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公開番号2024145897
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058475
出願日2023-03-31
発明の名称電解装置
出願人株式会社カネカ
代理人個人,個人
主分類C25B 3/26 20210101AFI20241004BHJP(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、従来に比べてカソード室側での反応効率を向上できる電解装置を提供する。
【解決手段】イオン交換部によってカソード室とアノード室に区画され、カソード室にカソード電極部と電解液が配され、アノード室にアノード電極部が配され、カソード室の電解液中の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段を備える構成とする。こうすることで、カソード室の電解液中の溶存酸素濃度を確認でき、酸素のカソード反応への影響を踏まえて対応できる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イオン交換部によってカソード室とアノード室に区画され、前記カソード室にカソード電極部と電解液が配され、前記アノード室にアノード電極部が配された電解装置であって、
前記カソード室の前記電解液中の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段を備える、電解装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記カソード室は、前記カソード電極部によってガス流通室と電解液室に区画されており、
前記カソード電極部は、ガス拡散電極であり、
前記ガス流通室に酸化物ガスを流通させた状態で前記カソード電極部と前記アノード電極部の間で電圧を印加することで、前記カソード電極部で前記酸化物ガスを還元するものであり、
前記ガス流通室内の前記酸化物ガスの流通量を調整するガス流通量調節手段と、前記電解液室に前記電解液を供給する電解液供給部と、前記電解液室から前記電解液を排出する電解液排出部を有し、
前記カソード室の前記電解液中の溶存酸素濃度が所定の範囲に収まるように以下の（１）～（４）の少なくとも一つを行う、請求項１に記載の電解装置。
（１）前記ガス流通量調節手段によって前記ガス流通室の前記酸化物ガスの流通量を調節する。
（２）前記電解液供給部による前記電解液室への前記電解液の供給量を調節する。
（３）前記電解液排出部による前記電解液室からの前記電解液の排出量を調節する。
（４）前記カソード電極部と前記アノード電極部の間に印加する電圧を調節する。
【請求項３】
前記カソード室は、前記カソード電極部によってガス流通室と電解液室に区画されており、
前記カソード電極部は、ガス拡散電極であり、
前記ガス流通室に二酸化炭素を流通させた状態で前記カソード電極部と前記アノード電極部の間で電圧を印加することで、カソード電極部で二酸化炭素を炭素化合物に還元する、請求項１又は２に記載の電解装置。
【請求項４】
前記カソード室は、前記カソード電極部によってガス流通室と電解液室に区画されており、
前記カソード電極部は、ガス拡散電極であり、
前記ガス流通室に酸化物ガスを流通させた状態で前記カソード電極部と前記アノード電極部の間で電圧を印加することで、前記カソード電極部で酸化物ガスを還元するものであり、
前記ガス流通室内の圧力を測定するガス側圧力検出手段と、前記電解液室内の圧力を測定する電解側圧力検出手段を備えている、請求項１又は２に記載の電解装置。
【請求項５】
前記ガス流通室内の前記酸化物ガスの流通量を調整するガス流通量調節手段と、前記電解液室に前記電解液を供給する電解液供給部と、前記電解液室から前記電解液を排出する電解液排出部を有し、
前記ガス流通室内の圧力に対する前記電解液室内の圧力の比率が所定の範囲に収まるように以下の（５）～（８）の少なくとも一つを行う、請求項４に記載の電解装置。
（５）前記ガス流通量調節手段によって前記ガス流通室の前記酸化物ガスの流通量を調節する。
（６）前記電解液供給部による前記電解液室への前記電解液の供給量を調節する。
（７）前記電解液排出部による前記電解液室からの前記電解液の排出量を調節する。
（８）前記カソード電極部と前記アノード電極部の間に印加する電圧を調節する。
【請求項６】
前記カソード室は、前記カソード電極部によってガス流通室と電解液室に区画されており、
前記カソード電極部は、触媒粒子と、二酸化炭素を吸着する吸着体を有するガス拡散電極であり、
前記ガス流通室に二酸化炭素を流通させた状態で前記カソード電極部と前記アノード電極部の間で電圧を印加することで、カソード電極部で二酸化炭素を炭素化合物に還元する、請求項１又は２に記載の電解装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、カソード側にガス拡散電極が設けられ、ガス拡散電極上で二酸化炭素を還元して炭素化合物を生成する電解装置が知られている（例えば、特許文献１）。
例えば、特許文献１の蟻酸生成装置では、アノード電極により水を分解して得られる水素イオンと電子を利用して、カソード電極に担持された二酸化炭素還元触媒によって、二酸化炭素から蟻酸を生成することが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７２０７６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、アノード電極側からカソード電極側に向かって水素イオンを選択的に透過する半透膜としてナフィオン（登録商標）が使用されている。
ナフィオンには、一般的に、酸素ガスの遮蔽能力が低く、アノード電極側からカソード電極側に向かって酸素をある程度透過する。
特許文献１の蟻酸生成装置は、アノード電極側で発生した酸素がナフィオンを透過してカソード電極側に至り、カソードの電解液であるカソライトに溶ける。
カソライト中の溶存酸素濃度が高いと、カソード電極での還元反応がカソライト中の酸素によって阻害されてしまう問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来に比べてカソード室側での反応効率を向上できる電解装置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】
【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、イオン交換部によってカソード室とアノード室に区画され、前記カソード室にカソード電極部と電解液が配され、前記アノード室にアノード電極部が配された電解装置であって、前記カソード室の前記電解液中の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段を備える、電解装置である。
【０００７】
本様相によれば、イオン交換部を通過した酸素が単位容積当たりに電解液に溶けている量を確認できるので、どの程度、酸素がカソード電極部での反応を阻害するか推定できる。そのため、例えば、溶存酸素濃度が所定の値よりも高くなると、電解液を交換したり、電解液の相対量を増やしたりすることによって、カソード室の電解液中の溶存酸素濃度を減らすことが可能であり、従来に比べてカソード室側での反応効率を向上できる。
【０００８】
好ましい様相は、前記カソード室は、前記カソード電極部によってガス流通室と電解液室に区画されており、前記カソード電極部は、ガス拡散電極であり、前記ガス流通室に酸化物ガスを流通させた状態で前記カソード電極部と前記アノード電極部の間で電圧を印加することで、前記カソード電極部で前記酸化物ガスを還元するものであり、前記ガス流通室内の前記酸化物ガスの流通量を調整するガス流通量調節手段と、前記電解液室に前記電解液を供給する電解液供給部と、前記電解液室から前記電解液を排出する電解液排出部を有し、前記カソード室の前記電解液中の溶存酸素濃度が所定の範囲に収まるように以下の（１）～（４）の少なくとも一つを行う。
（１）前記ガス流通量調節手段によって前記ガス流通室の前記酸化物ガスの流通量を調節する。
（２）前記電解液供給部による前記電解液室への前記電解液の供給量を調節する。
（３）前記電解液排出部による前記電解液室からの前記電解液の排出量を調節する。
（４）前記カソード電極部と前記アノード電極部の間に印加する電圧を調節する。
【０００９】
本様相によれば、溶存酸素濃度を所定の範囲に収めることができるので、電解液中に溶解した酸素による反応阻害を抑制できる。
【００１０】
好ましい様相は、前記カソード室は、前記カソード電極部によってガス流通室と電解液室に区画されており、前記カソード電極部は、ガス拡散電極であり、前記ガス流通室に二酸化炭素を流通させた状態で前記カソード電極部と前記アノード電極部の間で電圧を印加することで、カソード電極部で二酸化炭素を炭素化合物に還元する。
（【００１１】以降は省略されています）

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