JP2016536471A - 電気化学的脱炭酸プロセスのための溶融カルボキシレート電解質 - Google Patents
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Abstract
Description
ここに記載される研究に関する資金は、国立農業食料研究所/米国農務省による援助(助成番号:2012−10008−20263)に基づき連邦政府によって少なくとも一部供給されている。連邦政府は本発明のある権利を有する。
RCO2H+Ar−H→R−Ar+CO2+2e−+2H+
、飽和または不飽和化合物である。「効率」および「電流効率」は、交換可能で用いられ、電気化学的脱炭酸プロセスのクーロン効率として参照される。「変換率(コンヴァージョン)」は、電気化学的脱炭酸プロセスで消費された反応物質の量を意味する。「選択性」は、注目する生成物に変換された反応物質の消費量を記載するために使用する。「収率」は、注目する生成物に変換された元の反応物質の量を意味する。「カルボン酸」は、一般式RCO2Hで表される化合物で、「R」は、飽和または不飽和炭化水素鎖を表す。「脱炭酸」は、化合物、具体的にはカルボン酸またはアニオンからCO2を除去するプロセスとして参照される。「置換基」および「官能基」は交換可能で用いられ、炭化水素の炭素鎖上の水素原子を置換した原子または原子の集合(基)として参照される。
開示される溶融塩電解質は、水酸基を有するナトリウムカルボン酸塩をアルデヒドに変換する電気化学的脱炭酸プロセスにおいて使用された。製造されるアルデヒトは、他の化学物質の製造における中間体として使用される。溶融塩電解質は、脱炭酸のために望ましいカルボン酸のナトリウム塩単独から成る。10重量%水酸化ナトリウム水溶液が陰極液(3)として使用され、温度80〜100℃を維持した。
H2O+e−→H2+OH−
実施例1で使用するのと異なるカチオンで同じアニオンを有する溶融塩電解質が、乳酸アニオンの脱炭酸を遂行するための電気化学的脱炭酸プロセスで使用される。溶融塩電解質のカチオンをどのように変更するかを示すこの実施例は、溶融塩の融点を低下でき、アノードにおける低い還元電位反応を提供する。溶融塩電解質は、一室セルにおける脱炭酸プロセスによって処理される、カルボン酸のアンモニウム塩単独から成る。
記載される溶融塩電解質は、長鎖カルボン酸のナトリウム塩を長鎖飽和炭化水素に変換する電気化学的脱炭酸プロセスで使用できる。製造される飽和炭化水素はさらに潤滑基材油または輸送燃料のいずれかに加工処理される。溶融塩電解質は、生物学的起源から得られるカルボン酸流に似たカルボン酸ナトリウム塩の混合物から成る。この実施例では、水酸化ナトリウム水溶液の沸点を超える温度でセルを作動させるので、エチルグリコール中に水酸化ナトリウムを10重量%含む溶液が陰極液として使用される。
Claims (20)
- 所定量の電解質を有する電解質室と、電解質と連通するアノードと、電解質と連通するカソ−ドと、カルボン酸金属塩を脱炭酸してラジカルを発生させ、ラジカルが反応して少なくとも1つのラジカルカップリング生成物を形成するような電源とから成る電気化学的セルであって、電解質が溶融塩電解質中に溶解する所定量のカルボン酸無機塩から成ることを特徴とする電気化学的セル。
- 電解質無機塩のカチオンが、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらの混合から選択される請求項1に記載のセル。
- 電解質無機塩カチオンが、アンモニウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム及びこれらの混合のカチオンから選択される請求項1に記載のセル。
- 電解質が無機カチオンの混合物を含む請求項2に記載のセル。
- 電解質が少なくとも3種の無機カチオンを含む請求項2に記載のセル。
- 溶融電解質中のアニオンの酸化電位がカルボン酸陰イオンの酸化電位よりも高い請求項2に記載のセル。
- カルボン酸無機塩のカルボン酸イオン部分が、酢酸、プロピオン酸、乳酸、ブチル酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ラウリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、レブリン酸、バレル酸、安息香酸、ナフテン酸、ナフトエ酸の各イオンから選択される請求項2に記載のセル。
- 電解質が、電解質混合物個々の成分の融点より低い融点を有する共晶混合物である請求項2に記載のセル。
- 溶融塩電解質の融点よりも高い温度で、かつ酸化還元反応の生成物の融点よりも低い温度でセルを作動させる請求項2に記載のセル。
- 溶融塩電解質中に溶解するカルボン酸無機塩から成る陽極液を収納する陽極液室と、陽極液に連通するアノードと、所定量の陰極液を収納できる陰極液室と、陰極液に連通するカソ−ドと、陽極液室および陰極液室を分離する膜と、電源とから成る電気化学的セル。
- 電解質無機塩のカチオンが、アルカリ金属、アルカリ土類金属およびこれらの混合から選択される請求項10に記載のセル。
- 電解質無機塩カチオンが、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム及びこれらの混合のカチオンから選択される請求項11に記載のセル。
- 電解質が無機カチオンの混合物を含む請求項12に記載のセル。
- 電解質が少なくとも3種の無機カチオンを含む請求項12に記載のセル。
- 溶融電解質中のアニオンの酸化電位がカルボン酸陰イオンの酸化電位よりも高い請求項12に記載のセル。
- カルボン酸無機塩のカルボン酸イオン部分が、酢酸、プロピオン酸、乳酸、ブチル酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ラウリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、レブリン酸、バレル酸、安息香酸、ナフテン酸、ナフトエ酸の各イオンから選択される請求項12に記載のセル。
- 電解質が、電解質混合物個々の成分の融点より低い融点を有する共晶混合物である請求項12に記載のセル。
- 溶融塩電解質の融点よりも高い温度で、かつ酸化還元反応の生成物の融点よりも低い温度でセルを作動させる請求項12に記載のセル。
- カルボン酸の無機塩を提供する工程と、カルボン酸塩を溶融塩電解質に接触させる工程と、電解質およびカルボン酸塩に電圧を印加する工程とから成るラジカルカップリング生成物の製造方法。
- 電解質が、電解質混合物個々の成分の融点より低い融点を有する共晶混合物である請求項19に記載の製造方法。
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