JP2003213472A - 二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極 - Google Patents
二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極Info
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- JP2003213472A JP2003213472A JP2002007655A JP2002007655A JP2003213472A JP 2003213472 A JP2003213472 A JP 2003213472A JP 2002007655 A JP2002007655 A JP 2002007655A JP 2002007655 A JP2002007655 A JP 2002007655A JP 2003213472 A JP2003213472 A JP 2003213472A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二酸化炭素の電気化学的還元において石油代
替物であるメタンやエチレンなど水溶液に比較的不溶性
な炭化水素ガスを高電流効率に製造するために作用電極
としてCu/Sn/P合金を使用する事を提共する。 【解決手段】 二酸化炭素の電気化学的還元においてメ
タンやエチレンなど水溶液に比較的不溶性な炭化水素ガ
スを高電流効率に製造するためには使用する電極上にC
Oの吸着と水の電気分解による水素の発生が同時に起こ
ることが必要である。このことを解決するために銅と異
種原子との合金化し、電極の表面エネルギ−を変化さ
せ、COの吸着と水の電気分解による水素の発生を制御
することを解決手段とした。
替物であるメタンやエチレンなど水溶液に比較的不溶性
な炭化水素ガスを高電流効率に製造するために作用電極
としてCu/Sn/P合金を使用する事を提共する。 【解決手段】 二酸化炭素の電気化学的還元においてメ
タンやエチレンなど水溶液に比較的不溶性な炭化水素ガ
スを高電流効率に製造するためには使用する電極上にC
Oの吸着と水の電気分解による水素の発生が同時に起こ
ることが必要である。このことを解決するために銅と異
種原子との合金化し、電極の表面エネルギ−を変化さ
せ、COの吸着と水の電気分解による水素の発生を制御
することを解決手段とした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は二酸化炭素の電気化
学的固定化に関するものである。
学的固定化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電解還元による二酸化炭素の変換
で炭化水素ガスを製造するためには、純度の良い銅を電
極としていた。しかも、メタンとエチレンそれぞれの電
流生成率の和は63.1%で、また、電解液から分離が
容易な二酸化炭素の電解還元によるガス類の全生成電流
効率は67%が限度であった。また、この時の水素の生
成を含めた時は82%で、その他は蟻酸やエタノ−ルな
ど水に溶けるものであった。
で炭化水素ガスを製造するためには、純度の良い銅を電
極としていた。しかも、メタンとエチレンそれぞれの電
流生成率の和は63.1%で、また、電解液から分離が
容易な二酸化炭素の電解還元によるガス類の全生成電流
効率は67%が限度であった。また、この時の水素の生
成を含めた時は82%で、その他は蟻酸やエタノ−ルな
ど水に溶けるものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】銅電極により二酸化炭
素を電解還元して炭化水素に変換する時は、二酸化炭素
の還元中間生成物として一酸化炭素(CO)が生成し、銅
電極上に吸着する。その吸着量が重要であり、従って、
その量を制御することが必要である。そのためには、銅
と異種金属と合金化してCOの吸着を多くする必要があ
った。
素を電解還元して炭化水素に変換する時は、二酸化炭素
の還元中間生成物として一酸化炭素(CO)が生成し、銅
電極上に吸着する。その吸着量が重要であり、従って、
その量を制御することが必要である。そのためには、銅
と異種金属と合金化してCOの吸着を多くする必要があ
った。
【0004】
【課題を解決するための手段】COの吸着量を多くする
ためにはCOと金属表面エネルギ−の関係が重要であ
る。そのために、銅と異種原子とを合金化することによ
り、COと金属電極間の吸着問題を解決をしようとし
た。
ためにはCOと金属表面エネルギ−の関係が重要であ
る。そのために、銅と異種原子とを合金化することによ
り、COと金属電極間の吸着問題を解決をしようとし
た。
【0005】
【発明の実施の形態】二酸化炭素の電解還元により、炭
化水素に変換するためには水素が必要である。この場
合、COが銅電極に吸着する電位と、水の電解による水素
発生電位が近いことが望ましい。また、COが電極に吸着
する量と、水素が発生する量のバランスが必要であると
言える。これらの関係を最適化することが二酸化炭素を
炭化水素ガス類へ固定化するためには重要である。
化水素に変換するためには水素が必要である。この場
合、COが銅電極に吸着する電位と、水の電解による水素
発生電位が近いことが望ましい。また、COが電極に吸着
する量と、水素が発生する量のバランスが必要であると
言える。これらの関係を最適化することが二酸化炭素を
炭化水素ガス類へ固定化するためには重要である。
【0006】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
【0007】実施例1
パルス電解を適用し、0.1MKHCO3を電解質とし
てCu/Sn/P(リン青銅)においてカソ−ド電位
(Ec)=−2100mVvs.Ag/AgClで、ア
ノ−ド電位(Ea)を変えてメタン、エチレン等のガス
類の生成電流効率を測定した。その結果を図1に示す。
図1からわかるようにEa=−900mVvs.Ag/
AgClにおいてこの両者の最大値、68.7%を示し
た。この時、メタンの電流生成効率は61.6%、エチ
レンの電流生成効率は7.1%であった。この場合、ア
ノ−ド電位が−500mVから−900mVまであれば
従来の値、メタンとエチレンの生成効率の和63.1%
より高い値を示している。
てCu/Sn/P(リン青銅)においてカソ−ド電位
(Ec)=−2100mVvs.Ag/AgClで、ア
ノ−ド電位(Ea)を変えてメタン、エチレン等のガス
類の生成電流効率を測定した。その結果を図1に示す。
図1からわかるようにEa=−900mVvs.Ag/
AgClにおいてこの両者の最大値、68.7%を示し
た。この時、メタンの電流生成効率は61.6%、エチ
レンの電流生成効率は7.1%であった。この場合、ア
ノ−ド電位が−500mVから−900mVまであれば
従来の値、メタンとエチレンの生成効率の和63.1%
より高い値を示している。
【0008】実施例2
パルス電解を適用し、0.1MKHCO3を電解質とし
てCu/Sn/P(リン青銅)を使用してカソ−ド電位
(Ec)=−2100mVvs.Ag/AgClで、ア
ノ−ド電位(Ea)を変えてメタン、エチレンと共に、
水素、一酸化炭素を測定した。このように、メタン、エ
チレンとCOの全生成電流効率は75%以上になった。従
来は上記3種ガス類の生成電流効率は67%であり、ま
た、水素を含むガス類の全生成電流効率は95%以上に
なった。その他は蟻酸やエタノ−ルなど水に可溶なもの
が得られる。このことは、ガス類は容易に電解液より分
離が可能であるため、電解液を長時間取り替えることな
く使用することが出来る。
てCu/Sn/P(リン青銅)を使用してカソ−ド電位
(Ec)=−2100mVvs.Ag/AgClで、ア
ノ−ド電位(Ea)を変えてメタン、エチレンと共に、
水素、一酸化炭素を測定した。このように、メタン、エ
チレンとCOの全生成電流効率は75%以上になった。従
来は上記3種ガス類の生成電流効率は67%であり、ま
た、水素を含むガス類の全生成電流効率は95%以上に
なった。その他は蟻酸やエタノ−ルなど水に可溶なもの
が得られる。このことは、ガス類は容易に電解液より分
離が可能であるため、電解液を長時間取り替えることな
く使用することが出来る。
【0009】実施例3
同じく、パルス電解を適用し、0.1MKHCO3にお
いて3種のCuの濃度の異なるCu/Ag、およびCu
/Ni、Cu/Zn、Cu/Beにおいてカソ−ド電位
(Ec)を−1650mVvs.Ag/AgClから−
2200mVvs.Ag/AgClまで,アノ−ド電位
(Ea)を−50mVから−700mVvs.Ag/A
gClまで変えてメタン、エチレン等の炭化水素の生成
効率を測定した。それぞれの合金においてメタン及びエ
チレンの最大生成電流効率を銅の含有率に対するプロッ
ト図を図2に示す。しかし、メタン、エチレンの最大生
成効率電位は異なるため、同一電位ではメタンとエチレ
ンの生成電流効率の和はこの図でのメタンとエチレの和
より小さくなるので、Cu/Sn/Pの図1での値であ
る68.7%より当然小さくなる。
いて3種のCuの濃度の異なるCu/Ag、およびCu
/Ni、Cu/Zn、Cu/Beにおいてカソ−ド電位
(Ec)を−1650mVvs.Ag/AgClから−
2200mVvs.Ag/AgClまで,アノ−ド電位
(Ea)を−50mVから−700mVvs.Ag/A
gClまで変えてメタン、エチレン等の炭化水素の生成
効率を測定した。それぞれの合金においてメタン及びエ
チレンの最大生成電流効率を銅の含有率に対するプロッ
ト図を図2に示す。しかし、メタン、エチレンの最大生
成効率電位は異なるため、同一電位ではメタンとエチレ
ンの生成電流効率の和はこの図でのメタンとエチレの和
より小さくなるので、Cu/Sn/Pの図1での値であ
る68.7%より当然小さくなる。
【0010】
【発明の効果】二酸化炭素を高電流効率で炭化水素を固
定化することにより地球温暖化防止に貢献するとともに
石油代替物を提供する。文献によると、銅電極を使用し
た場合のメタンとエチレンの生成電流効率は63.1で
あり、本発明のCu/Sn/P電極を使用した時よりか
なり小さい。これら以外の生成物の中には水に可溶な成
分であるエタノ−ルや蟻酸がある。これらは電解時間と
共に増加し、ひいてはこれらのものが電極反応を受けた
り、電解液の抵抗の増加を引き起こし、炭化水素ガスの
電流効率を下がるため、電解液を頻繁に取り変える必要
である。これらのことを考えると、水に不溶性の物質を
多く製造する必要があり、本発明の効果は大きい。
定化することにより地球温暖化防止に貢献するとともに
石油代替物を提供する。文献によると、銅電極を使用し
た場合のメタンとエチレンの生成電流効率は63.1で
あり、本発明のCu/Sn/P電極を使用した時よりか
なり小さい。これら以外の生成物の中には水に可溶な成
分であるエタノ−ルや蟻酸がある。これらは電解時間と
共に増加し、ひいてはこれらのものが電極反応を受けた
り、電解液の抵抗の増加を引き起こし、炭化水素ガスの
電流効率を下がるため、電解液を頻繁に取り変える必要
である。これらのことを考えると、水に不溶性の物質を
多く製造する必要があり、本発明の効果は大きい。
【図1】 Cu/Sn/P電極でのカソ−ド電位−21
00mV.Ag/AgClでのメタン及びエチレン、一
酸化炭素、水素の生成電流効率とアノ−ド電位との関係
をしめすグラフ
00mV.Ag/AgClでのメタン及びエチレン、一
酸化炭素、水素の生成電流効率とアノ−ド電位との関係
をしめすグラフ
【図2】 各種銅合金中での銅含有率とメタン及びエチ
レンの生成電流効率との関係を示すグラフ
レンの生成電流効率との関係を示すグラフ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 川波 美幸
福岡市東区香住ケ丘1−1−1 福岡女子
大学内
(72)発明者 田中 筆子
福岡市東区香住ケ丘1−1−1 福岡女子
大学内
(72)発明者 合原 眞
福岡市東区香住ケ丘1−1−1 福岡女子
大学内
Fターム(参考) 4K011 AA68 DA10
4K021 AA09 AC02 BA17 BB03 DA13
Claims (2)
- 【請求項1】全炭化水素ガス固定化電極。
- 【請求項2】請求項1を含む生成電流効率とCOの生成
電流効率が75%以上である二酸化炭素変換用電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002007655A JP2003213472A (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002007655A JP2003213472A (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003213472A true JP2003213472A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=27646117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002007655A Pending JP2003213472A (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 二酸化炭素の炭化水素ガスへの電気化学的変換用電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003213472A (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012112001A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電解セル、電解装置、炭化水素の生成方法 |
WO2012077200A1 (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成装置 |
WO2012144014A1 (ja) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成装置 |
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WO2014208026A1 (ja) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | メタノール生成装置、メタノールを生成する方法及びメタノール生成用電極 |
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US11434575B2 (en) | 2015-09-14 | 2022-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Reduction electrode and manufacturing method thereof, and electrolytic device |
-
2002
- 2002-01-16 JP JP2002007655A patent/JP2003213472A/ja active Pending
Cited By (25)
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JP5816803B2 (ja) * | 2013-06-28 | 2015-11-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | メタノール生成装置、メタノールを生成する方法及びメタノール生成用電極 |
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JP7295882B2 (ja) | 2018-04-17 | 2023-06-21 | サンルジーズ,エス.エル. | 光起電力-電気化学(pv-ec)システム |
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