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公開番号2025090565
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-17
出願番号2025006734,2023507462
出願日2025-01-17,2021-08-03
発明の名称二酸化炭素反応器制御のためのシステムおよび方法
出願人トゥエルブベネフィットコーポレーション
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類C25B 1/23 20210101AFI20250610BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】二酸化炭素から液体炭化水素を生成するためのシステムを提供する。
【解決手段】システムは、(a)イオン伝導性ポリマー層を有する膜電極アセンブリと、二酸化炭素の化学的還元を促進するためのカソード触媒層を有するカソードと、を備える二酸化炭素還元電解槽であって、カソード触媒層がイオン伝導性ポリマー層と接触する、二酸化炭素還元電解槽と、(b)一酸化炭素および水素から液体炭化水素混合物を生成するように構成された液体炭化水素合成反応器と、(c)出口流をから二酸化炭素を除去し、分離された二酸化炭素流を生成するガス分離ユニットと、(d)分離された二酸化炭素流を二酸化炭素還元電解槽のカソードに再循環させるように構成された二酸化炭素再循環ループと、を備え、システムは、水素と二酸化炭素還元電解槽からの一酸化炭素とを液体炭化水素合成反応器に輸送するように構成されている。
【選択図】図6A
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素から液体炭化水素を生成するためのシステムであって、
（ａ）１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層を有する膜電極アセンブリ（ｉ）と、二酸化炭素の一酸化炭素への化学的還元を促進するためのカソード触媒を含むカソード触媒層を有するカソード（ｉｉ）と、を備える二酸化炭素還元電解槽であって、前記カソード触媒層が前記１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層の少なくとも１つと接触する、二酸化炭素還元電解槽と、
（ｂ）前記一酸化炭素および水素から液体炭化水素混合物を生成するように構成された液体炭化水素合成反応器と、
（ｃ）（ｉ）前記二酸化炭素還元電解槽の前記カソードの出口流から水を凝縮し、除湿された出口流を生成し、（ｉｉ）前記除湿された出口流から二酸化炭素を除去し、分離された二酸化炭素流を生成するように構成されたガス分離ユニットと、
（ｄ）前記分離された二酸化炭素流の少なくとも一部を前記二酸化炭素還元電解槽の前記カソードに再循環させるように構成された二酸化炭素再循環ループと、
を備え、
前記システムは、前記水素と前記二酸化炭素還元電解槽からの前記一酸化炭素とを前記液体炭化水素合成反応器に輸送するように構成されている、システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
参照による組み込み
ＰＣＴ請求様式は、本出願の一部として本明細書と同時に提出される。本出願が、同時に提出されたＰＣＴ請求様式において特定されているような利益または優先権を主張する各出願は、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれている。
政府支援の記載
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
本発明は、米国空軍によって授与された契約番号ＦＡ８６４９２０Ｐ０６１６およびＦＡ８６４９－１９－９－９０２６の下で、エネルギー省科学局によって授与された授与番号ＤＥ－ＳＣ００１５８７２、ＤＥ－ＳＣ００１７７２５、ＤＥ－ＳＣ００１８５４９およびＤＥ－ＳＣ００１８５４９の下で、国立科学財団によって授与された授与番号１７３８５５４の下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
本開示は、一般に、二酸化炭素反応器の分野に関し、より具体的には、二酸化炭素反応器分野における反応器制御のための新規かつ有用なシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
二酸化炭素反応器制御のための典型的なシステムおよび方法は、一酸化炭素（ＣＯ）および／または他の炭素含有生成物（ＣＣＰ）の生成に関連する局面の最大化、例えば他の反応器生成物に対するＣＯの比（例えば、ＣＯとＨ
２
の比）、ＣＯ濃度、および／または総ＣＯ出力量または出力速度を最大化すること、または調整することに焦点を合わせている。
【０００５】
したがって、二酸化炭素反応器の分野では、反応器制御のための新しい有用なシステムおよび方法を作り出すという要望がある。
【発明の概要】
【０００６】
本開示のいくつかの態様は、ポリカーボネートポリマーを生成するためのシステムに関する。このようなシステムは、以下の機構、すなわち
（ａ）１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層と、二酸化炭素の一酸化炭素への化学的還元を促進するためのカソード触媒とを有する膜電極アセンブリを備える二酸化炭素還元電解槽と、
（ｂ）二酸化炭素還元電解槽によって生成された一酸化炭素を受け取り、１つまたは複数の中間化学物質を生成するように集合的に構成された複数の中間反応器と、
（ｃ）１つまたは複数の中間化学物質またはその１つまたは複数の誘導体を受け取り、ポリカーボネートポリマーを合成するように構成されたポリカーボネート合成反応器とによって特徴づけられてよい。
【０００７】
本開示の特定の態様は、ポリカーボネートポリマーを生成する方法に関する。このような方法は、以下の動作、すなわち
（ａ）１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層と、二酸化炭素の一酸化炭素への化学的還元を促進するためのカソード触媒とを有する膜電極アセンブリを備える二酸化炭素還元電解槽において二酸化炭素を一酸化炭素に還元することと、（ｂ）二酸化炭素還元電解槽によって生成された一酸化炭素を複数の中間反応器のうち１つまたは複数の中で反応させて、１つまたは複数の中間化学物質を生成することと、（ｃ）１つまたは複数の中間化学物質またはその１つまたは複数の誘導体からポリカーボネートポリマーを合成することとによって特徴づけられてよい。
【０００８】
本開示の特定の態様は、金属ギ酸塩を生成するためのシステムに関する。このようなシステムは、以下の機構、すなわち、（ａ）１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層と、二酸化炭素の一酸化炭素への化学的還元を促進するためのカソード触媒とを有する膜電極アセンブリを備える二酸化炭素還元電解槽と、（ｂ）二酸化炭素還元電解槽によって生成された一酸化炭素を受け取り、金属ギ酸塩を生成するように構成されたギ酸塩合成反応器と、（ｃ）ギ酸塩合成反応器によって生成された金属ギ酸塩を分離および／または精製するように構成された１つまたは複数のユニットとによって特徴づけられてよい。
【０００９】
本開示の特定の態様は、金属ギ酸塩を生成するための方法に関する。このような方法は、以下の動作、すなわち（ａ）１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層と、二酸化炭素の一酸化炭素への化学的還元を促進するためのカソード触媒とを有する膜電極アセンブリを備える二酸化炭素還元電解槽において二酸化炭素を一酸化炭素に還元することと、（ｂ）二酸化炭素還元電解槽によって生成された一酸化炭素を金属水酸化物と反応させて金属ギ酸塩を生成すること、（ｃ）（ｂ）で生成された金属ギ酸塩を分離および／または精製することとによって特徴づけられてよい。
【００１０】
本開示の特定の態様は、１つまたは複数の化学化合物を生成するためのシステムに関する。そのようなシステムは、以下の機構、すなわち（ａ）空気から二酸化炭素を捕捉し、空気中の二酸化炭素の濃度よりも高い濃度で二酸化炭素を出力するように構成された二酸化炭素捕捉ユニットと、（ｂ）１つまたは複数のイオン伝導性ポリマー層と、二酸化炭素の炭素含有反応生成物への化学的還元を促進するためのカソード触媒とを有する膜電極アセンブリを備える二酸化炭素還元電解槽とによって特徴づけられてよい。システムは、二酸化炭素捕捉ユニットから二酸化炭素還元電解槽に二酸化炭素を提供するように構成されてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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