特許ウォッチ

公開番号2023136270
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-09-29
出願番号2022041794
出願日2022-03-16
発明の名称電解セル
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C25B 9/60 20210101AFI20230922BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】二酸化炭素の還元処理を効率的かつ安定的に行うことができる電気化学反応装置の電解セルを提供すること。
【解決手段】電解セル20の液相流路61は、カソード側第2流路構造体23のカソード22側の面に略三角形状の凹部として形成され、電解液を流入させるチューブ71の一部が当該三角形の頂部620に重なるようにカソード側第2流路構造体23に突き当てられる供給部62と、カソード側第2流路構造体23のカソード22側の面に略三角形状の凹部として形成され、電解液を流出させるチューブ72の一部が当該三角形の頂部630に重なるようにカソード側第2流路構造体23に突き当てられる排出部63と、供給部62と排出部63を接続するとともに、カソード22の側とアニオン交換膜24の側とを連通する接続部64と、を有する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
カソード及びアノードを備え、二酸化炭素を分解する電解セルであって、
二酸化炭素及び電解液を前記カソードに供給するカソード側供給構造は、
二酸化炭素供給管を通じて分解対象の二酸化炭素が供給される二酸化炭素流路が形成され、前記二酸化炭素流路が前記カソードに連通する第１流路構造体と、
前記カソードとアニオン交換膜の間に配置されるとともに電解液供給管を通じて電解液が供給される電解液流路が形成され、前記電解液流路が前記カソードの側と前記アニオン交換膜の側を連通する第２流路構造体と、
を備え、
前記電解液流路は、
前記第２流路構造体のカソード側の面に略三角形状の凹部として形成され、電解液流路を流入させる前記電解液供給管の一部が当該三角形の頂部に重なるように前記第２流路構造体に突き当てられる供給部と、
前記第２流路構造体のカソード側の面に略三角形状の凹部として形成され、電解液を流出させる前記電解液供給管の一部が当該三角形の頂部に重なるように前記第２流路構造体に突き当てられる排出部と、
前記供給部と前記排出部を接続するとともに、前記カソードの側と前記アニオン交換膜の側とを連通する接続部と、
を有する電解セル。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記接続部は、上流側の端部が前記供給部に接続されるとともに下流側の端部が前記排出部に接続されるスリット状に複数形成される請求項１に記載の電解セル。
【請求項３】
前記第２流路構造体は、
前記供給部、前記排出部及び前記接続部が形成される流路本体と、
前記供給部及び前記排出部を覆うとともに、前記接続部と同形状のスリットが形成されるカバー部と、
を有する請求項２に記載の電解セル。
【請求項４】
前記電解液流路は、
前記第１流路構造体と前記第２流路構造体が積層される積層方向において、前記カソードに対向する部分に前記接続部の形状に対応する溝状に形成される接触部を含む請求項３に記載の電解セル。
【請求項５】
前記供給部の前記頂部及び前記排出部の前記頂部は、丸められた形状である請求項１から４の何れかに記載の電解セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソード及びアノードを備え、二酸化炭素を分解する電解セルに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
排ガスや大気中の二酸化炭素を回収し、電気化学的に還元して有価物を得る技術は、カーボンニュートラルを達成する可能性のある有望な技術である。
【０００３】
この種の二酸化炭素を回収する技術としては、ガス中の二酸化炭素を固体又は液体の吸着剤に物理的又は化学的に吸着させた後、熱等のエネルギーによって脱離させて利用する技術が知られている。また、二酸化炭素を電気化学的に還元する技術としては、ガス拡散層の電解液と接する側に二酸化炭素還元触媒を用いて触媒層を形成したカソードに対し、ガス拡散層の触媒層とは反対側から二酸化炭素ガスを供給して電気化学的に還元する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１８／２３２５１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カーボンニュートラルの達成のためには経済性を向上させることが課題となる。経済性の向上のためには、エネルギー効率を高めて二酸化炭素の損失を小さくすることが求められる。エネルギー効率の向上には、電気化学反応装置の電解セルにおける二酸化炭素の還元処理の効率化及び安定化が効果的である。この点、従来技術には還元処理の更なる効率化及び安定化という観点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、二酸化炭素の還元処理を効率的かつ安定的に行うことができる電気化学反応装置の電解セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、カソード（例えば、後述のカソード２２）及びアノード（例えば、後述のアノード２６）を備え、二酸化炭素を分解する電解セル（例えば、後述の電解セル２０）であって、二酸化炭素供給管（例えば、後述のチューブ８１）を通じて分解対象の二酸化炭素が供給される二酸化炭素流路（例えば、後述の流体流路４１）が形成され、前記二酸化炭素流路が前記カソードに連通する第１流路構造体（カソード側第１流路構造体２１）と、前記カソードとアニオン交換膜（例えば、後述のアニオン交換膜２４）の間に配置されるとともに電解液供給管を通じて電解液が供給される電解液流路（例えば、後述の液相流路６１）が形成され、前記電解液流路が前記カソードの側と前記アニオン交換膜の側を連通する第２流路構造体（例えば、後述のカソード側第２流路構造体２３）と、を備え、前記電解液流路は、前記第２流路構造体のカソード側の面に略三角形状の凹部として形成され、電解液を流入させる前記電解液供給管の一部が当該三角形の頂部（例えば、後述の頂部６２０）に重なるように前記第２流路構造体に突き当てられる供給部（例えば、後述の供給部６２）と、前記第２流路構造体のカソード側の面に略三角形状の凹部として形成され、電解液を流出させる前記電解液供給管の一部が当該三角形の頂部（例えば、後述の頂部６３０）に重なるように前記第２流路構造体に突き当てられる排出部（例えば、後述の排出部６３）と、前記供給部と前記排出部を接続するとともに、前記カソードの側と前記アニオン交換膜の側とを連通する接続部（例えば、後述の接続部６４）と、を有する電解セルに関する。
【０００８】
これにより、電解液供給管を供給部の頂部や流出部の頂部に突き当てることにより、接続位置が固定されるので、電解液の供給を安定的に行うことができる。また、供給部は、三角形状に形成されており、頂部から離れるに従って幅広に形成されているので、電解液がスムーズに接続部に流れる。また、流出部も、三角形状に形成されており、接続部から離れて頂部に向かうに従って狭まるように形成されているので、流出部の頂部からスムーズに電解液を流出させる二酸化炭素供給管に戻すことができる。
【０００９】
（２）（１）の電解セルにおいて、前記接続部は、上流側の端部が前記供給部に接続されるとともに下流側の端部が前記排出部に接続されるスリット状に複数形成されてもよい。
【００１０】
これにより、第２流路構造体のカソードに接触する領域が複数のスリットによって分散されるので、単一の接続部で構成される場合に比べて両端と中央での偏りを抑制でき、導電性を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許