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公開番号2024172206
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023089768
出願日2023-05-31
発明の名称二酸化炭素の還元方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類C25B 1/23 20210101AFI20241205BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】二酸化炭素及び水を高い効率で共電解できる二酸化炭素の還元方法を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明の二酸化炭素の還元方法は、触媒層を設けた膜電極接合体を有する共電解セルのカソード側に二酸化炭素を供給し、アノード側に水を供給することで、二酸化炭素及び水を電解する二酸化炭素の還元方法であって、上記共電解セルの上記カソード側に窒素を供給して窒素の供給を停止した後に、上記共電解セルの上記カソード側に二酸化炭素を供給することを特徴とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
触媒層を設けた膜電極接合体を有する共電解セルのカソード側に二酸化炭素を供給し、アノード側に水を供給することで、二酸化炭素及び水を電解する二酸化炭素の還元方法であって、前記共電解セルの前記カソード側に窒素を供給して窒素の供給を停止した後に、前記共電解セルの前記カソード側に二酸化炭素を供給することを特徴とする二酸化炭素の還元方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素及び水を電解する二酸化炭素の還元方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素は、地球温暖化の原因と考えられており、大気中での二酸化炭素のガス濃度を低減させる技術が広く注目を集めている。このような技術として、二酸化炭素を化学的に一酸化炭素等の有用な資源に転換させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、触媒層を設けた膜電極接合体を有する電解部のカソード側に二酸化炭素を供給し、アノード側に水を供給し、カソードとアノードの間に電圧を印加することで、水を電解し二酸化炭素を還元して一酸化炭素等の他に利用可能な化合物を生成し、炭素資源のリサイクルが可能な固体高分子形電解方法及びシステムが記載されている。また、特許文献２には、触媒層を設けた膜電極接合体を有する電解部のカソード側に二酸化炭素を供給し、アノード側に水又は水蒸気を供給し、炭化水素化合物を生成する固体高分子形電解方法であって、電解部のカソードとアノードの間の印加電圧を制御し、単位時間あたりに生成される炭化水素化合物の量及び種類別比率を変更する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１２／１１８０６５号
特開２０１５－５４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、触媒層を設けた膜電極接合体を有する電解部を備える還元システムにおいて、二酸化炭素及び水を共電解する場合には、膜電極接合体の触媒層等が、二酸化炭素及び水の共電解にとって適した状態で共電解することができず、二酸化炭素及び水を高い効率で共電解できないことがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素及び水を高い効率で共電解できる二酸化炭素の還元方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の二酸化炭素の還元方法は、触媒層を設けた膜電極接合体を有する共電解セルのカソード側に二酸化炭素を供給し、アノード側に水を供給することで、二酸化炭素及び水を電解する二酸化炭素の還元方法であって、上記共電解セルの上記カソード側に窒素を供給して窒素の供給を停止した後に、上記共電解セルの上記カソード側に二酸化炭素を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、二酸化炭素及び水を高い効率で共電解できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
（ａ）は、第１及び第２実施形態に係る還元システムである。（ｂ）は、第１実施形態に係る還元方法におけるカソード側の供給ガス濃度の経時変化を示すグラフである。（ｃ）は、第２実施形態に係る還元方法におけるカソード側の供給ガス濃度の経時変化を状態量の経時変化とともに示すグラフである。
（ａ）は、第１実施形態に係る還元方法のフローチャートである。（ｂ）は、第２実施形態に係る還元方法のフローチャートである。
（ａ）は、第１実施形態に係る還元方法での共電解セルにおける電流密度に対するセル電圧を示すグラフであり、（ｂ）は、比較例に係る還元方法での共電解セルにおける電流密度に対するセル電圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の二酸化炭素の還元方法に係る実施形態について説明する。図１（ａ）は、第１及び第２実施形態に係る還元システムである。図１（ｂ）は、第１実施形態に係る還元方法におけるカソード側の供給ガス濃度の経時変化を示すグラフであり、図２（ａ）は、第１実施形態に係る還元方法のフローチャートである。図３（ａ）は、第１実施形態に係る還元方法での共電解セルにおける電流密度に対するセル電圧を示すグラフであり、図３（ｂ）は、比較例に係る還元方法での共電解セルにおける電流密度に対するセル電圧を示すグラフである。また、図１（ｃ）は、第２実施形態に係る還元方法におけるカソード側の供給ガス濃度の経時変化を状態量の経時変化とともに示すグラフであり、図２（ｂ）は、第２実施形態に係る還元方法のフローチャートである。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、第１及び第２実施形態に係る還元システム１００は、膜電極接合体１０及び膜電極接合体１０を挟持するアノード側セパレータ８ａ及びカソード側セパレータ８ｃを有する共電解セルを備えている。膜電極接合体１０は、アニオン交換膜２と、アニオン交換膜２のアノード側の表面及びカソード側の表面にそれぞれ設けられたアノード触媒層４ａ及びカソード触媒層４ｃと、アノード触媒層４ａの表面に積層されたアノード給電体６ａと、カソード触媒層４ｃの表面に積層されたカソード給電体６ｃと、を含んでいる。アニオン交換膜２は、高分子電解質樹脂から構成される。アノード側セパレータ８ａは、アノード給電体６ａの表面に積層されており、カソード側セパレータ８ｃは、カソード給電体６ｃの表面に積層されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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