JP7194368B2 - Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ - Google Patents

Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ Download PDF

Info

Publication number
JP7194368B2
JP7194368B2 JP2020213422A JP2020213422A JP7194368B2 JP 7194368 B2 JP7194368 B2 JP 7194368B2 JP 2020213422 A JP2020213422 A JP 2020213422A JP 2020213422 A JP2020213422 A JP 2020213422A JP 7194368 B2 JP7194368 B2 JP 7194368B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
layer
anode
conducting polymer
reduction reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020213422A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021059788A (ja
Inventor
クール，ケンドラ，ピー．
ケイヴ，エトシャ，アール．
レオナルド，ジョージ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Twelve Benefit Corp
Original Assignee
Twelve Benefit Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Twelve Benefit Corp filed Critical Twelve Benefit Corp
Publication of JP2021059788A publication Critical patent/JP2021059788A/ja
Priority to JP2022187975A priority Critical patent/JP2023029893A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7194368B2 publication Critical patent/JP7194368B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/23—Carbon monoxide or syngas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/055—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material
    • C25B11/057—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the substrate or carrier material consisting of a single element or compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/095—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one of the compounds being organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/01—Products
    • C25B3/03—Acyclic or carbocyclic hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/01—Products
    • C25B3/07—Oxygen containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20—Processes
    • C25B3/25—Reduction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
    • C25B3/20—Processes
    • C25B3/25—Reduction
    • C25B3/26—Reduction of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

本開示は、概して、電気化学反応の分野に関し、より詳細には、ＣＯｘ（ＣＯ２、ＣＯまたはそれらの組み合わせ）を電気化学的に炭素含有化合物に還元するためのデバイスおよび方法に関する。
政府支援ステートメント
政府は、Ｏｐｕｓ １２，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄと、契約番号ＤＥ－ＡＣ０２－０５ＣＨ１１２３１の下で米国エネルギー省のためにＥｒｎｅｓｔ Ｏｒｌａｎｄｏ Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙを運営しているＴｈｅ Ｒｅｇｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａとの間のユーザ合意書ＦＰ００００３０３２に従い、本発明における権利を有する。
関連出願の相互参照
本出願は、引用により全体が本明細書に援用される２０１６年５月３日出願の米国仮出願第６２／３３１，３８７号の利益を主張するものである。
人為的なＣＯ２排出は気候変動と関連している。
地球規模の温室効果ガスの排出に対する懸念が高まる中、ＣＯ２を高価値製品に再利用できる技術が注目されている。
ＣＯｘ（ＣＯ２、ＣＯまたはそれらの組み合わせ）の電気化学的還元は、ＣＯｘ、プロトン源および電気の３つの入力を組み合わせ、それらをメタノール、エタノール、一酸化炭素および酢酸などの燃料、化学物質およびその他の生成物に変換する。しかしながら、そのような燃料および化学物質の工業規模の生産を達成することは不可能であった。障壁の一つは、適当な電気化学リアクタの欠如である。従来の設計を使用して効率的なリアクタを達成する際の難しさの一つは、水溶液中のＣＯｘの溶解度が低く、水素生成をもたらす競合する水還元反応を制御できないことが原因で、ＣＯｘをリアクタ内の触媒表面に輸送し難いことである。
本開示は、上述した従来のリアクタの欠点に対処するＣＯｘ還元のための新規で有用な電気化学リアクタを示す。水に溶解したＣＯｘとは対照的に、気相ＣＯｘをリアクタに供給して、効率的な輸送および生成物生成速度を達成することができる。ＣＯｘ変換触媒周囲のイオン伝導性ポリマーは、競合する水素形成反応を最小限にする。リアクタはエネルギー効率が高く、電流密度が高く、応答時間が速く、ロバストであり、生成できる化学製品の種類にも柔軟性がある。
本発明の一実施形態では、ＣＯｘ還元リアクタで使用するための膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）が提供される。ＭＥＡは、還元触媒および第１のイオン伝導性ポリマーを含むカソード層と、酸化触媒および第２のイオン伝導性ポリマーを含むアノード層とを備える。アノード層とカソード層との間に第３のイオン伝導性ポリマーを含む高分子電解質膜が存在する。高分子電解質膜は、アノード層とカソード層との間のイオン伝達を提供する。また、カソード層と高分子電解質膜との間に第４のイオン伝導性ポリマーであるカソード緩衝剤を含むカソード緩衝層が存在する。イオン伝導性ポリマーには、アニオン伝導体、カチオン伝導体、カチオンおよびアニオン伝導体の３つのクラスがある。第１、第２、第３および第４のイオン伝導性ポリマーのうちの少なくとも二つは、異なるクラスのイオン伝導性ポリマーからのものである。
一構成では、還元触媒が、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｓｍ、Ｔｂ、ＣｅおよびＮｄ、並びに、それらの組合せ、および／または他の任意の適切な還元触媒からなる群のなかから選択される。還元触媒は、炭素、ホウ素ドープダイヤモンド、フッ素ドープ酸化スズおよびそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な還元触媒からなる群のなかから選択される伝導性担体粒子をさらに含むことができる。
一構成では、カソード層が、１０～９０重量％の第１のイオン伝導性ポリマーを含む。第１のイオン伝導性ポリマーは、アニオン伝導体である少なくとも１のイオン伝導性ポリマーを含むことができる。
第１のイオン伝導性ポリマーは、負に荷電した可動イオンを輸送するように構成された１または複数の共有結合した正に荷電した官能基を含むことができる。第１のイオン伝導性ポリマーは、アミノ化テトラメチルポリフェニレン、ポリ（エチレン－コ－テトラフルオロエチレン）ベースの第４級アンモニウムポリマー、四級化ポリスルホン）、それらの混合物、および／または他の任意の適切なイオン伝導性ポリマーからなる群のなかから選択することができる。第１のイオン伝導性ポリマーは、重炭酸塩または水酸化物塩を可溶化するように構成することができる。
第１のイオン伝導性ポリマーは、カチオンおよびアニオン伝導体である少なくとも１のイオン伝導性ポリマーを含むことができる。第１のイオン伝導性ポリマーは、カチオンおよびアニオンを輸送することができるポリエーテルと、カチオンおよびアニオンを輸送することができるポリエステルとから構成される群のなかから選択することができる。第１のイオン伝導性ポリマーは、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリフッ化ビニリデンおよびポリウレタンからなる群のなかから選択することができる。
一構成では、酸化触媒が、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｕの金属および酸化物、並びにそれらの合金、ＩｒＲｕ、ＰｔＩｒ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ステンレス鋼、およびそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な金属または金属酸化物からなる群のなかから選択される。酸化触媒は、炭素、ホウ素ドープダイヤモンドおよびチタンからなる群のなかから選択される伝導性担体粒子をさらに含むことができる。
一構成では、アノード層が、５～９５重量％の第２のイオン伝導性ポリマーを含む。第２のイオン伝導性ポリマーは、カチオン伝導体である少なくとも１のイオン伝導性ポリマーを含むことができる。
第２のイオン伝導性ポリマーは、正に荷電した可動イオンを輸送するように構成された共有結合した負に荷電した官能基を含む１または複数のポリマーを含むことができる。第２のイオン伝導性ポリマーは、フッ化エタンスルホニル、２－［１－［ジフルオロ－［（トリフルオロエテニル）オキシ］メチル］－１，２，２，２－テトラフルオロエトキシ］－１，１，２，２，－テトラフルオロ－、テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ－３，６－ジオキサ－４－メチル－７－オクテンスルホン酸コポリマー、他のパーフルオロスルホン酸ポリマー、それらの混合物、および／または他の任意の適切なイオン伝導性ポリマーからなる群のなかから選択することができる。
一構成では、第３のイオン伝導性ポリマーは、カチオン伝導体である少なくとも１のイオン伝導性ポリマーを含む。第３のイオン伝導性ポリマーは、正に荷電した可動イオンを輸送するように構成された１または複数の共有結合した負に荷電した官能基を含むことができる。第３のイオン伝導性ポリマーは、フッ化エタンスルホニル、２－［１－［ジフルオロ－［（トリフルオロエテニル）オキシ］メチル］－１，２，２，２－テトラフルオロエトキシ］－１，１，２，２，－テトラフルオロ－、テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ－３，６－ジオキサ－４－メチル－７－オクテンスルホン酸コポリマー、他のパーフルオロスルホン酸ポリマー、それらの混合物、および／または他の任意の適切なイオン伝導性ポリマーからなる群のなかから選択することができる。
一構成では、カソード緩衝層が、０．０１％～９５％（例えば、重量％、体積％、質量％などで、おおよそそれらの間）の気孔率を有する。しかしながら、他の構成では、カソード緩衝層が、任意の適切な気孔率（例えば、０．０１～９５％、０．１～９５％、０．０１～７５％、１～９５％、１～９０％など）を有することができる。
一構成では、第４のイオン伝導性ポリマーが、アニオン伝導体である少なくとも１のイオン伝導性ポリマーを含む。第４のイオン伝導性ポリマーは、負に荷電した可動イオンを輸送するように構成された１または複数の共有結合した正に荷電した官能基を含むことができる。第４のイオン伝導性ポリマーは、アミノ化テトラメチルポリフェニレン、ポリ（エチレン－コ－テトラフルオロエチレン）ベースの第４級アンモニウムポリマー、四級化ポリスルホン、それらの混合物、および／または他の任意の適切なイオン伝導性ポリマーからなる群のなかから選択することができる。
一構成では、第１のイオン伝導性ポリマーおよび第４のイオン伝導性ポリマーが、同じクラスからのものである。一構成では、第２のイオン伝導性ポリマーおよび第３のイオン伝導性ポリマーが、同じクラスからのものである。
一構成では、膜電極アセンブリが、アノード層と高分子電解質膜との間にアノード緩衝層をさらに含み、アノード緩衝層が、第５のイオン伝導性ポリマーを含む。
膜電極アセンブリにおいて、第５のイオン伝導性ポリマーが、カチオン伝導体である少なくとも１のイオン伝導性ポリマーを含む。第５のイオン伝導性ポリマーは、正に荷電した可動イオンを輸送するように構成された１または複数の共有結合した負に荷電した官能基を含むことができる。
第５のイオン伝導性ポリマーは、フッ化エタンスルホニル、２－［１－［ジフルオロ－［（トリフルオロエテニル）オキシ］メチル］－１，２，２，２－テトラフルオロエトキシ］－１，１，２，２，－テトラフルオロ－、テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ－３，６－ジオキサ－４－メチル－７－オクテンスルホン酸コポリマー、他のパーフルオロスルホン酸ポリマー、それらの混合物、および／または他の任意の適切なイオン伝導性ポリマーからなる群のなかから選択することができる。第２のイオン伝導性ポリマーおよび第５のイオン伝導性ポリマーは、同じクラスからのものであってもよい。
一構成では、アノード緩衝層が、０．０１％～９５％（例えば、重量％、体積％、質量％などで、おおよそそれらの間）の気孔率を有する。しかしながら、他の構成では、アノード緩衝層が、任意の適切な気孔率（例えば、０．０１～９５％、０．１～９５％、０．０１～７５％、１～９５％、１～９０％など）を有することができる。
本発明の別の実施形態では、ＣＯｘ還元リアクタで使用するための膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）が提供される。ＭＥＡは、還元触媒および第１のイオン伝導性ポリマーを含むカソード層と、酸化触媒および第２のイオン伝導性ポリマーを含むアノード層とを有する。アノード層とカソード層との間には高分子電解質膜が存在する。高分子電解質膜は、第３のイオン伝導性ポリマーを含み、アノード層とカソード層との間のイオン伝達を提供する。イオン伝導性ポリマーには、アニオン伝導体、カチオン伝導体、およびカチオンおよびアニオン伝導体の３つのクラスがある。第１、第２および第３のイオン伝導性ポリマーのうちの少なくとも２つは、異なるクラスのイオン伝導性ポリマーからのものである。
本発明の別の実施形態では、ＣＯｘ還元リアクタが提供される。リアクタは、本明細書に記載の膜電極アセンブリの何れかを含む少なくとも１の電気化学セルを有する。また、リアクタは、カソードに隣接するカソード支持構造を有し、カソード支持構造が、カソード極板と、少なくとも１のカソードガス拡散層と、少なくとも１の入口と、少なくとも１の出口とを含む。アノードに隣接するアノードセル支持構造も存在する。アノード支持構造は、アノード極板と、少なくとも１のアノードガス拡散層と、少なくとも１の入口と、少なくとも１の出口とを備える。
本発明のさらに別の実施形態では、ＣＯｘ還元リアクタを操作する方法が提供される。この方法は、反応生成物の生成をもたらす。このプロセスは、電気化学リアクタを提供するステップであって、電気化学リアクタが、膜電極アセンブリを含む少なくとも１の電気化学セルと、カソード極板、少なくとも１のカソードガス拡散層、少なくとも１の入口および少なくとも１の出口を含み、カソードに隣接するカソード支持構造と、アノード極板、少なくとも１のアノードガス拡散層、少なくとも１の入口および少なくとも１の出口を含み、アノードに隣接するアノードセル支持構造とを備える、ステップと；カソード極板およびアノード極板に直流電圧を印加するステップと；１または複数の酸化反応物をアノードに供給し、酸化反応を起こさせるステップと；１または複数の還元反応物をカソードに供給し、還元反応を起こさせるステップと；アノードから酸化反応生成物を回収するステップと；カソードから還元反応生成物を回収するステップとを含むことができる。
酸化反応物は、水素、メタン、アンモニア、水またはそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な酸化反応物からなる群のなかから選択することができる。一構成では、酸化反応物が水である。
還元反応物は、二酸化炭素、一酸化炭素およびそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な、および／または他の任意の適切な還元反応物からなる群のなかから選択することができる。一構成では、還元反応物が二酸化炭素である。
前述の態様および他の態様は、添付の図面と併せて読むことにより、例示的な実施形態の以下の説明から当業者によって容易に理解されるであろう。
図１は、水素と酸素を生成する従来の水電解リアクタに用いられる標準的な膜電極アセンブリを示している。 図２は、本発明の一実施形態に係る新規なＣＯｘ還元リアクタ（ＣＲＲ）で使用するための膜電極アセンブリの概略図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る触媒担体粒子上に担持された異なる２種類の触媒の可能な形態を示す概略図である。 図４は、本発明の別の実施形態に係る新規なＣＲＲで使用するための膜電極アセンブリの概略図である。 図５は、本発明のさらに別の実施形態に係る新規なＣＲＲで使用するための膜電極アセンブリを示す概略図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るＣＯｘ還元リアクタ（ＣＲＲ）の主要構成要素を示す概略図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るＣＲＲの主要な構成要素を示す概略図であり、矢印が、分子、イオンおよび電子の流れを示している。 図８は、ＣＲＲリアクタの主要な入力および出力を示す概略図である。
好ましい実施形態は、ＣＯｘ（ＣＯ２、ＣＯまたはそれらの組合せ）を還元して有用な化学物質および燃料を生成するという文脈で例示されている。しかしながら、当業者であれば、本明細書中に開示の材料および方法は、還元反応が望ましい多くの他の状況、特に、様々な反応条件において様々な化学物質を生成することが重要である多くの他の状況において、適用されることを容易に理解するであろう。ＣＯｘを還元するために使用されるリアクタは、他の化合物を還元するために使用することもでき、そのような他の化合物は、Ｎ２、ＳＯｘ、ＮＯｘ、酢酸、エチレン、Ｏ２および他の任意の適切な還元可能な化合物またはそれらの組合せを含むが、それらに限定されるものではない。
本明細書で言及された全ての刊行物は、本明細書に完全に記載されているかのように、すべての目的のためにその全体が引用により援用される。
表１に、本出願全体で使用されるいくつかの略語を列挙する。

Figure 0007194368000001
「イオン伝導性ポリマー」という用語は、本明細書では、アニオンおよび／またはカチオンについて約１ｍＳ／ｃｍよりも大きい比導電率を有する高分子電解質を説明するために使用される。「アニオン伝導体」という用語は、（僅かなカチオン伝導量が依然として存在するが）アニオンを主に伝導する約１００ミクロンの厚さで約０．８５を超えるアニオンの輸率を有するイオン伝導性ポリマーを指している。「カチオン伝導体」および／または「カチオン伝導性ポリマー」という用語は、カチオンを主に伝導し（例えば、付随的な量のアニオン伝導が依然として存在し）、約１００ミクロンの厚さで約０．８５を超えるカチオンの輸率を有するイオン伝導性ポリマーを指している。アニオンおよびカチオンをともに伝導すると記載されているイオン伝導性ポリマー（「カチオンおよびアニオン伝導体」）の場合、アニオンもカチオンも、約１００ミクロンの厚さで、約０．８５を上回る輸率または約０．１５を下回る輸率を有していない。物質がイオン（アニオンおよび／またはカチオン）を伝導すると言うのは、物質がイオン伝導性物質であると言うことである。
水和は、大部分のイオン伝導性ポリマーのイオン伝導に効果的である。ＣＯｘまたはアノード供給物質の加湿は、液体水をＭＥＡに供給してイオン伝導性ポリマーの水和を維持するために使用することができる。
本発明の一実施形態では、新規な膜電極アセンブリを電気化学セルに使用するＣＯｘ還元リアクタ（ＣＲＲ）が開発されている。表２は、そのようなリアクタ中でＣＯｘから生成することができる有用な化学物質のいくつかの例を列挙している。

Figure 0007194368000002
膜電極アセンブリ
水素および酸素を生成する水電解に使用される従来の膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）１００を図１に示す。ＭＥＡ１００は、イオン伝導性ポリマー層１６０によって分離されたカソード１２０およびアノード１４０を備え、イオン伝導性ポリマー層が、イオンがカソード１２０とアノード１４０との間を移動するための経路を与えている。カソード１２０とアノード１４０はそれぞれ、イオン伝導性ポリマー、触媒粒子および電子伝導性触媒担体を含む。カソード１２０、アノード１４０およびイオン伝導性ポリマー層１６０中のイオン伝導性ポリマーは、すべてがカチオン伝導体であるか、またはすべてがアニオン伝導体である。
従来のＭＥＡ１００は、ＣＲＲでの使用には適していない。すべてのイオン伝導性ポリマーがカチオン伝導体である場合、環境が水還元に有利であり、望ましくない副反応で水素を生成する。水素の生成は、ＣＯｘ生成物の生成速度を低下させ、プロセスの全体的な効率を低下させる。すべてのイオン伝導性ポリマーがアニオン伝導体である場合には、ＣＯ２はイオン伝導性ポリマー中の水酸化物アニオンと反応して、重炭酸アニオンを形成する。リアクタ内の電場は、重炭酸アニオンを、セルのカソード側からセルのアノード側へと移動させる。アノードでは、重炭酸アニオンがＣＯ２と水酸化物に再び分解し得る。この結果、セルのカソードからアノードへのＣＯ２の正味の移動が起こり、そこではそれは反応せず、アノード反応物および生成物によって希釈される。セルのアノード側にＣＯ２が失われることにより、プロセスの効率が低下する。
本発明の一実施形態に係る、ＣＲＲで使用するための新規な膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）２００を図２に示す。ＭＥＡ２００は、イオン伝導性ポリマー層２６０によって分離されたカソード２２０およびアノード２４０を有し、イオン伝導性ポリマー層が、カソード２２０とアノード２４０との間を移動するイオンの経路を提供する。気体および流体の輸送を容易にし、反応に利用可能な触媒表面積を最大化するためには、一般に、ＭＥＡのカソード層およびアノード層が多孔質であることが特に有用である。
カソード２２０は、還元触媒粒子と、還元触媒粒子を支持する電子伝導性担体粒子と、カソードイオン伝導性ポリマーとの混合物を含む。カソードにおけるカソードイオン伝導性ポリマーの量の選択にはトレードオフが存在する。十分なイオン伝導性を提供するには、十分なカソードイオン伝導性ポリマーを含むことが重要である。しかしながら、反応物および生成物がカソード中を容易に移動し、反応に利用可能な触媒表面積を最大にすることができるように、カソードが多孔質であることも重要である。様々な構成では、カソードイオン伝導性ポリマーが、カソード層中の材料の３０～７０重量％、２０～８０重量％、または１０～９０重量％の何れかの範囲または他の適切な範囲で構成される。カソード中のイオン伝導性ポリマーの重量％は、カソード層の気孔率およびイオン伝導率がＣＯｘ還元のために最も高い電流密度をもたらすように選択される。還元触媒粒子に使用できる材料の例には、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、ＰｔおよびＨｇのような遷移金属およびそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な材料が含まれるが、それらに限定されるものではない。他の触媒材料には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、アクチノイド、およびＳｎ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｃｅ、ＮｄおよびＩｎのような周期表において遷移金属の右側の金属、またはそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な触媒材料が含まれる。触媒は、約１～１００ｎｍのサイズ範囲のナノ粒子、または約０．２～１０ｎｍのサイズ範囲の粒子、または約１～１０００ｎｍのサイズ範囲の粒子、または他の任意の好適な範囲の粒子の形態であり得る。
カソードの伝導性担体粒子は、様々な形態の炭素粒子とすることができる。他の可能な伝導性担体粒子には、ホウ素ドープダイヤモンドまたはフッ素ドープ酸化スズが含まれる。一構成では、伝導性担体粒子がバルカンカーボンである。伝導性担体粒子は、ナノ粒子であってもよい。伝導性担体粒子のサイズ範囲は、約２０ｎｍ～１０００ｎｍまたは他の任意の適切な範囲である。伝導性担体粒子が、ＣＲＲが動作しているときにカソード２２０に存在する化学物質と適合し、還元的に安定であり、いずれの電気化学反応にも関与しないように高い水素生成過電圧を有することが、特に有用である。
そのような伝導性担体粒子は、一般に、還元触媒粒子よりも大きく、各伝導性担体粒子は、多くの還元触媒粒子を担持することができる。図３は、炭素粒子のような触媒担体粒子３１０上に担持された２種類の異なる触媒の可能な形態を示す概略図である。第１タイプの触媒粒子３３０および第２タイプの第２触媒粒子３５０が、触媒担体粒子３１０に付着している。様々な構成では、触媒担体粒子３１０に付着する触媒粒子が１種類のみであるか、または２種類以上である。
図２を再び参照すると、アノード２４０は、酸化触媒とアノードイオン伝導性ポリマーとの混合物を含む。アノード中のイオン伝導性ポリマーの量の選択にはトレードオフがある。十分なイオン伝導性を提供するには、十分なアノードイオン伝導性ポリマーを含むことが重要である。しかしながら、反応物および生成物がアノード中を容易に移動し、反応に利用可能な触媒表面積を最大にすることができるように、アノードが多孔質であることも重要である。様々な構成では、アノード中のイオン伝導性ポリマーが、層の約５０重量％を構成するか、または約５～２０重量％、１０～９０重量％、２０～８０重量％、２５～７０重量％または任意の適切な範囲である。アノード２４０が、可逆的な水素電極に対して約１．２Ｖを超える電圧のような高電圧に耐えることができることが、特に有用である。反応に利用可能な触媒表面積を最大化し、気体および液体の輸送を容易にするためには、アノード２４０が多孔質であることが特に有用である。
アノードおよびアノード触媒に供給される反応物に応じて、アノードで起こり得る様々な酸化反応が存在する。表３は、アノードで起こり得る酸化反応と、それらの反応を支持するいくつかの例示的な触媒を記載している。酸化触媒は、構造化されたメッシュの形態であってもよく、または粒子の形態であってもよい。酸化触媒が粒子の形態である場合、電子伝導性担体粒子によって粒子を支持することができる。伝導性担体粒子はナノ粒子であってもよい。伝導性担体粒子が、ＣＲＲが動作しているときにアノード２４０に存在する化学物質と適合性があり、それらがいずれの電気化学反応にも関与しないように酸化的に安定であることが、特に有用である。アノードでの電圧および反応物を考慮して伝導性担体粒子を選択することが、特に有用である。いくつかの構成では、伝導性担体粒子がチタンであり、それは高電圧に非常に適している。他の構成では、伝導性担体粒子が炭素であり、それは低電圧で最も有用となる可能性がある。一般に、そのような伝導性担体粒子は酸化触媒粒子よりも大きく、各伝導性担体粒子は多くの酸化触媒粒子を担持することができる。そのような構成の一例は、上述したように、図３に示されている。一構成では、酸化触媒が酸化ルテニウムイリジウムである。酸化触媒に使用することができる他の材料の例としては、表３に示すものが挙げられるが、それらに限定されるものではない。それらの金属触媒の多くは、特に反応条件下において、酸化物の形態であり得ることを理解されたい。

Figure 0007194368000003
イオン交換層２６０は、３つの副層、すなわち、カソード緩衝層２２５、高分子電解質膜（ＰＥＭ）２６５、および任意のアノード緩衝層２４５を含むことができる。イオン交換層のいくつかの層を多孔質とすることができるが、少なくとも１の層を非多孔質とすると、カソードの反応物および生成物がアノードに通過することができず、逆もまた同様となるため、有用である。
高分子電解質膜２６５は、高いイオン伝導性（約１ｍＳ／ｃｍよりも高いイオン伝導性）を有し、機械的に安定である。機械的安定性は、高い引張強さ、弾性率、破断伸びおよび引裂抵抗などの様々な方法で証明することができる。多くの市販の膜を高分子電解質膜２６５に用いることができる。その例には、種々のＮａｆｉｏｎ（登録商標）配合物、ＧＯＲＥ－ＳＥＬＥＣＴ、ＦｕｍａＰＥＭ（登録商標）（ＰＦＳＡ）（ＦｕＭＡ－Ｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）、およびＡｑｕｉｖｉｏｎ（登録商標）（ＰＦＳＡ）（Ｓｏｌｖａｙ）が含まれるが、それらに限定されるものではない。
高分子電解質膜２６５がカチオン伝導体であり、プロトンを伝導しているときに、それはＣＲＲの動作中に高濃度のプロトンを含み、一方で、カソード２２０は低濃度のプロトンが存在するときに最良に動作することに留意することが重要である。高濃度のプロトンから低濃度のプロトンへと遷移する領域を提供するために、高分子電解質膜２６５とカソード２２０との間にカソード緩衝層２２５を含むことが有用となる場合がある。一構成では、カソード緩衝層２２５が、カソード２２０内のイオン伝導性ポリマーと多くの同じ性質を有するイオン伝導性ポリマーである。カソード緩衝層２２５は、プロトン濃度が高い高分子電解質膜２６５から、プロトン濃度が低いカソード２２０までプロトン濃度が遷移する領域を提供する。カソード緩衝層２２５内では、高分子電解質膜２６５からのプロトンがカソード２２０からのアニオンに出会い、それらが互いに中和する。カソード緩衝層２２５は、高分子電解質膜２６５からの有害な数のプロトンがカソード２２０に到達せず、プロトン濃度を上昇させないようにするために役立つ。カソード２２０のプロトン濃度が高過ぎる場合、ＣＯｘの還元は生じない。高いプロトン濃度は約１０～０．１モルの範囲であると考えられ、低濃度は約０．０１モル未満であると考えられる。
カソード緩衝層２２５は、単一のポリマーまたは複数のポリマーを含むことができる。カソード緩衝層２２５が複数のポリマーを含む場合、複数のポリマーを互いに混合することができ、または隣接する別々の層に配置することができる。カソード緩衝層２２５に使用できる材料の例には、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ（登録商標）、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換膜材料、およびポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリエーテル系ポリマー、それらの混合物、および／または他の任意の適切なイオン伝導性ポリマーまたは材料が含まれるが、それらに限定されるものではない。カソード緩衝層の厚さは、プロトン濃度が低いことにより、ＣＯｘ還元活性が十分に高くなるように選択される。この十分さは、カソード緩衝層材料によって、異なることがある。一般に、カソード緩衝層の厚さは、約２００ｎｍ～１００μｍ、３００ｎｍ～７５μｍ、５００ｎｍ～５０μｍ、または任意の適切な範囲である。
カソード２２０、カソード緩衝層２２５、アノード２４０およびアノード緩衝層２４５の一部またはすべての層が多孔質であることが、有用である場合がある。いくつかの構成では、不活性充填剤粒子をそれらの層中のポリマーと組み合わせることによって多孔性が達成される。不活性充填剤粒子として適切な材料には、ＴｉＯ２、シリカ、ＰＴＦＥ、ジルコニアおよびアルミナが含まれるが、それらに限定されるものではない。様々な構成では、不活性充填剤粒子のサイズは、５ｎｍ～５００μｍ、１０ｎｍ～１００μｍ、または任意の適切なサイズ範囲である。他の構成では、層が形成されるときに特定の処理方法を使用することによって多孔性が達成される。そのような処理方法の一例は、ナノサイズからマイクロサイズのチャネルを層に形成するレーザアブレーションである。レーザアブレーションは、追加的または代替的に、表面下アブレーションによって層の気孔率を達成することができる。表面下アブレーションは、層内のある地点にビームを集束させて、その地点の近傍の層材料を蒸発させることにより、層内に空隙を形成することができる。このプロセスを繰り返すことにより、層全体に空隙を形成することができ、層の気孔率を達成することができる。空隙の体積は、好ましくは、レーザ出力によって決定される（例えば、高いレーザ出力がより大きい空隙体積に対応する）が、追加的または代替的には、ビームの焦点サイズまたは任意の他の適切なレーザパラメータによって決定することができる。別の例は、層を機械的に穿孔して、層を貫通するチャネルを形成するというものである。気孔率は、層内において任意の適切な分布（例えば、均一、層を通じて増加する気孔率勾配、ランダムな気孔率勾配、層を通じて減少する気孔率勾配、周期的な気孔率など）を有することができる。
いくつかのＣＲＲ反応では、重炭酸塩がカソード２２０で生成される。カソードからの重炭酸塩の移動を防止するために、カソード２２０とアノード２４０との間のどこかに重炭酸塩輸送を阻止するポリマーがあることが、有用である場合がある。重炭酸塩は、それが移動する際にいくらかのＣＯ２を取り込むことができ、それにより、カソードでの反応に利用可能なＣＯ２の量を減少させることができる。一構成では、高分子電解質膜２６５が、重炭酸塩輸送を阻止するポリマーを含む。そのようなポリマーの例には、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）配合物、ＧＯＲＥ－ＳＥＬＥＣＴ、ＦｕｍａＰＥＭ（登録商標）（ＰＦＳＡ）（ＦｕＭＡ－Ｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）、およびＡｑｕｉｖｉｏｎ（登録商標）（ＰＦＳＡ）（Ｓｏｌｖａｙ）が含まれるが、それらに限定されるものではない。別の構成では、高分子電解質膜２６５とアノード２４０との間に、重炭酸塩の輸送を阻止するアノード緩衝層２４５が存在する。高分子電解質膜がアニオン伝導体である場合、または重炭酸塩輸送をブロックしない場合、重炭酸塩輸送を防止するための追加のアノード緩衝層が有用となる場合がある。重炭酸輸送を阻止するために使用できる材料には、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）配合物、ＧＯＲＥ－ＳＥＬＥＣＴ、ＦｕｍａＰＥＭ（登録商標）（ＰＦＳＡ）（ＦｕＭＡ－Ｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）、およびＡｑｕｉｖｉｏｎ（登録商標）（ＰＦＳＡ）（Ｓｏｌｖａｙ）が含まれるが、それらに限定されるものではない。当然のことながら、重炭酸塩がＣＲＲに存在しない場合、イオン交換層２６０が重炭酸塩ブロック機能を含むことは、特に望ましいわけではない。
本発明の別の実施形態では、アノード緩衝層２４５が、高分子電解質膜２６５とアノード２４０との間でプロトン濃度が遷移する領域を提供する。高分子電解質膜２６５中のプロトン濃度は、その組成およびそれが伝導するイオンの両方に依存する。例えば、プロトンを伝導するＮａｆｉｏｎ高分子電解質膜２６５は、高いプロトン濃度を有する。ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３高分子電解質膜２６５は、プロトン濃度が低い。例えば、アノード２４０における所望のプロトン濃度が、高分子電解質膜２６５と３桁以上異なる場合、アノード緩衝層２４５は、高分子電解質膜２６５のプロトン濃度からアノードの所望のプロトン濃度への遷移を行うのに有用となることがある。アノード緩衝層２４５は、単一のポリマーまたは複数のポリマーを含むことができる。アノード緩衝層２４５が複数のポリマーを含む場合、複数のポリマーは互いに混合されてもよく、あるいは隣接する別々の層に配置されるものであってもよい。ｐＨ遷移のための領域を提供するのに有用な材料には、Ｎａｆｉｏｎ、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ（登録商標）、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー、およびポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリエーテル系ポリマー、それらの混合物、および／または他の任意の適切な材料が含まれるが、それらに限定されるものではない。高いプロトン濃度は約１０～０．１モルの範囲であると考えられ、低濃度は約０．０１モル未満であると考えられる。イオン伝導性ポリマーは、それらが伝導するイオンのタイプに基づいて異なるクラスに置くことができる。これは先に詳細に述べた通りである。以下の表４には３クラスのイオン伝導性ポリマーが記載されている。本発明の一実施形態では、カソード２２０、アノード２４０、高分子電解質膜２６５、カソード緩衝層２２５およびアノード緩衝層２４５内のイオン伝導性ポリマーの少なくとも一つが、他の少なくとも一つとは異なるクラスからのものである。

Figure 0007194368000004
いくつかのクラスＡイオン伝導性ポリマーは、２２５９－６０（Ｐａｌｌ ＲＡＩ）、Ｔｏｋｕｙａｍａ ＣｏのＡＨＡ、ｆｕｍａｓｅｐ（登録商標）ＦＡＡ－３（ｆｕｍａｔｅｃｈ ＧｂｂＨ）、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ（登録商標）、ＳｏｌｖａｙのＭｏｒｇａｎｅ ＡＤＰ、またはＴｏｓｏｈのＴｏｓｆｌｅｘ（登録商標）ＳＦ－１７アニオン交換膜材料などの商品名で知られている。いくつかのクラスＣイオン伝導性ポリマーは、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔ（商標））の種々の配合物、ＧＯＲＥ－ＳＥＬＥＣＴ（登録商標）（Ｇｏｒｅ）、ｆｕｍａｐｅｍ（登録商標）（ｆｕｍａｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）およびＡｑｕｉｖｉｏｎ（登録商標）ＰＦＳＡ（Ｓｏｌｖａｙ）のような商品名で知られている。
図４には、本発明の別の実施形態に係る、ＣＲＲで使用するための新規な膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）４００が示されている。ＭＥＡ４００は、カソード４２０、アノード４４０およびイオン伝導性ポリマー層４６０を有する。イオン伝導性ポリマー層４６０は、イオン伝導性ポリマー膜４６５およびカソード緩衝層４２５を含む。アノード４４０およびイオン伝導性ポリマー膜４６５は、カチオン伝導体であるイオン伝導性ポリマーを含み、イオン伝導性ポリマー膜４６５は、多量の重炭酸塩がアノード４４０に到達することを許容しないため、ここではアノード緩衝層は使用されていない。
図５には、本発明のさらに別の実施形態に係る、ＣＲＲで使用するための新規な膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）５００が示されている。ＭＥＡ５００は、カソード５２０、アノード５４０およびイオン伝導性ポリマー膜５６０を有する。この構成では、イオン伝導性ポリマー膜５６０中の高プロトン濃度からカソード層中の低プロトン濃度への遷移は、カソード層５２０とイオン伝導性ポリマー膜５６０との界面で達成されるため、これらの２つの層間に追加の緩衝層は使用されていない。緩衝層なしでプロトン濃度の差を達成する能力は、カソード層５２０およびイオン伝導性ポリマー膜５６０に使用されるイオン伝導性ポリマーの種類、およびイオン伝導性ポリマーがそれら層の界面で混ざる方法に依存する。
別の特定の例では、膜電極アセンブリが、還元触媒および第１のアニオン伝導性ポリマー（例えば、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー）を含むカソード層と、酸化触媒および第１のカチオン伝導性ポリマー（例えば、ＰＦＳＡポリマー）を含むアノード層と、第２のカチオン伝導性ポリマーを含む膜層であって、カソード層とアノード層との間に配置されて、カソード層とアノード層とを導電的に接続する膜層と、第２のアニオン伝導性ポリマー（例えば、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー）を含むカソード緩衝層であって、カソード層と膜層との間に配置され、カソード層と膜層とを導電的に接続するカソード緩衝層とを含む。この例では、カソード緩衝層が、約１～９０体積％の気孔率を有することができるが、追加的または代替的には、任意の適切な気孔率（例えば、気孔が存在しないことを含む）を有することができる。他の例では、カソード層が、任意の適切な気孔率（例えば、０．０１～９５％、０．１～９５％、０．０１～７５％、１～９５％、１～９０％など）を有することができる。
関連する例では、膜電極アセンブリが、第３のカチオン伝導性ポリマーを含むアノード緩衝層を含み、アノード緩衝層が、膜層とアノード層との間に配置され、膜層とアノード層とを導電的に接続する。アノード緩衝層は、好ましくは、約１～９０体積％の気孔率を有するが、追加的または代替的には、任意の適切な気孔率（例えば、気孔が存在しないことを含む）を有することができる。しかしながら、他の構成および例では、アノード緩衝層が、任意の適切な気孔率（例えば、０．０１～９５％、０．１～９５％、０．０１～７５％、１～９５％、１～９０％など）を有することができる。
別の特定の例では、膜電極アセンブリが、還元触媒および第１のアニオン伝導性ポリマー（例えば、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー）を含むカソード層と、酸化触媒および第１のカチオン伝導性ポリマーを含むアノード層と、第２のアニオン伝導性ポリマー（例えば、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー）を含む膜層であって、カソード層とアノード層との間に配置され、カソード層とアノード層とを導電的に接続する膜層と、第２のカチオン伝導性ポリマーを含むアノード緩衝層であって、アノード層と膜層との間に配置され、アノード層と膜層とを導電的に接続するアノード緩衝層とを含む。
関連する例では、膜電極アセンブリが、第３のアニオン伝導性ポリマーを含むカソード緩衝層を含むことができ、カソード緩衝層が、カソード層と膜層との間に配置され、カソード層と膜層とを導電的に接続する。第３のアニオン伝導性ポリマーは、第１および／または第２のアニオン伝導性ポリマーと同じであっても、異なっていてもよい。カソード緩衝層は、好ましくは約１～９０体積％の気孔率を有するが、追加的または代替的には、任意の適切な気孔率（例えば、気孔が存在しないことを含む）を有することができる。しかしながら、他の構成および例では、カソード緩衝層が、任意の適切な気孔率（例えば、０．０１～９５％、０．１～９５％、０．０１～７５％、１～９５％、１～９０％など）を有することができる。
上述した例および他の例および変形例（例えば、カソード緩衝層、アノード緩衝層、膜層、カソード層、アノード層、他の適切な層など）の気孔率は、好ましくは均一な分布を有するが、追加的または代替的には、任意の適切な分布（例えば、ランダムな分布、層を通じてまたは横断して増加する気孔サイズの勾配、層を通じてまたは横断して減少する気孔サイズの勾配など）を有することができる。気孔は、不活性充填材粒子（例えば、ダイヤモンド粒子、ホウ素ドープダイヤモンド粒子、ポリ二フッ化ジフルオリド／ＰＶＤＦ粒子、ポリテトラフルオロエチレン／ＰＴＦＥ粒子など）のような任意の適切な機構、およびポリマー層内に実質的に非反応性の領域を形成する他の任意の適切な機構によって形成することができる。不活性充填剤粒子は、最小約１０ナノメートルおよび最大約２００ナノメートルのような任意の適切なサイズ、および／または他の任意の適切な寸法または寸法の分布を有することができる。
ＣＯ ｘ 還元リアクタ（ＣＲＲ）
図６は、本発明の一実施形態に係るＣＯｘ還元リアクタ（ＣＲＲ）６０５の主要な構成要素を示す概略図である。
ＣＲＲ６０５は、図２を参照して先に述べたような膜電極アセンブリ６００を有する。膜電極アセンブリ６００は、イオン交換層６６０によって分離されたカソード６２０およびアノード６４０を有する。イオン交換層６６０は、３つの副層、すなわち、カソード緩衝層６２５、高分子電解質膜６６５および任意のアノード緩衝層６４５を含むことができる。さらに、ＣＲＲ６０５は、カソード６２０に隣接するカソード支持構造６２２と、アノード６４０に隣接するアノード支持構造６４２とを有する。
本発明の一実施形態では、カソード６２０が、表４のクラスＡに記載されるようなイオン伝導性ポリマーを含み、アノード６４０が、表４のクラスＣに記載されるようなイオン伝導性ポリマーを含み、高分子電解質膜６６５が、表４のクラスＣとして記載されるようなイオン伝導性ポリマーを含む。一構成では、カソード緩衝層６２５が、少なくとも２のイオン伝導性ポリマー、すなわち、表４のクラスＡに記載されたものと、クラスＢに記載されたものとを含む。
本発明の別の実施形態では、カソード６２０が、クラスＡに記載されるようなイオン伝導性ポリマーと、クラスＢに記載されるようなイオン伝導性ポリマーとの両方を含み、アノード６４０が、クラスＣに記載されるようなイオン伝導性ポリマーを含み、高分子電解質膜６６５が、クラスＡに記載されるようなイオン伝導性ポリマーを含み、カソード緩衝層６２５が、クラスＡに記載されるようなイオン伝導性ポリマーと、クラスＢに記載されるようなイオン伝導性ポリマーとの両方を含み、アノード緩衝層６４５が、クラスＣに記載されるようなイオン伝導性ポリマーを含む。イオン伝導性ポリマーの他の組合せも可能である。
カソード支持構造６２２は、通常は黒鉛製のカソード極板６２４を有し、これに電圧を印加することができる。カソード極板６２４の内側面に切り込まれた蛇行チャネルのような流れ場チャネルが存在し得る。カソード極板６２４の内側面に隣接するカソードガス拡散層６２６も存在する。いくつかの構成では、２以上のカソードガス拡散層（図示省略）が存在する。カソードガス拡散層６２６は、膜電極アセンブリ６００の内外へのガスの流れを促進する。カソードガス拡散層６２６の一例は、カーボン微細孔層を有するカーボン紙である。
アノード支持構造６４２は、通常は金属製のアノード極板６４４を有し、これに電圧を印加することができる。アノード極板６４４の内側面に切り込まれた蛇行チャネルのような流れ場チャネルが存在し得る。アノード極板６４４の内側面に隣接するアノードガス拡散層６４６も存在する。いくつかの構成では、２以上のアノードガス拡散層（図示省略）が存在する。アノードガス拡散層６４６は、膜電極アセンブリ６００の内外へのガスの流れを促進する。アノードガス拡散層６４６の一例は、チタンメッシュまたはチタンフェルトである。いくつかの構成では、ガス拡散層６２６，６４６は微細孔性である。
また、支持構造６２２，６４２に関連する入口および出口（図示省略）も存在し、それにより膜電極アセンブリ６００に反応物および生成物をそれぞれ流すことができる。セルからの反応物および生成物の漏出を防止する様々なガスケット（図示省略）も存在する。
本発明の一実施形態では、カソード極板６２４およびアノード極板６４２を介して膜電極アセンブリ６００に直流（ＤＣ）電圧が印加される。水はアノード６４０に供給され、酸化触媒上で酸化されて分子酸素（Ｏ２）を形成し、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ－）を放出する。プロトンはイオン交換層６６０を通りカソード６２０に向かって移動する。電子は外部回路（図示省略）を通って流れる。本発明の一実施形態において、この反応は以下のように記載される：
２Ｈ２Ｏ－－－４Ｈ＋＋４ｅ－＋Ｏ２
本発明の他の実施形態では、他の反応物をアノード６４０に供給することができ、他の反応を生じさせることができる。それらのいくつかは、表３に記載されている。
図７に、本発明の一実施形態に係るＣＲＲ７０５リアクタを通る反応物、生成物、イオンおよび電子の流れを示す。
ＣＲＲ７０５は、図２を参照して説明した膜電極アセンブリ７００を有する。膜電極アセンブリ７００は、イオン交換層７６０によって分離されたカソード７２０およびアノード７４０を有する。イオン交換層７６０は、３つの副層、すなわち、カソード緩衝層７２５、高分子電解質膜７６５および任意のアノード緩衝層７４５を含むことができる。さらに、ＣＲＲ７０５は、カソード７２０に隣接するカソード支持構造７２２と、アノード７４０に隣接するアノード支持構造７４２とを有する。
カソード支持構造７２２は、通常は黒鉛製のカソード極板７２４を有し、これに電圧を印加することができる。カソード極板７２４の内側面に切り込まれた蛇行チャネルのような流れ場チャネルが存在し得る。カソード極板７２４の内側面に隣接するカソードガス拡散層７２６も存在する。いくつかの構成では、２以上のカソードガス拡散層（図示省略）が存在する。カソードガス拡散層７２６は、膜電極アセンブリ７００の内外へのガスの流れを促進する。カソードガス拡散層７２６の一例は、カーボン微細孔層を有するカーボン紙である。
アノード支持構造７４２は、通常は金属製のアノード極板７４４を有し、これに電圧を印加することができる。アノード極板７４４の内側面に切り込まれた蛇行チャネルのような流れ場チャネルが存在し得る。アノード極板７４４の内側面に隣接するアノードガス拡散層７４６も存在する。いくつかの構成では、２以上のアノードガス拡散層（図示省略）が存在する。アノードガス拡散層７４６は、膜電極アセンブリ７００の内外へのガスの流れを促進する。アノードガス拡散層７４６の一例は、チタンメッシュまたはチタンフェルトである。いくつかの構成では、ガス拡散層７２６，７４６は微細孔性である。
また、支持構造７２２，７４２に関連する入口および出口も設けることができ、それにより膜電極アセンブリ７００に反応物および生成物をそれぞれ流すことができる。セルからの反応物および生成物の漏出を防止する様々なガスケットも設けることができる。
ＣＯｘはカソード７２０に供給することができ、プロトンおよび電子の存在下でＣＯｘ還元触媒上で還元することができる。ＣＯｘは、０ｐｓｉｇ～１０００ｐｓｉｇの圧力または他の任意の適切な範囲の圧力でカソード７２０に供給することができる。ＣＯｘは、他のガスの混合物とともに、１００％未満の濃度で、または他の適切なパーセンテージでカソード７２０に供給することができる。いくつかの構成では、ＣＯｘの濃度は、約０．５％程度の低さ、５％程度の低さ、または２０％程度の低さ、または任意の他の適切なパーセンテージとすることができる。
本発明の一実施形態では、約１０％～１００％の未反応ＣＯｘが、カソード７２０に隣接する出口で集められて、還元反応生成物から分離され、その後、カソード７２０に隣接する入口に再循環される。本発明の一実施形態では、アノード７４０における酸化生成物は、０ｐｓｉｇ～１５００ｐｓｉｇの圧力に圧縮される。
本発明の一実施形態では、複数のＣＲＲ（図６に示すものなど）が電気化学スタック内に配置され、一緒に操作される。スタックの個々の電気化学セルを構成するＣＲＲは、電気的に直列または並列に接続することができる。反応物は個々のＣＲＲに供給され、その後、反応生成物が回収される。
図８には、リアクタへの主要な入力および出力が示されている。ＣＯｘ、アノード供給物質および電気がリアクタに供給される。ＣＯｘ還元生成物および任意の未反応ＣＯｘがリアクタから出る。未反応ＣＯｘは、還元生成物から分離して、リアクタの入力側に再循環させることができる。アノード酸化生成物および任意の未反応アノード供給物質は、別々の流れでリアクタから出る。未反応アノード供給物質は、リアクタの入力側に再循環させることができる。
ＣＲＲのカソードにおける種々の触媒は、ＣＯｘ還元反応から様々な生成物または生成物の混合物を生じさせる。カソードで起こり得るＣＯｘ還元反応の例は、以下のようになる：

Figure 0007194368000005
本発明の別の実施形態では、本発明の上記実施形態で説明したＣＯｘ還元リアクタを操作する方法が提供される。この方法は、カソード極板およびアノード極板に直流電圧を印加するステップと、酸化反応物をアノードに供給して酸化反応を生じさせるステップと、還元反応物をカソードに供給して還元反応を生じさせるステップと、アノードから酸化反応生成物を回収するステップと、カソードから還元反応生成物を回収するステップとを含む。
一構成では、ＤＣ電圧は－１．２Ｖより大きい。様々な構成では、酸化反応物を、水素、メタン、アンモニア、水またはそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な酸化反応物の何れかとすることができる。一構成では、酸化反応物が水である。様々な構成では、還元反応物を、二酸化炭素、一酸化炭素およびそれらの組合せ、および／または他の任意の適切な還元反応物の何れかとすることができる。一構成では、還元反応物が二酸化炭素である。
別の特定の例では、ＣＯＸ還元リアクタが、還元触媒および第１のアニオン伝導性ポリマー（例えば、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー）を含むカソード層を含む膜電極アセンブリを含む。また、リアクタは、酸化触媒および第１のカチオン伝導性ポリマー（例えば、Ｎａｆｉｏｎ３２４、Ｎａｆｉｏｎ３５０、Ｎａｆｉｏｎ４１７、Ｎａｆｉｏｎ４２４、Ｎａｆｉｏｎ４３８、Ｎａｆｉｏｎ４５０、Ｎａｆｉｏｎ５２１、Ｎａｆｉｏｎ５５１、他のＮａｆｉｏｎ配合物、Ａｑｕｉｖｉｏｎ、ＧＯＲＥ－ＳＥＬＥＣＴ、Ｆｌｅｍｉｏｎ、ＰＳＦＡなど）を含むアノード層も備える。また、リアクタは、第２のカチオン伝導性ポリマーを含む膜層も含み、膜層が、カソード層とアノード層との間に配置され、カソード層とアノード層とを導電的に接続する。また、リアクタは、カソード層に結合されたカソードマニホルドと、アノード層に結合されたアノードマニホールドとを含む。この例では、カソードマニホルドが、カソード層に隣接するカソード支持構造を含むことができ、カソード支持構造が、カソード極板と、カソード極板とカソード層との間に配置されたカソードガス拡散層と、カソードガス拡散層に流体接続された第１の入口と、カソードガス拡散層に流体接続された第１の出口とを有する。また、この例では、アノードマニホールドが、アノード層に隣接するアノード支持構造を含むことができ、アノード支持構造が、アノード極板と、アノード極板とアノード層との間に配置されたアノードガス拡散層と、アノードガス拡散層に流体接続された第２の入口と、アノードガス拡散層に流体接続された第２の出口とを含む。関連する例では、リアクタの膜電極アセンブリが、第２のアニオン伝導性ポリマー（例えば、ＦｕｍａＳｅｐ ＦＡＡ－３、Ｓｕｓｔａｉｎｉｏｎ、Ｔｏｋｕｙａｍａアニオン交換ポリマー）を含むカソード緩衝層を含み、カソード緩衝層が、カソード層と膜層との間に配置され、カソード層と膜層とを導電的に接続する。この例の緩衝層（例えば、カソード緩衝層、アノードカソード層）は、約１～９０体積％の気孔率を有することができるが、代わりに任意の適切な気孔率（例えば、気孔が存在しないことを含む）を有することができる。しかしながら、他の構成および例では、緩衝層が、任意の適切な気孔率（例えば、０．０１～９５％、０．１～９５％、０．０１～７５％、１～９５％、１～９０％など）を有することができる。関連する例では、膜電極アセンブリの第１および第２のアニオン伝導性ポリマーが、同じアニオン伝導性ポリマー（例えば、同一のポリマー配合物を含むもの）であってもよい。
本発明は、新規の原理を適用して、必要とされる特別な構成要素を構築および使用することに関連する情報を当業者に提供するために、本明細書に非常に詳細に記載されている。しかしながら、本発明は、異なる装置、材料およびデバイスによって実施することができ、本発明の範囲から逸脱することなく、装置および操作手順に関して、様々な変更を加えることができることを理解されたい。

Claims (11)

  1. ＣＯｘ還元リアクタにおいて、
    ・膜電極アセンブリであって、
    －還元触媒および第１のアニオン伝導性ポリマーを含むカソード層と、
    －酸化触媒および第１のカチオン伝導性ポリマーを含むアノード層と、
    －第２のカチオン伝導性ポリマーを含む膜層であって、カソード層とアノード層との間に配置され、カソード層とアノード層とを導電的に接続する膜層とを備える膜電極アセンブリと、
    ・カソード層に結合されたカソードマニホールドと、
    ・アノード層に結合されたアノードマニホールドとを備えることを特徴とするＣＯｘ還元リアクタ。
  2. 請求項１に記載のＣＯｘ還元リアクタにおいて、
    カソードマニホールドが、カソード層に隣接するカソード支持構造を備え、カソード支持構造が、
    ・カソード極板と、
    ・カソード極板とカソード層との間に配置されたカソードガス拡散層と、
    ・カソードガス拡散層に流体接続された第１の入口と、
    ・カソードガス拡散層に流体接続された第１の出口とを備え、
    アノードマニホールドが、アノード層に隣接するアノード支持構造を備え、アノード支持構造が、
    ・アノード極板と、
    ・アノード極板とアノード層との間に配置されたアノードガス拡散層と、
    ・アノードガス拡散層に流体接続された第２の入口と、
    ・アノードガス拡散層に流体接続された第２の出口とを備えることを特徴とするＣＯｘ還元リアクタ。
  3. 請求項１に記載のＣＯｘ還元リアクタにおいて、
    膜電極アセンブリが、第２のアニオン伝導性ポリマーを含むカソード緩衝層をさらに備え、カソード緩衝層が、カソード層と膜層との間に配置され、カソード層と膜層とを導電的に接続することを特徴とするＣＯｘ還元リアクタ。
  4. 請求項１に記載のＣＯｘ還元リアクタにおいて、
    第２のカチオン伝導性ポリマーがＰＦＳＡを含むことを特徴とするＣＯｘ還元リアクタ。
  5. 請求項３に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記カソード緩衝層が多孔質であることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
  6. 請求項５に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記膜層は、カソード生成物が前記アノードに通過するのを防ぐために非多孔質であることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
  7. 請求項１に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記アニオン伝導性ポリマーは、競合する水素生成反応を減少させることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
  8. 請求項１に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記アニオン伝導性ポリマーは、前記カソード層の１０～９０重量％であることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
  9. 請求項１に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記アニオン伝導性ポリマーは、前記カソード層の２０～８０重量％であることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
  10. 請求項１に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記アニオン伝導性ポリマーは、前記カソード層の３０～７０重量％であることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
  11. 請求項１に記載のＣＯ ｘ 還元リアクタにおいて、
    前記カチオン伝導性ポリマーは、前記アノード層の５～９５重量％であることを特徴とするＣＯ ｘ 還元リアクタ。
JP2020213422A 2016-05-03 2020-12-23 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ Active JP7194368B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022187975A JP2023029893A (ja) 2016-05-03 2022-11-25 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662331387P 2016-05-03 2016-05-03
US62/331,387 2016-05-03

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018558138A Division JP6816165B2 (ja) 2016-05-03 2017-05-03 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022187975A Division JP2023029893A (ja) 2016-05-03 2022-11-25 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021059788A JP2021059788A (ja) 2021-04-15
JP7194368B2 true JP7194368B2 (ja) 2022-12-22

Family

ID=60203395

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018558138A Active JP6816165B2 (ja) 2016-05-03 2017-05-03 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ
JP2018558130A Active JP6784776B2 (ja) 2016-05-03 2017-05-03 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ
JP2020213422A Active JP7194368B2 (ja) 2016-05-03 2020-12-23 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ
JP2022187975A Pending JP2023029893A (ja) 2016-05-03 2022-11-25 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018558138A Active JP6816165B2 (ja) 2016-05-03 2017-05-03 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ
JP2018558130A Active JP6784776B2 (ja) 2016-05-03 2017-05-03 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022187975A Pending JP2023029893A (ja) 2016-05-03 2022-11-25 Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ

Country Status (11)

Country Link
US (6) US10822709B2 (ja)
EP (4) EP3453065B1 (ja)
JP (4) JP6816165B2 (ja)
CN (4) CN109643813B (ja)
CA (4) CA3238869A1 (ja)
DK (2) DK3453064T3 (ja)
ES (2) ES2885066T3 (ja)
HU (2) HUE055019T2 (ja)
PL (2) PL3453065T3 (ja)
PT (2) PT3453064T (ja)
WO (2) WO2017192788A1 (ja)

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10774431B2 (en) 2014-10-21 2020-09-15 Dioxide Materials, Inc. Ion-conducting membranes
US10975480B2 (en) 2015-02-03 2021-04-13 Dioxide Materials, Inc. Electrocatalytic process for carbon dioxide conversion
US20210395908A1 (en) * 2016-05-03 2021-12-23 Opus 12 Incorporated MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY FOR COx REDUCTION
CA3238869A1 (en) 2016-05-03 2017-11-09 Twelve Benefit Corporation Reactor with advanced architecture for the electrochemical reaction of co2, co, and other chemical compounds
DE102016209447A1 (de) * 2016-05-31 2017-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Nutzung von Kohlenstoffdioxid
KR101773969B1 (ko) * 2016-11-11 2017-09-04 한국과학기술연구원 환원반응을 향상시키는 전기화학 반응 셀
JP6696696B2 (ja) 2017-03-21 2020-05-20 株式会社東芝 電気化学反応装置
DE102017208610A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Siemens Aktiengesellschaft Zwei-Membran-Aufbau zur elektrochemischen Reduktion von CO2
KR102126183B1 (ko) * 2017-11-29 2020-06-24 한국과학기술연구원 고분자 전해질 막 물 전기분해장치의 확산층 및 산소 전극 복합층 및 그 제조 방법, 이를 이용한 고분자 전해질 막 물 전기 분해 장치
CN108193225B (zh) * 2018-01-09 2020-01-24 大连理工大学 一种膜电极构型co2电还原电解池
BR112020014938A2 (pt) 2018-01-22 2021-02-23 Opus-12 Incorporated sistema e método para o controle de reator de dióxido de carbono
DE102018202184A1 (de) * 2018-02-13 2019-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Separatorlose Doppel-GDE-Zelle zur elektrochemischen Umsetzung
JP6813525B2 (ja) * 2018-03-16 2021-01-13 株式会社東芝 二酸化炭素の電解セルと電解装置
JP2019173131A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 堺化学工業株式会社 電気化学的還元用電極材料、電気化学的還元用電極及び電気化学的還元装置
CN112969822A (zh) 2018-08-20 2021-06-15 泰利斯纳诺能量公司 用于制备高压且高纯度的气态氢的模块化电解单元
CN111088504B (zh) * 2018-10-24 2021-04-02 武汉大学 一种实用的二氧化碳还原膜电解器及其制备方法
CA3120748A1 (en) 2018-11-28 2020-06-04 Opus 12 Incorporated Electrolyzer and method of use
CA3123592A1 (en) 2018-12-18 2020-06-25 Opus 12 Incorporated Electrolyzer and method of use
JP2022516277A (ja) 2019-01-07 2022-02-25 オプス－１２ インコーポレイテッド メタン生成のシステムおよび方法
US20220259745A1 (en) 2019-05-25 2022-08-18 Szegedi Tudományegyetem Modular electrolyzer stack and process to convert carbon dioxide to gaseous products at elevated pressure and with high conversion rate
CA3159447A1 (en) 2019-11-25 2021-06-03 Ziyang HOU Membrane electrode assembly for cox reduction
DE102020204224A1 (de) * 2020-04-01 2021-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Kohlenstoffdioxid- oder Kohlenstoffmonoxid-Elektrolyse
KR20230004843A (ko) 2020-05-04 2023-01-06 인피니움 테크놀로지, 엘엘씨 역수성 가스 전이 촉매 반응기 시스템
CA3204926A1 (en) 2020-05-04 2021-11-11 Infinium Technology, Llc Process for conversion of carbon dioxide and power into fuels and chemicals
US11560343B2 (en) 2020-05-04 2023-01-24 Infinium Technology, Llc Process for capture of carbon dioxide from air and the direct conversion of carbon dioxide into fuels and chemicals
US11498886B2 (en) 2020-05-04 2022-11-15 Infinium Technology, Llc Catalysts and processes for the direct production of liquid fuels from carbon dioxide and hydrogen
DE102020207192A1 (de) 2020-06-09 2021-12-09 Siemens Aktiengesellschaft CO2-Elektrolyse mit sauerstofffreier Anode
WO2022003114A1 (en) 2020-07-02 2022-01-06 Katholieke Universiteit Leuven Electrochemical reduction of co2 to formic acid
BR112023002042A2 (pt) 2020-08-03 2023-05-02 Twelve Benefit Corp Sistema e método para controle de reator de dióxido de carbono
CA3196179A1 (en) 2020-10-20 2022-04-28 Lihui Wang Semi-interpenetrating and crosslinked polymers and membranes thereof
WO2022169844A1 (en) * 2021-02-02 2022-08-11 Plug Power Inc. Proton exchange membrane water electrolyzer membrane electrode assembly
KR20240026879A (ko) 2021-02-03 2024-02-29 트웰브 베네핏 코포레이션 COx 전해조 셀 유동장 및 가스확산층
US12104125B2 (en) 2021-02-05 2024-10-01 Infinium Technology, Llc Efficient 2-step process for the direct production of liquid fuels from carbon dioxide and hydrogen
EP4050126A1 (de) 2021-02-25 2022-08-31 Linde GmbH Co2-elektrolyse mit edukt-befeuchtung
JP7524118B2 (ja) * 2021-03-18 2024-07-29 株式会社東芝 二酸化炭素電解装置
JP7441194B2 (ja) * 2021-03-19 2024-02-29 出光興産株式会社 電極用材料、膜－電極接合体、ｃｏ２電解装置およびｃｏ２電解生成物の製造方法
JP2022156207A (ja) 2021-03-31 2022-10-14 セイコーエプソン株式会社 シート製造方法及びシート製造装置
WO2022219112A1 (en) 2021-04-15 2022-10-20 Unilever Ip Holdings B.V. Composition
WO2022219124A1 (en) 2021-04-15 2022-10-20 Unilever Ip Holdings B.V. Laundry composition
CN117222730A (zh) 2021-04-15 2023-12-12 联合利华知识产权控股有限公司 组合物
CN117500906A (zh) 2021-04-15 2024-02-02 联合利华知识产权控股有限公司 织物调理剂组合物
WO2022219101A1 (en) 2021-04-15 2022-10-20 Unilever Ip Holdings B.V. Solid composition
CN117480237A (zh) 2021-04-15 2024-01-30 联合利华知识产权控股有限公司 织物喷雾剂组合物
US20240199985A1 (en) 2021-04-15 2024-06-20 Conopco, Inc., D/B/A Unilever Composition
CN117280018A (zh) 2021-04-15 2023-12-22 联合利华知识产权控股有限公司 织物浆液组合物
EP4323493A1 (en) 2021-04-15 2024-02-21 Unilever IP Holdings B.V. Composition
BR112023021000A2 (pt) 2021-04-15 2023-12-12 Unilever Ip Holdings B V Composição sólida em dose unitária para lavagem de roupas, método de preparação de uma composição sólida em dose unitária para lavagem de roupas e uso de uma composição sólida para lavagem de roupas
CN117561321A (zh) 2021-04-15 2024-02-13 联合利华知识产权控股有限公司 组合物
KR102524209B1 (ko) * 2021-04-29 2023-04-24 한국과학기술연구원 단방향 흐름을 형성하는 전기화학적 이산화탄소 환원 장치용 유동 플레이트
US20240254638A1 (en) * 2021-05-21 2024-08-01 Idemitsu Kosan Co.,Ltd. Method for producing composite, method for producing slurry containing composite, method for manufacturing electrode, electrode, ion exchange membrane-electrode assembly, and co2 electrolysis device
US11965254B2 (en) * 2021-09-30 2024-04-23 Gwangju Institute Of Science And Technology Manufacturing apparatus and manufacturing method for synthetic gas with controlled H2/CO ratio
CN115400550B (zh) * 2021-12-31 2023-07-18 四川大学 一种超低能耗二氧化碳电化学捕集方法及系统
CN114672832B (zh) * 2022-01-27 2024-05-28 西安交通大学 一种可同时作流动和膜电极电解池的二氧化碳电解反应器
CN114588755A (zh) * 2022-03-03 2022-06-07 西安科技大学 一种室内污染物室温净化装置及净化的电化学方法和应用
US12077874B2 (en) 2022-04-15 2024-09-03 Twelve Benefit Corporation COx electrolyzer cell flow fields and gas diffusion layers
WO2023225024A1 (en) 2022-05-16 2023-11-23 Einsted Corporation System and method for capturing and converting greenhouse gases
US20240018082A1 (en) 2022-06-27 2024-01-18 Twelve Benefit Corporation Metal formate production
US11939284B2 (en) 2022-08-12 2024-03-26 Twelve Benefit Corporation Acetic acid production
WO2024040252A2 (en) 2022-08-19 2024-02-22 Twelve Benefit Corporation Multi-cell cox electrolyzer stacks
US20240117104A1 (en) 2022-09-20 2024-04-11 Jennifer IMBROGNO Functionalized ionic polymers and uses thereof
US20240141514A1 (en) 2022-10-13 2024-05-02 Twelve Benefit Corporation Interface for carbon oxide electrolyzer bipolar membrane
WO2024083523A1 (en) 2022-10-19 2024-04-25 Unilever Ip Holdings B.V. An aerosol product
US20240141512A1 (en) 2022-10-31 2024-05-02 Twelve Benefit Corporation Co2 electrolysis plant
US20240191366A1 (en) * 2022-12-09 2024-06-13 Alliance For Sustainable Energy, Llc Perforated membranes for the efficient conversion of carbon monoxide to organic compounds
US20240254641A1 (en) 2022-12-22 2024-08-01 Twelve Benefit Corporation Surface modification of metal catalysts with hydrophobic ligands or ionomers
US20240337038A1 (en) 2023-04-04 2024-10-10 Twelve Benefit Corporation Integrated systems employing carbon oxide electrolysis in aluminum production

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352810A (ja) 2001-05-22 2002-12-06 Omg Ag & Co Kg 膜電極アセンブリを作製するためのプロセスおよびそれによって作製される膜電極アセンブリ
JP2014194079A (ja) 2013-03-22 2014-10-09 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives 膜電極アセンブリの製造方法
WO2016039999A1 (en) 2014-09-08 2016-03-17 3M Innovative Properties Company Ionic polymer membrane for a carbon dioxide electrolyzer

Family Cites Families (125)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089758A (en) * 1974-05-24 1978-05-16 Imperial Chemical Industries Limited Electrolytic process
CA1071143A (en) * 1974-05-24 1980-02-05 Imperial Chemical Industries Limited Diaphragm for an electrolytic cell
JPS5344155B2 (ja) 1974-05-29 1978-11-27
US4116889A (en) 1976-08-19 1978-09-26 Allied Chemical Corporation Bipolar membranes and method of making same
US4253900A (en) 1977-02-28 1981-03-03 Allied Chemical Corporation Method of making novel two component bipolar ion exchange membranes
US4176215A (en) 1978-03-13 1979-11-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ion-exchange structures of copolymer blends useful in electrolytic cells
US4655886A (en) * 1980-11-10 1987-04-07 Asahi Glass Company, Ltd. Ion exchange membrane cell and electrolysis with use thereof
US4355116A (en) 1980-12-29 1982-10-19 Allied Corporation Stable high performance bipolar membrane with cross-linked functional groups
JPS61106659A (ja) 1984-10-30 1986-05-24 Toa Nenryo Kogyo Kk 熱可塑性樹脂組成物
US4921586A (en) 1989-03-31 1990-05-01 United Technologies Corporation Electrolysis cell and method of use
US4609440A (en) 1985-12-18 1986-09-02 Gas Research Institute Electrochemical synthesis of methane
DE3618840A1 (de) * 1986-06-04 1987-12-10 Basf Ag Methanol/luft-brennstoffzellen
US4766161A (en) 1986-06-05 1988-08-23 Allied Corporation Bipolar membranes and methods of making same
US5039389A (en) * 1986-12-19 1991-08-13 The Dow Chemical Company Membrane/electrode combination having interconnected roadways of catalytically active particles
JPH06145379A (ja) 1992-10-30 1994-05-24 Asahi Glass Co Ltd バイポーラ膜
US5547911A (en) 1994-10-11 1996-08-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process of imprinting catalytically active particles on membrane
US5601937A (en) 1995-01-25 1997-02-11 Westinghouse Electric Corporation Hydrocarbon reformer for electrochemical cells
US6300140B1 (en) 1997-10-01 2001-10-09 Leonard Bloom Rapid test employing an adhesive slide
JPH11172482A (ja) 1997-12-10 1999-06-29 Shinko Plant Kensetsu Kk オゾン水製造装置及びその装置によるオゾン水の製造方法
US5992008A (en) 1998-02-10 1999-11-30 California Institute Of Technology Direct methanol feed fuel cell with reduced catalyst loading
US6013068A (en) 1998-07-28 2000-01-11 Spiegelhalter; Judith A. Variable lumen catheter
US6569619B1 (en) 1998-07-29 2003-05-27 Tularik, Inc. High-throughput in vitro screening assays for modulators of nucleic acid helicases
US6358651B1 (en) * 1999-02-26 2002-03-19 Reveo, Inc. Solid gel membrane separator in rechargeable electrochemical cells
WO2001006447A1 (en) 1999-07-15 2001-01-25 Veridicom, Inc. Multi-dimensional fingerprint minutia data constellation
FR2796760B1 (fr) 1999-07-23 2002-02-01 Gemplus Card Int Etiquette electronique et procede pour sa fabrication
KR100744009B1 (ko) 2000-02-17 2007-07-30 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 전해식 오존수 제조방법 및 그 장치 및 고체고분자전해질막의 재생방법
SE519674C2 (sv) * 2000-10-27 2003-03-25 Volvo Ab Katodskiktstruktur till en polymerelektrolytbränslecell, metod för dess framställning samt en bränslecell
US7332241B2 (en) 2000-10-27 2008-02-19 Ab Volvo Cathode layer structure for a solid polymer fuel cell and fuel cell incorporating such structure
EP1261058A2 (en) * 2001-05-22 2002-11-27 OMG AG & Co. KG A process for producing a membrane electrode assembly and the membrane electrode assembly produced thereby
US20040174954A1 (en) 2001-06-28 2004-09-09 Rust Johan Willem Medical x-ray device and power module therefor
GB0116080D0 (en) 2001-06-30 2001-08-22 Fibrelite Composites Ltd Cable seal
EP1415365A4 (en) 2001-07-13 2009-01-14 Univ Brown Res Found POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE FOR ELECTROCHEMICAL AND OTHER APPLICATIONS
US20080031809A1 (en) 2006-07-18 2008-02-07 Norbeck Joseph M Controlling the synthesis gas composition of a steam methane reformer
JP4042478B2 (ja) 2002-06-19 2008-02-06 ソニー株式会社 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置
US20040072119A1 (en) 2002-06-21 2004-04-15 Orthoarm, Inc. Self-ligating orthodontic bracket
US6836604B2 (en) 2002-06-27 2004-12-28 Intel Corporation Passive optical channel equalizer apparatus, methods and systems
US6839710B2 (en) 2002-06-28 2005-01-04 Motorola, Inc. Method and system for maintaining a configuration history of a vehicle
ITMI20040789A1 (it) 2004-04-22 2004-07-22 Solvay Solexis Spa Membrane fluorurate
JP4978191B2 (ja) * 2004-06-30 2012-07-18 Ｔｄｋ株式会社 直接アルコール型燃料電池及びその製造方法
JP5153139B2 (ja) 2004-07-06 2013-02-27 パナソニック株式会社 ガス拡散電極および高分子電解質型燃料電池の製造方法
US7959780B2 (en) 2004-07-26 2011-06-14 Emporia Capital Funding Llc Textured ion exchange membranes
US7605293B2 (en) 2005-04-15 2009-10-20 University Of Southern California Efficient and selective conversion of carbon dioxide to methanol, dimethyl ether and derived products
CN101657568B (zh) 2005-10-13 2013-05-08 曼得拉能源替代有限公司 二氧化碳的持续并流电化学还原
KR20070106200A (ko) 2006-04-28 2007-11-01 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 막-전극 어셈블리, 이의 제조방법 및 이를포함하는 연료전지 시스템
CN101981744A (zh) 2007-04-03 2011-02-23 新空能量公司 用于产生可再生氢并截留二氧化碳的电化学系统、装置和方法
US8277631B2 (en) 2007-05-04 2012-10-02 Principle Energy Solutions, Inc. Methods and devices for the production of hydrocarbons from carbon and hydrogen sources
KR100836371B1 (ko) 2007-06-25 2008-06-09 현대자동차주식회사 연료전지 자동차용 수소재순환공급장치 및 방법
JP5144755B2 (ja) 2007-07-13 2013-02-13 ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア メタノール製造のための水媒体中の二酸化炭素の一酸化炭素及び水素への電気分解
KR101537311B1 (ko) 2007-11-02 2015-07-17 삼성전자주식회사 연료전지용 전해질막 및 이를 이용한 연료전지
KR100962903B1 (ko) 2007-12-12 2010-06-10 현대자동차주식회사 연료전지차량용 통합형 수소재순환블로워
US20100028736A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Georgia Tech Research Corporation Hybrid Ionomer Electrochemical Devices
US8722280B2 (en) 2008-12-16 2014-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Hyper-branched polymer, electrode for fuel cell including the hyper-branched polymer, electrolyte membrane for fuel cell including the hyper-branched polymer, and fuel cell including at least one of the electrode and the electrolyte membrane
EP2382174A4 (en) 2009-01-29 2013-10-30 Trustees Of The University Of Princeton CONVERSION OF CARBON DIOXIDE IN ORGANIC PRODUCTS
US20120231346A1 (en) * 2009-10-21 2012-09-13 Kyoto University Electrochemical device using solid polymer electrolyte using fine polymer composite particles
GB201003230D0 (en) 2010-02-26 2010-04-14 Johnson Matthey Plc Membrane
US20120328942A1 (en) 2010-03-05 2012-12-27 A123 Systems, Inc. Design and fabrication of electrodes with gradients
US8721866B2 (en) 2010-03-19 2014-05-13 Liquid Light, Inc. Electrochemical production of synthesis gas from carbon dioxide
US9193593B2 (en) 2010-03-26 2015-11-24 Dioxide Materials, Inc. Hydrogenation of formic acid to formaldehyde
US20110237830A1 (en) 2010-03-26 2011-09-29 Dioxide Materials Inc Novel catalyst mixtures
US9566574B2 (en) 2010-07-04 2017-02-14 Dioxide Materials, Inc. Catalyst mixtures
US9012345B2 (en) 2010-03-26 2015-04-21 Dioxide Materials, Inc. Electrocatalysts for carbon dioxide conversion
US8956990B2 (en) 2010-03-26 2015-02-17 Dioxide Materials, Inc. Catalyst mixtures
WO2016064440A1 (en) 2014-10-21 2016-04-28 Dioxide Materials Electrolyzer and membranes
US9370773B2 (en) 2010-07-04 2016-06-21 Dioxide Materials, Inc. Ion-conducting membranes
US8652104B2 (en) 2010-06-25 2014-02-18 Smiths Medical Asd, Inc. Catheter assembly with seal member
US8845878B2 (en) 2010-07-29 2014-09-30 Liquid Light, Inc. Reducing carbon dioxide to products
WO2012040503A2 (en) 2010-09-24 2012-03-29 Det Norske Veritas As Method and apparatus for the electrochemical reduction of carbon dioxide
US20120171583A1 (en) * 2010-12-30 2012-07-05 Liquid Light, Inc. Gas phase electrochemical reduction of carbon dioxide
FR2971262B1 (fr) * 2011-02-03 2013-09-13 Ceram Hyd Electrolyseur et ensemble le comportant, notamment pour la production de h2 et de o2
FR2971789B1 (fr) 2011-02-22 2013-02-22 Areva Methode de production de methanol ou d'hydrocarbures a partir d'une matiere carbonee, avec une etape de reformage dont les conditions de fontionnement sont ajustees selectivement
US9272246B2 (en) 2011-03-28 2016-03-01 3M Innovative Properties Company Ligand functional substrates
EP2721676A1 (en) 2011-06-17 2014-04-23 E. I. Du Pont de Nemours and Company Improved composite polymer electrolyte membrane
BR112014000052A2 (pt) 2011-07-06 2017-02-07 Liquid Light Inc redução de dióxido de carbono em ácidos carboxílicos, glicóis e carboxilatos
EP2729600A2 (en) 2011-07-06 2014-05-14 Liquid Light, Inc. Carbon dioxide capture and conversion to organic products
US9255335B2 (en) 2011-07-26 2016-02-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Catalysts for low temperature electrolytic CO2 reduction
WO2013089112A1 (ja) 2011-12-14 2013-06-20 パナソニック株式会社 酸塩基反応触媒、ガス拡散電極、及びｃｏ2透過装置
WO2013126450A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-29 Arizona Board Of Regents, For And On Behalf Of, Arizona State University Methods and systems for microbial fuel cells with improved cathodes
WO2013147520A1 (ko) 2012-03-29 2013-10-03 코오롱인더스트리 주식회사 고분자 전해질막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 막-전극 어셈블리
JP6077774B2 (ja) * 2012-07-20 2017-02-08 株式会社トクヤマ イオン伝導性付与剤並びにカソード触媒層並びに該触媒層を用いて形成する膜−電極接合体並びに陰イオン交換膜型燃料電池及びその運転方法
WO2014018091A1 (en) 2012-07-25 2014-01-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Catalysts for low temperature electrolytic co2 or co reduction
US9267212B2 (en) 2012-07-26 2016-02-23 Liquid Light, Inc. Method and system for production of oxalic acid and oxalic acid reduction products
US20130105304A1 (en) 2012-07-26 2013-05-02 Liquid Light, Inc. System and High Surface Area Electrodes for the Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide
US8692019B2 (en) 2012-07-26 2014-04-08 Liquid Light, Inc. Electrochemical co-production of chemicals utilizing a halide salt
US8641885B2 (en) 2012-07-26 2014-02-04 Liquid Light, Inc. Multiphase electrochemical reduction of CO2
US10100417B2 (en) 2012-08-23 2018-10-16 The Trustees Of Princeton University Reducing carbon dioxide to products with an indium oxide electrode
WO2014043651A2 (en) 2012-09-14 2014-03-20 Liquid Light, Inc. High pressure electrochemical cell and process for the electrochemical reduction of carbon dioxide
BR112015005640A2 (pt) 2012-09-14 2017-08-08 Liquid Light Inc processo e eletrodos de elevada área de superfície para redução eletroquímica de dióxido de carbono
EP2900847B1 (en) 2012-09-19 2021-03-24 Avantium Knowledge Centre B.V. Eletrochemical reduction of co2 with co-oxidation of an alcohol
CN104822861B (zh) * 2012-09-24 2017-03-08 二氧化碳材料公司 用于将二氧化碳转化为有用燃料和化学品的装置和方法
CN103849885B (zh) 2012-12-06 2016-12-21 清华大学 阴极催化剂，阴极材料及其制备方法及反应器
US20150136613A1 (en) 2013-02-12 2015-05-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Catalysts for low temperature electrolytic co reduction
EP2770564B1 (en) * 2013-02-21 2019-04-10 Greenerity GmbH Barrier layer for corrosion protection in electrochemical devices
WO2014160529A1 (en) 2013-03-14 2014-10-02 Liquid Light, Inc. Method and system for the capture and conversion of anodically produced halogen to alcohols
US11011756B2 (en) 2013-03-15 2021-05-18 Vanderbilt University Nanofiber-based bipolar membranes, fabricating methods and applications of same
EP3017491B1 (en) 2013-07-03 2018-11-28 Sion Power Corporation Ceramic/polymer matrix for electrode protection in electrochemical cells, including rechargeable lithium batteries
KR102254042B1 (ko) 2013-08-12 2021-05-21 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 마스크를 마스크 홀더에 부착하기 위한 시스템 및 방법
WO2015035521A1 (en) 2013-09-12 2015-03-19 Mantra Energy Alternatives Ltd Membrane-less reactor for the electro-reduction of carbon dioxide
CN105215375B (zh) 2014-07-04 2018-12-07 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种高速脉动式车削加工方法及实现该方法的装置
US20160253461A1 (en) 2014-10-01 2016-09-01 Xsolis, Llc System for management and documentation of health care decisions
KR101537310B1 (ko) 2014-10-24 2015-07-16 삼성전자주식회사 연료전지용 전해질막 및 이를 이용한 연료전지
US10975480B2 (en) 2015-02-03 2021-04-13 Dioxide Materials, Inc. Electrocatalytic process for carbon dioxide conversion
EP3325692B1 (en) 2015-07-22 2020-09-16 Coval Energy Ventures B.V. Method and reactor for electrochemically reducing carbon dioxide
CA3023033A1 (en) 2016-05-02 2017-11-09 Simon Fraser University Energy conversion devices including stable ionenes
CA3238869A1 (en) 2016-05-03 2017-11-09 Twelve Benefit Corporation Reactor with advanced architecture for the electrochemical reaction of co2, co, and other chemical compounds
US20210395908A1 (en) 2016-05-03 2021-12-23 Opus 12 Incorporated MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY FOR COx REDUCTION
DE102016209451A1 (de) 2016-05-31 2017-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur elektrochemischen Nutzung von Kohlenstoffdioxid
DE102016209447A1 (de) 2016-05-31 2017-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Nutzung von Kohlenstoffdioxid
JP6622237B2 (ja) 2017-03-14 2019-12-18 株式会社東芝 二酸化炭素電解装置
JP6672211B2 (ja) 2017-03-21 2020-03-25 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
WO2018195045A1 (en) 2017-04-17 2018-10-25 President And Fellows Of Harvard College Metal-doped catalyst, methods for its production and uses thereof
DE102017208610A1 (de) 2017-05-22 2018-11-22 Siemens Aktiengesellschaft Zwei-Membran-Aufbau zur elektrochemischen Reduktion von CO2
EP3434810A1 (en) 2017-07-24 2019-01-30 Paul Scherrer Institut Co-electrolysis cell design for efficient co2 reduction from gas phase at low temperature
JP6823570B2 (ja) 2017-09-05 2021-02-03 千代田化工建設株式会社 合成ガス生成システム
US20190127865A1 (en) 2017-10-26 2019-05-02 The Penn State Research Foundation Electrolyzer for gaseous carbon dioxide
BR112020014938A2 (pt) 2018-01-22 2021-02-23 Opus-12 Incorporated sistema e método para o controle de reator de dióxido de carbono
EP3827114B1 (en) 2018-07-23 2023-06-07 The Governing Council of the University of Toronto Catalysts for electrochemical co2 reduction and associated methods
JP6933622B2 (ja) 2018-09-14 2021-09-08 株式会社東芝 二酸化炭素電解装置
CA3120748A1 (en) 2018-11-28 2020-06-04 Opus 12 Incorporated Electrolyzer and method of use
CA3123592A1 (en) 2018-12-18 2020-06-25 Opus 12 Incorporated Electrolyzer and method of use
JP2022516277A (ja) 2019-01-07 2022-02-25 オプス－１２ インコーポレイテッド メタン生成のシステムおよび方法
JP7029420B2 (ja) 2019-02-21 2022-03-03 株式会社東芝 二酸化炭素電解セル用電極触媒層、ならびにそれを具備する、電解セルおよび二酸化炭素電解用電解装置
EP3725914A1 (de) 2019-04-18 2020-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur elektrochemischen nutzung von kohlenstoffdioxid
US20200376479A1 (en) 2019-06-03 2020-12-03 Dioxide Materials, Inc. Ion Conducting Membranes With Low Carbon Dioxide Crossover
WO2021007508A1 (en) 2019-07-10 2021-01-14 California Institute Of Technology The stabilization of a co-bound intermediate via molecular tuning promotes co2-to-ethylene conversion
CA3159447A1 (en) 2019-11-25 2021-06-03 Ziyang HOU Membrane electrode assembly for cox reduction

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352810A (ja) 2001-05-22 2002-12-06 Omg Ag & Co Kg 膜電極アセンブリを作製するためのプロセスおよびそれによって作製される膜電極アセンブリ
JP2014194079A (ja) 2013-03-22 2014-10-09 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives 膜電極アセンブリの製造方法
WO2016039999A1 (en) 2014-09-08 2016-03-17 3M Innovative Properties Company Ionic polymer membrane for a carbon dioxide electrolyzer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023029893A (ja) 2023-03-07
CA3022807A1 (en) 2017-11-09
US20220010437A1 (en) 2022-01-13
US20230366110A1 (en) 2023-11-16
EP3453064A1 (en) 2019-03-13
HUE055019T2 (hu) 2021-11-29
ES2879900T3 (es) 2021-11-23
US20170321334A1 (en) 2017-11-09
PT3453065T (pt) 2021-05-14
CN115198294A (zh) 2022-10-18
US20170321333A1 (en) 2017-11-09
WO2017192788A1 (en) 2017-11-09
CN116231017A (zh) 2023-06-06
EP3453064B1 (en) 2021-07-07
EP3453064A4 (en) 2020-01-01
US11680327B2 (en) 2023-06-20
DK3453065T3 (da) 2021-05-17
CA3022812C (en) 2021-09-07
US20210164116A1 (en) 2021-06-03
JP2021059788A (ja) 2021-04-15
EP3453065A4 (en) 2020-01-01
JP6784776B2 (ja) 2020-11-11
CA3022812A1 (en) 2017-11-09
US20200354843A1 (en) 2020-11-12
CN109643816B (zh) 2023-02-17
CA3238869A1 (en) 2017-11-09
HUE056900T2 (hu) 2022-04-28
WO2017192787A1 (en) 2017-11-09
EP3453065B1 (en) 2021-03-03
DK3453064T3 (da) 2021-08-02
EP3954807A3 (en) 2022-06-29
PL3453064T3 (pl) 2021-12-06
JP2019515142A (ja) 2019-06-06
CN109643813B (zh) 2022-06-07
EP3828315A1 (en) 2021-06-02
US10648091B2 (en) 2020-05-12
JP6816165B2 (ja) 2021-01-20
ES2885066T3 (es) 2021-12-13
PT3453064T (pt) 2021-07-23
CA3124239A1 (en) 2017-11-09
CN109643816A (zh) 2019-04-16
US11124886B2 (en) 2021-09-21
PL3453065T3 (pl) 2021-08-16
EP3453065A1 (en) 2019-03-13
CN109643813A (zh) 2019-04-16
US10822709B2 (en) 2020-11-03
CA3022807C (en) 2021-08-24
EP3954807A2 (en) 2022-02-16
JP2019520474A (ja) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7194368B2 (ja) Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ
US12043912B2 (en) Electrolyzer and method of use
US12116683B2 (en) System and method for methane production
Kuhl et al. Reactor with advanced architecture for the electrochemical reaction of CO2, CO and other chemical compounds

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211207

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220228

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220506

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220606

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220927

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20221026

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7194368

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150