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公開番号2024137687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2023219310
出願日2023-12-26
発明の名称電気化学セル
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人かいせい特許事務所
主分類B01D 53/32 20060101AFI20240927BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】CO₂を吸着する電気化学セルにおいて、電流効率の低下を抑制する。
【解決手段】電気化学反応によってCO₂含有ガスからCO₂を分離する電気化学セルにおいて、作用極102と、対極103と、電解質108と、を備える。作用極と対極との間に第1電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、作用極はCO₂を吸着し、作用極と対極との間に第2電圧が印加されることで、作用極から対極に電子が供給され、作用極からCO₂が脱離される。作用極には、CO₂含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
電気化学反応によってＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
を分離する電気化学セルであって、
作用極（１０２）と、対極（１０３）と、前記作用極および前記対極を覆う電解質（１０８）と、を備え、
前記作用極と前記対極との間に第１電圧が印加されることで、前記対極から前記作用極に電子が供給され、前記作用極はＣＯ
２
を吸着し、前記作用極と前記対極との間に第２電圧が印加されることで、前記作用極から前記対極に電子が供給され、前記作用極からＣＯ
２
が脱離され、
前記作用極には、前記ＣＯ
２
含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている電気化学セル。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記金属は、鉄元素の含有率が５０～１００％の鉄系材料である請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記金属は、複数種類の金属を含んだ合金である請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記金属は、ステンレス鋼である請求項３に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記ステンレス鋼は、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４４の少なくともいずれかである請求項４に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記電解質は、非プロトン性電解質である請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記非プロトン性電解質は、［ＢＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［ＴＭＰＡ］［ＴＦＳＩ］、［Ｐｙｒｒｏ］［ＴＦＳＩ］、［ＢＭＩＭ］［Ｔｆｂ］、［ＥＭＩＭ］［ＴＦＳＩ］、［Ｎ４４４１］［ＴＦＳＩ］の少なくともいずれかのイオン液体である請求項６に記載の電気化学セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を吸着する電気化学セルに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電気化学反応によってＣＯ
２
を含む混合ガスからＣＯ
２
を回収する電気化学セルが知られている。特許文献１において、本出願人は、レドックス活性有機物（例えばアントラキノン）を用いずに電極表面に電界集中させることで、ＣＯ
２
に対し電荷移動させずにＣＯ
２
そのままの状態で吸着させることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７７８８３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、大気などのＯ
２
の存在下で電気化学セルを作動させると、Ｏ
２
に対して電荷移動が生じ、活性酸素の一種であるスーパーオキシドＯ
２
－
が生成する。このＯ
２
－
の生成によって１電子あたりのＣＯ
２
吸着量を示す電流効率が低下する。さらに反応活性が高いＯ
２
－
によって電解液やバインダ等といった電気化学セル内の有機材料が分解する。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、ＣＯ
２
を吸着する電気化学セルにおいて、電流効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、電気化学反応によってＣＯ
２
含有ガスからＣＯ
２
を分離する電気化学セルであって、作用極（１０２）と、対極（１０３）と、電解質（１０８）と、を備える。作用極と対極との間に第１電圧が印加されることで、対極から作用極に電子が供給され、作用極はＣＯ
２
を吸着し、作用極と対極との間に第２電圧が印加されることで、作用極から対極に電子が供給され、作用極からＣＯ
２
が脱離される。作用極には、ＣＯ
２
含有ガスに接する面に酸化被膜が形成された金属が用いられている。
【０００７】
本発明によれば、作用極に酸化被膜を有する金属電極を用いることで、ＣＯ
２
含有ガスに含まれるＯ
２
から活性酸素が生成することを抑制でき、作用極にＣＯ
２
が吸着する際の電流効率が低下することを抑制できる。
【０００８】
なお、上記各構成要素の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態の二酸化炭素回収システムを示す図である。
二酸化炭素回収装置を示す図である。
電気化学セルの断面図である。
二酸化炭素回収装置のＣＯ
２
回収モードとＣＯ
２
放出モードでの作動を説明するための図である。
実施例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
実施例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
実施例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
実施例および比較例における電気化学セルの電流効率を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態の二酸化炭素回収システム１０は、圧縮機１１、二酸化炭素回収装置１００、流路切替弁１２、二酸化炭素利用装置１３、制御装置１４が設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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