特許ウォッチ

公開番号2024000171
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-05
出願番号2022098780
出願日2022-06-20
発明の名称電解装置
出願人株式会社カネカ
代理人個人
主分類C25B 1/27 20210101AFI20231225BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】本発明は、水素原料を用いなくてもアンモニアを製造できる電解装置を提供する。
【解決手段】電解槽とイオン交換部とガス拡散電極部と光触媒電極部とガス流路を有し、電解槽は、イオン交換部によって第1槽部と第2槽部に区画され、イオン交換部は、第1槽部と第2槽部の間の移動を特定のイオンの移動に制限可能であり、ガス拡散電極部は、多孔質基材の第1主面上の触媒が第1電解液に晒され、多孔質基材の第2主面がガス流路内で窒素ガスに晒されており、光触媒電極部は、第2槽部内で光触媒が第2電解液に晒されており、ガス流路に窒素含有ガスを流通させた状態で、光触媒で光を受光することで、光触媒電極部とガス拡散電極部との間に電圧が発生し、発生した電圧を用いて、触媒上で窒素含有ガス中の窒素ガスを還元してアンモニアを生成し、光触媒上で第2電解液を酸化して過酸化水素を生成する構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電解槽と、イオン交換部と、ガス拡散電極部と、光触媒電極部と、窒素ガスを含む窒素含有ガスが流通するガス流路を有し、
前記電解槽は、前記イオン交換部によって、第１槽部と第２槽部に区画されており、
前記イオン交換部は、前記第１槽部と前記第２槽部との間の移動を特定のイオンの移動に制限可能であり、
前記ガス拡散電極部は、多孔質基材の第１主面上に触媒が担持され、前記第１槽部内で前記触媒が第１電解液に晒され、前記多孔質基材の第２主面が前記ガス流路内で窒素ガスに晒されており、
前記光触媒電極部は、光触媒を有し、前記第２槽部内で前記光触媒が第２電解液に晒されており、
前記ガス流路に前記窒素含有ガスを流通させた状態で、前記光触媒で光を受光することで、前記光触媒電極部と前記ガス拡散電極部との間に電圧が発生し、前記発生した電圧を用いて、前記触媒上で前記窒素含有ガス中の窒素ガスを還元してアンモニアを生成し、前記光触媒上で前記第２電解液を酸化して過酸化水素を生成する、電解装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第１電解液は、水又は酸性の水溶液である、請求項１に記載の電解装置。
【請求項３】
前記第２電解液は、水又はアルカリ性の水溶液である、請求項１又は２に記載の電解装置。
【請求項４】
前記ガス流路への前記窒素含有ガスの供給量を調節するガス調整部を有し、
前記ガス拡散電極部上で未反応の窒素含有ガスを前記ガス調整部に回収する回収流路を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の電解装置。
【請求項５】
電解槽と、イオン交換部と、ガス拡散電極部と、対向電極部と、窒素ガスを含む窒素含有ガスが流通するガス流路と、前記ガス拡散電極部と前記対向電極部の間に電圧を印加する電源装置を有し、
前記電解槽は、前記イオン交換部によって、第１槽部と第２槽部に区画されており、
前記イオン交換部は、前記第１槽部と前記第２槽部との間の移動を特定のイオンの移動に制限可能であり、
前記ガス拡散電極部は、多孔質基材の第１主面上に触媒が担持され、前記第１槽部内で前記触媒が第１電解液に晒され、前記多孔質基材の第２主面が前記ガス流路内で窒素ガスに晒されており、
前記対向電極部は、第２触媒を有し、前記第２槽部内で前記第２触媒が第２電解液に晒されており、
前記ガス流路に前記窒素含有ガスを流通させた状態で、前記ガス拡散電極部と前記対向電極部の間に電圧を印加することで、前記触媒上で前記窒素含有ガス中の窒素ガスを還元してアンモニアを生成し、前記第２触媒上で前記第２電解液を酸化して過酸化水素を生成する、電解装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解装置に関し、特に電解によりアンモニアを生成する電解装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、燃焼しても二酸化炭素を排出しないことや液体であり貯蔵や運搬が容易であることから、発電燃料としてアンモニアが注目されている。
アンモニアは、工業的には、窒素と水素を高温高圧下で反応させて得るハーバー・ボッシュ法によって製造されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０５３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ハーバー・ボッシュ法によるアンモニアの製造は、水素を原料とするため、あらかじめ水素を製造する必要があり、水素を製造するのに大量のエネルギーが必要となる問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、水素原料を用いなくてもアンモニアを製造できる電解装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するための本発明の一つの様相は、電解槽と、イオン交換部と、ガス拡散電極部と、光触媒電極部と、窒素ガスを含む窒素含有ガスが流通するガス流路を有し、前記電解槽は、前記イオン交換部によって、第１槽部と第２槽部に区画されており、前記イオン交換部は、前記第１槽部と前記第２槽部との間の移動を特定のイオンの移動に制限可能であり、前記ガス拡散電極部は、多孔質基材の第１主面上に触媒が担持され、前記第１槽部内で前記触媒が第１電解液に晒され、前記多孔質基材の第２主面が前記ガス流路内で窒素ガスに晒されており、前記光触媒電極部は、光触媒を有し、前記第２槽部内で前記光触媒が第２電解液に晒されており、前記ガス流路に前記窒素含有ガスを流通させた状態で、前記光触媒で光を受光することで、前記光触媒電極部と前記ガス拡散電極部との間に電圧が発生し、前記発生した電圧を用いて、前記触媒上で前記窒素含有ガス中の窒素ガスを還元してアンモニアを生成し、前記光触媒上で前記第２電解液を酸化して過酸化水素を生成する、電解装置である。
【０００７】
本様相によれば、窒素ガスを含有する窒素含有ガスと水を電解して、アンモニアを製造できるので、水素原料を使用せずともアンモニアを製造できる。
本様相によれば、光触媒電極部によって発生した電圧を使用するので、より環境にやさしい。
本様相によれば、アンモニアの製造に伴って過酸化水素を生成できるので、生成した過酸化水素を殺菌等に使用できる。
【０００８】
好ましい様相は、前記第１電解液は、水又は酸性の水溶液である。
【０００９】
本様相によれば、ガス拡散電極部の触媒上で生成されたアンモニアが第１電解液に溶解するので、アンモニアを回収しやすい。
【００１０】
好ましい様相は、前記第２電解液は、水又はアルカリ性の水溶液である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許