JPH04314881A - 電解装置 - Google Patents
電解装置Info
- Publication number
- JPH04314881A JPH04314881A JP3065993A JP6599391A JPH04314881A JP H04314881 A JPH04314881 A JP H04314881A JP 3065993 A JP3065993 A JP 3065993A JP 6599391 A JP6599391 A JP 6599391A JP H04314881 A JPH04314881 A JP H04314881A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- negative electrode
- positive electrode
- electrolytic
- proton
- 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
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は炭酸ガスを電解還元反
応によって例えばメタンやメタノール等に変化させるた
めの電解装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、大気中の炭酸ガスの増加による地
球の温暖化が地球環境問題の１つとして取り上げられ、
その防止のため炭酸ガスを種々の方法によって固定する
試みが行われている。例えば、金属電極上で炭酸ガスの
電解還元を行うと、炭酸ガスが一酸化炭素やメタンやメ
タノールに変化することが知られている。次に示す従来
例は、１９９０年電気化学学会秋季大会（予稿集Ｐ．１
６４）で発表されたもので、白金族元素で水素吸蔵金属
として知られるＰｄ（パラジウム）電極を用いた炭酸ガ
スＣＯ２ の還元に関する報告である。即ち、予めＮａ
２ＳＯ４ 水溶液中でカソード電解させることによって
、水素を吸蔵させたＰｄ電極を、０．１ＭＮａＣｌＯ４
および０．１Ｍリン酸バッハァーを含むＣＯ２ 飽和
の水溶液中において還元電解を行い、４０．１％の電流
効率でメタノールが生成された。また、水素を吸蔵させ
たＴｉ（チタン）電極を用いた場合にも同様に高い効率
でメタノールが生成された。そして、同報告はこれら水
素吸蔵電極がプロトンソースとなってメタノールの生成
効率向上に寄与していると指摘している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の炭酸ガス電解還
元反応では、以上のように、その反応効率を増大するた
めプロトンソース供給電極として水素吸蔵金属が使用さ
れている。ところで、この水素吸蔵金属は、活性化して
原子状となった水素分子を金属挌子のすき間にとらえて
蓄えるもので、その水素吸蔵量には自づと限界がある。 このため、炭酸ガスの電解還元反応を長時間にわたって
持続させるためには、電極に使用する水素吸蔵金属を順
次取り替えていかねばならないという問題点があった。 この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、取り替えることなくプロトンソースとしての
機能を維持することができる電極を備えた電解装置を得
ることを目的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】この発明に係る電解装置
は、ＣＯ２ 溶液中に正電極と負電極とを設けてＣＯ２
電解還元反応を行わせるもので、特にその負電極が、
プロトン導電性固体電解質の片面に多孔性白金族電極か
らなる正極を他面にＣＯ２ 電解還元反応の多孔性触媒
金属電極からなる負極をそれぞれ形成してなるものであ
る。 【０００５】 【作用】プロトン導電性固体電解質の正極面において水
が分解され、その際生成する水素イオン（プロトン）は
、プロトン導電性固体電解質の中を正極から負極に移動
し、この負極面がプロトンソース供給電極として作用し
メタノール等の生成効率を増大させる。 【０００６】 【実施例】図１はこの発明の一実施例による電解装置の
構成を示す断面図である。図において、１は電解槽、２
は負電極で、中央のプロトン導電性固体電解質３（例え
ば米国デュポン社製ナフィオン１１７ が該当）と、そ
の片面に無電解めっきによって形成した多孔性の白金め
っき膜４と、プロトン導電性固体電解質３の他方の面に
無電解めっきによって形成した多孔性の銅めっき膜５と
から構成されている。そして、１．０ 〜 １．５ボル
トの直流電源６を接続して白金めっき膜４を正極、銅め
っき膜５を負極とする。７は負電極２の対極の正電極で
あるカーボン電極、８は負電極２と正電極７との間に接
続された直流電源、９は ０．１モルの炭酸水素カリウ
ムを緩衝溶液としてＣＯ２ を飽和させた電解液、１０
は負電極２と正電極７とを隔てる隔膜である。 【０００７】次に動作について説明する。先ず、負電極
２の正極である白金めっき膜４の界面では次の反応が進
行し、水が電気分解されて酸素と水素イオンとが発生す
る。 Ｈ２ Ｏ→２Ｈ＋ ＋１／２ Ｏ２ ＋２ｅ− この分
解で発生した水素イオンはプロトン導電性固体電解質３
中を移動して負極である銅めっき膜５に達し、次の反応
でその表面から水素となって放出される。 ２Ｈ＋ ＋２ｅ− →Ｈ２ 【０００８】この時、直流電源８を用いて銅めっき膜５
と正電極７との間に０．１ 〜１０ｍＡ／ｃｍ２の定電
流を通電すると、電解液９中に溶解したＣＯ２ は銅め
っき膜５上で還元されてメタン、メタノール、エタン等
が生成される。即ち、銅めっき膜５はプロトンソース供
給電極として作用し、しかも、上式の反応は直流電圧を
印加する限り、継続して進行するので、従来の水素吸蔵
電極を用いた場合のような電極の取り替え等の煩雑さが
解消される。 【０００９】なお、上記実施例では、ＣＯ２ 電解還元
反応の多孔性触媒電極５の金属材料として銅を使用した
が、例えばＣＯ２ からアルデヒド類を生成させる場合
には、インジウム、錫、鉛等の金属を使用することがで
きる。また、正極４に使用する金属材料も、白金に限ら
ずパラジウム等他の白金族元素を使用するようにしても
よい。 【００１０】 【発明の効果】この発明は、以上のように、プロトン導
電性固体電解質の両面に所定の正極と負極とを形成して
負電極としたので、正極での分解により生じた水素イオ
ンがプロトン導電性固体電解質を経て負極から水素とな
って発生し、これが、ＣＯ２ 電解還元反応のプロトン
ソースとしての機能を継続する。従って、従来のような
煩雑な電極変換を必要とすることなく効率的なＣＯ２還
元反応を達成することができる。
応によって例えばメタンやメタノール等に変化させるた
めの電解装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、大気中の炭酸ガスの増加による地
球の温暖化が地球環境問題の１つとして取り上げられ、
その防止のため炭酸ガスを種々の方法によって固定する
試みが行われている。例えば、金属電極上で炭酸ガスの
電解還元を行うと、炭酸ガスが一酸化炭素やメタンやメ
タノールに変化することが知られている。次に示す従来
例は、１９９０年電気化学学会秋季大会（予稿集Ｐ．１
６４）で発表されたもので、白金族元素で水素吸蔵金属
として知られるＰｄ（パラジウム）電極を用いた炭酸ガ
スＣＯ２ の還元に関する報告である。即ち、予めＮａ
２ＳＯ４ 水溶液中でカソード電解させることによって
、水素を吸蔵させたＰｄ電極を、０．１ＭＮａＣｌＯ４
および０．１Ｍリン酸バッハァーを含むＣＯ２ 飽和
の水溶液中において還元電解を行い、４０．１％の電流
効率でメタノールが生成された。また、水素を吸蔵させ
たＴｉ（チタン）電極を用いた場合にも同様に高い効率
でメタノールが生成された。そして、同報告はこれら水
素吸蔵電極がプロトンソースとなってメタノールの生成
効率向上に寄与していると指摘している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の炭酸ガス電解還
元反応では、以上のように、その反応効率を増大するた
めプロトンソース供給電極として水素吸蔵金属が使用さ
れている。ところで、この水素吸蔵金属は、活性化して
原子状となった水素分子を金属挌子のすき間にとらえて
蓄えるもので、その水素吸蔵量には自づと限界がある。 このため、炭酸ガスの電解還元反応を長時間にわたって
持続させるためには、電極に使用する水素吸蔵金属を順
次取り替えていかねばならないという問題点があった。 この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、取り替えることなくプロトンソースとしての
機能を維持することができる電極を備えた電解装置を得
ることを目的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】この発明に係る電解装置
は、ＣＯ２ 溶液中に正電極と負電極とを設けてＣＯ２
電解還元反応を行わせるもので、特にその負電極が、
プロトン導電性固体電解質の片面に多孔性白金族電極か
らなる正極を他面にＣＯ２ 電解還元反応の多孔性触媒
金属電極からなる負極をそれぞれ形成してなるものであ
る。 【０００５】 【作用】プロトン導電性固体電解質の正極面において水
が分解され、その際生成する水素イオン（プロトン）は
、プロトン導電性固体電解質の中を正極から負極に移動
し、この負極面がプロトンソース供給電極として作用し
メタノール等の生成効率を増大させる。 【０００６】 【実施例】図１はこの発明の一実施例による電解装置の
構成を示す断面図である。図において、１は電解槽、２
は負電極で、中央のプロトン導電性固体電解質３（例え
ば米国デュポン社製ナフィオン１１７ が該当）と、そ
の片面に無電解めっきによって形成した多孔性の白金め
っき膜４と、プロトン導電性固体電解質３の他方の面に
無電解めっきによって形成した多孔性の銅めっき膜５と
から構成されている。そして、１．０ 〜 １．５ボル
トの直流電源６を接続して白金めっき膜４を正極、銅め
っき膜５を負極とする。７は負電極２の対極の正電極で
あるカーボン電極、８は負電極２と正電極７との間に接
続された直流電源、９は ０．１モルの炭酸水素カリウ
ムを緩衝溶液としてＣＯ２ を飽和させた電解液、１０
は負電極２と正電極７とを隔てる隔膜である。 【０００７】次に動作について説明する。先ず、負電極
２の正極である白金めっき膜４の界面では次の反応が進
行し、水が電気分解されて酸素と水素イオンとが発生す
る。 Ｈ２ Ｏ→２Ｈ＋ ＋１／２ Ｏ２ ＋２ｅ− この分
解で発生した水素イオンはプロトン導電性固体電解質３
中を移動して負極である銅めっき膜５に達し、次の反応
でその表面から水素となって放出される。 ２Ｈ＋ ＋２ｅ− →Ｈ２ 【０００８】この時、直流電源８を用いて銅めっき膜５
と正電極７との間に０．１ 〜１０ｍＡ／ｃｍ２の定電
流を通電すると、電解液９中に溶解したＣＯ２ は銅め
っき膜５上で還元されてメタン、メタノール、エタン等
が生成される。即ち、銅めっき膜５はプロトンソース供
給電極として作用し、しかも、上式の反応は直流電圧を
印加する限り、継続して進行するので、従来の水素吸蔵
電極を用いた場合のような電極の取り替え等の煩雑さが
解消される。 【０００９】なお、上記実施例では、ＣＯ２ 電解還元
反応の多孔性触媒電極５の金属材料として銅を使用した
が、例えばＣＯ２ からアルデヒド類を生成させる場合
には、インジウム、錫、鉛等の金属を使用することがで
きる。また、正極４に使用する金属材料も、白金に限ら
ずパラジウム等他の白金族元素を使用するようにしても
よい。 【００１０】 【発明の効果】この発明は、以上のように、プロトン導
電性固体電解質の両面に所定の正極と負極とを形成して
負電極としたので、正極での分解により生じた水素イオ
ンがプロトン導電性固体電解質を経て負極から水素とな
って発生し、これが、ＣＯ２ 電解還元反応のプロトン
ソースとしての機能を継続する。従って、従来のような
煩雑な電極変換を必要とすることなく効率的なＣＯ２還
元反応を達成することができる。
【図１】この発明の一実施例による電解装置の構成を示
す断面図である。
す断面図である。
１ 電解槽
２ 負電極
３ プロトン導電性固体電解質
４ 正極としての白金めっき膜
５ 負極としての銅めっき膜
６ 直流電源
７ 正電極
８ 直流電源
９ 電解液
Claims (1)
- 【請求項１】 プロトン導電性固体電解質の片面に多
孔性白金族電極からなる正極を他面に二酸化炭素（以下
ＣＯ２ ）電解還元反応の多孔性触媒金属電極からなる
負極をそれぞれ形成した負電極と、この負電極の対極と
なる正電極とを備え、ＣＯ２ 溶液中でＣＯ２ 電解還
元反応を行わしめる電解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065993A JPH04314881A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065993A JPH04314881A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04314881A true JPH04314881A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=13303046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065993A Pending JPH04314881A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04314881A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010540437A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-12-24 | カテレクトリック・コーポレイション | 有用物質を合成するための方法及び装置 |
| JP2012055868A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | カソード用電極およびカソード用電極の製造方法 |
| WO2012077199A1 (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成装置および混合ガス生成システム |
| 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 |
| US8511064B2 (en) | 2003-04-25 | 2013-08-20 | Catelectric Corp. | Methods and apparatus for controlling catalytic processes, including catalyst regeneration and soot elimination |
| JP2018519418A (ja) * | 2015-05-22 | 2018-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 二酸化炭素の電気化学的有効利用のためのプロトン供与体ユニットを有する電解システム及び還元方法 |
| US10494726B2 (en) | 2015-09-11 | 2019-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolytic device |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3065993A patent/JPH04314881A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8511064B2 (en) | 2003-04-25 | 2013-08-20 | Catelectric Corp. | Methods and apparatus for controlling catalytic processes, including catalyst regeneration and soot elimination |
| JP2010540437A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-12-24 | カテレクトリック・コーポレイション | 有用物質を合成するための方法及び装置 |
| JP2012055868A (ja) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | カソード用電極およびカソード用電極の製造方法 |
| 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 |
| WO2012077199A1 (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | トヨタ自動車株式会社 | 混合ガス生成装置および混合ガス生成システム |
| JP2018519418A (ja) * | 2015-05-22 | 2018-07-19 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 二酸化炭素の電気化学的有効利用のためのプロトン供与体ユニットを有する電解システム及び還元方法 |
| US10494726B2 (en) | 2015-09-11 | 2019-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrolytic device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lu et al. | High-performance electrochemical CO2 reduction cells based on non-noble metal catalysts | |
| US4311569A (en) | Device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| US9062382B2 (en) | Electrolytic cells and methods for the production of ammonia and hydrogen | |
| US4528083A (en) | Device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| US4707229A (en) | Method for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| US4457824A (en) | Method and device for evolution of oxygen with ternary electrocatalysts containing valve metals | |
| JPH07502202A (ja) | 電気透析槽及び電気透析法 | |
| JPS6122036B2 (ja) | ||
| US7550072B2 (en) | Method of producing electrolytic hydrogen using rare element-deposit electrode | |
| WO2012097167A2 (en) | Electrochemical production of hydrogen | |
| JPH03111586A (ja) | 二酸化炭素還元用電解槽 | |
| JP2010144203A (ja) | 過酸化水素製造用のカソード | |
| CN114402095A (zh) | 错流式水电解 | |
| JP6200475B2 (ja) | 二酸化炭素の電気化学的還元のためのシステムおよびその方法 | |
| JPH07258877A (ja) | ガスの電解還元方法 | |
| JPH01205088A (ja) | 二酸化炭素の電解還元方法 | |
| KR20140003233A (ko) | 이산화탄소의 전기화학적 환원에 의한 포름산의 제조 방법 및 이를 위한 환원 장치 | |
| JP4601647B2 (ja) | 水素発生装置及びこれを用いた燃料電池システム | |
| CN103904337B (zh) | 纸-石墨-CoPd薄膜电极的制备方法 | |
| JPH04311586A (ja) | 二酸化炭素の電解還元装置 | |
| JP2003247088A (ja) | 水素化硼素化合物の製造方法および装置 | |
| JP2007046130A (ja) | 電解水素製造システムおよびその製造方法 | |
| JP6991893B2 (ja) | 二酸化炭素の還元方法および二酸化炭素還元装置 | |
| JPH0693485A (ja) | 二酸化炭素の還元方法 | |
| Oswin et al. | Platinum metals in the fuel cell |