に種々の目的で所定量の添加元素が添加されたもの)からなる。
【選択図】図2
Description
4Cu2++NaBH4+8OH−→4Cu+NaB(OH)4+4H2O
Cu2++2e−→Cu
次に、本発明にかかる電解セルの効果を確認するため、当該カソード電極を用いた炭酸ガス、炭酸イオンの還元試験結果について説明する。図7は、炭酸ガスの還元試験装置50を示す全体概略図であり、図8は、電解セル53を示す図で、図7のH部拡大図である。還元試験装置50は主に、槽51a、51b、電解セル53、電源55、分析管59、供給管61等から構成される。
CO2+8H++8e− → CH4+2H2O
CO2+12H++12e− → C2H4+4H2O
CO2+14H++14e− → C2H6+4H2O
2H2O→4H++4e−+O2
銅多孔質体の代わりに銀多孔質体を用いて試験を行った。銀多孔質体は、銅イオン水溶液の代わりに、5mM 硝酸銀水溶液30mLを加える以外は前述の銅多孔質体の作成方法と同様の方法で作製した。図9は生成された銀多孔質体の表面SEM写真である。銀多孔質体の作製条件と得られた銀多孔質体の特性を表3に示す。
3、3a………電解セル
5………ガス回収装置
7………電解液循環装置
9………二酸化炭素供給部
11………電源
13………セパレータ
15a、15b………電解液
16a、16b………槽
17………金属メッシュ
19………カソード電極
21………イオン交換膜
23………電解質
25………アノード電極
27………電極生成装置
29a、29b………槽
31………シール部材
33………還元剤水溶液
35………銅イオン水溶液
37………電極生成装置
39………蒸留水
41………金属メッシュ
43a、43b………電極
45………電源
50………還元試験装置
51a、51b………槽
53………電解セル
55………電源
57………炭酸水素ナトリウム溶液
59………分析管
61………供給管
63………銅多孔質体
65………イオン交換膜
67………金属性不織布
69a、69b………電極
71………シール部材
73………金属メッシュ
Claims (9)
- 電解セルであって、
銅または銅合金よりなる多孔質体であるカソード電極と、
前記カソード電極とイオン交換膜を介して配置されるアノード電極と、
前記カソード電極および前記アノード電極とそれぞれ接触する電解液と、
を具備し、
前記カソード電極と接触する電解液には、二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩の少なくとも1種が含有され、
前記カソード電極と前記アノード電極に電位を付与すると、前記カソード電極において、二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩を炭化水素に還元可能であり、
前記多孔質体を構成する銅または銅合金は、平均径が100nm〜5μmで、空隙率が30から80%である粒状体、棒状体または薄片状体の集合体であり、前記多孔質体は、イオン交換膜上に形成されることを特徴とする電解セル。 - 前記カソード電極は、金属メッシュに接続されることを特徴とする請求項1記載の電解セル。
- 前記多孔質体のイオン交換膜上の付着量が0.1mg/cm2以上100mg/cm2以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電解セル。
- カソード側の電解液を保持するカソード槽からアノード側の電解液を保持するアノード槽までの間に、順に、金属メッシュと、前記金属メッシュと接触する前記カソード電極と、前記カソード電極と前記イオン交換膜および電解質を介して設けられるアノード電極とが配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の電解セル。
- 前記アノード電極が光触媒であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電解セル。
- 請求項1から請求項5に記載の電解セルを用い、前記カソード電極と接触する電解液に、二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩の少なくとも1種を溶解させながら電解液を前記カソード電極との接触部に対して循環可能であり、前記カソード電極および前記アノード電極の間に電位を付与して、前記カソード電極において二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩を炭化水素に還元可能であることを特徴とする電解装置。
- 前記カソード電極および前記アノード電極の間に付与される電解電位は、光触媒または太陽光発電により生じる起電力であることを特徴とする請求項6記載の電解装置。
- 請求項6または請求項7記載の電解装置を用い、前記カソード電極と接触する電解液に、二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩の少なくとも1種を溶解させながら電解液を前記カソード電極との接触部に対して循環させ、前記カソード電極および前記アノード電極の間に電位を付与することで、前記カソード電極において二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩を炭化水素に還元すること特徴とする炭化水素の生成方法。
- 二酸化炭素、炭酸イオンまたは炭酸塩の少なくとも1種が還元されて生成するエチレンの生成の電流効率が10%以上であることを特徴とする請求項8に記載の炭化水素の生成方法。
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Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014192364A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社 東芝 | 光化学反応装置および薄膜 |
WO2015146014A1 (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 株式会社 東芝 | 光電気化学反応システム |
JP2015183218A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 株式会社東芝 | 光電気化学反応装置 |
JP2018031034A (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | 古河電気工業株式会社 | 金属含有ナノ粒子担持電極および二酸化炭素還元装置 |
JP2018048371A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 株式会社東芝 | 電気化学反応装置 |
JP2018104824A (ja) * | 2018-02-27 | 2018-07-05 | 株式会社東芝 | 光化学反応システム |
US10344388B2 (en) | 2015-09-16 | 2019-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | CO2 reduction catalyst, CO2 reduction electrode, CO2 reduction reaction apparatus, and process for producing CO2 reduction catalyst |
JP2019157252A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社東芝 | 二酸化炭素の電解セルと電解装置 |
JP2019157251A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社東芝 | 二酸化炭素の電解セルと電解装置 |
WO2019181004A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | 株式会社 東芝 | 二酸化炭素電解装置および二酸化炭素電解方法 |
US10626509B2 (en) | 2017-02-02 | 2020-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolysis cell and electrolytic device for carbon dioxide |
US10844495B2 (en) | 2012-11-20 | 2020-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photochemical reaction system |
AT523650A4 (de) * | 2020-09-10 | 2021-10-15 | Univ Linz | Arbeitselektrode zur Direktreduktion von Carbonaten zu Kohlenwasserstoffen in einem wässrigen Carbonat-Elektrolyten |
CN113646468A (zh) * | 2019-01-07 | 2021-11-12 | 欧普斯12股份有限公司 | 用于甲烷生产的系统和方法 |
US11286573B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-03-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon dioxide electrolytic device and method of electrolyzing carbon dioxide |
US20240026551A1 (en) * | 2014-10-01 | 2024-01-25 | Ohio State Innovation Foundation | Materials and methods for the electrochemical reduction of carbon dioxide |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6559515B2 (ja) | 2015-09-14 | 2019-08-14 | 株式会社東芝 | 電解装置 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03111586A (ja) * | 1989-03-31 | 1991-05-13 | United Technol Corp <Utc> | 二酸化炭素還元用電解槽 |
JPH0464568U (ja) * | 1990-10-18 | 1992-06-03 | ||
JPH04311586A (ja) * | 1991-04-09 | 1992-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 二酸化炭素の電解還元装置 |
JPH04314881A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電解装置 |
JPH07118886A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 炭酸ガスから炭化水素を製造する方法 |
JPH0841671A (ja) * | 1994-07-29 | 1996-02-13 | Permelec Electrode Ltd | ジスルフィド化合物の電解還元方法 |
JPH08296077A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-12 | Hitachi Ltd | 炭酸ガス変換装置 |
JPH10507305A (ja) * | 1994-10-11 | 1998-07-14 | イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 触媒的に活性な粒子を膜上に圧印する方法 |
JP2001097894A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Toshiba Corp | 炭酸ガス還元装置 |
JP2003213472A (ja) * | 2002-01-16 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極 |
JP2007314862A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Honda Motor Co Ltd | アルコール類化合物用の電気分解装置 |
JP2008127631A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Permelec Electrode Ltd | 食塩電解用酸素ガス拡散陰極 |
JP2010255018A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Toyota Central R&D Labs Inc | Co2電解装置及びco2電解生成物の製造方法 |
-
2010
- 2010-11-25 JP JP2010262467A patent/JP5624860B2/ja active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03111586A (ja) * | 1989-03-31 | 1991-05-13 | United Technol Corp <Utc> | 二酸化炭素還元用電解槽 |
JPH0464568U (ja) * | 1990-10-18 | 1992-06-03 | ||
JPH04314881A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電解装置 |
JPH04311586A (ja) * | 1991-04-09 | 1992-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 二酸化炭素の電解還元装置 |
JPH07118886A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 炭酸ガスから炭化水素を製造する方法 |
JPH0841671A (ja) * | 1994-07-29 | 1996-02-13 | Permelec Electrode Ltd | ジスルフィド化合物の電解還元方法 |
JPH10507305A (ja) * | 1994-10-11 | 1998-07-14 | イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 触媒的に活性な粒子を膜上に圧印する方法 |
JPH08296077A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-12 | Hitachi Ltd | 炭酸ガス変換装置 |
JP2001097894A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Toshiba Corp | 炭酸ガス還元装置 |
JP2003213472A (ja) * | 2002-01-16 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極 |
JP2007314862A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Honda Motor Co Ltd | アルコール類化合物用の電気分解装置 |
JP2008127631A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Permelec Electrode Ltd | 食塩電解用酸素ガス拡散陰極 |
JP2010255018A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Toyota Central R&D Labs Inc | Co2電解装置及びco2電解生成物の製造方法 |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10844495B2 (en) | 2012-11-20 | 2020-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photochemical reaction system |
WO2014192364A1 (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 株式会社 東芝 | 光化学反応装置および薄膜 |
JP2014233669A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | 株式会社東芝 | 光化学反応装置および薄膜 |
US10378116B2 (en) | 2014-03-24 | 2019-08-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photoelectrochemical reaction device |
JPWO2015146014A1 (ja) * | 2014-03-24 | 2017-04-13 | 株式会社東芝 | 光電気化学反応システム |
JP2015183218A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 株式会社東芝 | 光電気化学反応装置 |
WO2015146014A1 (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | 株式会社 東芝 | 光電気化学反応システム |
US20240026551A1 (en) * | 2014-10-01 | 2024-01-25 | Ohio State Innovation Foundation | Materials and methods for the electrochemical reduction of carbon dioxide |
US10344388B2 (en) | 2015-09-16 | 2019-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | CO2 reduction catalyst, CO2 reduction electrode, CO2 reduction reaction apparatus, and process for producing CO2 reduction catalyst |
JP2018031034A (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | 古河電気工業株式会社 | 金属含有ナノ粒子担持電極および二酸化炭素還元装置 |
JP2018048371A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 株式会社東芝 | 電気化学反応装置 |
US10626509B2 (en) | 2017-02-02 | 2020-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolysis cell and electrolytic device for carbon dioxide |
JP2018104824A (ja) * | 2018-02-27 | 2018-07-05 | 株式会社東芝 | 光化学反応システム |
JP2019157252A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社東芝 | 二酸化炭素の電解セルと電解装置 |
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US11111589B2 (en) | 2018-03-16 | 2021-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolytic cell and electrolytic device for carbon dioxide |
JP2019157251A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社東芝 | 二酸化炭素の電解セルと電解装置 |
WO2019181004A1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-09-26 | 株式会社 東芝 | 二酸化炭素電解装置および二酸化炭素電解方法 |
US11230772B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon dioxide electrolytic device and method of electrolyzing carbon dioxide |
US11286573B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-03-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon dioxide electrolytic device and method of electrolyzing carbon dioxide |
CN113646468A (zh) * | 2019-01-07 | 2021-11-12 | 欧普斯12股份有限公司 | 用于甲烷生产的系统和方法 |
AT523650A4 (de) * | 2020-09-10 | 2021-10-15 | Univ Linz | Arbeitselektrode zur Direktreduktion von Carbonaten zu Kohlenwasserstoffen in einem wässrigen Carbonat-Elektrolyten |
AT523650B1 (de) * | 2020-09-10 | 2021-10-15 | Univ Linz | Arbeitselektrode zur Direktreduktion von Carbonaten zu Kohlenwasserstoffen in einem wässrigen Carbonat-Elektrolyten |
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Publication number | Publication date |
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