JPH0693485A - 二酸化炭素の還元方法 - Google Patents
二酸化炭素の還元方法Info
- Publication number
- JPH0693485A JPH0693485A JP4268259A JP26825992A JPH0693485A JP H0693485 A JPH0693485 A JP H0693485A JP 4268259 A JP4268259 A JP 4268259A JP 26825992 A JP26825992 A JP 26825992A JP H0693485 A JPH0693485 A JP H0693485A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas diffusion
- carbon dioxide
- reaction layer
- diffusion electrode
- catalyst
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 二酸化炭素の還元を電気を使用することな
く、効率良く行うことができて、一酸化炭素と蟻酸を能
率良く生成でき、また電気を得ることのできる二酸化炭
素の還元方法を提供する。 【構成】 Ｐｄ又はその合金触媒を担持した反応層を有
するガス拡散電極とＰｔ触媒を担持した反応層を有する
ガス拡散電極とを対向させ、その間にイオン交換膜を配
し、Ｐｄ又はその合金触媒を担持した反応層を有するガ
ス拡散電極の背面から二酸化炭素を供給し、Ｐｔ触媒を
担持した反応層を有するガス拡散電極の背面から水素を
供給し、前記２つのガス拡散電極とイオン交換膜との間
に炭酸塩水溶液と水酸化塩水溶液を供給した状態で前記
２つのガス拡散電極を導体で連結することにより、二酸
化炭素を還元し、蟻酸を得ることを特徴とする二酸化炭
素の還元方法。
く、効率良く行うことができて、一酸化炭素と蟻酸を能
率良く生成でき、また電気を得ることのできる二酸化炭
素の還元方法を提供する。 【構成】 Ｐｄ又はその合金触媒を担持した反応層を有
するガス拡散電極とＰｔ触媒を担持した反応層を有する
ガス拡散電極とを対向させ、その間にイオン交換膜を配
し、Ｐｄ又はその合金触媒を担持した反応層を有するガ
ス拡散電極の背面から二酸化炭素を供給し、Ｐｔ触媒を
担持した反応層を有するガス拡散電極の背面から水素を
供給し、前記２つのガス拡散電極とイオン交換膜との間
に炭酸塩水溶液と水酸化塩水溶液を供給した状態で前記
２つのガス拡散電極を導体で連結することにより、二酸
化炭素を還元し、蟻酸を得ることを特徴とする二酸化炭
素の還元方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機化合物、特に蟻酸
を生成する二酸化炭素の還元方法に関する。
を生成する二酸化炭素の還元方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、有機化合物を生成する二酸化炭素
の還元方法としては、炭酸水素塩等の水溶液中に二酸化
炭素を吹き込み、電解還元して蟻酸、メタン、エタン等
の有機化合物を生成する方法が知られている。
の還元方法としては、炭酸水素塩等の水溶液中に二酸化
炭素を吹き込み、電解還元して蟻酸、メタン、エタン等
の有機化合物を生成する方法が知られている。
【０００３】ところが、上記の方法では電解還元電極
（陰極）に通常の電極、即ち、銅板、カドミウム板、鉛
板等を用いていたので、過電圧が著しく高く電流密度が
５mA／cm2 以下と低くて、生産性が低いものであった。
さらに、使用できる触媒の種類が少なく、触媒としての
選択の幅が小さいものである。
（陰極）に通常の電極、即ち、銅板、カドミウム板、鉛
板等を用いていたので、過電圧が著しく高く電流密度が
５mA／cm2 以下と低くて、生産性が低いものであった。
さらに、使用できる触媒の種類が少なく、触媒としての
選択の幅が小さいものである。
【０００４】このような問題点を解決するために本出願
人は、二酸化炭素を電解還元し、一酸化炭素および有機
化合物を生成するに於いて、電解還元電極に微細な親水
部と撥水部からなる反応層を有し、且つ触媒として金属
担体を担持したガス拡散電極を用いることを特徴とする
二酸化炭素の電解還元方法を提案した。（特開平１−２
０５０８８号参照）
人は、二酸化炭素を電解還元し、一酸化炭素および有機
化合物を生成するに於いて、電解還元電極に微細な親水
部と撥水部からなる反応層を有し、且つ触媒として金属
担体を担持したガス拡散電極を用いることを特徴とする
二酸化炭素の電解還元方法を提案した。（特開平１−２
０５０８８号参照）
【０００５】この二酸化炭素の電解還元方法によると、
二酸化炭素の電解還元が効率良く行われ、有機化合物が
能率良く生成できて生産性が高いが、電気の使用量が多
く、電気エネルギーの使用効率が低い。
二酸化炭素の電解還元が効率良く行われ、有機化合物が
能率良く生成できて生産性が高いが、電気の使用量が多
く、電気エネルギーの使用効率が低い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、電気
を使用することなく、二酸化炭素の還元を効率良く行う
ことができ、有機化合物特に蟻酸を能率良く生成できる
二酸化炭素の還元方法を提供しようとするものである。
を使用することなく、二酸化炭素の還元を効率良く行う
ことができ、有機化合物特に蟻酸を能率良く生成できる
二酸化炭素の還元方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の二酸化炭素の還元方法は、Ｐｄ又はその合金
触媒を担持した反応層を有するガス拡散電極とＰｔ触媒
を担持した反応層を有するガス拡散電極とを対向させ、
その間にイオン交換膜を配し、Ｐｄ又はその合金触媒を
担持した反応層を有するガス拡散電極の背面から二酸化
炭素を供給し、Ｐｔ触媒を担持した反応層を有するガス
拡散電極の背面から水素を供給し、前記２つのガス拡散
電極とイオン交換膜との間に炭酸塩水溶液と水酸化塩水
溶液を供給した状態で前記２つのガス拡散電極を導体で
連結することにより、二酸化炭素を還元し、蟻酸を得る
ことを特徴とするものである。
の本発明の二酸化炭素の還元方法は、Ｐｄ又はその合金
触媒を担持した反応層を有するガス拡散電極とＰｔ触媒
を担持した反応層を有するガス拡散電極とを対向させ、
その間にイオン交換膜を配し、Ｐｄ又はその合金触媒を
担持した反応層を有するガス拡散電極の背面から二酸化
炭素を供給し、Ｐｔ触媒を担持した反応層を有するガス
拡散電極の背面から水素を供給し、前記２つのガス拡散
電極とイオン交換膜との間に炭酸塩水溶液と水酸化塩水
溶液を供給した状態で前記２つのガス拡散電極を導体で
連結することにより、二酸化炭素を還元し、蟻酸を得る
ことを特徴とするものである。
【０００８】前記ガス拡散電極は、反応層とガス拡散層
とからなり、その反応層は、親水性の微細なネットワー
クと撥水性の微細なネットワークとが入り組んだ層から
なり、電解液側に位置していることが好ましい。
とからなり、その反応層は、親水性の微細なネットワー
クと撥水性の微細なネットワークとが入り組んだ層から
なり、電解液側に位置していることが好ましい。
【０００９】
【作用】上記のように本発明の二酸化炭素の還元方法に
よると、イオン交換膜の両側にＰＨの差により電位差が
生じ以下の反応をおこさせる。すなわち、Ｐｄ又はその
合金触媒を担持した反応層を有するガス拡散電極の背面
から供給した二酸化炭素はガス拡散層を通過し反応層中
の微細な撥水性のネットワークに侵入して、反応層中の
微細な親水性のネットワークに侵入した水溶液と接触し
て還元反応が行われ、蟻酸が生成される。一方、Ｐｔ触
媒を担持したガス拡散電極の背面から供給した水素はガ
ス拡散層を通過し、反応層中の微細な撥水性のネットワ
ークに侵入して、反応層中の微細な親水性のネットワー
クに侵入した水溶液と酸化反応が行われ、水が生成され
る。結果的に２つのガス拡散電極の反応層中でＣＯ2 の
還元反応、Ｈ2 の酸化反応がＰＨの差により生じた電位
差でひきおこされたことになる。
よると、イオン交換膜の両側にＰＨの差により電位差が
生じ以下の反応をおこさせる。すなわち、Ｐｄ又はその
合金触媒を担持した反応層を有するガス拡散電極の背面
から供給した二酸化炭素はガス拡散層を通過し反応層中
の微細な撥水性のネットワークに侵入して、反応層中の
微細な親水性のネットワークに侵入した水溶液と接触し
て還元反応が行われ、蟻酸が生成される。一方、Ｐｔ触
媒を担持したガス拡散電極の背面から供給した水素はガ
ス拡散層を通過し、反応層中の微細な撥水性のネットワ
ークに侵入して、反応層中の微細な親水性のネットワー
クに侵入した水溶液と酸化反応が行われ、水が生成され
る。結果的に２つのガス拡散電極の反応層中でＣＯ2 の
還元反応、Ｈ2 の酸化反応がＰＨの差により生じた電位
差でひきおこされたことになる。
【００１０】
【実施例】本発明の二酸化炭素の還元方法の一実施例を
図によって説明すると、図１に示す如く槽１を、Ｐｄ触
媒を担持させた反応層２とガス拡散層３とからなるガス
拡散電極４と、Ｐｔ触媒を担持させた反応層５とガス拡
散層６とからなるガス拡散電極７を、夫々反応層２、５
側を相対向させて配して形成し、その槽１の中間にイオ
ン交換膜としてナフィオン膜８を配した。ガス拡散電極
４の背面側には二酸化炭素の供給通路９を設け、ガス拡
散電極７の背面側には水素の供給通路10を設けた。槽１
内のナフィオン膜８とガス拡散電極４と間にＫＨＣＯ3
（炭酸水素塩）水溶液11を供給充填し、ナフィオン膜８
とガス拡散電極７との間にＫＯＨ（水酸化塩）水溶液12
を供給充填した。そしてこの状態で供給通路９より二酸
化炭素を供給し、供給通路10より水素を供給して、ガス
拡散電極４とガス拡散電極７とを導体13にて短絡した。
図によって説明すると、図１に示す如く槽１を、Ｐｄ触
媒を担持させた反応層２とガス拡散層３とからなるガス
拡散電極４と、Ｐｔ触媒を担持させた反応層５とガス拡
散層６とからなるガス拡散電極７を、夫々反応層２、５
側を相対向させて配して形成し、その槽１の中間にイオ
ン交換膜としてナフィオン膜８を配した。ガス拡散電極
４の背面側には二酸化炭素の供給通路９を設け、ガス拡
散電極７の背面側には水素の供給通路10を設けた。槽１
内のナフィオン膜８とガス拡散電極４と間にＫＨＣＯ3
（炭酸水素塩）水溶液11を供給充填し、ナフィオン膜８
とガス拡散電極７との間にＫＯＨ（水酸化塩）水溶液12
を供給充填した。そしてこの状態で供給通路９より二酸
化炭素を供給し、供給通路10より水素を供給して、ガス
拡散電極４とガス拡散電極７とを導体13にて短絡した。
【００１１】かくすることによりナフィオン膜８の両側
のＫＨＣＯ3 水溶液11とＫＯＨ水溶液12はＰＨの差によ
り電位差が生じ、供給通路９からガス拡散電極４の背面
に供給した二酸化炭素はガス拡散層３を通過し、反応層
２中の微細な撥水性のネットワークに侵入して、反応層
２中の微細な親水性のネットワークに侵入したＫＨＣＯ
3 水溶液11と接触して還元反応が行われ、ＰＨの変化に
対する理論値の32％の効率で蟻酸が生成された。一方、
供給通路10からガス拡散電極７の背面に供給した水素は
ガス拡散層６を通過し、反応層５中の微細な撥水性のネ
ットワークに侵入して、反応層２中の微細な親水性のネ
ットワークに侵入したＫＯＨ水溶液12と接触して酸化反
応が行われ、水が生成された。尚、上記実施例ではＰｄ
触媒の例について述べたが、本発明はこれに限るもので
はなく、Ｐｄ合金触媒としてＰｄ−Ｒｕ，Ｐｄ−Ｒｈ，
Ｐｄ−Ｐｔ，Ｐｄ−Ｉｒ，又は三元以上の合金でもよ
い。
のＫＨＣＯ3 水溶液11とＫＯＨ水溶液12はＰＨの差によ
り電位差が生じ、供給通路９からガス拡散電極４の背面
に供給した二酸化炭素はガス拡散層３を通過し、反応層
２中の微細な撥水性のネットワークに侵入して、反応層
２中の微細な親水性のネットワークに侵入したＫＨＣＯ
3 水溶液11と接触して還元反応が行われ、ＰＨの変化に
対する理論値の32％の効率で蟻酸が生成された。一方、
供給通路10からガス拡散電極７の背面に供給した水素は
ガス拡散層６を通過し、反応層５中の微細な撥水性のネ
ットワークに侵入して、反応層２中の微細な親水性のネ
ットワークに侵入したＫＯＨ水溶液12と接触して酸化反
応が行われ、水が生成された。尚、上記実施例ではＰｄ
触媒の例について述べたが、本発明はこれに限るもので
はなく、Ｐｄ合金触媒としてＰｄ−Ｒｕ，Ｐｄ−Ｒｈ，
Ｐｄ−Ｐｔ，Ｐｄ−Ｉｒ，又は三元以上の合金でもよ
い。
【００１２】
【発明の効果】以上の通り本発明の二酸化炭素の還元方
法によれば、電気を使用することなく、電解後の濃度差
のエネルギーを用いてＣＯ2 とＨ2 から蟻酸を効率良く
生成することができる。またガス拡散電極間に生じた電
位差を大きくとれば、電力を得ることができる。従っ
て、省エネルギーならびエネルギーの蓄積に極めて有用
である。
法によれば、電気を使用することなく、電解後の濃度差
のエネルギーを用いてＣＯ2 とＨ2 から蟻酸を効率良く
生成することができる。またガス拡散電極間に生じた電
位差を大きくとれば、電力を得ることができる。従っ
て、省エネルギーならびエネルギーの蓄積に極めて有用
である。
【図１】本発明の二酸化炭素の還元方法の一実施例を示
す図である。
す図である。
１ 槽 ２ Ｐｄ及びＲｕ触媒を担持した反応層 ３ ガス拡散層 ４ ガス拡散電極 ５ Ｐｔ触媒を担持した反応槽 ６ ガス拡散層 ７ ガス拡散電極 ８ イオン交換膜（ナフィオン膜） ９ 二酸化炭素の供給通路 10 水素の供給通路 11 炭酸水素塩水溶液 12 水酸化塩水溶液 13 導体
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｐｄ又はその合金触媒を担持した反応層
を有するガス拡散電極とＰｔ触媒を担持した反応層を有
するガス拡散電極とを対向させ、その間にイオン交換膜
を配し、Ｐｄ又はその合金触媒を担持した反応層を有す
るガス拡散電極の背面から二酸化炭素を供給し、Ｐｔ触
媒を担持した反応層を有するガス拡散電極の背面から水
素を供給し、前記２つのガス拡散電極とイオン交換膜と
の間に炭酸塩水溶液と水酸化塩水溶液を供給した状態で
前記２つのガス拡散電極を導体で連結することにより、
二酸化炭素を還元し、蟻酸を得ることを特徴とする二酸
化炭素の還元方法。 - 【請求項２】 ガス拡散電極が反応層とガス拡散層とか
らなり、その反応層が親水性の微細なネットワークと撥
水性の微細なネットワークとが入り組んだ層からなり、
イオン交換膜側に向いていることを特徴とする請求項１
記載の二酸化炭素の還元方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4268259A JPH0693485A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 二酸化炭素の還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4268259A JPH0693485A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 二酸化炭素の還元方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693485A true JPH0693485A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17456093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4268259A Pending JPH0693485A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 二酸化炭素の還元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693485A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103898548A (zh) * | 2013-03-20 | 2014-07-02 | 浙江大学 | 利用石墨烯和TiO2纳米管光电催化还原CO2的方法 |
| JP2017521555A (ja) * | 2014-05-29 | 2017-08-03 | リキッド・ライト・インコーポレーテッドＬｉｑｕｉｄ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ガス拡散電極を用いて二酸化炭素を電気化学的に還元するための方法及びシステム |
| CN110402303A (zh) * | 2017-03-13 | 2019-11-01 | 西门子股份公司 | 将co2电化学还原成化学有用物质的具有离子传输树脂的气体扩散电极的制备 |
| CN111575726A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 上海科技大学 | 一种用于二氧化碳的电化学还原的电化学反应器 |
| US11105008B2 (en) | 2017-03-16 | 2021-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrochemical reaction device |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP4268259A patent/JPH0693485A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103898548A (zh) * | 2013-03-20 | 2014-07-02 | 浙江大学 | 利用石墨烯和TiO2纳米管光电催化还原CO2的方法 |
| JP2017521555A (ja) * | 2014-05-29 | 2017-08-03 | リキッド・ライト・インコーポレーテッドＬｉｑｕｉｄ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ガス拡散電極を用いて二酸化炭素を電気化学的に還元するための方法及びシステム |
| CN110402303A (zh) * | 2017-03-13 | 2019-11-01 | 西门子股份公司 | 将co2电化学还原成化学有用物质的具有离子传输树脂的气体扩散电极的制备 |
| US11105008B2 (en) | 2017-03-16 | 2021-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrochemical reaction device |
| CN111575726A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 上海科技大学 | 一种用于二氧化碳的电化学还原的电化学反应器 |
| CN111575726B (zh) * | 2020-05-27 | 2021-10-01 | 上海科技大学 | 一种用于二氧化碳的电化学还原的电化学反应器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109321936B (zh) | 一种基于液流氧化还原媒介分步电解水制氢的装置和方法 | |
| Pletcher | Electrocatalysis: present and future | |
| JP2525553B2 (ja) | 電気透析槽及び電気透析法 | |
| Lu et al. | Recent developments in the technology of sulphur dioxide depolarized electrolysis | |
| US20140038078A1 (en) | Shape controlled core-shell catalysts | |
| US11359297B2 (en) | Method for electrolysis of water and method for preparing catalysts for electrolysis of water | |
| RU2424603C2 (ru) | Фотокаталитический электрод и топливный элемент | |
| He et al. | Advances in electrolyzer design and development for electrochemical CO2 reduction | |
| Zhang et al. | Hydrogen production by traditional and novel alkaline water electrolysis on nickel or iron based electrocatalysts | |
| JPH07258877A (ja) | ガスの電解還元方法 | |
| US20030047459A1 (en) | Electrochemical reacting electrode, method of making, and application device | |
| TWI398402B (zh) | 製備鉑及鉑基合金奈米顆粒之電鍍液與其方法 | |
| JPH01205088A (ja) | 二酸化炭素の電解還元方法 | |
| JPH0693485A (ja) | 二酸化炭素の還元方法 | |
| JP4290454B2 (ja) | ガス拡散電極の製造方法、電解槽及び電解方法 | |
| JPH06158374A (ja) | 蟻酸の製造方法 | |
| JPH04314881A (ja) | 電解装置 | |
| JPS62280385A (ja) | 二酸化炭素の電解還元による一酸化炭素および有機化合物の生成方法 | |
| CN114457351A (zh) | 一种基于单电解槽双电极两步法分步电解水制氢的方法及装置 | |
| KR20210066448A (ko) | 이산화탄소 환원용 전극 제조방법 및 이에 의해 제조된 이산화탄소 환원용 전극을 포함하는 이산화탄소 환원 장치 | |
| CN114150329A (zh) | 一种高效的镍基自组装析氧电极 | |
| JP3921300B2 (ja) | 水素発生装置 | |
| CN116103693B (zh) | 一种析氢电极及其制备方法和在电解水制氢中的应用 | |
| JPH0557131A (ja) | 炭酸ガス還元電極および炭酸ガス変換装置 | |
| JP2574678B2 (ja) | 過酸化物を含有する水溶液の製造装置 |