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公開番号2025137194
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024036257
出願日2024-03-08
発明の名称二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層、二酸化炭素還元電極、及び、二酸化炭素電解セル
出願人東京瓦斯株式会社,国立大学法人大阪大学
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C25B 11/031 20210101AFI20250911BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】二酸化炭素還元電極のメタン選択性を向上できる二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層、並びに、上記二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層を備える二酸化炭素還元電極及び二酸化炭素電解セルを提供する。
【解決手段】導電性繊維層と、上記導電性繊維層上に設けられ、かつ、導電性粒子により形成されてなる多孔質体であるマイクロポーラス層と、を有する二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層及びその応用。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
導電性繊維層と、
前記導電性繊維層上に設けられ、かつ、導電性粒子により形成されてなる多孔質体であるマイクロポーラス層と、
を有する二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層。
続きを表示（約 310 文字）【請求項２】
前記導電性繊維層の材料は、炭素繊維である請求項１に記載の二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層。
【請求項３】
前記導電性粒子は、炭素粒子である請求項１に記載の二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層。
【請求項４】
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層と、
前記二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層の前記マイクロポーラス層側の面上に設けられたカソード触媒層と、
を有する二酸化炭素還元電極。
【請求項５】
請求項４に記載の二酸化炭素還元電極と、電解質と、アノード電極と、を備える二酸化炭素電解セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層、二酸化炭素還元電極、及び、二酸化炭素電解セルに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
メタン（ＣＨ
４
）は、二酸化炭素（ＣＯ
２
）及び水（Ｈ
２
Ｏ）に電気を加え、触媒上で二酸化炭素の還元反応を進行させることにより合成することができる。二酸化炭素を還元してメタンを合成する技術については、種々の報告がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、多孔性の導電性材料からなる導電性支持体と、導電性支持体上に設けられた窒素含有金属錯体が担持された導電性材料を含有する電極層と、を含む二酸化炭素還元電極を用いる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－６３０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二酸化炭素還元電極に用いられる一般的なカソードガス拡散層は、炭素繊維を編み込んだ形状を有している。二酸化炭素還元反応では、ＣＯ
２
ガスと触媒と電解質とが接触する必要があるところ、例えば、編み込んだ形状の炭素繊維を焼結したカソードガス拡散層では、ＣＯ
２
ガスと触媒と電解質との接触点が少ない。このため、メタンの生成効率が良好とは言い難い。このため、二酸化炭素還元電極のメタン選択性を向上できるカソードガス拡散層の開発が望まれている。
【０００６】
本開示は、上記のような事情に鑑みてなされたものである。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、二酸化炭素還元電極のメタン選択性を向上できる二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層を提供することにある。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、上記二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層を備える二酸化炭素還元電極及び二酸化炭素電解セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞導電性繊維層と、
上記導電性繊維層上に設けられ、かつ、導電性粒子により形成されてなる多孔質体であるマイクロポーラス層と、
を有する二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層。
＜２＞上記導電性繊維層の材料は、炭素繊維である＜１＞に記載の二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層。
＜３＞上記導電性粒子は、炭素粒子である＜１＞又は＜２＞に記載の二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層。
＜４＞＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層と、
上記二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層の上記マイクロポーラス層側の面上に設けられたカソード触媒層と、
を有する二酸化炭素還元電極。
＜５＞＜４＞に記載の二酸化炭素還元電極と、電解質と、アノード電極と、を備える二酸化炭素電解セル。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、二酸化炭素還元電極のメタン選択性を向上できる二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層が提供される。
本開示の他の実施形態によれば、上記二酸化炭素還元電極用カソードガス拡散層を備える二酸化炭素還元電極及び二酸化炭素電解セルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施例１の二酸化炭素還元電極が有するカソードガス拡散層の断面ＳＥＭ画像（撮影倍率：３００倍）の一部である。
図２は、実施例における選択性の評価試験に用いた、二酸化炭素還元電極を組み込んだガス拡散型ハーフセルの概略図である。
図３は、実施例における選択性の評価試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、詳細に説明する。本開示は、以下の実施形態に何ら制限されず、本開示の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。図面における寸法の比率は、必ずしも実際の寸法の比率を表すものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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