JP2022072977A5 - 電気化学セルおよび二酸化炭素回収システム - Google Patents

Description

本発明は、ＣＯ _２ を吸着する電気化学セルおよび二酸化炭素回収システムに関する。

本発明は上記点に鑑み、ＣＯ_２吸着サイト密度を高めることが可能な電気化学セルおよび二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の電気化学セルは、ＣＯ_２吸着材（１０２ｂ）を含む作用極（１０２）と、対極（１０３）と、を備える。作用極と対極との間に電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、ＣＯ_２吸着材は電子が供給されることに伴ってＣＯ _２ 含有ガスに含まれるＣＯ_２と結合する。ＣＯ_２吸着材は、結晶性多孔体であり、電子の授受を行ってＣＯ_２と結合する官能基が規則的に配置された分子構造を有している。

Claims (15)

1. ＣＯ_２吸着材（１０２ｂ）を含む作用極（１０２）と、対極（１０３）と、を備え、
   前記作用極と前記対極との間に電圧が印加されることで、前記対極から前記作用極に電子が供給され、前記ＣＯ_２吸着材は電子が供給されることに伴ってＣＯ _２ 含有ガスに含まれるＣＯ_２と結合し、
   前記ＣＯ_２吸着材は、結晶性多孔体であり、電子の授受を行ってＣＯ_２と結合する官能基が規則的に配置された分子構造を有している電気化学セル。
2. 前記ＣＯ_２吸着材は、前記官能基が結晶格子の架橋部に規則的に配置されている請求項１に記載の電気化学セル。
3. 前記結晶性多孔体は、金属有機構造体、共有結合性有機構造体および炭素質材料の少なくとも１つである請求項１または２に記載の電気化学セル。
4. 前記結晶性多孔体は金属有機構造体であり、前記官能基はケトン基である請求項３に記載の電気化学セル。
5. 前記金属有機構造体は、Ａｌイオンにケトン基を含むベンゾフェノンジカルボン酸塩が配位している請求項４に記載の電気化学セル。
6. 前記対極は、電子の授受を行う補助材（１０３ｂ）を含んでおり、
   前記対極の電位が前記作用極の電位より高くなる第１の電圧が前記対極と前記作用極との間に印加されることで、前記補助材から前記ＣＯ_２吸着材に電子が供給され、前記ＣＯ_２吸着材がＣＯ_２と結合する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気化学セル。
7. 前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が前記対極と前記作用極との間に印加されることで、前記ＣＯ_２吸着材から前記補助材に電子が供給され、前記ＣＯ_２吸着材が吸着しているＣＯ_２を脱離する請求項６に記載の電気化学セル。
8. 前記作用極は導電性物質（１０２ｃ）を含んでおり、前記導電性物質は前記ＣＯ_２吸着材と混合した状態となっている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電気化学セル。
9. 前記導電性物質は、炭素質材料から構成されている請求項８に記載の電気化学セル。
10. 前記作用極は、導電性を有する電極基材（１０２ａ）を含んでおり、
    前記ＣＯ_２吸着材は、前記電極基材に保持されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の電気化学セル。
11. 前記電極基材は、炭素質材料もしくは金属材料からなり、前記ＣＯ_２含有ガスが通過可能な孔が形成された多孔質構造を備えている請求項１０に記載の電気化学セル。
12. 前記作用極は、前記ＣＯ_２吸着材を前記電極基材に保持させるためのバインダ（１０２ｄ）を含んでいる請求項１０または１１に記載の電気化学セル。
13. 前記作用極と前記対極との間にイオン伝導性を有するイオン伝導性物質（１０６）が設けられており、前記イオン伝導性物質はイオン液体もしくは固体電解質である請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の電気化学セル。
14. 前記作用極と前記対極との間に、導電性を有さない絶縁層（１０４）が設けられている請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の電気化学セル。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の電気化学セルを備える二酸化炭素回収システム。