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公開番号2025029170
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-05
出願番号2024212944,2021506573
出願日2024-12-06,2019-08-07
発明の名称電気化学フロー反応器
出願人コモンウェルスサイエンティフィックアンドインダストリアルリサーチオーガナイゼーション
代理人弁理士法人ITOH
主分類B01J 19/08 20060101AFI20250226BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】効率的混合、高物質移動、及び/または汎用的動作を実現する改良された電気化学フローセルを提供する。
【解決手段】電気化学フローセルは、反応チャンバ、第1の静的ミキサ電極、第2の対電極、第1の電極と第2の電極との間に配置されたセパレータを備え得る。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
反応チャンバと、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置されたセパレータとを備える電気化学フローセルであって、
前記セパレータは、第１の流体流を前記第１の電極と接触させて収容するように構成された前記反応チャンバ内の第１のチャネルと、第２の流体流を前記第２の電極と接触させて収容するように構成された前記反応チャンバ内の第２のチャネルとを、少なくとも部分的に画定し、
前記セパレータは、前記流体流を介して前記第１の電極と前記第２の電極との電気的連通を可能にすると同時に、前記流体流間の流体交換を制限する透過膜を備え、
前記第１の電極は、前記第１の電極の長さに沿った複数の位置で前記第１の流体流を複数の支流に分割する複数の分割構造を画定する静的ミキサ部を備える、
前記電気化学フローセル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、連続フロー電気化学管状反応器などの電気化学フロー反応器に関する。本開示はまた、電気化学フロー反応器を含むプロセス、システム、及び方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
連続フロー反応器は一般的に、反応チャンバを備え、反応チャンバでは、反応流体が連続的に供給され、化学反応が起こって生成物が形成され、反応チャンバからの連続的な流出流で生成物が提供される。反応チャンバは通常、反応への熱移動／反応からの熱移動を促進するために、例えばシェルアンドチューブ熱交換器構成で、加熱／冷却流体内に沈められる。
【０００３】
連続フロー反応器は、化学反応が起こり得る触媒面を提供する固体触媒粒子で反応チャンバを充填する充填層反応チャンバを使用し得る。充填層反応チャンバと接触する前に、及びこれらのチャンバの下流において、静的ミキサを使用して流体流が事前に混合され、反応管の中央領域と外側領域との間で熱が移動し得る。静的ミキサは、流体の流れを遮断する固体構造を備え、これにより、充填層反応チャンバでの反応の前に反応物の混合が促進され、これらのチャンバの下流において望ましいパターンの熱移動及び物質移動が促進される。
【０００４】
電気化学フロー反応器は、電気化学フロー反応器に収容された電極の表面に溶存金属イオンが電着して固体金属生成物を形成することにより、溶存金属を除去する流体流処理に使用されている。水処理用の電気化学フロー反応器は、希薄／低濃度の溶存金属イオンを有する水性流体流からの溶存金属の除去に関して効率及び制御力の高い高表面積電極を備える低流量システムを、対象としている。電気化学フロー反応器はまた、様々な生成物の電気合成、具体的には反応物または中間生成物の形成に使用される。
【０００５】
産業用途で効率的混合、高物質移動、及び／または汎用的動作を提供するために、代替的なまたは改良された電気化学フロー反応器が求められている。
【０００６】
本明細書で言及されるいずれの先行技術公表文献も、これらの文献のうちのいずれかがオーストラリアまたはいずれの他の国における当技術分野の一般的知識の一部を形成すると認めるものではないことを理解されたい。
【発明の概要】
【０００７】
本発明者は、代替の電気化学フロー反応器の研究開発に取り掛かり、静的ミキサが、電気化学フロー反応器内の電極として作動して、産業用途で使用する効率的混合、高物質移動、及び／または汎用的動作を達成するように構成できることを特定した。電気化学フロー反応器は、透過膜により対電極から分離された静的ミキサ電極を備え得る。静的ミキサ電極は、物質移動及びカオス的移流を向上させると同時に、実効性能を提供するように構成され得る。静的ミキサ電極は、静的ミキサ部を備える電極であり得る。
【０００８】
一態様では、
反応チャンバと、
第１の電極と、
第２の電極と、
第１の電極と第２の電極との間に配置されたセパレータとを備える電気化学フローセルが提供され、
セパレータは、第１の流体流を第１の電極と接触させて収容するように構成された反応チャンバ内の第１のチャネルと、第２の流体流を第２の電極と接触させて収容するように構成された反応チャンバ内の第２のチャネルとを、少なくとも部分的に画定し、
セパレータは、流体流を介して第１の電極と第２の電極とのイオン連通を可能にすると同時に、流体流間の流体交換を制限する透過膜を備え、
第１の電極は、第１の電極の長さに沿った複数の位置で第１の流体流を複数の支流に分割する複数の分割構造を画定する静的ミキサ部を備える。
【０００９】
一実施形態では、電気化学フローセルは、連続フロー管状反応器である。
【００１０】
一実施形態では、第１の電極の静的ミキサ部の直径は、第１のチャネルの直径にほぼ等しくあり得る。第１の電極は、セパレータと接触するように配置され得る。セパレータ及び第２の電極は、第１の電極の中心長手方向軸と同心円状かつ同軸状に配置され得る。セパレータ及び第２の電極は、略円筒形であり得る。第２の電極は、反応チャンバの壁の少なくとも一部を形成し得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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